智慧城市路灯网络系统的开发与应用

江雅瑜 方军 王刚贞 江波

摘要：随着现代化水平的不断提高，智慧城市的建设也在不断的扩大与完善，智慧路灯系统是组成智慧城市系统中重要的一部分。本文主要介绍了一种新型智慧路灯与智慧城市路灯网络系统的开发应用，采取模块化的设计将监控、测速、空气质量检测等功能实现自由组合，采用大数据统一管理模块信息，使每个路灯成为信息节点，共同组成智慧城市系统。

关键词：智慧路灯；模块化；大数据

一、智慧城市路灯网络系统

1.1系统开发背景

智慧城市路灯是为了积极响应国家大力支持发展的智慧城市项目而诞生的。现在社会的科技发展已经有了很大的进步，但是传统路灯仅仅作为灯泡的支杆，利用程度低。如城市中的的电力系统，监控系统，网络系统，报警系统，有线电视系统、环境监测系统，现阶段采用分散布设，各行其道的方式。新型城市智能路灯将采用大数据统一管理，每一个路灯杆作为一个信息节点，组成智慧城市系统，通过编写智慧城市软件来实现城市管理的智能化与集约化。

1.2基于智慧路灯的城市物联网应用

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，智慧城市路灯灯杆可以作为物联网的载体，广泛应用于网络的融合中。

1.3模块化的功能组合

智慧路灯最大的特色在于模块化的功能自由组合，城市物联网应用通过LED节能灯模块、配电箱路模块、空气净化检测模块、自动报警模块、网络交换机模块、电话交换机模块、车辆测速模块、红外监控模块等等，可以说凡是城市系统正常运作所需，均可通过集成化、模块化成为智慧路灯网络系统的结构部分。

以自动报警模块与网络交换机模块为例具体分析。自动报警模块将对全市所有的道路照明设施进行统一编码，每一个道路照明设施分配一个唯一的编码，通过编码可精确识别单个道路照明设施的身份信息和位置信息。根据需要为若干道路照明设施增加求助按钮与自动报警装置。情况紧急时，市民直接走到该道路照明设施旁，按下求助按钮与求助中心人员进通话，包含位置信息的求助信息将会直接发送到管理平台，同时该道路照明设施附近的监控摄像头立刻拍摄现场的实时视频，可供管理人员与警方人员处理使用。为解决紧急突发情况、维护城市治安管理提供新的途径。

网络交换机模块是为了缓解通信需求增加与小区基站密度不够的矛盾，改善信号覆盖状况而设计的。本方案以蜂窝方式进行无线网络组网的通信系统（即GSM、TDMA、CDMA、3G、4G等）的基站为主进行设计，无线路由器的设备和天线均小于蜂窝通信系统基站。目前正在实施的iSHANGHAI城市热点项目正在道路两侧大量布设此类设备。WIFI天线架设高度约10米以下，传输半径一般仅100米以内，十分适合设计在灯杆上架。

二、智慧城市路灯网络系统应用可行性

2.1各信息系统的有效整合

智慧路灯作为智慧城市技术系统的应用层，由于路灯其分布呈网络状，在市政设施中承担智慧城市物联网设备的天然载体。现有的路灯功能一般来说是过于单一的，往往城市的监控系统，环境监测体系，无线网络信号的发送体系等是独立分布的，不仅分布零星，各体系间的独立性很强，往往不能起到对城市整个体系进行信息的有效整合。而智慧城市路灯网络系统，以物联网，云计算为技术依托，将多种城市模块化系统结合形成相互联系的整体，使得信息能得到及时反馈。

2.2资源的有效利用

路灯的主要是由直杆，底座，灯臂三大部分组成，智慧路灯可以利用的其高度和内腔容量的充足以及灯臂的合理设计可以将测速，摄像，网络交换机等模块分布式填充在路灯上，并可以根据需求自由组合功能模块，实现了资源的有效利用与信息的收集反馈。城市所需的多种功能的集中化，大规模的建设，将减少由于不必要的建造形成对资源的浪费和环境的污染。路灯外观也可根据所需用户的不同要求，设计出不同的外形，满足了外观审美的需要。

2.3技术成果支持

设计编写“智慧城市网络系统”管理全市的路灯模块，使得路灯成为城市的信息点、做到整个城市大网络一体化。通过路灯中设立的各个模块，利用互联网大数据软件控制整个城市的交通、电力、电话、有线电视、互联网等等信息。取得在智慧路燈项目上的两项实用新型专利和两项外观设计专利，保证在硬件的设施建造于使用上得到技术上的保障。软硬件一体化的智慧路灯网络体系，是的新型智慧路灯的应用成为可能。

2.4资金运作

由于路灯体系主要由当地城市市政公用事业部门管理，若将整个智慧路灯网络系统的应用还需要不同城市市政部门的支持与引进。由政府给予资金来支持智慧路灯的建设，帮助智慧城市建设的进一步完善。也需要资金对智慧路灯管理整修人员进行培训，后期智慧路灯的维修的费用支出等。由智慧路灯可见的实际应用价值，路灯体系变更的必要性，资金的注入成为可能，根据智慧路灯体系的建设进程，合理安排资金的筹集与利用。

三、前景与展望

根据中国统计局，数据显示，截至2017年年底，我国已有超过500个城市明确提出或正在建设智慧城市，预计到2021年智慧城市市场规模将达到19万亿元。这表明了国际与国家城市管理者对智慧城市建设愿景的支持与期望。新型智慧路灯系统在实现对城市宝贵的空间资源有效利用，针对城市规划管理信息的模块整合，设计集约性强、模块性高、可操作性高。城市建设智慧路灯系统也间接帮助城市更新换代原有的传统信息装置形成完善的软硬件结合的智慧城市体系。成为包括县市级城市在内的模块化管理的信息中心节点，便于城市政府机关统一管理，成为城市公安、网络、消防、有线信息、电力传输等方面的终端。