0.引言

作為新型智慧城市的基礎載體和感知終端，智慧桿是以“美麗中國、數字中國、智慧社會(huì )”為導向，以建設“資源節約型、環(huán)境友好型”社會(huì )和新型智慧城市為要求，以節約土地、能源和原材料消耗，保護城市環(huán)境和生態(tài)景觀(guān)，減少重復建設，提高基礎設施利用率為基本目的，以立桿共桿為核心和載體，在實(shí)現智慧照明、綠色照明的基礎上，選擇性地集成通信、市政、環(huán)保、公安、交通、城管等諸多領(lǐng)域的智能感知設備，實(shí)現充電樁、無(wú)線(xiàn)通信、視頻監控、流媒體、應急報警、環(huán)境監測、停車(chē)檢測、井蓋及積水監測、公共廣播和信息交互等多種功能的一體化整合，是將工業(yè)設計與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結合，滿(mǎn)足功能需要的同時(shí)注重生態(tài)環(huán)境的和諧，具有小型化、美觀(guān)化、隱蔽性和強大的復合功能，從而提高資源利用率，為城市提供健康適用、高效便捷、和諧共存的基礎設施，全面支撐新型智慧城市建設。

1.智慧燈桿作為5G基站載體的先天優(yōu)勢

智慧燈桿是在路燈桿的基礎上集成無(wú)線(xiàn)基站、Wi-Fi設備、傳感器、視頻監控、RFID、公共廣播、信息發(fā)布等多類(lèi)感知設備，如同城市的神經(jīng)末梢充分對信息進(jìn)行采集、發(fā)布、傳輸形成一張智慧感知的網(wǎng)絡(luò )，可實(shí)現智能照明、智能安防、無(wú)線(xiàn)城市、智能感知、智慧交通、智慧市政等諸多應用。

對于未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò )架構業(yè)界已形成共識：5G必然是異構多層網(wǎng)絡(luò )，超密集組網(wǎng)(UDN)成為5G組網(wǎng)的必然發(fā)展趨勢。超密集組網(wǎng)的本質(zhì)是通過(guò)單位面積內部署的微基站密度的量變來(lái)實(shí)現頻率復用效率的成倍提升，進(jìn)而滿(mǎn)足5G千倍容量增長(cháng)的需求，因此5G微基站的應用將更加普遍，預計微站數量將達到4G網(wǎng)絡(luò )的10倍以上，這將是5G網(wǎng)絡(luò )部署的巨大挑戰。

綜觀(guān)全球，在智慧城市的規劃建設中，智慧燈桿因具備通電、聯(lián)網(wǎng)、廣布的優(yōu)勢而成為物聯(lián)網(wǎng)在城市中的重點(diǎn)應用領(lǐng)域，且在滿(mǎn)足應用功能的同時(shí)注重外型的美觀(guān)性，這些特點(diǎn)恰恰與5G微站建設配套需求不謀而合。

2.全封閉高速公路場(chǎng)景下智慧燈桿的規劃解決方案

城市道路照明是城市公共設施的重要組成部分，而隨著(zhù)城鎮化建設的推進(jìn)，城市道路照明路燈的數量越來(lái)越多，同時(shí)，在全封閉高速公路上也開(kāi)始安置智慧燈桿并搭載智慧照明、視頻監控、5G基站、WIFI、應急廣播等智能通信及感知設備系統，實(shí)現多桿合一，融合大數據、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)對交通路況、安全隱患、天氣災害等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監測與發(fā)布，建設智慧高速公路。

2.1高速公路場(chǎng)景下智慧燈桿的規劃需注意問(wèn)題

(1)道路照明的“陰影”問(wèn)題

1)縱向路燈之間照明的“陰影”

由于設計的不合理，燈的間距太大或燈具的配光曲線(xiàn)沿道路縱向的最大照度角度太小，導致燈與燈之間照度太低。這樣路面就會(huì )“一明一暗”，這給行車(chē)帶來(lái)了很大的視覺(jué)疲勞。

2)橫向路燈之間的“陰影”

由于設計的不合理，燈桿的高度、燈具的仰角不夠，或燈具的配光曲線(xiàn)沿道路橫向的最大照度角度太小，導致路面中心部分照度太低，這也會(huì )給行車(chē)帶來(lái)諸多的不便。

解決以上這幾種照明“陰影”問(wèn)題的辦法主要還是依據道路照明設計中，燈距與燈高、路寬與燈高的基本規律，再結合燈具配光曲線(xiàn)進(jìn)行燈具的布局。

