【摘要】多功能智能桿是集照明、采集視頻、通信、交通、環(huán)境氣象信息等功能于一體的組合型公共基礎(chǔ)設(shè)施，是建設(shè)智慧城市全面網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵媒介。文中介紹了多功能智能桿系統(tǒng)的基本構(gòu)成和技術(shù)特點(diǎn)，分析了多功能智能桿設(shè)計(jì)內(nèi)容，闡述了智能桿系統(tǒng)的設(shè)備功能及指標(biāo)要求，并分析供電設(shè)計(jì)要點(diǎn)，探討了多功能智能桿管理平臺(tái)的運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】智慧城市；多功能智能桿系統(tǒng)；智能管理

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU113" " " 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2024）04-0013-03

0" 引言

智慧城市是運(yùn)用先進(jìn)的信息和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的智能化管理和服務(wù)。多功能智能桿系統(tǒng)作為智慧城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，具有集成度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、維護(hù)成本低等優(yōu)勢(shì)，成為推動(dòng)智慧城市發(fā)展的重要力量。

1" 系統(tǒng)組成

多功能智能桿，又稱(chēng)智能桿、智慧桿（見(jiàn)圖1）。桿體可掛載兩種以上設(shè)備，集智能照明、公共服務(wù)等多功能于一體，能持續(xù)產(chǎn)生或接收信息流的新型基礎(chǔ)設(shè)施。

多功能智能桿系統(tǒng)各子系統(tǒng)功能模塊組成包括：①桿子系統(tǒng)由桿體、基礎(chǔ)、橫臂、設(shè)備倉(cāng)（含擴(kuò)展）和智能鎖等模塊組成；②供電和防雷系統(tǒng)由防雷模塊、配電模塊和智能電源等模塊組成；③通信子系統(tǒng)由智能網(wǎng)關(guān)、光纖盒及線纜、無(wú)線傳輸和GPS/北斗天線等模塊組成；④多功能智能桿管理平臺(tái)由接入管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)管理、日志管理、安全鑒權(quán)、后臺(tái)服務(wù)、運(yùn)營(yíng)支撐等功能模塊組成[2]。

2" 多功能智能桿設(shè)計(jì)

2.1" 桿體設(shè)計(jì)

桿體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：①采用碳素結(jié)構(gòu)鋼如Q390、Q345等，設(shè)計(jì)應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017—2017要求。②采用高強(qiáng)鋁合金（鋁鋅鎂銅鋁合金）等新型材料為桿體時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)符合《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50429—2007的相關(guān)規(guī)定。③桿體應(yīng)嚴(yán)格控制使用非功能性反光、眩光表面處理工藝；④桿體宜具備防粘貼功能，防粘貼區(qū)域不低于2.5 m。

2.2" 桿件防腐要求

應(yīng)滿足以下要求：①碳素結(jié)構(gòu)鋼材質(zhì)桿體應(yīng)采用熱浸鋅或熱浸鋁進(jìn)行防腐處理，表面可根據(jù)需要進(jìn)行噴漆或噴塑處理。②桿體熱浸鋅防腐應(yīng)符合《金屬覆蓋層－鋼鐵制件熱浸鍍鋅層技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》GB/T 13912—2002規(guī)定；熱浸鍍鋁應(yīng)符合《金屬覆蓋層-鋼鐵制品熱浸鍍鋁 技術(shù)條件》GB/T 18592—2001規(guī)定；噴漆應(yīng)符合《燈具油漆涂層》Q(chēng)B/T 1551—1992規(guī)定；噴塑應(yīng)符合《鋼門(mén)窗粉末靜電噴涂涂層技術(shù)條件》JG/T 495—2016規(guī)定。③桿體應(yīng)能在鹽霧質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤5% NaCl環(huán)境下正常工作。

2.3" 抗風(fēng)要求

應(yīng)滿足以下要求：①桿體及外掛部件抗風(fēng)能力設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009—2012中第8章規(guī)定，燈桿抗風(fēng)等級(jí)直接與桿件高度和壁厚相關(guān)，桿體及外掛部件抗風(fēng)能力應(yīng)≥12級(jí)大風(fēng)；②當(dāng)掛載設(shè)備對(duì)偏轉(zhuǎn)角有要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行風(fēng)力引起最大偏轉(zhuǎn)角驗(yàn)算。③抗風(fēng)等級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)燈桿上下口徑、燈桿壁厚、抗風(fēng)大小、燈桿高度、燈桿材質(zhì)等基本信息，以及桿臂長(zhǎng)度、版面尺寸等參數(shù)信息進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3" 設(shè)備功能及指標(biāo)要求

