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隨著我國城市化建設進程加快，城市面積不斷擴張，城市人口與車輛保有量激增，城市管理面臨愈來愈嚴峻的挑戰(zhàn)。路燈作為城市基礎設施建設的重要一環(huán)，充分展示了“無處不在”的地理優(yōu)勢和自帶市電配套的供電便利，形成了連接城市物聯(lián)網的天然節(jié)點?；谖锫?lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息技術的應用，遍布在城市各個分支的路燈，通過感知、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息，可以實現(xiàn)對于城市服務、公共安全、環(huán)保在內的各種需求做出智能響應。
一、智慧路燈系統(tǒng)方案介紹
智慧路燈桿系統(tǒng)定位集智能精益、動態(tài)快速、可視可控、互聯(lián)互通為一體化的路燈運行監(jiān)控調度指揮平臺。通過集成物聯(lián)技術、GIS、GPS技術，互聯(lián)網、視頻通訊，智能監(jiān)測等技術，將工作現(xiàn)場和監(jiān)控中心之間有機聯(lián)系起來，通過先進的大屏幕顯示技術、組態(tài)監(jiān)控技術和三維展示技術等，形成多信息共享、個性化操作的直觀場景展現(xiàn)，實現(xiàn)便捷的信息調用和可視化指揮。
智慧燈桿是未來城市物聯(lián)網的重要信息采集載體，路燈智能物聯(lián)管理平臺的建設是智慧城市的一個 重要組成部分，能夠實現(xiàn)城市及市政服務能力的提升，也是智慧城市的一個重要入口，可促進智慧市政 和智慧城市在城市照明業(yè)務方面的落地。
二、智慧路燈系統(tǒng)方案優(yōu)點
智慧路燈，除了可實現(xiàn)對路燈的遠程智能管理，還可承載各種功能：交通遠程監(jiān)控、公安遠程監(jiān)控、無線視頻監(jiān)控、污染物遠程監(jiān)測、大氣質量遠程監(jiān)測、氣象環(huán)境遠程監(jiān)測、醫(yī)療救助、Wi-Fi覆蓋、公共廣播、LED信息發(fā)布、充電樁、5G基站等數(shù)據(jù)采集與轉發(fā)，就形成“多功能燈桿”。
1、在路燈系統(tǒng)中可以對每個集中器及每個節(jié)點控制器進行控制。在操作界面上能實時顯示所有集中器及單燈的狀態(tài)，并對它們實現(xiàn)單點控制、組控制、廣播控制等控制策略;
2、系統(tǒng)提供GIS定位，對每盞路燈進行定位并在地圖上顯示，并在地圖上對路燈進行開關燈等操作，大大方便對路燈的管理;
3、能自動檢測路段是否有車經過，根據(jù)車輛情況自動調節(jié)路燈照明亮度，可實現(xiàn)光照調控、經緯度(日落時間)調控，可以進行來車數(shù)量統(tǒng)計，節(jié)能率統(tǒng)計，以達到節(jié)能效果;
路燈故障或線纜被盜時即時自動將照明設備故障系統(tǒng)上報業(yè)務系統(tǒng)，業(yè)務系統(tǒng)根據(jù)報警信息類型通過短信預警、郵件預警等方式提醒;
4、用戶無需到現(xiàn)場就能了解路燈用電情況以及功率，功率因素，包括實時耗電數(shù)據(jù)查詢和歷史耗電數(shù)據(jù)查詢，并能在系統(tǒng)中新增、修改和刪除電能表;
5、用戶通過操作在電腦、手機和pad等客戶終端上的客戶端軟件，即可對照明燈具進行移動管理。移動控制終端具備單燈控制、故障定位等功能，方便維護人員檢修路燈和進行移動管理。
三、智慧路燈系統(tǒng)方案功能
智慧燈桿具有管理、供電、高度、密集的優(yōu)勢，為推動5G的建設提供了一個可行的安裝環(huán)境，也是滿足未來5G為了實現(xiàn)超密組網而催生小基站需求的媒介，對搭載5G微基站有先天優(yōu)勢，節(jié)省5G單獨部署空間的同時，燈桿上集成的傳感裝置更能隨時監(jiān)測5G基站的運營情況。
1、微基站
預留了基站的安裝位置和供電。燈桿安裝后可以根據(jù)運營商的需要【有償】提供基站的安裝位置 和供電。
2、單燈控制器
單燈控制器安裝在燈具內部，通信方式有： NB-IoT、Zigbee、LoRa 三種方式可選，支持脫機運 行。既能滿足環(huán)保節(jié)能的要求，也可以實現(xiàn)智能化管理。
