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    學術論壇

    智慧燈桿的技術痛點及措施

    發布時間:2022-02-15 13:52:59

    智慧燈桿的技術痛點及措施

    吳春海

    (深圳市燈光環境管理中心,廣東省深圳市518036)

     

    摘要:本文介紹了智慧燈桿的應用情況,分析其技術痛點,包括照明功能弱化、燈桿可拓展性不夠、電氣設計考慮不周、供電和光纖配套不完善等。通過強化燈桿的硬件接口和網關的信息接口作用,完善供電和光纖布局規劃,找到不同功能之間的最大公約數,推動智慧燈桿合理有序發展。

    關鍵詞:智慧燈桿、技術痛點、硬件接口、信息接口

     

    Technical Pain Points and Measures of Smart Lamp Pole

    Wu Chunhai

    (Shenzhen Lighting Environment Management Center , Shenzhen 518036 , Guangdong Province , China)

     

    Abstract: This paper introduces the application of smart lamp pole, and analyses its technical pain points, including the weakening of lighting function, inadequate expandability of lamp pole, inadequate consideration of electrical design, imperfect matching of power supply and optical fiber, etc. Through strengthening the function of hardware interface of lamp pole and information interface of gateway, improving layout planning of power supply and optical fiber, we can find the maximum common denominator between different functions, and promote the development of smart lamp pole in a reasonable and orderly way.

    Keywords: smart lamp pole, technical pain point, hardware interface, information interface

     

    引言

        智慧燈桿,顧名思義就是以路燈桿為載體,通過功能疊加、端口預留等方式,掛載各類設備實現智能照明、視頻采集、移動通信、交通管理、信息交互和城市公共服務等多種功能的綜合桿體。智慧燈桿從2016年開始預熱,到2019年5G提前商用徹底引爆。之前,智慧燈桿兼顧照明、合桿、智慧城市、5G四大目標,均衡推進?,F在,5G主導智慧燈桿建設,固然有利推廣,但也存在失衡的風險。因此,在5G獨大的情況下,找準智慧燈桿的技術痛點,提出合理的應對措施和推廣路徑,統籌智慧燈桿建設運營,顯得尤為重要。

    1  智慧燈桿的應用情況

    智慧燈桿的推廣應用,起自政策推動。在層級上,先是國家部委,再到省、市政府;在時間上,工作任務主要集中在2018-2020年、2020-2022年等時間段;在內容上,早期包括合桿、智慧城市、5G,近期基本聚焦5G,即如何利用智慧燈桿提供5G站站址。以國家工信部和國資委近期聯合發布的《關于2019年推進電信基礎設施共建共享的實施意見(工信部聯通信函[2019]123號)為例,提出各地要加快5G基站站址規劃,利用路燈桿、監控桿等公共設施儲備、建設5G站址。到了省、市政府層面,相關計劃、方案更為直接,明確列出2019-2022年每年建設的5G站數量,以及利用路燈桿的方式方法[1]。

    在政策的加持下,智慧燈桿建設經歷了試點、示范、推廣等階段。2016年開始,各地出現一些試點,多者十盞,少者只有兩三盞,更多是形象展示。接著出現一些示范項目,如深圳人民南路、華強北路,上海大沽路。2017年開始,在杭州G20多桿合一改造的影響下,偏重合桿的智慧燈桿項目在各城市得以推廣落地,如深圳僑香路、上海外灘,其主要目的是減少道路桿體數量、營造整潔街景。及至2019年,5G商用成了城市競爭的主戰場,遍布大街小巷、供電方便的路燈桿頓時成了香餑餑。參與5G試點的大城市固然爭先恐后,一些短期內缺乏5G應用場景的中小城市也不甘人后,甚至更為激進。近期看到不少縣城的智慧燈桿的招標公告,全城改造,動輒幾億投資,最后誰來買單尤可知。

    從以上情況看,我們的智慧燈桿推廣自上而下,從最初側重智慧,到中間關注合桿,到現在完全圍著5G轉,一切取決于政策,缺乏明確的技術發展邏輯。在此應用過程中,智慧燈桿技術有進步,但一些技術痛點依然存在,不利以后的規模應用。