3.1" 智能照明設(shè)備

智能照明設(shè)備需能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程集中管理、控制，并支持照明運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、照明用電監(jiān)測(cè)、便捷查詢(xún)、定位等功能。設(shè)計(jì)及裝置選擇應(yīng)符合《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》CJJ 45—2015、《城市道路照明工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》CJJ 89—2012、《城市照明自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》CJJ/T 227—2014、《道路照明燈桿技術(shù)條件》CJ/T 527—2018的相關(guān)要求。

為控制眩光，照明設(shè)備應(yīng)采用截光型或半截光型燈具，不宜采用非截光型燈具。燈具內(nèi)有防護(hù)等級(jí)不低于IP65的電器腔，燈線應(yīng)在電器腔內(nèi)接線端子接線，不得在桿體內(nèi)接線[3]。

3.2" 視頻采集設(shè)備

視頻設(shè)備應(yīng)符合《音頻、視頻及類(lèi)似電子設(shè)備 安全要求》GB 8898—2011和《視頻安防監(jiān)控?cái)?shù)字錄像設(shè)備》GB 20815—2006的相關(guān)規(guī)定；視頻編碼應(yīng)符合《公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》GB/T 28181—2016中6.2相關(guān)規(guī)定；設(shè)備接入安全應(yīng)符合《公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)要求》GB 35114—2017規(guī)定。在公共安全重點(diǎn)區(qū)域的視頻采集設(shè)備應(yīng)同時(shí)要求滿足《公共安全重點(diǎn)區(qū)域視頻圖像信息采集規(guī)范》GB 37300—2018的規(guī)定。

3.3" 移動(dòng)通信設(shè)備

通過(guò)桿體預(yù)留的掛載空間、預(yù)留線槽口和供電能力，安裝移動(dòng)通信設(shè)備（包括但不限于4G/5G基站）。移動(dòng)通信設(shè)備應(yīng)符合《通信設(shè)備安裝工程施工監(jiān)理規(guī)范》YD 5125—2014、《通信建設(shè)工程安全生產(chǎn)操作規(guī)范》YD 5201—2014、《通信線路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》YD 5102—2010、《通信線路工程驗(yàn)收規(guī)范》YD 5121—2010、《通信線路工程施工監(jiān)理規(guī)范》YD 5123—2010、《通信電源設(shè)備安裝工程施工監(jiān)理規(guī)范》YD/T 5126—2015、《移動(dòng)通信基站安全防護(hù)技術(shù)暫行規(guī)定》YD/T 5202—2015的相關(guān)規(guī)定，以及當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)。

移動(dòng)通信設(shè)備（基站）宜安裝在桿體頂部桿頂倉(cāng)內(nèi)?；緱U頂倉(cāng)宜采用圓桶型或三角桶形，通過(guò)法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)與基站桿頂倉(cāng)連接，應(yīng)支持360o水平轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)角。必須保證強(qiáng)度。桿體設(shè)計(jì)應(yīng)考慮基站桿頂倉(cāng)能承受風(fēng)載荷影響?；緱U頂倉(cāng)外罩必須采用非金屬材料以避免信號(hào)屏蔽，應(yīng)開(kāi)孔保證散熱[4]。桿頂倉(cāng)應(yīng)考慮防水設(shè)計(jì)，并應(yīng)預(yù)留出線口和接地端子。桿頂倉(cāng)顏色宜與桿主體顏色保持一致。

3.4" 其他設(shè)備要求

（1）公共WLAN設(shè)備。通過(guò)桿上安裝無(wú)線AP設(shè)備提供公共WLAN功能，應(yīng)符合《信息技術(shù)設(shè)備安全第1部分：通用要求》GB 4943.1—2011、《無(wú)線局域網(wǎng)通用標(biāo)準(zhǔn)》IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。

（2）交通標(biāo)志設(shè)備。桿上交通標(biāo)志應(yīng)符合《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》GB 5768—2009和《城市道路智能標(biāo)志和標(biāo)線設(shè)置規(guī)范》GB 51038—2015的相關(guān)規(guī)定，并符合當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)要求[5]。

（3）交通信號(hào)燈設(shè)備。應(yīng)符合《道路交通信號(hào)燈設(shè)置與安裝規(guī)范》GB 14886—2016、《道路交通信號(hào)燈》GB 14887—2011、《道路交通信號(hào)控制機(jī)》GB 25280—2016的相關(guān)規(guī)定，并符合當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)要求。桿上設(shè)置交通信號(hào)燈應(yīng)優(yōu)先滿足交通信號(hào)燈的可視性，再考慮掛載其他設(shè)備。

