林 東

（福建省榕圣建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 福州 350002）

0 引言

智慧城市是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息集成技術(shù)，促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)，以及改善市民生活質(zhì)量[1]。從2016年起，為在實際行動上支持、鼓勵智慧城市的建設(shè)發(fā)展，國家在各個省份市區(qū)“十三五”規(guī)劃中，針對繪制智慧城市發(fā)展的大框架藍(lán)圖，發(fā)布了多個相關(guān)政策文件，在此規(guī)劃中，智慧城市的發(fā)展建設(shè)將作為重點規(guī)劃，智慧燈桿是發(fā)展邁出的關(guān)鍵一步。本文以福州市江北片區(qū)智慧燈桿建設(shè)一期工程（鶴林片區(qū)）為例，就智慧燈桿對城市街道管理的和諧發(fā)展、數(shù)據(jù)共享、信息建設(shè)以及應(yīng)用場景、安裝施工進(jìn)行分析研究。

1 智慧城市和智慧燈桿的概念

早在2009年，IBM提出“智慧城市”這一概念，智慧城市涉及內(nèi)容廣泛，是城市信息化建設(shè)的進(jìn)階版本，它的本質(zhì)是運(yùn)用大數(shù)據(jù)信息、通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等將城市中各信息化體系連接起來，形成一個共享體。智慧燈桿是以道路燈桿為載體，將交通、公安監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、能源供應(yīng)、通信覆蓋和公共廣播等多方面功能模塊集成安裝在燈桿上所形成的“多功能燈桿”。從智慧城市的角度來看，智慧燈桿作為其載體，具有互聯(lián)互通、感知、資源共享的特點，能夠收集、整合并分析各行業(yè)數(shù)據(jù)和信息，為智慧城市的共享服務(wù)和日常運(yùn)營奠定堅實的基礎(chǔ)[2]。

2 智慧燈桿的發(fā)展意義

隨著城市的迅速發(fā)展，道路的功能需求隨之增加，伴隨而來的桿件數(shù)量也急劇增多，導(dǎo)致如電力部、通信部、公安部等多個部門一時之間無法做到溝通統(tǒng)一，造成多個桿件如電線桿、監(jiān)控桿、燈桿等桿件林立。雜亂無章的桿件既影響城市道路的美觀，增加維修成本，也存在一定的安全風(fēng)險。在大眾對于生活品質(zhì)的追求下，智慧燈桿的出現(xiàn)改善了城市“通病”，智慧燈桿的干凈整潔、統(tǒng)一規(guī)劃賦予了城市街道全新的面貌。

2.1 促進(jìn)城市面改觀和生態(tài)環(huán)境及社會發(fā)展和諧

（1）城市面貌和諧：各種功能型桿件使原有街道空間變得雜亂無章，影響視覺感官，智慧燈桿的出現(xiàn)，將街道不同類型的桿件根據(jù)場景需求進(jìn)行統(tǒng)一化，實現(xiàn)“一桿多用、多桿合一”。在特定的節(jié)日需要以及場地需求，對桿件進(jìn)行裝飾，增加藝術(shù)氛圍，突出城市特色。

（2）生態(tài)環(huán)境和諧：城市街道的友好發(fā)展離不開各種功能系統(tǒng)的維持，發(fā)展的速度與所耗的成本形成正比，智慧燈桿可以將零散的配套設(shè)施進(jìn)行合理資源整合，統(tǒng)一維護(hù)管理，通過共享和智能化大幅降低了市政設(shè)施的能源消耗，減少重復(fù)建設(shè)及資源浪費，節(jié)約了時間、人力以及消耗成本。與此同時，智慧燈桿的應(yīng)用，可以控制城市街道產(chǎn)生聲音污染，達(dá)到城市的綠色協(xié)調(diào)發(fā)展。

（3）社會發(fā)展和諧：“5G+”創(chuàng)新是順應(yīng)當(dāng)代社會的發(fā)展，滿足大眾的需求，5G更是5G+技術(shù)融合能源、安防、交通等其他行業(yè)的基礎(chǔ)，智慧燈桿將作為5G基站的載體，合理分布在城市街道上，為大眾提供更便利的服務(wù)，提高城市幸福指數(shù)讓城市更加穩(wěn)定和諧發(fā)展。