    2  智慧燈桿的技術痛點

    筆者近年參與或觀摩過不少智慧燈桿項目,由于過于追求短期效益,更多地從完成任務的角度來實施,對關鍵技術問題缺乏通盤考慮。目前,主要存在照明功能嚴重弱化、燈桿可擴展性不夠、電氣設計考慮不周、供電通信配套不完善技術痛點,亟需解決。

    2.1 照明功能嚴重弱化

        智慧燈桿按理應該把照明功能作為重點,在此基礎上再疊加其他功能,但實際并非如此。出于外觀考慮,不少項目采用燈臂、燈具一體化設計,燈具不再采用照明企業的標準化產品,而是由施工單位購買LED模組和驅動電源,根據燈桿造型在施工現場自行裝。由于缺乏整燈的檢測和認證,照明配光和電氣安全無法保證,質量和效果差強人意,也不利于后續的維護管理。照明功能被嚴重削弱,事實上也不利智慧燈桿的推廣應用。

    2.2 燈桿可擴展性不夠

        智慧燈桿是當下應用的支點,也應為未來需求預留充足接口。技術在快速演進,需求在不斷變化,現在就把智慧燈桿的功能應用全部想清楚,既不可能也不現實。目前不少項目,基于目前技術來想象未來的應用場景,功能已被框死,對未來變化預不足[2]。燈桿壽命可達20年,開放性和可擴展性是智慧燈桿的必然要求。目前行業存在一種以功能數量論智慧的不良傾向,你有3種,我就要5種,但未來應用缺乏考慮。特別目前流行的一體化固定式設計,所有功能都已框定,以后更換或新增功能將會遇到麻煩,只能通過拆除或抱箍等方式來解決,也就失去了智慧燈桿的本來意義。

    2.3 電氣設計考慮不周

        智慧燈桿功能眾多,強弱電并存,但燈桿內部空間有限,對電氣設計和接線方式要求很高。從目前的項目看,強弱電混倉走線,燈門處接線混亂,部分項目為縮小燈桿直徑,甚至在照明手井內接線,在雨天存在嚴重的安全隱患。即使是接線比較規范的項目,也存在環境條件不適應的問題。智慧燈桿一般在底座燈門處接線,內部高濕高熱,防護等級不夠,無論是端子排或插接口,時間長都容易失效甚至生銹發熱,增加了24小時通電的智慧燈桿的風險系數。

    2.4 供電通信配套不完善

        智慧燈桿標配智能照明、視頻采集和移動通信,智能照明用電和通信容易解決,視頻采集和移動通信必須敷設光纖,同時對供電可靠性要求也高。如果還配置信息發布屏和充電樁,用電負荷更非現狀電纜可以負擔[3]。目前項目存在重桿體輕線路的情況,桿體功能眾多,但電纜、光纖配套不合理。有些項目提前配足,但何時投入使用并無規劃,沉沒成本過大;有些項目連管道都沒預留,后期開挖增加運營成本。在5G站建設加速的逼迫下,智慧燈桿的無序建設問題越趨嚴峻。

    3  智慧燈桿的應對措施

    5G商用帶來巨大的站布局壓力,倒逼各地的智慧燈桿建設。以前,可以通過時間來換技術和需求?,F在,時間反而成了智慧燈桿合理有序發展的主要制約。直面技術痛點,通過規范硬件接口和信息接口,完善供電和光纖規劃布局,找到照明、合桿、智慧城市、5G之間的最大公約數,化解智慧燈桿當下建設與未來發展的內在矛盾。

    3.1 強化燈桿的硬件接口作用

    智慧燈桿配置多種功能,所有硬件設備都需要安裝在燈桿桿體。桿體設計不合理,必然影響功能實現,對希望連接現在與未來的智慧燈桿,更是如此。由于技術和需求尚在快速變化之中,很多事情不能一概而論,只能具體問題具體分析,從接口、桿內分倉分門、接線方式等方面來強化燈桿的硬件接口中心地位。