(2)全封閉高速公路照度問(wèn)題

高速公路照明主要需要解決的是當汽車(chē)夜間高速行駛時(shí)，如何讓駕駛員能迅速準確的接受必要的視覺(jué)信息(如路上有無(wú)障礙物，前后車(chē)輛的相對位置、速度、路面亮度和線(xiàn)形等)，使其及時(shí)做出反應，以事先防止由于視距不足而發(fā)生的交通事故，增加夜間行車(chē)的安全感和舒適感。但是在通常的照明設計中存在一個(gè)重要問(wèn)題，就是照度過(guò)高造成資源的浪費。我們知道，高速公路是全封閉的道路，無(wú)行人及非機動(dòng)車(chē)等，除了重點(diǎn)路段及橋梁可適當提高照度外，其他位置不需太高的照度就可以滿(mǎn)足安全行車(chē)的需求。

解決以上照度問(wèn)題最好的辦法就是選用搭載智能照明系統并具備動(dòng)態(tài)調整照度功能的智慧燈桿。

(3)智慧燈桿5G微基站選址規劃

智慧燈桿作為分布最廣、最密集的市政設施可以滿(mǎn)足5G超密集組網(wǎng)的站址需求。路燈桿間距一般在20~30米之間，5G微站站址距要求在100~200米之間，按每根燈桿集成一套5G系統，路燈桿的數量完全可以滿(mǎn)足三家電信運營(yíng)商建站需求。

智慧燈桿5G基站建設需結合周邊基站布局情況，綜合考慮運營(yíng)商的需求情況，合理規劃布局。建議每隔200米預留一根智慧燈桿供電信企業(yè)使用，由于通信運營(yíng)商擁有自己獨立的通信網(wǎng)絡(luò )，所以只需要提供光纖通至綜合機房，供電則用智慧燈桿提供的電源端子。

(4)“多規合一”規劃問(wèn)題

智慧燈桿規劃涉及政府部門(mén)的城鄉控制性規劃、國土空間規劃等，伴隨當前“十四五”規劃的編制以及其他城市規劃文件的調整，需要系統性、多層次考慮智慧燈桿規劃部署，規避城市規劃風(fēng)險。此外，由于智慧燈桿包含諸多跨領(lǐng)域、跨專(zhuān)業(yè)的功能模塊，涉及5G、視頻監控、智慧交通等功能模塊的規劃，需要綜合考慮不同功能模塊的技術(shù)特點(diǎn)和標準，結合城市區域差異和發(fā)展特點(diǎn)，具備一定超前意識，使之融入城市規劃體系。

(5)基礎數據的獲取

智慧燈桿規劃需要處理的數據涉及面廣，不僅包含城市地理現狀地圖布局、規劃布局、城市建筑物布局、管廊分布現狀和規劃等基礎數據庫，還涉及到不同部門(mén)或企業(yè)建設項目的信息、各功能模塊建設標準和技術(shù)指標、信息安全等。因此，編制單位在規劃開(kāi)啟階段就需要與規劃牽頭部門(mén)深入溝通，在法律允許范圍內，更多的獲取基礎數據，并得到規劃牽頭部門(mén)的認可，避免后期因基礎數據的因素導致規劃項目的延期。

2.2全封閉高速公路場(chǎng)景下智慧燈桿的設計難點(diǎn)

(1)天面設計

基站設備一般安裝在智慧燈桿的上部，桿體承重負荷計算需要考慮設備尺寸、安裝空間、迎風(fēng)面積及設備具體安裝形式等。為了環(huán)境和諧美觀(guān)，一般要對5G設備進(jìn)行必要的偽裝，大部分會(huì )采用增加美化罩的方式實(shí)現，桿體荷載計算則主要考慮美化罩的迎風(fēng)面積。

智慧桿的風(fēng)荷載計算應符合現行建筑結構荷載規范的要求，風(fēng)荷載的計算應考慮桿塔構件、天線(xiàn)設備、照明設備及功能設備等其他附屬物的擋風(fēng)面積，并應根據桿塔所在地區確定地面粗糙度。

常用設備的迎風(fēng)面積及重量見(jiàn)下表：

表2.1 常用設備的迎風(fēng)面積及重量

同時(shí)，具體還需要結合項目所在地的氣象情況、地質(zhì)情況，依據《高聳結構設計標準》《建筑地基基礎設計規范》《鋼結構設計標準》等標準規范進(jìn)行計算設計。