2.2 打破數(shù)據(jù)壁壘、實現(xiàn)平臺共享

（1）載體共享：城市街道上所涉及的道路運(yùn)行、安全服務(wù)、公共服務(wù)以及裝飾性服務(wù)等可以通過合理的系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃達(dá)到載體共享，實現(xiàn)“一桿多用、多桿合一”。

（2）設(shè)備共享：根據(jù)不同行業(yè)的特點進(jìn)行配套設(shè)施整合，達(dá)到一個設(shè)備多個領(lǐng)域共享的目的，這樣既簡潔明了又節(jié)約資源。智慧燈桿的設(shè)備共享讓監(jiān)控、顯示屏、無線通訊系統(tǒng)以及感應(yīng)設(shè)備等覆蓋城市的方方面面，共同保障城市的安全。

（3）數(shù)據(jù)共享：在大數(shù)據(jù)時代下，數(shù)據(jù)共享顯得尤為重要，載體、設(shè)備的共享可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)共享不僅可以促進(jìn)多行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，也可以構(gòu)建孿生城市，幫助城市管理更加精細(xì)化、數(shù)字化。

2.3 建設(shè)“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”

《“十三五”規(guī)劃綱要》將“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”定位為我國十四大戰(zhàn)略之一，提出要“加快構(gòu)建高速、移動、安全、廣泛的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用，形成萬物互聯(lián)、人機(jī)交互、天地一體的網(wǎng)絡(luò)空間”。城市的快速路、主干道、次干道以及支路猶如神經(jīng)血管滲入到城市的各個節(jié)點并緊密連接在一起，而智慧燈桿低成本、高效率地合理分布在城市街道中，是作為網(wǎng)絡(luò)信息建設(shè)時代的最佳載體。

3 智慧燈桿在城市道路中的應(yīng)用場景

智慧燈桿將各大不同桿件進(jìn)行“多桿合一”，并應(yīng)用在各個場景中充當(dāng)不同角色，如表1所示。

表1 智慧燈桿的應(yīng)用場景

3.1 城市道路運(yùn)行管理

照明始終是燈桿的核心功能，與傳統(tǒng)燈桿相比，智慧燈桿突顯了智能化的一面。路燈不再是同一亮度，而是能根據(jù)周邊環(huán)境光以及車流量等外界因素進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以達(dá)到減輕照明系統(tǒng)的負(fù)荷、延長燈具壽命、避免造成不必要損耗的目的。同時，在交通上可以將各類交通標(biāo)志標(biāo)牌根據(jù)場地需求進(jìn)行歸納。除此以外，智慧燈桿還具備一項更加智能化功能——自我檢測故障以及自動報警功能，從而大大降低人工成本，更加快速、精準(zhǔn)地鎖定故障范圍。

3.2 城市安全服務(wù)

智慧燈桿裝有監(jiān)控攝像，在突發(fā)狀況下監(jiān)控可以將捕捉到的影像資料傳輸給監(jiān)控中心，并第一時間報警，運(yùn)用人臉識別技術(shù)，可以協(xié)助公安部門更高效地完成偵破工作。

3.3 城市公共服務(wù)

智慧燈桿具備無線WiFi與通信兩個功能，利用預(yù)留接口接入無線網(wǎng)絡(luò)，安裝設(shè)備后能為周邊公共區(qū)域提供WiFi，從而在智能終端上運(yùn)行App[3]，在保障電源、網(wǎng)絡(luò)等通信條件情況下，增加通信模塊，便利群眾。同時，燈桿安裝的環(huán)境監(jiān)測傳感器也可通過5GCPE、有線專網(wǎng)對智慧燈桿周邊環(huán)境進(jìn)行溫度、濕度、噪音等監(jiān)測，達(dá)到實時播報天氣情況的目的，并且同樣具備自我障礙檢測功能。