    規范硬件接口是燈桿設計的重中之重。已經明確的接口,如燈具、攝像頭接口,按現行規范使用標準產品,盡量不用定制產品;尚不明確的接口,如移動通信接口,要能兼顧4G和5G兩種基規格;需要預留的接口,可通過滑槽、插接口等方式來解決,盡量不要提前定死。硬件接口規范,智慧燈桿才能具備開放性和可擴展性。

    桿內分倉分門有按強弱電和按專業兩種,前者是把強弱電分開,避免強電干擾傳輸信號;后者是把不同專業分開,一般按照明和非照明進行分類,有利后期維護。當然,桿體底部除了常規的分門式,用抽屜式分開放置也有其合理性。無論采用哪種方式,桿體底部空間都是繞不開的問題。相對而言,方形底部的工作面寬敞些,圓形底部的桿體更挺拔。建議功能多者用方形,少者用圓形。

    燈桿內部高濕高熱,接頭進行熱縮或灌膠處理效果最好,但也帶來后期維護不方便的問題。端子排方便后期維護,絕緣卻無法保證,在燈門丟失損壞的情況下存在嚴重安全隱患。筆者對該問題進行過不少嘗試,IP68的防水接頭效果較好,但對現場施工要求較高。這個問題還需要同行共同努力,在實踐中不斷完善。

    3.2 強化網關的信息接口作用

    智慧燈桿強調多功能,意味著信息種類也多,網關的分流和處理能力尤為重要。部分信息涉密,如公安視頻數據,需要快速分流;其他信息需在網關進行初步處理,再上傳平臺,已經涉及一定的邊緣計算能力。網關作為前端的信息處理中心,在整個系統中起到承上啟下的作用,往下控制終端設備,往上連接管理平臺[4-5]。規范網關信息接口,將是智慧燈桿系統建設能否成功的關鍵,其邊緣計算能力,決定了整個系統的智慧程度。以網關為信息接口中心,也就找到信息處理的最大公約數。

    3.3 完善供電和光纖規劃布局

    桿體和網關對智慧燈桿來說非常重要,但如果沒有必要的供電和光纖支持,一切都是無源之水。眾所周知,燈桿都有電源供應,但變壓器負荷和電纜線徑不一定能滿足所有功能用電需求,對于用電較多的5G基站、信息發布屏、充電樁等設備,重新規劃供電布局和電纜走向是當務之急。

    同理,現狀燈桿一般沒有光纖,但偏偏光纖對于5G和視頻采集卻是不可或缺,因此,規劃光纖布局成了智慧燈桿建設的前置條件??紤]到光纖租用價格較貴,可預先埋好管道,待正式營運時再敷設光纖也不為遲。供電和光纖,無疑也是智慧燈桿系統穩定可靠運行的必要公約數。

     結語

    在5G倒逼下,智慧燈桿建設進入快車道。5G既是智慧燈桿的主要推動力,更是巨大的制約力。面對技術和需求的巨大不確定,以前可以通過時間來化解,現在只能邊干邊解決,稍有不慎就會代價慘重。智慧燈桿涵蓋照明、合桿、智慧城市、5G等功能,四者之間有很多關聯,但需求和建設步調差別很大,完全混在一起處理,容易陷入分不清理還亂的困境。因此,必須摒棄一步到位的簡單思維,根據城市實際統籌考慮,積極尋找四者的最大公約數。通過最大公約數去解決技術痛點,給新技術提供自我發展完善的空間。

    以燈桿桿體和網關為中心,規范硬件接口和信息接口,再加上明晰的供電和光纖規劃布局,可以有效解決目前智慧燈桿技術發展、需求變化與建設速度不匹配的矛盾。至于中遠期如何,只能留待時間去給出最終的答案。

    參考文獻

    [1] 廣東省政府辦公廳.廣東省加快5G產業發展行動計劃(2019-2022年),2019.

    [2] 吳春海.智慧路燈的應用探討,照明工程學報,2017,28(5):24-26.

    [3] 朱應昶,肖輝.城市道路照明智能化研究,2017,28(5):16-19.

    [4] 葉煒,呂偉,洪寬,等.基于NB-IoT技術的道路照明智能化控制系統,2017,28(5):20-23.

    [5] 傅曉明,柴廣躍,鐘海濤,等.基于ZigBee的LED智能照明定位應用研究,2017,28(5):32-41.





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