智慧桿助力城市建設(shè)向智慧共享型升級(jí)演變

1 前言

1.1 城市信息基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀分析

黨的十九大報(bào)告提出“推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，在高端消費(fèi)、創(chuàng)新引領(lǐng)、綠色低碳、共享經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代供應(yīng)鏈、人力資本服務(wù)等領(lǐng)域培養(yǎng)新增長(zhǎng)點(diǎn)、形成新動(dòng)能”。明確“加強(qiáng)水利、鐵路、公路、水運(yùn)、航空、管道、電網(wǎng)、信息、物流等基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)”。報(bào)告提出要“突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)等創(chuàng)新，為建設(shè)數(shù)字中國(guó)、智慧社會(huì)提供有力支撐”。但“美麗中國(guó)”原則下，通過對(duì)城市市政道路桿件基礎(chǔ)設(shè)施的調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀存在相關(guān)問題及不足。

一方面，目前中國(guó)各大城市中桿件林立影響市容市貌，重復(fù)建設(shè)、浪費(fèi)空間資源，實(shí)現(xiàn)的功能相互干擾，部分桿件存在安全隱患，與“美麗中國(guó)”要求存在差距；

另一方面，隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展以及智慧城市提升的需要，桿件的數(shù)量還會(huì)不斷的增多。智慧城市、智慧社會(huì)的基礎(chǔ)和重要內(nèi)容，就是以“一桿多用”智慧桿為代表的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

如何優(yōu)化整合城市市政道路各種桿件是實(shí)現(xiàn)“美麗中國(guó)”“智慧中國(guó)”的現(xiàn)實(shí)需要。

1.2 城市道路桿件基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)研情況

本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研選取廣東省廣州市新港中路作為調(diào)研樣本，調(diào)研內(nèi)容包括道路桿件的總體情況和各類桿件的屬性及數(shù)量等具體信息。

新港中路作為廣州市海珠區(qū)重要主干道，道路桿件主要以路燈桿為主，其余以信號(hào)燈、交通標(biāo)志與監(jiān)控桿居多。路燈桿以間距30 m左右分布在道路兩邊，信號(hào)燈主要分布在交通路口，監(jiān)控桿主要分布在人流密集區(qū)域及重要場(chǎng)所。桿件涉及產(chǎn)權(quán)部門主要有市政、交通、公安等部門，新港中路桿件信息如表1所示。

表1 新港中路桿件信息

以上287根桿件中，桿件一桿多用的數(shù)量?jī)H為個(gè)別少量的桿件，大部分桿件均各自為政不進(jìn)行共享，相鄰很近的地方建了幾根不同功能的桿，造成視覺污染，浪費(fèi)土地資源，埋下安全隱患，如圖1所示。

圖1 新港中路桿件林立亂象

1.3 存在的問題和不足

根據(jù)調(diào)研情況，目前城市市政道路基礎(chǔ)設(shè)施的問題和不足有：一是存在各標(biāo)識(shí)支撐結(jié)構(gòu)的高度、顏色、尺寸不統(tǒng)一，影響道路整體景觀；二是同類桿件重復(fù)建設(shè)，不同桿件互不共享造成土地資源浪費(fèi)；三是相鄰不同標(biāo)志牌存在互相遮擋問題，影響駕駛?cè)藛T及行人視認(rèn)，各桿件資源不共享，造成相互影響使用；四是道路桿件位置設(shè)置不合理，侵占有限人行道空間，給城市弱勢(shì)群體造成不便，各桿件資源不共享，造成安全隱患。

2 智慧桿解決城市信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足

信息基礎(chǔ)設(shè)施是智慧城市實(shí)現(xiàn)的先導(dǎo)和保障，其建設(shè)水平?jīng)Q定了智慧城市的發(fā)展前景和未來。但智慧城市建設(shè)中仍然存在著許多的問題和不足：如信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足，物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)施有待整合、統(tǒng)籌利用率較低等。

