智慧城市5G路灯供电及应用系统

白 鹏，马平原，卢学奇

（1.中国移动通信集团河南有限公司商丘分公司，河南 商丘 476000；2.中国移动通信集团河南有限公司网络管理中心，河南 郑州 450000）

1 实施背景

近年来，随着信息化社会发展，移动通信设备业务量也会与日俱增，能耗还将不断增加。我们只有提高维护效率，丰富维护手段，在保障安全的前提下，合理进行节能减排工作达成目标，践行社会责任。

5G路灯应用是建设智慧城市最有效的切入路径之一 ，助力“连接+应用+权益”融合产品体系。打造移动精品网络优势，加快新型渠道体系建设，提升信息基础设施供给能力，有力赋能市场发展。

1.1 5G网络飞速发展

近年来通信行业飞速发展，5G网络技术研究发展快速。未来世界将向智慧化方向发展，而用来支撑这个智慧体系建设的无线网络5G技术将成为主导智慧社会发展的核心动力[1]。5G网络信号具有更高的速率，更低的时延、更宽的宽带，未来5G网络将朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。

1.2 基站建设模式转变

传统的大型基站建设复杂、周期长、运营成本高，已经难以满足5G基站建设的需求，5G基站建设模式将向密集化、小型化、智能化转变。无论从高度、间距，还是从电源配套等角度考虑，城市灯杆首当其冲是5G小基站的天然搭配。

1.3 路灯杆基站

为了进一步提升城市通信的移动通信网络覆盖，更好地增强城市通信网络畅通及用户感知，完善无缝覆盖，降低民扰风险，美化城市环境，路灯杆基站越来越多的呈现出来[2]。

2 优化思路

工业和信息化部会同国务院国有资产监督管理委员会联合下发了《关于2018年推进电信基础设施共建共享的实施意见》（工信部联通信〔2018〕82号），明确提出“地方政府加大协调支持力度，落实将市政设施和政府机关、企业事业单位、公共机构等所属公共设施向电信基础设施建设开发和提供便利”的意见。为电信基础设施和地市公共设施共建共享，提供了明确的政策依据。本方案以城市路灯杆为载体，开展4G、5G移动通信网络微基站建设。

2.1 5G建设基础配套设施先行

5G相较于前几代无线通信技术，其频率范围更高、频宽更大、速度更快。但频率越高，在传输过程中衰减越大，覆盖范围越窄，而小基站可以有效补足覆盖盲区。

速度大幅度提升的同时，意味着单位面积的基站密度也会大幅度增加，形成超密集组网。相比较宏基站，微基站具备体积小功耗小、集成度高、部署便捷、同频干扰小等特点，具有明显优势[3]。

随着多种智能终端的普及，未来移动数据流量将呈爆炸式增长，因此整个社会未来对5G网络基础设施建设需求量巨大。作为5G通信网络最重要的一种载体，智能灯杆必然存在巨大的市场价值。5G路灯应用是建设智慧城市最有效的切入路径之一 ，助力“连接+应用+权益”融合产品体系。打造移动精品网络优势，加快新型渠道体系建设，提升信息基础设施供给能力，有力赋能市场发展。

2.2 应用5G路灯供电系统是建设智慧城市有效的切入路径之一

5G路灯供电系统 ，助力“连接+应用+权益”融合产品体系。打造移动精品网络优势，加快新型渠道体系建设，提升信息基础设施供给能力，有力赋能市场发展。

措施：利用路灯杆管理处的最近变压器取电点24 h不间断电源供电.结合实际工作环境、技术要求等概况，在这里本着节能考虑，分布式光伏作为灯杆引入的首要电源。

3 实施方案

第一步，交流引电。利用路灯杆管理处的最近变压器取电点24 h不间断电源供电.结合实际工作环境、技术要求等概况，在这里本着节能考虑，我们运用分布式光伏作为灯杆引入的首要电源。对电池组件、镀锌支架及接线盒连接组成光伏方阵，日间通过光伏电系统直接给设备供电，并通过控制器对蓄电池进行充电，晚上无间断切换至蓄电池供电。蓄电池可以满足时长为3 h后备时间。然后无间断切换至市电进行供电。期间当市电短时间断电，蓄电池可以继续为设备供电。