（4）公共廣播設(shè)備。其性能及安裝要求應(yīng)符合《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB 50526—2010和《音頻、視頻及類(lèi)似電子設(shè)備安全要求》GB 8898—2011的相關(guān)規(guī)定。公告廣播設(shè)備宜采用IP廣播，廣播內(nèi)容應(yīng)通過(guò)所屬轄區(qū)相關(guān)管理部門(mén)批準(zhǔn)。

（5）氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備。包括公路氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備、積澇監(jiān)測(cè)設(shè)備、公路氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備性能應(yīng)符合《公路交通氣象監(jiān)測(cè)設(shè)施技術(shù)要求》GB/T 33697—2017的要求；積澇監(jiān)測(cè)設(shè)備性能應(yīng)符合《水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信規(guī)約》SL 651-2014的要求。氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備接口宜采用RS485、RS232或RJ45，并取得氣象部門(mén)檢測(cè)認(rèn)證。

4" 供電設(shè)計(jì)

（1）電源。用電負(fù)荷采用三級(jí)負(fù)荷。建設(shè)范圍內(nèi)采用箱變供電，電源電壓為10 kV，下火點(diǎn)由供電部門(mén)確定后就近接入，為了便于運(yùn)行、維護(hù)和管理，采用二級(jí)配電方式。

（2）供電干線。采用VV銅芯電力電纜（電壓降按不大于10%選擇），各燈桿處采用穿刺線夾分線，通過(guò)供電干線引上至桿件頂部燈具分支線。

（3）路燈照明電源線路。均穿管埋地敷設(shè)，沿人行道及綠化帶敷設(shè)線路穿管，埋深不小于0.7 m，穿越道路時(shí)穿SC100 焊接鋼管保護(hù)，埋深不小于1.0 m。

（4）接地形式。采用TT系統(tǒng)，配電箱及每個(gè)桿件旁均應(yīng)設(shè)置獨(dú)立接地極，接地電阻應(yīng)＜4 Ω。配電箱、金屬燈桿及構(gòu)件、外殼等外露可導(dǎo)電部分均與接地裝置可靠焊接。在滿足接地電阻要求情況下，盡量利用桿件基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體。

5" 多功能智能桿管理平臺(tái)

5.1" 多功能智能管理平臺(tái)

應(yīng)滿足以下要求。①管理平臺(tái)建設(shè)應(yīng)符合《軟件工程軟件產(chǎn)品質(zhì)量要求與評(píng)價(jià)（SQuaRE）SQuaRE指南》GB/T 25000.1—2010、《信息安全技術(shù)-網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)基本要求》GB/T 22239—2019等的相關(guān)規(guī)定。②應(yīng)支持云化部署、本地部署。③應(yīng)采用分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，具備靈活擴(kuò)展、平滑擴(kuò)容能力。④應(yīng)能為各種應(yīng)用服務(wù)提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)API數(shù)據(jù)接口，供第三方平臺(tái)調(diào)用。⑤宜采用分級(jí)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上一級(jí)平臺(tái)應(yīng)能通過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)API接口獲取下一級(jí)平臺(tái)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù)。⑥宜采用模塊化，支持ota在線升級(jí)、回退、擴(kuò)容新增功能。⑦宜采用Linux操作系統(tǒng)。

5.2" 多功能智能管理平臺(tái)的功能

管理平臺(tái)可對(duì)所有多功能智能桿桿體和掛載設(shè)備集中管理和控制，能夠兼容所采用系統(tǒng)和設(shè)備的通信和傳輸協(xié)議，并能實(shí)現(xiàn)與其他管理平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交換。①應(yīng)具備組織機(jī)構(gòu)資源管理功能，至少具備組織機(jī)構(gòu)添加、刪除和修改功能，可以添加刪除和修改編輯節(jié)點(diǎn)和設(shè)備的設(shè)置和屬性；支持滿足業(yè)務(wù)功能、性能要求和安全規(guī)范不同廠家設(shè)備測(cè)試準(zhǔn)入。②應(yīng)具備對(duì)桿件及各掛載設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)置、操作控制功能。③應(yīng)支持聯(lián)動(dòng)策略配置，實(shí)現(xiàn)前端感知設(shè)備聯(lián)動(dòng)。④應(yīng)具備對(duì)各種應(yīng)用設(shè)備的單控、組控、群控、地圖區(qū)域控制或條件控制等多種控制方式。⑤宜考慮現(xiàn)有系統(tǒng)的接入和兼容，支持與其他管理平臺(tái)和應(yīng)用子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)匯聚或統(tǒng)一呈現(xiàn)，最大程度保護(hù)已建資源。⑥宜具備對(duì)桿體和掛載設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、查詢(xún)、定位功能，包括桿傾斜狀態(tài)監(jiān)測(cè)。⑦宜支持對(duì)桿體掛載位置統(tǒng)一分配功能，根據(jù)不同桿件的標(biāo)準(zhǔn)掛載位設(shè)計(jì)，為將來(lái)其他設(shè)備掛載和光纖資源提供統(tǒng)一管理和分配功能。⑧可支持全生命周期管理和IT支撐，包括生產(chǎn)（可測(cè)試）、調(diào)配（庫(kù)存）、使用（可安裝、已安裝、已停用、維修中）、退役（已報(bào)廢、已回收）各狀態(tài)下資產(chǎn)管理、故障定界、工單管理、裝維服務(wù)、預(yù)測(cè)性維護(hù)、在線客服等。⑨可增加移動(dòng)終端管理平臺(tái)設(shè)計(jì)便于維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)管。