（1）信息通信設(shè)施建設(shè)尚需提升

近年來，各城市積極推進(jìn)和實(shí)施通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但信息通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)水平與民眾的期許，尚存在一定差距。一是通信微基站建設(shè)屢屢受阻。二是基礎(chǔ)設(shè)施提速升級(jí)的5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)趨緩。

（2）物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)施有待整合

由于智慧城市熱潮的推動(dòng)，居于基礎(chǔ)地位的物聯(lián)網(wǎng)終端傳感設(shè)備的數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)。但從整個(gè)城市系統(tǒng)來看，在物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)施建設(shè)中存在相關(guān)部門各自為政、各自建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)各異、共享困難等問題。重復(fù)建設(shè)且數(shù)量龐大的視頻監(jiān)控等物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施，既是對(duì)土地資源、能耗資源的浪費(fèi)，又影響城市美觀，更在客觀上造成了信息孤島，不便于城市的綜合治理和社會(huì)服務(wù)。

綜上所述，可見智慧城市建設(shè)中的瓶頸首先是以城市桿件為代表的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足，通過“市政基礎(chǔ)設(shè)施”+“通信基礎(chǔ)設(shè)施”的共建共享發(fā)展，可解決智慧城市發(fā)展的瓶頸。然而，智慧桿遵循城市的道路、街道分布，如血管和神經(jīng)一樣覆蓋城市的軀體，在智慧城市中扮演著“末梢神經(jīng)元”的角色，具備“有網(wǎng)、有點(diǎn)、有桿”三位一體的特點(diǎn)，能夠完成對(duì)照明、公安、市政、氣象、環(huán)保、通信等多行業(yè)信息進(jìn)行采集、發(fā)布以及傳輸，形成一張智慧感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市各領(lǐng)域的精確化管理和城市資源的集約化利用。

3 智慧桿在城市智慧共享中的重要性

3.1 智慧城市發(fā)展重要載體

智慧桿作為新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要載體，其共建共享的理念突破了之前智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的固有思維。通過信息通信技術(shù)廣泛交互，整合為一體化的智能化集成式基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)揮綜合性的城市管理和服務(wù)功能。信息通信與其他公共服務(wù)功能有機(jī)整合，數(shù)字虛擬世界與物理世界相互融合，智能化集成式的基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成了聯(lián)系數(shù)字世界和物理世界的信息物理系統(tǒng)（CPS），這是未來智慧城市發(fā)展的大趨勢(shì)。

智慧桿將市政基礎(chǔ)設(shè)施與信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)深度融合，是實(shí)現(xiàn)智慧城市信息基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的新舉措，是強(qiáng)化城市數(shù)據(jù)資源互聯(lián)互通的有效依托，是提高城市治理和社會(huì)服務(wù)現(xiàn)代化水平，促進(jìn)新型智慧城市建設(shè)發(fā)展的系統(tǒng)工程。

3.2 智慧城市呼喚更智能的信息基礎(chǔ)設(shè)施

智能的信息基礎(chǔ)設(shè)施就是以硬件設(shè)施開放聯(lián)接與數(shù)據(jù)共享、整合協(xié)同為基礎(chǔ)，檢測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，可以讓城市從分割、相對(duì)封閉的信息化架構(gòu)狀態(tài)，邁向開放、整合、協(xié)同的城市信息化架構(gòu)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)城市智慧管理?！耙粭U多用”的智慧桿，既實(shí)現(xiàn)智能信息基礎(chǔ)設(shè)施“硬聯(lián)通”，又能在數(shù)據(jù)共享和智能聯(lián)動(dòng)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)“軟聯(lián)通”，如圖2所示。

（1）硬聯(lián)通

智慧桿集成照明設(shè)備、4G/5G基站、視頻監(jiān)控設(shè)備、多媒體屏幕、智能傳感器、音頻設(shè)備等諸多智能設(shè)備于一體，通過接口可實(shí)現(xiàn)桿體各智能設(shè)備的 “硬聯(lián)通”。

