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智慧灯杆的隐患及技术痛点有哪些?

来源:时间:2022-04-21 16:19

1 技术痛点

     近年来,不少智慧灯杆项目主要从完成任务的角度来实施,对关键技术问题缺乏通盘的考虑。目前,智慧灯杆主要存在照明功能严重弱化、灯杆可扩展性不够、电气设计考虑不周、供电通信配套不完善等技术痛点。

1)照明功能严重弱化。


 智慧灯杆按理应该把照明功能作为重点,在此基础上再叠加其他功能,但实际并非如此。出于外观考虑,不少项目采用灯臂、灯具一体化设计,灯具不再采用照明企业的标准化产品,而是由施工单位购买LED模组和驱动电源,根据灯杆造型在施工现场自行拼装。由于缺乏整灯的检测和认证,照明配光和电气安全无法保证,质量和效果差强人意,也不利于后续的维护管理。照明功能被严重削弱,事实上也不利智慧灯杆的推广应用。


2)灯杆可扩展性不够。

        智慧灯杆是当下应用的支点,也应为未来需求预留充足接口。技术在快速演进,需求在不断变化,现在就把智慧灯杆的功能应用全部想清楚,既不可能也不现实。目前不少项目基于4G技术来想象5G甚至6G的应用场景,功能已被框死,对未来变化预计不足[3]。灯杆寿命可达20年,开放性和可扩展性是智慧灯杆的必然要求。目前行业存在一种以功能数量论智慧的不良倾向,但对未来应用缺乏考虑。特别目前流行的一体化固定式设计,所有功能都已框定,以后更换或新增功能将会遇到麻烦,只能通过拆除或抱箍等方式来解决,也就失去了多功能杆的本来意义。


3)电气设计考虑不周。

       智慧灯杆的功能众多,强弱电并存,但灯杆内部空间有限,对电气设计和接线方式要求很高。从目前的项目看,强弱电混仓走线,灯门处接线混乱,部分项目为缩小灯杆直径,甚至在照明手井内接线,在雨天存在严重的安全隐患。即使是接线比较规范的项目,也存在环境条件不适应的问题。智慧灯杆一般在底座灯门处接线,内部高湿高热,防护等级不够,无论是用端子排或插接口,时间长都容易失效甚至生锈发热,增加了24 h通电的智慧灯杆的风险系数。


4)供电和通信配套不完善。

      智慧灯杆标配智能照明、视频采集和移动通信,智能照明用电和通信容易解决,视频采集和移动通信则必须敷设光纤,同时对供电可靠性要求也高。如果还配置信息发布屏和充电桩,用电负荷更非现状电缆可以负担[4]。目前项目存在重杆体轻线路的情况,杆体功能众多,但电缆、光纤配套不合理。有些项目提前配足,但何时投入使用并无规划,沉没成本过大;有些项目连管道都没预留,后期开挖管道会增加运营成本。在5G站址建设加速的背景下,智慧灯杆的无序建设问题越趋严峻。


2 应对措施

    5G提前商用带来巨大的站址布局压力,倒逼各地的智慧灯杆建设。直面技术痛点,通过规范硬件接口和信息接口,完善供电和光纤规划布局,找到照明、合杆、智慧城市、5G之间的“最大公约数”,可以化解智慧灯杆建设与发展的内在矛盾。


1)强化灯杆的硬件接口作用。

      智慧灯杆配置多种功能,所有硬件设备都需要安装在灯杆杆体上。杆体设计不合理必然影响功能实现,对希望连接现在与未来的智慧灯杆更是如此。由于技术和需求尚在快速变化之中,目前我们可以从接口、杆内分仓分门、接线方式等方面来强化灯杆的硬件接口中心地位。


规范硬件接口是灯杆设计的重中之重。已经明确的接口,如灯具、摄像头接口,按现行规范使用标准产品,尽量不用定制产品;尚不明确的接口,如移动通信接口,要能兼顾4G和5G两种基站规格;需要预留的接口,可通过滑槽、插接口等方式来解决,尽量不要提前定死。硬件接口规范,智慧灯杆才能具备开放性和可扩展性。


杆内分仓分门有按强弱电和按专业分两种,前者是把强弱电分开,避免强电干扰传输信号;后者是把不同专业分开,一般按照明和非照明进行分类,有利于后期维护。当然,杆体底部除了常规的分门式,用抽屉式分开放置也有其合理性。无论采用哪种方式,杆体底部空间都是绕不开的问题。相对而言,方形底部的工作面宽敞些,圆形底部的杆体更挺拔。笔者建议功能多者用方形、少者用圆形。


灯杆内部高湿高热,接头进行热缩或灌胶处理效果最好,但也带来后期维护不方便的问题。端子排方便后期维护,绝缘却无法保证,在灯门丢失损坏的情况下存在严重的安全隐患。该问题尚在研究试验阶段,同时笔者目前在项目中也没看到完备的电气接线方案。


2)强化网关的信息接口作用。

       智慧灯杆强调多功能,意味着信息种类也多,网关的分流和处理能力尤为重要。部分信息涉密,如公安视频数据,需要快速分流;其他信息需在网关进行初步处理,再上传平台,已经涉及一定的边缘计算能力。网关作为前端的信息处理中心,在整个系统中起到承上启下的作用,往下控制终端设备,往上连接管理平台。规范网关信息接口,将是智慧灯杆系统建设能否成功的关键,其边缘计算能力,决定了整个系统的智慧程度。以网关为信息接口中心,也就找到信息处理的最大公约数。


3)完善供电和光纤规划布局。

       杆体和网关对智慧灯杆来说非常重要,但是必要的供电和光纤支持则是关键。众所周知,灯杆都有电源供应,但变压器负荷和电缆线径不一定能满足所有功能的用电需求,对于用电较多的5G基站、信息发布屏、充电桩等设备,重新规划供电布局和电缆走向是当务之急。同理,当前灯杆一般没有光纤,但偏偏光纤对于5G和视频采集却是不可或缺的。因此,规划光纤布局成了智慧灯杆建设的前置条件。考虑到光纤租用价格较贵,可预先埋好管道,待正式营运时再敷设光纤。供电和光纤无疑也是智慧灯杆系统稳定可靠运行的重要条件。


3 结语

       随着5G商用的发展,智慧灯杆建设进入快车道。5G既是智慧灯杆的主要推动力,也是智慧灯杆的一大制约力。智慧灯杆涵盖照明、合杆、智慧城市、5G等功能,这些功能之间有很多的关联,但对应的需求和建设步调的差别很大。因此,笔者建议,目前我们应统筹考虑照明、合杆、 智慧城市、5G,积极寻找它们的最大公约数,通过最大公约数去解决智慧灯杆的技术痛点,给智慧灯杆技术发展更大的空间。


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