隨著國家推行低碳出行、綠色發(fā)展、建設(shè)友好型社會的理念，大眾的環(huán)保意識越來越強(qiáng)，加上國家對電動汽車產(chǎn)業(yè)大力支持，電動汽車行業(yè)在近幾年呈上升趨勢，但是汽車充電裝置的不完善，使得電池續(xù)航始終成為大眾所顧慮的問題，而智慧燈桿中的充電樁很好地彌補(bǔ)了這一缺陷。

3.4 其他

大眾審美的提高，對城市景觀的需求也越來越大，在特定的節(jié)日下智慧燈桿也充當(dāng)節(jié)日氣氛組的角色，可以在桿臂的承受范圍內(nèi)安裝國旗、花籃、景觀燈等。

4 智慧燈桿的施工應(yīng)用

4.1 項目概況

以福州市江北片區(qū)智慧桿建設(shè)一期工程（鶴林片區(qū)）為例，項目位于福州市晉安區(qū)鶴林片區(qū)，包含7條路，改造的智慧桿道路長度約為8km，其中該片區(qū)本輪改造智慧桿共計454根。本項目建設(shè)以燈桿為載體，在滿足國家和相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，本著“能合則合”的原則，對本工程范圍現(xiàn)有的交通信號燈、監(jiān)控攝像機(jī)、交通標(biāo)志、道路照明等設(shè)備進(jìn)行合桿，并對開挖沿線的車行道及人行道新建管線后，進(jìn)行道路修復(fù)工作。

4.2 智慧燈桿土建施工技術(shù)

4.2.1 智慧桿基礎(chǔ)

（1）基坑開挖?；娱_挖應(yīng)先測量放線、驗線，然后開挖最后修槽、驗槽。在挖至距坑底深度50cm的位置，測量人員放出水平標(biāo)志線，然后在基坑底部釘上小木橛，清理底部土層時根據(jù)軸線、基礎(chǔ)輪廓及小木橛控制檢驗基坑尺寸與坑底標(biāo)高，形成合適的基坑尺寸后進(jìn)行收邊處理，最后由各參建方驗槽，滿足設(shè)計的地基承載力試驗后方可進(jìn)行下一道工序。

（2）基礎(chǔ)鋼筋及預(yù)埋件安裝。墊層施工完成后，基礎(chǔ)鋼筋及預(yù)埋件安裝前應(yīng)先測量放線、彈線定位，然后進(jìn)行鋼筋及預(yù)埋件加工，最后綁扎、焊接、定位、校驗。鋼筋及預(yù)埋件尺寸應(yīng)按設(shè)計圖紙尺寸在加工廠裁切加工制作后送至現(xiàn)場安裝，安裝完畢需經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理驗收合格后方可進(jìn)行下一道工序。

（3）模板安裝。模板安裝應(yīng)先立模后放置預(yù)埋穿線管，然后校正模板并加固，最后刷脫模劑。擴(kuò)大基礎(chǔ)部分采用磚胎模工藝，立柱部分采用18mm厚膠合板，豎楞木采用50mm×100mm木方通長布置，間距按柱截面尺寸平均布設(shè)，柱箍采用100mm×100mm 方木配備螺栓拉結(jié)緊固，沿高度方向間距按350mm布置，并用粗方木斜撐至基坑壁加固，防止跑模、漲模、爆模。

（4）基礎(chǔ)混凝土施工。基礎(chǔ)混凝土施工應(yīng)分層連續(xù)澆筑，振搗密實、抹平最后養(yǎng)護(hù)。本工程基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號為C35，采用商品混凝土泵送，分層澆筑，分層振搗密實，灑水養(yǎng)護(hù)時間不得小于7d。

4.2.2 管道敷設(shè)、綜合井砌筑

整個管道敷設(shè)、綜合井砌筑應(yīng)先測量放線、溝槽開挖，然后安管、澆筑C15砼包封，最后砌筑綜合井。采用挖掘機(jī)配合人工開挖，如圖1、圖2 所示。溝槽上沿寬1015mm深1050mm，管道采用6根Ф100鍍鋅鋼管雙排鋪設(shè)（交叉口及過街段考慮交通信號燈等采用8根Ф100鍍鋅鋼管雙排鋪設(shè)），用扁鐵焊接固定，管道敷設(shè)采用人字坡，坡度為3%～4%，鍍鋅鋼管采用C15砼包封，C15砼包封澆筑至瀝青路面結(jié)構(gòu)層底。方形綜合井內(nèi)徑為1000mm×1000mm（設(shè)置綜合箱處內(nèi)徑為1000mm×2000mm），墻身厚度240mm，用M7.5水泥砂漿砌筑MU10粉煤灰磚，內(nèi)外壁用水泥砂漿抹面。

