摘 要：随着城市建设的推进,智慧城市的发展已经成为当前城市功能演变的立足点，如何将智慧城市的概念立足到实际的城市设备之中，在新建道路上如何安装对于每个城市必须的例如环境监测、充电设备、应急通信设备等智能设备，打造简洁、高效、智能的城市家居，并结合互联网+的概念，改变传统的结构模式成为我们探讨的新命题 。
关键词：多功能灯杆 综合利用 安全性 互联网+
智慧城市是通过综合运用现代科学技术、整合信息资源、统筹业务应用系统，加强城市规划、建设、管理和运行的新模式，是智慧地建设城市、智慧地管理和服务城市、智慧地推进城市可持续运行。
上海市路灯管理中心、中国电子科技集团公司第五十研究所和维蒙特工业（中国）有限公司在上海市建委的牵头下，经过多方调查和研究，充分考虑当前和将来功能需求的前提下，重点将建设智慧城市中部分功能的落脚点定于路灯杆，其原因有以下几点：
1、路灯杆遍布于城市的各个角落，而且分布非常均匀。
2、路灯杆取电方便,除了路灯灯具之外，其余的设备也需要供电。
3、结合道路停车位置，方便布置汽车充电桩。
4、每一个路灯有其特有编号，方便安防系统工作时候的定位。
5、路灯布置于道路两侧的公共设施区域，方便市民寻找和操作。
6、路灯高度一般为8m～15m,对于天线、摄像头等对安装位置具有一定高度要求的设备是一个天然的支架 。
7、路灯作为一个传统的城市家居，在科技进步和网络化发展的前提下，其本身也有很大的改进空间，比如节能、远程控制和监测等。
根据以上的调研结果，上海市大沽路作为第一条路灯灯杆综合利用和智能化的试点 。
一、试点工程介绍：
大沽路位于上海市静安区全长420m(石门一路～成都北路)，道路等级属于城市支路，机动车道宽度10m，人行道宽度4m，共设置路灯15基，平均档距30m，灯杆高10m，挑臂1m，光源为250W高压钠灯。现进行改造路灯光源为：120w LED路灯灯具，色温：3500K。经改造后，机动车道平均照度达到18.5LX，人行道平均照度达到7.3LX，机动车道均匀度达到0.34。改造后路灯每年电量节省（250-120）×15×10×365/1000=7117.5kwh。
根据大沽路道路交通车流、人流等情况将设置多功能路灯杆，在灯杆上安装电动汽车智能充电、免费无线上网、视频监控、信息推送、应急呼叫、环境监测、应急广播等多种功能模组。
二、多功能灯杆杆体设计介绍：
1、多功能灯杆结构设计按照国家标准 《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2001）要求，选用上海地区50年一遇风压要求，并选取B类地面粗糙度，同时考虑体型系数和高度系数，以及所有已装设备和部分预留设备迎风面对结构的影响，采用有限元分析的方式，计算灯杆的安全系数为1.25。
2、多功能灯杆主体结构分为灯臂、杆体 、底座箱体三个部分。
灯臂为全铝合金冲压成型，内设主龙骨为结构件，并充分考虑和杆体件的连接强度 。
杆体为高强铝合金，表面处理为拉丝后阳极氧化 ，并在焊接完成后采用热处理方式使得铝合金达到 T6材料的结构强度 。
底座箱体采用美标高强低硅合金钢ASTM GR65材质 ，由于底座箱体开设维修门和设备安装孔，其整体强度远低于常规箱体，因此，除了严格的结构计算之外，还进行了实体破坏性试验，得出结论，箱体的安全性远远大于理论计算数据。
3、杆体线路的安全性和不干扰性
由于多功能灯杆上设备较多，为保证照明的稳定性和独立性，照明线路单独一路，其他设备单独一路，并单独走线。
强电安全：杆体除了严格按照道路照明要求接地保护外，为保证底座箱体和人体接触时的安全性，采用复合材料作为绝缘层，其绝缘要求远高于电力标准2000V的要求。
强弱电互不干扰：灯杆杆体主结构部分采用两根等径型材平行布置， 一根型材走强电，一根型材走弱点，每个型材内部分为四个走线腔，每一路强电和弱点都可以单独走一个腔体，保证完全不干扰。
4、设备连接件的灵活性
杆体上所有设备的连接完全杜绝焊接痕迹，摄像头、公广、环境监测、一键报警等设备均采用特殊型材的四个滑槽作为结构的连接基础，用机械连接的方式安装，同时方便拆卸且没有痕迹。而且对于后期要加装或者更换设备都很灵活。
5、杆体的防腐
灯杆杆体采用铝合金材质并阳极氧化，材料本身防腐，对于后期加装设备时开孔，没有开孔处防腐处理的困扰。而且材料可以100%回收，是一种节能环保的材料。
6、通风防雨设计
由于设备集成，对于杆体的通风要求相对严格。该多功能灯杆箱体和杆体上下连贯，杆体顶部不设盖板，热气可以通过型材向上走出杆体，同时杆体顶部深入灯臂15cm，保证防水。
7、安全保障设计
由于灯杆安装多个用电设备，而且涉及对杆体的操作，因此对于漏电保护，除了每一个设备具有接地之外，对于低空位置的结构，增加了绝缘复合材料的包覆，可以防止三万伏以上的击穿电压。