3、監(jiān)控攝像頭
根據(jù)需要在重要位置安裝相應的監(jiān)控攝像機, 用戶可對攝像機進行水平 360 度變焦控制，監(jiān) 控信息通過視頻終端處理后通過有線或無線網 絡匯集到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心就能看到各監(jiān)控 點的實時狀況，中心可以通過工作站顯示各現(xiàn) 場監(jiān)控點的圖像信息，也可在通過切換到大屏 幕(需配置)進行圖像的實時抓取。
4、無線 AP
通過燈桿這個載體可以實現(xiàn)這個城市的無線覆蓋，可以給所有的居民提供上網服務?！咀⒁狻咳绻獙崿F(xiàn)廣告推送、用戶管理、安全機制設置等必須增加 AC 管理設備和相應的軟件。
5、氣象站
具有常規(guī)氣象要素風向、風速、溫度、濕度、氣壓、噪聲、PM2.5 監(jiān)測功能，通過城市發(fā)布平臺 實時發(fā)布，方便市民出行，同時為氣象局提供基礎氣象數(shù)據(jù)，為環(huán)保局提供環(huán)境污染情況分析數(shù) 據(jù)。
6、LED 廣告屏
支持廣告內容遠程更新、發(fā)布。系統(tǒng)可以實時監(jiān)控播放內容。戶外采用 LED 顯示屏可以保證在環(huán)境亮度非常高的情況下用戶也可以正常觀看廣告的內容。
7、IP 網絡廣播
支持個性化定時播放,可以指定不同的 IP 地址在不同的時段播放不同的內容。支持全部、分組、 單個的實時語音廣播，可以遠程實現(xiàn)重大事項播報、緊急通知播報等。
8、一鍵報警
急求助，當現(xiàn)場出現(xiàn)突發(fā)狀況，可以通過緊急求助終端，一鍵求助中心，實現(xiàn)雙向對講，中心 可以根據(jù)情況，實時調度相關警察趕往現(xiàn)場解決。
9、充電樁
通過錯峰用電設置與管理，可以在不增加任何基礎設施的前提下，快速布局電動汽車充電設施。 由于路燈的密集度，路燈集成充電樁后，城市形成廣布的充電網絡，為電動汽車解決后顧之憂;
10、工控機
工控機是智慧燈桿的核心部件，負責管理燈桿上所有設備的運行和配置。是上位機同智慧燈桿實現(xiàn)通信的橋梁。數(shù)據(jù)的采集、上傳、下發(fā)，控制功能的實現(xiàn)均由工控機完成。
四、智慧路燈桿系統(tǒng)方案特點
智慧燈桿系統(tǒng)的出現(xiàn)可以對廣布在城市的傳統(tǒng)路燈進行改造，升級為具備感知周邊環(huán)境、實時監(jiān)測、 實時控制的組裝式燈桿。智慧燈桿包括物聯(lián)網信息采集，智慧 LED 路燈照明監(jiān)控，無線 WIFI 覆蓋，智慧安防視頻監(jiān)控，智慧緊急報警求助，智慧環(huán)境信息監(jiān)測，智慧網絡多媒體信息發(fā)布，遠程IP網絡廣播系統(tǒng)等。
1、按需照明
工作人員可利用電腦控制端或手機控制端對每盞燈進行開關控制，根據(jù)人流、車流、天氣、節(jié)假日等環(huán)境條件設定合理的開關燈方案。
2、精細化管理
系統(tǒng)安裝后，所有操作都自動記錄進系統(tǒng)日志，所有維護工作均在后臺有準確數(shù)據(jù)，對運維部門的工作情況真正達到有據(jù)可查，實現(xiàn)了精細化管理。
3、動態(tài)管理
所有照明設施進行身份編碼并在地圖上定位顯示。普查所取得的數(shù)據(jù)為今后照明設施的養(yǎng)護和維修提供可靠的依據(jù)。
4、大數(shù)據(jù)分析
所有操作都自動記錄進系統(tǒng)日志，并永久保存成為原始大數(shù)據(jù)，這些原始大數(shù)據(jù)將會作為社會資源大數(shù)據(jù)信息依據(jù)，開發(fā)利用。
5、降低運維成本
發(fā)生異常，會在第一時間將異常信息發(fā)送給監(jiān)控中心，提高巡檢人員工作效率減輕了工作強度，同時也減少了巡檢人員和車輛損耗，降低運維成本。
6、降低安全隱患
當有電纜盜割現(xiàn)象發(fā)生時，值班工作人員會在第一時間接到短信報警通知，方便工作人員及時處理，也避免了裸露電線對行人造成的安全隱患。
五、智慧路燈管理系統(tǒng)工作原理