圖1 機(jī)動車道管道鋪設(shè)斷面（單位：mm）

圖2 機(jī)動車道管道鋪設(shè)斷面（交叉口及過街段）（單位：mm）

4.2.3 電纜穿管

電纜穿管之前應(yīng)對管內(nèi)雜物以及積水進(jìn)行清理，保證穿管順暢，并在管口位置采取一定的保護(hù)措施。穿管采用水平敷設(shè)，并且保證電纜護(hù)層完整無斷裂、絞擰以及未有較明顯劃痕。

4.3 智慧燈桿載體連接安裝

在福州市江北片區(qū)智慧桿建設(shè)一期工程（鶴林片區(qū)）項目中，載體部分有信號燈、標(biāo)志標(biāo)牌以及視頻監(jiān)控形成多功能智慧燈桿，如圖3所示。

圖3 載體連接安裝示意圖

4.4 智慧燈桿應(yīng)用場景分析

根據(jù)項目所處周邊環(huán)境需求對智慧燈桿的載體進(jìn)行場景分析，搭載不同功能的載體。如在鶴林片區(qū)潭橋路區(qū)域：

（1）在潭橋路與橫嶼路十字交叉口搭載了斑馬線違法違規(guī)AI視頻監(jiān)控模塊，對行人及非機(jī)動車進(jìn)行實時跟蹤并記錄其運(yùn)動軌跡，并結(jié)合紅綠燈狀態(tài)智能判斷行人及非機(jī)動車是否闖紅燈。當(dāng)判定行人（含非機(jī)動車）有闖紅燈違章時，記錄行人闖紅燈的信息，并聯(lián)動附近信息發(fā)布屏對行人違法行為進(jìn)行警告。

（2）在公園左岸小區(qū)出入口處搭載了禁停區(qū)車輛違章違規(guī)AI視頻監(jiān)控模塊，在車牌可識別范圍內(nèi)，如果車輛靜止不動超過規(guī)定的時間，則認(rèn)為該車輛違法停車。

（3）在晉安區(qū)行政服務(wù)中心門口人流密集區(qū)域，智慧桿搭載了智慧照明、智慧廣播、LED雙面信息屏、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、新能源汽車充電樁。

福州市江北片區(qū)智慧桿建設(shè)一期工程（鶴林片區(qū)）智慧燈桿現(xiàn)場效果見圖4、圖5所示。

圖4 潭橋路與橫嶼路十字交叉口

圖5 潭橋路晉安區(qū)行政服務(wù)中心門口處

5 結(jié)束語

綜上所述，智慧城市建設(shè)的發(fā)展賦予了桿件從傳統(tǒng)的單一功能到肩負(fù)起一桿多用、一體化多功能的責(zé)任，在當(dāng)今智慧城市建設(shè)時代，城市的發(fā)展不再是追求單一的快節(jié)奏，而是在滿足大眾需求下追求高效率的同時，更加注重民生與環(huán)境。

隨著智慧城市文明建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展，為了滿足大眾需求，全國各地已逐漸改變傳統(tǒng)的、封閉式的建設(shè)方式，采納、鼓勵、支持資源共享、整合的理念。許多地方已經(jīng)搭建5G基站，開展智慧燈桿項目構(gòu)建智慧型城市，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，而智慧燈桿作為智慧城市街道建設(shè)中一項重要標(biāo)桿，在未來的智慧城市建設(shè)發(fā)展中，“多桿合一”將成為新基建的最佳選擇，居民生活將更加便利，城市將朝著更加智能的方向進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展。智慧燈桿也將助力“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”這五大發(fā)展理念；推動集約化智慧城市；提升城市高效智能化管理；推進(jìn)更全面周到的市民服務(wù)工作。