崔杨峰 柏世刚

【摘要】    随着互联网技术的日益进步以及城市化进程的不断推进，智慧城市与人们的生活越来越近，同时，“十三五”规划纲要提出构建泛在高效的信息网络，积极推进第五代移动通信（5G）和超宽带关键技术研究，启动5G商用。今年是5G元年，智慧灯杆作为配套建设的重点是响应国家建设节约型社会的有效途径。本文将对智慧灯杆的设计改造进行简要阐述，对目前道路杆体的新建、整合，智慧灯杆的部署做一个简要分析。

【关键词】    智慧城市    智慧灯杆    5G    uRLLC    照度

引言：

近年来，随着我国社会经济不断发展，城市道路建设规模不断增大，规划道路建设和旧城区道路拓宽改造成为城市道路建设的重点。道路照明建设日渐突出，随着5G商用规模化进程的推进，传统照明灯杆根本满足不了5G通信（尤其uRLLC场景，低时延，高可靠场景）基础设施需求，同时，市政、公安、交通等部门随着通信技术的不断进步，在城市道路两侧的终端设备也日益增加，道路周边多杆林立的现象尤为严重，影响了城市景观和品质。在此背景下引入“多杆合一”概念，其目的是让道路公共设施走向集中化，节约化，智慧化。

一、智慧灯杆的应用

智慧灯杆在兼顾5G通信的前提下成功整合多项功能：充电桩、LED屏、气象监测、照明、治安监控、交通指示等，真正实现了“多杆合一”，根据不同的场景可以选择不同的功能配置。如：十字路口可采用高、中杆LED射灯作为照明，整合红绿灯、治安监控、气象监测等设备;社区路口可选择LED屏、气象监测、道路照明，监控等。一些特殊功能可根据落地区域的需求任意添加。道路周边的各类杆体统一规划替换成智慧灯杆后提高道路美观度的同时兼顾了新通信系统的配套，为5G各类场景的实现打下了坚实基础。

二、智慧灯杆的规划设计

（一）照明设计

道路照明需参照《城市道路照明设计标准》CJJ45-2015，根据道路类型分为三类如下表1所示：

注：

（1）表中所列平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面，其平均照度值相应降低约30%

（2）表中各项数值仅适用于干燥路面。

（3）表中对每一级道路的平均亮度和平均照度给出了两档标准值，“/”左侧为低档值，右侧为高档值

（4）迎宾路、通向大型公共建筑的主要道路、位于市中心和商业中心的道路执行Ⅰ级照明

其中级别I与级别II目前居多。确定场景后，根据国标使用目前应用最广泛的LED灯具（几种级别的道路均可使用LED灯具，详见《城市道路照明设计标准》由于篇幅原因本文對灯具选择不再详述），进行下一步的照度分析。

设置覆盖道路宽度，灯杆支臂，杆高等参数后可以模拟出照度均线图：

上图为150WLED灯，灯杆间距30米，杆高10米，挑臂1米，道路宽度14米双向车道的模拟照度均线图。调整灯具大小以及杆距直至满足各项参数指标（实际规划根据规范，在满足照度的基础上调整间距以及灯功率，此处为应用举例），如下图所示。

对比标准值可得出此参数配置满足照度需求。以上为两侧并排对称的方案，针对不同的环境和不同地区的要求需要对照明灯杆的位置做相应调整，如有机非隔离带的路段，通常灯杆安装于隔离带内，机动车道和非机动车道均需要做相应照度模拟。非机动车道宽度均小于机动车道，灯具高度可以适当下调，根据各地要求调整参数，模拟出最佳结果;对于双向机动车道的照明也可以采用交叉互补式的方式（即双边交叉排列），此种方式节约杆件的同时也兼顾到对面灯具的照度弱区;几种灯杆部署方式优缺点如下表：

（二）交通、公安等公共设施的设计改造

完成照明设计后需针对现场需要整合的杆体做一次调研核对，如交通指示牌，红绿灯，大型路牌，电子警察（枪机）等归属交警部门管控，各设施尺寸，重量，标高等参数均需记录，对于新建杆体，枪机要求距离路口停车线25米左右，路牌下沿净空5.5米;另外球机一般属于公安管控，用于治安管理，常见于路口以及易犯罪区域，球机高度6米左右，挑臂3米。现场所有干系杆体记录完成后须找各相关部门统一核对协商，交通部门有相应的设计规划可以参考，对于治安监控需核对球机挂高及监控区域，此环节需要很大的精力去调研，以便杆体点位基础的确定。对于LED屏、环境监控及音响等设备视业主需求而定，各相关方要求均明确后才能开始智慧灯杆方案的设计。

（三）杆体设计

“多杆合一”涉及到多个设施的共建共享，杆体设计也成为智慧灯杆设计的重点，针对不同的环境和地区可分成外观、结构以及基础三个部分分别设计。

外观设计

根据当地整体市政，结合品质办、风貌小组等相关市容市貌要求设计，包括杆体颜色，造型，铭牌位置，挑臂等。

结构设计

包含杆体钢材规格，内外径，厚度，法兰尺寸以及各设施预留位置，挑臂固定方式等。

基础设计

基础设计需考虑杆体的整体受力情况，根据自重及轴力、弯矩、剪力等计算其基础大小，考虑到智慧灯杆作为通信杆体的配套，因此建议参考通信杆塔的基础设计标准。目前基础设计大致分为三类：预制块、筏板和钢管桩，其中预制块和筏板开挖量较大，建设周期较长，投资略小于钢管桩，钢管桩基础建设周期短，开挖量小。鉴于智慧灯杆的立杆大多位于道路两侧人行道或者绿化带，开挖难度大，地下管线复杂，因此建议采用钢管桩基础作为智慧灯杆的杆体基础。

（四）管道设计

市政管道涉及面较广，智慧灯杆的设计离不开管道的整改和新建，严格执行当地建设局，市政等规定是确保配套建设的关键。首先要对整改区域原有管线进行摸排，多年的城市建设已积累了大量管线，很多管线资料已经缺失，这给摸排带来很大困难，建议咨询测绘局，市政等相关单位，获取管线资料，以便杆体点位基础的确定。

三、结束语：

城市智慧基础设施的建设是迈向智慧城市的标志，智慧灯杆的部署在智慧城市的基础建设中起到了画龙点睛的作用，它将市政、交通、公安与通信等融为一体，既节约了空间资源，也给城市带来了美观，提升了城市品质。国家战略5G的兴起，进一步推动了智慧城市前进的步伐。科技的日新月异，我们的生活品质将越来越高，当然对于智慧灯杆的研究还应不断深入，让智慧灯杆的建设流程简单化、节约化，也为智慧城市以及国家战略贡献力量。

参  考  文  献

[1]《城市道路照明设计标准》CJJ45-2015

[2]《视频安防监控系统工程设计规范》

[3]GA_T 652-2017公安交通管理外场设备基础设施施工通用要求

[4]杨栋.论城市市政道路设计的方法及相关思路[J].工程技术研究，2017（8）：196-197.

[5]王丽.通讯铁塔的设计与维护策略初探[J].信息技术与信息化，2015（6）：116-120.