智慧路燈管理系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件設備組成，分為四層：通信層、數(shù)據(jù)采集層、應用處理層和交互層。通過各層相互配合，實現(xiàn)路燈設施管理、路燈控制、故障報警、用電監(jiān)測、移動終端應用等功能，后期還可以擴展車流量監(jiān)測、光感監(jiān)測等能智能化功能。
智慧照明：通過工業(yè)級無線路由器，依托4G/3G無線通信網絡，實現(xiàn)對路燈的遠程集中控制與管理，具有根據(jù)車流量自動調節(jié)亮度、遠程照明控制、故障主動報警等功能，能夠大幅節(jié)省電力資源，提升公共照明管理水平，節(jié)省維護成本。
WIFI覆蓋：工業(yè)級無線路由器，具有4G轉WIFI功能。WIFI覆蓋距離達到150米，協(xié)助智慧燈桿實現(xiàn)公共WIFI覆蓋。
環(huán)境監(jiān)測：利用路燈桿，全城市覆蓋地安裝城市環(huán)境大數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括PM2.5，揚塵、煙霧、光照、溫濕度等。傳輸器采集的數(shù)據(jù)通過工業(yè)級無線路由器發(fā)送到各政府管理部門，可以5中心同步傳輸。
視頻監(jiān)控：智慧燈桿上安裝視頻監(jiān)控、安裝特定安全監(jiān)測傳感器，實現(xiàn)城市級的安全監(jiān)控。監(jiān)控抓拍的視頻、圖片、聲音等信息通過工業(yè)路由器及時傳輸?shù)焦驳裙芾聿块T，讓城市管理更高效。
六、智慧路燈管理系統(tǒng)組成架構
智慧路燈整體解決方案分為應用層、平臺層、網絡層、感知層四個層面。應用層包括了應急智慧、數(shù)字城管、平安城市、智慧交通、便民服務、環(huán)境監(jiān)測和節(jié)能控制;平臺層則指網絡云平臺和數(shù)據(jù)平臺，通過平臺以實現(xiàn)智能化;網絡層指通信網、互聯(lián)網和物聯(lián)網;感知層包含了APP、PC、Internet、云計算、無線AP、攝像頭、環(huán)境主機、一鍵報警等。
1、前端數(shù)據(jù)采集、輸出設備：包括各類傳感器、攝像頭、音頻廣播、LED屏等設備。各類傳感器用于感知環(huán)境狀態(tài)，是信息源頭，包括揚塵傳感器、噪聲傳感器、溫濕度度傳感器、風向風速傳感器、氣壓傳感器等;高清攝像頭用于實時捕捉前端音視頻、圖像;音頻廣播設備用于音頻播放;LED屏用于展示圖文、視頻。
2、前端數(shù)據(jù)中樞設備：即RTU設備，負責接收前端各種傳感器的信號值，并將數(shù)據(jù)按標準轉換后通過4G網絡，上傳至數(shù)據(jù)中心;也負責攝像頭、音頻設備和數(shù)據(jù)中心之間的通信;同時也負責將前端傳感器采集數(shù)據(jù)實時展示在LED。RTU設備是整體系統(tǒng)的核心設備。
3、數(shù)據(jù)中心：包括通信中心、數(shù)據(jù)庫。通信中心是部署在服務器上的一種數(shù)據(jù)接收和解析軟件。主要負責與RTU 對接，接收和查詢RTU 上報的數(shù)據(jù)報文，并將報文解析后，存儲到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫是專門用來存儲數(shù)據(jù)的軟件，負責存放通信中心解析報文生產的數(shù)據(jù)。
4、應用系統(tǒng)：主要作用為管理、統(tǒng)計分析和展示數(shù)據(jù)，也用于管理、配置和控制終端設備。管理終端形式有大屏、PC、APP等。
七、智慧路燈管理系統(tǒng)發(fā)展前景
隨著城市化建設的加速，城市道路建設發(fā)展也隨之加速，道路越來越寬、越來越多，各式各樣的路燈數(shù)量也越來越多，而帶給路燈管理處的困難也隨之增加，用電大，管理繁瑣等問題突出。智慧路燈作為智慧城市的重要組成部分，也已備受有關部門的高度重視和大力推廣。目前，隨著城市化進程的加快，城市公共照明設施的采購量和建設規(guī)模日益增大，形成了一個巨大的采購池。但隨之出現(xiàn)的城市照明管理矛盾也日漸明顯，最突出的三大矛盾就是對能源的極大消耗、照明燈具過高的維護成本以及與其他公共設備的無法兼容性。智慧照明的出現(xiàn)無疑將極大的改變這一現(xiàn)狀，有力地推動智慧城市進程的加快。
