0引言
在新基建的背景下，以及“万物互联”背景下，智慧城市的传感器建设需求十分迫切。路灯杆作为城市中密度最大、数量最多、 覆盖最广的市政设施之一，不仅是智能感知和网络服务的节点，作为物联网的端口，也让智慧城市+数字经济变得更为具象化，能够更好地落地，成为了智慧城市的载体。
通过将摄像头、广告屏、充电桩、小基站、照明和环境监测等功能集成于路灯杆中，形成智慧灯杆，如图1所示。智慧灯杆是新型信息基础设施，能够完成对照明、公安、市政、气象、环保、通信等多个行业的数据信息进行采集、发布以及传输。与此同时，作为5G时代车联网建设、云网建设以及通信网络建设的重要组成部分，智慧灯杆也得以广泛应用。
智慧灯杆的建设可以有效地实现城市整体运营的降本增效、有利于城市管理效率提升。目前，国家政策导向大力支持智慧灯杆研发及应用，企业也积极地投入研发要素拓宽产业应用场景及功能。
简而言之，智慧灯杆作为智慧城市建设的新型公共基础设施，可实现通信、公共安全、智慧照明、环境监测、智慧交通、能源管理和信息服务等典型业务应用。
图1 智慧灯杆
1.系统概述
智慧灯杆是通过应用城市传感器、电力线载波/ZIGBEE通信技术和无线GPRS/CDMA通信等技术，将城市中的路灯串联起来，形成物联网，实现对路灯的远程集中控制与管理，具有根据车流量、时间、天气情况等条件设定方案自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能。
并通过集成气象、环境监测设备，安防监控设备，基站、LED信息发布和人脸识别等设备，利用先进的信息处理技术对海量感知信息进行处理和分析，实现对包括民生、环境、公共安全等在内的各种需求做出智能化响应和智能化决策支持，使城市路灯杆转变成真正意义上的“智慧”灯杆。
2.系统架构
2.1 系统架构
系统采用“云+边+端”一体化技术架构，终端部署边缘计算单元，本地算法和服务前移，即使中心网络故障，也不会影响前端系统的实时服务，使得服务更实时更可靠。
智能灯杆系统架构如图2 所示，由五个部分构成：
第一层为感知层，即端，包括安防监控、一键报警、公共广播、环境气象、智慧垃圾桶、智慧井盖、智慧照明、LED大屏和智慧充电等前端设备，完成数据采集、人机交互等功能。
第二层为“边”，完成不同前端设备的协议适配、智能联动和边缘计算等功能，为数据层提供支撑。
第三层为管，是通信、传输和电的承载体，包含同学管线、综合管廊、灯杆、电力管、电力箱和无线通信等。
第四层为云数据层，包括连接管理、设备管理和数据封装。连接管理包括数据采集模块、智能协议栈、注册签权和设备控制；设备管理包括配置、诊断、查询、告警和升级；数据封装包括电量、网络流量、多媒体、告警、安防和市政等。
第五层为云应用，包括智慧城管、智慧市政、智慧交通、环境监测、人群预警和公众wifi。
图2 系统架构图
2.2硬件连接系统图
如图3所示的硬件系统连接图，智慧灯杆设备采用统一的供电方式。前端智慧井盖、智慧垃圾桶、智慧消防、远程抄表系统和智慧停车等系统通过智慧网关接入，并与摄像机、LED显示屏、公共广播和一键求助等设备组成网络，形成接入层，为数据采集、人机交互提供支持；再通过传输网络接入到智慧市政、安防监控、信息发布、公共广播、紧急求助、智慧照明和环境监测等平台，最终形成智慧灯杆管理平台。
图3 硬件系统连接图
3、平台系统功能展示
平台按“统一标准规范、统一身份认证、统一数据管理、统一用户服务”进行建设，在数据层面、软件层面和服务层面制定数据内容、软件功能、应用接口等方面统一规范和标准，以统一的界面向用户提供服务。
平台通过可视化驾驶舱的模式展现系统功能，通过智慧杆3D数字模型进行灯杆控制，可以最直观的看到此智慧杆上挂载的所有设备，同时可以自主切换设备进行操控和管理，灯杆列表查看和智慧照明开关灯、亮度等策略任务管理等功能。可视化展示设备的状态概况，在线数量、离线数量、故障数量等统计、设备的基本信息和业务信息。
图4、图5分别展示了平台的智慧照明和安防监控功能。
图4 智慧照明
图5 智慧安防监控
平台主要体现了以下主要特点：
（1）利用人工智能、云计算、大数据等新技术，提升数据处理的实时性和有效性，提升用户体验。
（2）实现了多源异构数据的治理，可以实现多源异构数据的采集、存储、计算和共享等，形成更为直观的数据形式。
（3）信息发布通道实现多元化。
4.应用案例
洲明科技智慧灯杆目前已广泛应用于国内市场，为智慧城市的建设提供了极大的支持，提升了城市的安全防护、信息服务和节能增效水平，带来了显著的社会经济效益。
现以无锡马山国际旅游岛智慧交通一、二期和城市开放道路车路协同项目（长沙）为例。
4.1无锡马山国际旅游岛智慧交通一、二期
无锡市委、市政府将马山列为无锡“一城一岛一带”建设的主阵地，而马山智能交通建设作为马山甚至无锡智慧城市建设的重要标志，在助力第四届世界佛教论坛的举行、为无锡市民的出行保驾护航、对道路监管、事故处理等都起到了重要作用。
马山国际旅游岛智能交通系统建设项目主要实现了交通实时调度、集成管理、信息服务三大功能。结合云计算、大数据等技术，创新提出了“人、车、路”一体的综合智慧交通解决方案。
马山智能交通监控指挥系统，由智能交通监控指挥中心、前端的高清摄像机、交通信号控制以及交通诱导屏等组成，可实现对马山21个主要道口和路段的实时路况进行有效监控，真正做到了路口联网监控360度无死角、高清“电子警察”覆盖重要路段、交通诱导系统实时掌握前方路况、信号灯系统实现联网远程控制。
4.2城市开放道路车路协同项目（长沙）
项目位置在长沙市湘江西岸梅溪湖区域，长度100公里，共计32个路口。并在关键路口部署含通信单元、边缘计算单元、路侧感知单元等智能路侧设备，覆盖辅助定位信号；打造车路协同、网联辅助等自动驾驶测试类相关场景；与车辆行驶安全、道路信息提示、路网管理等应用类场景共计90余个。
基于智能路侧系统、边缘云计算系统与云控平台系统，打造人-车-路-云一体化系统架构。
四、总结
智慧灯杆是信息采集、处理和发布的载体。对城市建设可以带来节约占地需求，整合资源利用，提升城市形象的意义。同时，模块标准化、样式多样化、配置专业化是多功能路灯的未来发展方向。
洲明科技综合智慧杆应用于国内智慧园区、智慧交通、智慧停车和智慧校园等领域多年，积累了深厚的技术底蕴，能够满足国内外不同场景的需求，并仍在根据行业新需求和新方向不断升级和创新，特别是很多核心技术理念对市场同类产品的改进有重要的借鉴意义。如何提升产品并更好地应用到智慧城市中，结合行业最新发展需求进行消化、吸收和再创新，是未来技术人员应关注的方向之一。
虽然智慧灯杆是多种设备设施和技术的综合体，这种“多杆合一”的模式也是发展的必然趋势，但是目前我国基础设施建设管理职权分散，运营主体牵扯到多部门，数据源也分散在不同的管理部门，如何打通“多极管理”、消除“数据孤岛”是进一步推进智慧灯杆市场化运营的一大难点、痛点。