(2)布線(xiàn)設計

基站設備的走線(xiàn)應從智慧燈桿桿體內部布放。桿頂端設備罩內設備需要連接的線(xiàn)纜類(lèi)型有電源線(xiàn)、光纖、MON接口線(xiàn)、接地線(xiàn)等，線(xiàn)纜數量根據部署設備的數量而確定，同時(shí)，需在桿頂端接口法蘭處預留走線(xiàn)孔。

(3)供電設計

基站設備需要全天候24小時(shí)供電，由于基站設備供電時(shí)間和負載容量與其他桿體掛載設備不同，所以應為基站設備單獨提供一路供電電源且供電容量不應小于2000W。目前比較成熟的基站設備供電方案有兩種：一種是集中拉遠供電，主要適用于交流基站設備的供電;一種是-48V本地供電，主要適用于直流基站設備的供電。兩種供電方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，集中拉遠供電便于市電的集中獲取，減少電源系統數量，便于統一建設管理，但線(xiàn)路損耗較大，增加運營(yíng)成本;-48V本地供電需要引入室外-48V電源，設備體積小，安裝靈活，但每個(gè)基站需要獨立引入市電，引電費用高，電源設備分散化，初期建設成本高，日常維護管理繁瑣。

(4)傳輸設計

傳輸分有線(xiàn)傳輸和無(wú)線(xiàn)傳輸。有線(xiàn)傳輸信號穩定、但使用中會(huì )存在線(xiàn)路的限制，靈活性相對較差。無(wú)線(xiàn)傳輸靈活性較強，有一定的便捷性，但使用中易受到其他因素的干擾。

當智慧燈桿采用有線(xiàn)傳輸時(shí)，每根燈桿下部需配置一個(gè)熔纖盒。部署在智慧路燈上的5G設備引入光纜光纖需求一般為2芯~6芯，考慮到其他業(yè)務(wù)預留，建議布放12芯或24芯引入光纜。當智慧路燈采用無(wú)線(xiàn)傳輸時(shí)，傳輸設備一般部署在5G設備上方。此時(shí)智慧燈桿還要考慮無(wú)線(xiàn)傳輸設備安裝帶來(lái)的負載增加問(wèn)題，結合項目所在地氣象情況、地質(zhì)情況，依據桿體設計相關(guān)標準規范進(jìn)行計算設計。

(5)防雷接地設計

每根智慧燈桿都需設有防雷接地系統，桿體接地系統設計可參照《通信局(站)防雷與接地工程設計規范》相關(guān)標準規范執行。設備與桿體可共用接地系統，桿頂端設備美化罩內設置接地排。

2.3.全封閉高速公路場(chǎng)景下智慧燈桿的施工重點(diǎn)

(1)由于高速公路大多處于封閉獨立的高架橋路段，所以智慧燈桿施工需滿(mǎn)足高處作業(yè)的相關(guān)要求，如施工中所用的物料，均要堆放平穩，不妨礙通行和裝卸。工具要隨手放入工具袋;作業(yè)中的走道、通道板和登高用具，要隨時(shí)清掃干凈;拆卸下的物件及余料和廢料均要及時(shí)清理運走，不得任意亂置或向下丟棄。傳遞物件禁止拋擲等。

(2)施工過(guò)程中要執行公路有關(guān)施工規定，進(jìn)行經(jīng)常性的施工安全教育，完善“標速示意圖”，即前方施工500米、1000米、1600米、告示牌、通行帶、道路大變小、施工標志汽車(chē)、繞路警示柱子。同時(shí)，施工必須在紅線(xiàn)內進(jìn)行，并作好警戒與公路警示標語(yǔ)和標志，鄰路邊必須搭設封閉通道標志牌及封閉路速標志牌方能施工。

(3)進(jìn)入施工現場(chǎng)所有人員戴好安全帽、夜光服，凡從事H>2米以上的無(wú)法采取可靠防護設施的高處作業(yè)人員必須系好安全帶，從事電氣焊作業(yè)人員要使用面罩或護目鏡，特殊作業(yè)人員持證上崗，并佩戴相應的勞動(dòng)保護用品。

3.結束語(yǔ)

作為智慧城市的新型基礎設施之一，智慧燈桿正處于加速建設時(shí)期，應充分發(fā)揮規劃在的智慧城市建設中的指導作用，抓住新一代信息化技術(shù)革命的浪潮，完成具有前瞻性、科學(xué)性、可操作性的規劃，滿(mǎn)足“數字中國、智慧社會(huì )”的時(shí)代需求，提高城市規劃建設能力和現代化治理能力。

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