（2）軟聯(lián)通

智慧桿上智能設(shè)備產(chǎn)生數(shù)據(jù)，依托綜合管理平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和智能聯(lián)動(dòng)，為智慧城市中的智慧市政、智慧安防、智慧交通等綜合性應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“軟聯(lián)通”。

圖2 智慧燈桿綜合管理平臺(tái)

4 智慧桿推進(jìn)城市道路智慧共享建設(shè)步伐

4.1 智慧信息基礎(chǔ)設(shè)施共建共享典范

“一桿多用”智慧桿的建設(shè)正成為智慧城市的重要入口和智慧基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的典范。究其原因，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）“一桿多用”智慧桿系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是城市信息基礎(chǔ)設(shè)施共享共建的最佳突破點(diǎn)

在智慧城市建設(shè)以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)迅速發(fā)展的趨勢(shì)下，具有多功能的“一桿多用”系統(tǒng)為城市建設(shè)帶來新思路，成為智慧城市建設(shè)和管理的重要突破口?！耙粭U多用”智慧桿相關(guān)的鼓勵(lì)支持政策也逐步完善。以“一桿多用”的最典型案例路燈桿為例，住建部和國(guó)家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布的《全國(guó)城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》提出“因地制宜開展包含充電樁、無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的多功能燈桿建設(shè)，拓展照明設(shè)施的復(fù)合功能”、“在200個(gè)城市、縣城實(shí)施道路照明節(jié)能改造”。

（2）5G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)對(duì)智慧基礎(chǔ)設(shè)施提出新的要求

5G網(wǎng)絡(luò)是為物聯(lián)網(wǎng)所提供的，“萬物互聯(lián)”的特點(diǎn)決定了5G基站建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)一步扁平化，要求安裝在各種場(chǎng)景中，從而決定了基站建設(shè)的覆蓋面更廣、更密集，更小型化的特點(diǎn)。目前，全國(guó)的4G基站約370萬個(gè)，其中廣東省的4G約30萬個(gè)，基于5G頻譜和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求，5G小基站站距僅為50～100 m，站址數(shù)量將達(dá)目前4G的數(shù)倍。5G小基站最可行的部署方法是充分利用各種桿件，尤其是高密度的智慧桿，因此以“一桿多用”類型桿件為代表的智慧桿設(shè)施建設(shè)勢(shì)在必行，無論從高度、密度、間距，還是從電源配套等角度考慮，智慧桿均為5G小基站的天然搭配。

（3）5G網(wǎng)絡(luò)+“一桿多用”智慧桿系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著

智慧城市的時(shí)代，基于城市廣泛分布的市政桿狀物，可以節(jié)約設(shè)備支出避免城市基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)資金投入。此外，5G網(wǎng)絡(luò)+“一桿多用”智慧桿基礎(chǔ)設(shè)施占地具有小型化特點(diǎn)，將其與市政桿狀物結(jié)合起來，成為物聯(lián)網(wǎng)部署的重要載體，在智慧城市中必將擔(dān)當(dāng)重要角色。保守估計(jì)“一桿多用”智慧桿將占智慧城市建設(shè)市場(chǎng)份額的30%左右。除了巨大的能耗和設(shè)備費(fèi)用，“一桿多用”智慧桿在管理上機(jī)大地降低的人工巡檢、管理維護(hù)等費(fèi)用開支。

因此，從推進(jìn)城市智慧共享型建設(shè)的角度出發(fā)，需要我們加快推進(jìn)“一桿多用”創(chuàng)新型智慧信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