8、防粘贴工艺
为了保持杆体的整洁，防止在使用过程中小广告的张贴，杆体可在2.5米以下增加防粘贴材料，杜绝小广告和涂鸦对杆体的污染。
三、相关智能设备介绍：
目前在上海市大沽路安装的多功能路灯杆集道路照明、充电桩、智慧安防、无线上网、信息交互、智能感知和4G基站等功能于一体。
1、智能照明
智能照明是集计算机网络技术、通信技术、控制技术、数据采集技术等形成先进的照明管理系统，目的是实现城市照明人性化管理、智能控制、自动监测、主动告警、智能分析，从而提高照明管理的工作效率和服务效率。照明灯具选用LED照明灯具，相比传统高压钠灯，具有光效高、能耗低、使用寿命长、显色性好等优势。选用LED路灯作为智慧灯杆照明源，能够快速启动，也可以快速调整光照度值，达到实时动态节能的目的。
2、联网监控
视频联网监控是各行业重点部门或重要场所进行实时监控的基础，管理部门可通过它获得有效数据、图像或声音信息，对突发性事件的过程进行及时的监视和记录，可以作为高效、及时地指挥以及处理案件的依据。
3、智能广播
公共广播系统由现场的对讲终端、室外音箱及监控室的管理平台、网络麦克风设备等组成，集播放背景音乐，宣传和紧急广播为一体，平时播放一些背景音乐，或者播报时事政策，紧急时可用来播放寻人广播，紧急情况提示等。管理中心可以对网络中的所有终端进行单向(对点、分区或者全区)喊话、双向对讲和监听等。
4、应急求助
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。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行视频通话，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，并传回管理平台，供管理人员处理使用。
5、智能感知
道路照明设施本身无法感知周围环境，但通过增设传感器，道路照明设施即可对周围环境进行检测，实现道路照明设施的智能感知，在本方案中主要实现的城市道路智能感知有PM2.5监测、温湿度监测、噪音监测的监测。在遍布全市的路灯杆上安装相应检测仪，就可以持续、实时监测全市各区域数据。由路灯杆将监测信息上报到管理平台，管理平台即可汇总当前全市的PM2.5值、温湿度、噪音情况，为相关部门的工作提供依据。
6、信息交互
道路照明灯杆数量大、分布广，借助短距离通信技术，道路照明灯杆安装通信设备后可与附近的电子设备通信，实现信息发布。本方案中实施信息发布方式为无线WIFI热点。通过路灯杆的短距离通信技术，用户不但可以用个人电脑、手持设备（如智能手机、平板电脑）等终端设备以无线的方式接收信息，同时也可以实现信息的查询，方便市民的生活，特别是可以为景点游客提供很大的便利。
7、无线城市
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，利用灯杆架设基站将是一个有效的措施。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。
WIFI主要设备是无线路由器、天线、传输设备和电源。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，因此十分适合在灯杆上架设计。
8、充电桩
近年来新能源汽车市场投放量不断增大，然而充电桩的数量远远无法满足电动汽车的需求。充电桩与道路照明灯杆合二为一，为新能源汽车提供充电，将极大解决充电桩不足的问题。
9、针对一些特殊区域，该杆体预留了LED屏幕的位置，可借助LED屏幕进行信息和公告的发布。图1为智慧灯杆功能示意图。
图1 智慧灯杆功能示意图
四、多功能路灯杆发展问题的探讨：
1、投资模式的探讨，由于只能灯杆的特殊性，其功能中除了一些公共服务功能之外，同时还具有一定的经济价值，比如充电桩等。相对于原先路灯杆国家投资建设 ，可以转变为多种投资模式并存的操作。
2、目前路灯的养护由每个区域的养护队伍进行日常维护。路灯养护队伍只能满足常规路灯的养护，对新型的多功能灯杆缺少必要的养护管理经验。此外，路灯作为道路配套设施，日常报修避免不了，由于路灯杆上安装了多种设备，涉及众多专业领域，养护队伍面对突发故障也难以做紧急处理，容易造成安全隐患。这些问题无形中为路灯的日常管理养护增加了难度。
因此，我们建议成立一支专门的多功能灯杆养护队伍，由安装在灯杆上的各个设备厂家进行培训，使养护队伍能够掌握各个设备的基本检修养护技巧，便于日常的管理。
3、目前的多功能路灯杆在相关终端设备安装上还缺乏规范性，标准化要求，造成灯杆底部箱体安装空间设备布局较为局促，以后应制定相应标准将多功能灯杆底部箱体进行分仓设计，高低压设备和线路进行分仓设置，保证设备和检修人员的安全。