智慧城市5G路燈供電及應(yīng)用系統(tǒng)

白 鵬，馬平原，盧學(xué)奇

（1.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河南有限公司商丘分公司，河南 商丘 476000；2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河南有限公司網(wǎng)絡(luò)管理中心，河南 鄭州 450000）

1 實(shí)施背景

近年來(lái)，隨著信息化社會(huì)發(fā)展，移動(dòng)通信設(shè)備業(yè)務(wù)量也會(huì)與日俱增，能耗還將不斷增加。我們只有提高維護(hù)效率，豐富維護(hù)手段，在保障安全的前提下，合理進(jìn)行節(jié)能減排工作達(dá)成目標(biāo)，踐行社會(huì)責(zé)任。

5G路燈應(yīng)用是建設(shè)智慧城市最有效的切入路徑之一 ，助力“連接+應(yīng)用+權(quán)益”融合產(chǎn)品體系。打造移動(dòng)精品網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，加快新型渠道體系建設(shè)，提升信息基礎(chǔ)設(shè)施供給能力，有力賦能市場(chǎng)發(fā)展。

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展

近年來(lái)通信行業(yè)飛速發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究發(fā)展快速。未來(lái)世界將向智慧化方向發(fā)展，而用來(lái)支撐這個(gè)智慧體系建設(shè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)5G技術(shù)將成為主導(dǎo)智慧社會(huì)發(fā)展的核心動(dòng)力[1]。5G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)具有更高的速率，更低的時(shí)延、更寬的寬帶，未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)將朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展。

1.2 基站建設(shè)模式轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的大型基站建設(shè)復(fù)雜、周期長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)成本高，已經(jīng)難以滿足5G基站建設(shè)的需求，5G基站建設(shè)模式將向密集化、小型化、智能化轉(zhuǎn)變。無(wú)論從高度、間距，還是從電源配套等角度考慮，城市燈桿首當(dāng)其沖是5G小基站的天然搭配。

1.3 路燈桿基站

為了進(jìn)一步提升城市通信的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，更好地增強(qiáng)城市通信網(wǎng)絡(luò)暢通及用戶感知，完善無(wú)縫覆蓋，降低民擾風(fēng)險(xiǎn)，美化城市環(huán)境，路燈桿基站越來(lái)越多的呈現(xiàn)出來(lái)[2]。

2 優(yōu)化思路

工業(yè)和信息化部會(huì)同國(guó)務(wù)院國(guó)有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于2018年推進(jìn)電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的實(shí)施意見》（工信部聯(lián)通信〔2018〕82號(hào)），明確提出“地方政府加大協(xié)調(diào)支持力度，落實(shí)將市政設(shè)施和政府機(jī)關(guān)、企業(yè)事業(yè)單位、公共機(jī)構(gòu)等所屬公共設(shè)施向電信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)開發(fā)和提供便利”的意見。為電信基礎(chǔ)設(shè)施和地市公共設(shè)施共建共享，提供了明確的政策依據(jù)。本方案以城市路燈桿為載體，開展4G、5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)微基站建設(shè)。

2.1 5G建設(shè)基礎(chǔ)配套設(shè)施先行

5G相較于前幾代無(wú)線通信技術(shù)，其頻率范圍更高、頻寬更大、速度更快。但頻率越高，在傳輸過程中衰減越大，覆蓋范圍越窄，而小基站可以有效補(bǔ)足覆蓋盲區(qū)。

速度大幅度提升的同時(shí)，意味著單位面積的基站密度也會(huì)大幅度增加，形成超密集組網(wǎng)。相比較宏基站，微基站具備體積小功耗小、集成度高、部署便捷、同頻干擾小等特點(diǎn)，具有明顯優(yōu)勢(shì)[3]。

隨著多種智能終端的普及，未來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將呈爆炸式增長(zhǎng)，因此整個(gè)社會(huì)未來(lái)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求量巨大。作為5G通信網(wǎng)絡(luò)最重要的一種載體，智能燈桿必然存在巨大的市場(chǎng)價(jià)值。5G路燈應(yīng)用是建設(shè)智慧城市最有效的切入路徑之一 ，助力“連接+應(yīng)用+權(quán)益”融合產(chǎn)品體系。打造移動(dòng)精品網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，加快新型渠道體系建設(shè)，提升信息基礎(chǔ)設(shè)施供給能力，有力賦能市場(chǎng)發(fā)展。

2.2 應(yīng)用5G路燈供電系統(tǒng)是建設(shè)智慧城市有效的切入路徑之一

5G路燈供電系統(tǒng) ，助力“連接+應(yīng)用+權(quán)益”融合產(chǎn)品體系。打造移動(dòng)精品網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，加快新型渠道體系建設(shè)，提升信息基礎(chǔ)設(shè)施供給能力，有力賦能市場(chǎng)發(fā)展。

措施：利用路燈桿管理處的最近變壓器取電點(diǎn)24 h不間斷電源供電.結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境、技術(shù)要求等概況，在這里本著節(jié)能考慮，分布式光伏作為燈桿引入的首要電源。

3 實(shí)施方案

第一步，交流引電。利用路燈桿管理處的最近變壓器取電點(diǎn)24 h不間斷電源供電.結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境、技術(shù)要求等概況，在這里本著節(jié)能考慮，我們運(yùn)用分布式光伏作為燈桿引入的首要電源。對(duì)電池組件、鍍鋅支架及接線盒連接組成光伏方陣，日間通過光伏電系統(tǒng)直接給設(shè)備供電，并通過控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，晚上無(wú)間斷切換至蓄電池供電。蓄電池可以滿足時(shí)長(zhǎng)為3 h后備時(shí)間。然后無(wú)間斷切換至市電進(jìn)行供電。期間當(dāng)市電短時(shí)間斷電，蓄電池可以繼續(xù)為設(shè)備供電。