如果灯杆处不能满足，需要增容或单独报电。 土建改造：一般灯杆高度为8～12 m，设备挂高在5～8 m左右，需要重新对灯杆进行风阻和承载力的核定。

第二步，对于交流电的引入根据当地实际情况采用架空或者地埋方式，交流引入侧安装浪涌抑制器，其雷击告警应通过转换接点纳入到后台的集中监控系统中[4]。然后按照既定方案在接到选址项目任务下，先与市政相关部门报备建设的位置，在征得同意后安排相关设计人员现场选定灯杆位置，配合施工队对灯杆进行承重及风阻的测评、物理条件改造及天线安装。施工周期每根灯杆大概3 h左右。路灯杆上搭载的微站设备的维护工作。

第三步，通过直接利用旧市政灯杆、改造灯杆或者利用其它杆、自建杆等方式，实现商业区、居民区深度覆盖，居民区外街道、城市支路街道全覆盖，主干道、广场、景区覆盖。

4 主要创新点

4.1 5G路灯应用系统创新点一：系统在市政建设中突出的节能作用

随着城市现代化建设步伐不断加快，节能是一项重要的课题，我们的供电系统，每个灯杆距离大约30 m左右，如果景区较大，可以由点到线再到面组成完整的供电系统。每个灯杆供电可以通过光伏板进行分配，如果用户量较少的情况下，可以通过后台自动分配电源，相邻的2-3个灯杆由单个灯杆所属光伏进行供电，节约了用电资源，达到了有效的资源共享。

4.2 5G路灯应用系统创新点二：云端分析推进智慧城市进程

为推进智慧城市进程，整个景区灯杆通过5G技术，上传云端平台，云端平台远程进行分析具体的天气、路况等信息，建立自动的查询泊车数据库。为城市局部交通拥挤路段及时提供应急规划，从中、远期可以延伸推进车联网系统[5]。打造科技化、智慧化的城市。在智慧城市建设中，智慧路灯发挥着“综合体”作用，将城市路灯作为物联网的端口，也让智慧城市的建设变得更为实在。

4.3 5G路灯应用系统创新点三：运作方式多样性

（1）租赁形式:租用城市道路现有的路灯杆进行改造升级或更换，由公司投资，公司进行运营，政府相关部门收取租赁费。

（2）维护费用形式：政府部门用城市道路现有的路灯杆与系统供应商合作，需改造升级或更换，费用由公司投资，系统供应商运营。向政府相关部门支付灯杆维护费用。

以上方式在保证安全的情况下均不影响路灯的正常使用，同时不会影响市容市貌。

5 推广的实际意义

本创新方案是为贯彻落实国家信息化建设和互联网+战略的重大部署，项目的成功开展将极大地提升密集区域内道路的移动通信信号质量。

该方案符合国家产业政策，在行业前景、政策要求、市场需求、投资保障、资源盘活、共建共享、基础设施和社会效益等方面具有较好的发展优势和可操作性。

5.1 社会效益

响应国家共建共享政策，零占地、节约电能。

（1）零占地：利用市政原有路灯杆共建微基站，以零占地的方式灵活有效解决移动通信网络无法实现全覆盖问题。

（2）低能耗：大幅节约电力，相比常规通信基站节电率达到90%。

5.2 经济效益

通过先进技术手段，节省人力资源，减少管理资金投入，降低人员开支。打造城市名片，提升城市形象开创品牌，为企业发展奠定基础。系统可以与公安雪亮工程系统无缝对接，为公安执法提供依据。

5.3 下一步推广方向

该方案适用于市政基础实施、高校、景点、小区路边停车位等多场景以及人员密集地的景区灯杆通过5G技术，上传云端平台，建立自动的查询泊车数据库。

系统符合智慧、低碳、环保的发展潮流，提升综合管理水平，减少管理冲突，为广大居民提供优质服务可以与上层智慧城市无缝对接。