4.2 智慧桿助力城市智慧共享型建設(shè)案例

在《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，提出要加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)全面覆蓋、泛在互聯(lián)的智能感知網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)智慧交通、智慧能源、智慧市政、智慧社區(qū)等應(yīng)用落地，實(shí)現(xiàn)城市群智能管理。在這些大戰(zhàn)略要求下，具有“一桿多用”功能的智慧桿應(yīng)勢(shì)而生，并將成為粵港澳大灣區(qū)“新型智能化基礎(chǔ)設(shè)施”的典型代表。

如，在廣州市從化區(qū)良口鎮(zhèn)“生態(tài)設(shè)計(jì)小鎮(zhèn)”有一條由鐵塔公司打造的“智慧之路”，所鋪設(shè)的智慧桿集通信基站、節(jié)能照明、LED顯示屏、視頻監(jiān)控、氣象監(jiān)測(cè)等功能為一體，并預(yù)留了智能電子導(dǎo)游、人流量檢測(cè)、智能停車指引、車牌識(shí)別等功能接口，建設(shè)智能信息基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)融合的新型現(xiàn)代化“智慧小鎮(zhèn)”，使居民生活更加便利、幸福。又如，在韶關(guān)市蓮花大道建設(shè)中，由鐵塔公司建設(shè)燈桿共1 000根，其中涉及智慧路燈桿141根，集成照明、攝像頭、基站、環(huán)境監(jiān)控、公交智能定位、交通視頻執(zhí)法、汽車充電樁等設(shè)備，通過信息共享和協(xié)同運(yùn)作，統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)智能交通、環(huán)境監(jiān)控等智能管理及信息交互，建設(shè)“智慧道路”。再如，在廣州市廣鋼新城項(xiàng)目中，建筑面積約1 000萬平方米，規(guī)劃居住19萬人，將由鐵塔公司統(tǒng)籌建設(shè)600余根智慧燈桿，并以為載體實(shí)現(xiàn)智能照明、智能安防、智慧市政等諸多應(yīng)用，滿足政府、社區(qū)、居民的信息化需求，打造“智慧社區(qū)”。

此外，在“一桿多用”智慧桿系統(tǒng)示范推廣和商業(yè)化應(yīng)用方面，全球各大城市均有推廣應(yīng)用。美國(guó)芝加哥在2017年7月啟動(dòng)了美國(guó)最大規(guī)模的智慧燈桿系統(tǒng)計(jì)劃，擬結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施更新計(jì)劃替換25萬具智慧LED路燈。從2011年入駐南沙研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以來，中科院軟件研究所已在北京、杭州、東莞等全國(guó)25個(gè)城市布下超過4萬盞“智慧燈桿系統(tǒng)”。由位于南沙自貿(mào)區(qū)的廣州中科院軟件應(yīng)用技術(shù)研究所開發(fā)的智慧燈桿系統(tǒng)項(xiàng)目2011年即在廣州南沙首屆科技創(chuàng)新成果推介會(huì)上推廣，且已在南沙區(qū)部署智慧燈桿系統(tǒng)達(dá)到300多盞。

5 結(jié)束語(yǔ)

智慧桿是將工業(yè)設(shè)計(jì)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，以智慧燈桿為物理載體，充分和通信微站、充電樁、多媒體顯示屏以及視頻監(jiān)控，傳感設(shè)備結(jié)合一體，更體現(xiàn)出“一桿多用”智慧桿的應(yīng)用價(jià)值，充分為智慧城市的建設(shè)做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)協(xié)同布局。通過“一桿多用”智慧桿創(chuàng)新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，一方面解決了城市桿件現(xiàn)狀的問題及智慧城市下一步發(fā)展的緊迫的需求，另一方面積累市政設(shè)施共建共享經(jīng)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)合作共贏，建設(shè)美麗、智慧新都市。

我們注意到，在創(chuàng)新型智慧城市信息基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展過程中，“一桿多用”的智慧桿越來越多的應(yīng)用在城市的建設(shè)中，高效地助力城市建設(shè)向智慧共享型升級(jí)演變。