如果燈桿處不能滿足，需要增容或單獨(dú)報(bào)電。 土建改造：一般燈桿高度為8～12 m，設(shè)備掛高在5～8 m左右，需要重新對(duì)燈桿進(jìn)行風(fēng)阻和承載力的核定。

第二步，對(duì)于交流電的引入根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況采用架空或者地埋方式，交流引入側(cè)安裝浪涌抑制器，其雷擊告警應(yīng)通過轉(zhuǎn)換接點(diǎn)納入到后臺(tái)的集中監(jiān)控系統(tǒng)中[4]。然后按照既定方案在接到選址項(xiàng)目任務(wù)下，先與市政相關(guān)部門報(bào)備建設(shè)的位置，在征得同意后安排相關(guān)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)選定燈桿位置，配合施工隊(duì)對(duì)燈桿進(jìn)行承重及風(fēng)阻的測(cè)評(píng)、物理?xiàng)l件改造及天線安裝。施工周期每根燈桿大概3 h左右。路燈桿上搭載的微站設(shè)備的維護(hù)工作。

第三步，通過直接利用舊市政燈桿、改造燈桿或者利用其它桿、自建桿等方式，實(shí)現(xiàn)商業(yè)區(qū)、居民區(qū)深度覆蓋，居民區(qū)外街道、城市支路街道全覆蓋，主干道、廣場(chǎng)、景區(qū)覆蓋。

4 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

4.1 5G路燈應(yīng)用系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)一：系統(tǒng)在市政建設(shè)中突出的節(jié)能作用

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，節(jié)能是一項(xiàng)重要的課題，我們的供電系統(tǒng)，每個(gè)燈桿距離大約30 m左右，如果景區(qū)較大，可以由點(diǎn)到線再到面組成完整的供電系統(tǒng)。每個(gè)燈桿供電可以通過光伏板進(jìn)行分配，如果用戶量較少的情況下，可以通過后臺(tái)自動(dòng)分配電源，相鄰的2-3個(gè)燈桿由單個(gè)燈桿所屬光伏進(jìn)行供電，節(jié)約了用電資源，達(dá)到了有效的資源共享。

4.2 5G路燈應(yīng)用系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)二：云端分析推進(jìn)智慧城市進(jìn)程

為推進(jìn)智慧城市進(jìn)程，整個(gè)景區(qū)燈桿通過5G技術(shù)，上傳云端平臺(tái)，云端平臺(tái)遠(yuǎn)程進(jìn)行分析具體的天氣、路況等信息，建立自動(dòng)的查詢泊車數(shù)據(jù)庫(kù)。為城市局部交通擁擠路段及時(shí)提供應(yīng)急規(guī)劃，從中、遠(yuǎn)期可以延伸推進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[5]。打造科技化、智慧化的城市。在智慧城市建設(shè)中，智慧路燈發(fā)揮著“綜合體”作用，將城市路燈作為物聯(lián)網(wǎng)的端口，也讓智慧城市的建設(shè)變得更為實(shí)在。

4.3 5G路燈應(yīng)用系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)三：運(yùn)作方式多樣性

（1）租賃形式:租用城市道路現(xiàn)有的路燈桿進(jìn)行改造升級(jí)或更換，由公司投資，公司進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，政府相關(guān)部門收取租賃費(fèi)。

（2）維護(hù)費(fèi)用形式：政府部門用城市道路現(xiàn)有的路燈桿與系統(tǒng)供應(yīng)商合作，需改造升級(jí)或更換，費(fèi)用由公司投資，系統(tǒng)供應(yīng)商運(yùn)營(yíng)。向政府相關(guān)部門支付燈桿維護(hù)費(fèi)用。

以上方式在保證安全的情況下均不影響路燈的正常使用，同時(shí)不會(huì)影響市容市貌。

5 推廣的實(shí)際意義

本創(chuàng)新方案是為貫徹落實(shí)國(guó)家信息化建設(shè)和互聯(lián)網(wǎng)+戰(zhàn)略的重大部署，項(xiàng)目的成功開展將極大地提升密集區(qū)域內(nèi)道路的移動(dòng)通信信號(hào)質(zhì)量。

該方案符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，在行業(yè)前景、政策要求、市場(chǎng)需求、投資保障、資源盤活、共建共享、基礎(chǔ)設(shè)施和社會(huì)效益等方面具有較好的發(fā)展優(yōu)勢(shì)和可操作性。

5.1 社會(huì)效益

響應(yīng)國(guó)家共建共享政策，零占地、節(jié)約電能。

（1）零占地：利用市政原有路燈桿共建微基站，以零占地的方式靈活有效解決移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全覆蓋問題。

（2）低能耗：大幅節(jié)約電力，相比常規(guī)通信基站節(jié)電率達(dá)到90%。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

通過先進(jìn)技術(shù)手段，節(jié)省人力資源，減少管理資金投入，降低人員開支。打造城市名片，提升城市形象開創(chuàng)品牌，為企業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。系統(tǒng)可以與公安雪亮工程系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，為公安執(zhí)法提供依據(jù)。

5.3 下一步推廣方向

該方案適用于市政基礎(chǔ)實(shí)施、高校、景點(diǎn)、小區(qū)路邊停車位等多場(chǎng)景以及人員密集地的景區(qū)燈桿通過5G技術(shù)，上傳云端平臺(tái)，建立自動(dòng)的查詢泊車數(shù)據(jù)庫(kù)。

系統(tǒng)符合智慧、低碳、環(huán)保的發(fā)展潮流，提升綜合管理水平，減少管理沖突，為廣大居民提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)可以與上層智慧城市無(wú)縫對(duì)接。