5.3" 管理平臺(tái)應(yīng)能對(duì)用戶(hù)、日志、數(shù)據(jù)等進(jìn)行統(tǒng)一管控

①應(yīng)具備統(tǒng)一的認(rèn)證、授權(quán)管理機(jī)制，對(duì)訪問(wèn)者進(jìn)行身份碼和密碼雙重認(rèn)證。②應(yīng)具備完備的操作日志保存和日志管理功能，對(duì)平臺(tái)管理服務(wù)器和各類(lèi)服務(wù)器以及前端設(shè)備的設(shè)置、修改、資料刪除等進(jìn)行完整記錄；日志禁止修改、刪除，保存時(shí)間不少于六個(gè)月。③宜根據(jù)用戶(hù)角色屬性提供不同的管理權(quán)限和界面，在角色權(quán)限配置中可針對(duì)功能進(jìn)行授權(quán)，如控制模塊權(quán)限、查看系統(tǒng)日志權(quán)限、設(shè)備廣播權(quán)限等。④宜具備統(tǒng)一的自動(dòng)校時(shí)與手動(dòng)校時(shí)功能，提高各模塊設(shè)備管理和數(shù)據(jù)采集時(shí)間的正確性。⑤宜具備電子地圖管理功能，結(jié)合GIS將所有多功能智能桿位置信息載入管理平臺(tái)，形成站點(diǎn)地圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)多功能智能桿資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、精準(zhǔn)定位及追溯；宜采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)體系智能GIS地圖管理，系統(tǒng)自動(dòng)采集桿件信息及所掛載設(shè)備信息并自動(dòng)加載至地圖。⑥權(quán)限配置可分為用戶(hù)、角色，不同用戶(hù)可設(shè)置所屬角色，可定義用戶(hù)優(yōu)先使用權(quán)，用戶(hù)權(quán)限可在線進(jìn)行授權(quán)、轉(zhuǎn)移和取消。

5.4" 數(shù)據(jù)信息安全

信息安全設(shè)計(jì)及管理應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《信息安全技術(shù)-信息系統(tǒng)安全等級(jí)保護(hù)基本要求》GB/T 22239―2008等國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，確保整體及各模塊運(yùn)行安全和信息安全，并應(yīng)滿足以下要求：①應(yīng)采用安全認(rèn)證機(jī)制，定義各個(gè)模塊單元的認(rèn)證標(biāo)識(shí)，在接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)須經(jīng)認(rèn)證審核。②應(yīng)用采用安全通信協(xié)議進(jìn)行認(rèn)證，平臺(tái)與設(shè)備之間雙方通信均須支持國(guó)家密碼局認(rèn)定的國(guó)產(chǎn)密碼算法等進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

6" 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，多功能智能桿系統(tǒng)作為智慧城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿?。通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展，多功能智能桿系統(tǒng)將推動(dòng)智慧城市快速發(fā)展，為城市居民提供更加便捷、高效、安全的服務(wù)。同時(shí)，也需要關(guān)注并解決數(shù)據(jù)安全、隱私保護(hù)、成本控制等挑戰(zhàn)，確保多功能智能桿系統(tǒng)在智慧城市中的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 周?chē)?guó)瓊，吳丹琴.人工智能在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用研究與展望[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2023（2）：61-65.

[2] 許晶晶.人工智能與物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2023（4）：42-44.

[3] 張顯東.人工智能在智慧城市中的研究應(yīng)用和發(fā)展前景探究[C]//2022工程建設(shè)與管理研討會(huì)論文集.2022：81-84.

[4] 韓英，石丹佳.人工智能在智慧城市中的應(yīng)用和發(fā)展前景[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2021，18（21）：89-90.

[5] 張超.物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2021，33（10）：193-195.

[作者簡(jiǎn)介]武中元（1984—），男，安徽宿州人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：市政道橋。