弱电工程智慧灯杆设计案例

　　前言：

　　分享一套智慧灯杆的建设方案，非常有价值。

　　正文：

　　本文以某示范工程为例，选取W公园内东西两区共720米道路上作为示范，设计30根智慧灯杆的方案，实现了智能照明、WIFI网络、信息发布、公共广播、视频监控和紧急求助六大功能。

　　接着在此设计案例基础上结合当地有关信息，进行智慧灯杆的经济和社会效益分析。最后对智慧灯杆实施中采用“一体化部署”和“传统集成”方式进行对比，为智慧灯杆各功能模块在公园场景下的部署间距提供参考，并提出智慧灯杆在设计、建设方式上的建议。

方案设计

　　一、整体概述

　　路灯作为公园的基础设施，是公园的重要组成部分，智慧灯杆利用物联网、云计算等前端技术，将广泛分布的路灯进行连通，成为覆盖公园广大区域的路灯物联网，对提升公园智能化、信息化和管理精细化水平，降低运维成本等方面有着显著的作用。

　　智慧灯杆系统由感知交互层、通信传输层、协议控制层和业务应用层组成，系统架构如下图所示：

图1智慧灯杆系统架构图

　　本次智慧路灯方案各选取W公园东、西片区内的一段道路进行智慧路灯的设计，其中东片区道路总长约322.1米;西片区道路总长约402.5米，承担着园区内重要的交通和景观作用。

图1 智慧路灯分布图

　　二、 点位布局

　　根据相关规范，以25米为间距单侧布放灯杆，共设置30根7米灯杆。本次智慧灯杆系统共实现智能照明、WIFI网络等6项主要功能，共83个模块。各功能模块需求与设计布放间距如下表所示：

　　表1 智慧灯杆各功能模块布放要求

　　结合各功能模块的部署点位，得出12类不同集成功能的智慧灯杆，相应集成模块组合和编号如下所示：

　　表2 智慧灯杆模块配置表

注：编号1~16为西区植树林，17~30为东区活力广场

　　三、投资规模

　　本次W公园智慧灯杆系统共设计30根7米智慧灯杆，共83个功能模块，经过厂家询价，智慧灯杆系统中各部分价格如下：

　　表3 智慧灯杆系统投资规模表

　　据估计，W公园智慧灯杆系统总投资约为141.2万元。

效益分析

　　一、支出分析

　　考虑材料、运输、施工等方面，公园所在地区传统7米路灯杆的综合造价约为5000元/根，智慧路灯杆内部集成了各功能模块的接口与电路，复杂度较高，因此成本较传统路灯有一定的增长。

　　经过市场调研，本次智慧路灯的单杆平均综合造价约为4.70万元，可得相较传统路灯多投入126.2万元。

　　二、 节约分析

　　通过对路灯的智能化、智慧化改造，园区管理方会在以下方面降低运营的成本

　　电费节约： 以250W钠灯为例，升级智慧路灯(LED60W)后，单盏灯每天亮12小时，每天晚上6点至10点全亮，通过智能照明模块将10点至12点功率降至70%，凌晨12点至6点功率降至30%。

　　按照1元/千瓦时费用计算，每年每盏灯可以节约费用约937.32元，每年共节约费用2.81万元。

　　运营节约： 智慧灯杆的建设提升了园区信息化管理水平，灯杆、模组的状态能够在后台感知，减少了对数据采集、路灯巡检等方面人力物力的投入。

收益分析

　　智慧灯杆的部署除了为园区的管理运营方节流成本之外，还能凭借自身各功能模块产生一定的收益例如：视频联网、WIFI推送、屏幕广告、微基站收益等。

　　投资回收期

　　综合考虑智慧灯杆系统的投入与收益，可得：

　　表4 公园智慧灯杆系统投资回收期测算表

　　经以上测算，W公园智慧灯杆系统的静态投资期为1.55年。

社会效益分析

　　一、打造园区亮点

　　智慧灯杆作为一项新鲜事物，它的建设立足于园区管理方和游客的信息化需求，通过各类功能的部署支撑游客观光和园区管理，提升感知，让游客和园区管理方切实体验到区别传统公园的方便。

　　同时，智慧灯杆的优美造型将融入公园的环境，成为公园景观的一部分，它营造出的科技感、未来感将对提升公园形象有着积极的作用。

　　提升信息化水平

　　智慧灯杆具备高度集成的特点，可以有效地支撑各类应用，充分发挥出自身多系统多业务承载的优势，提升园区内信息化的水平，减轻人员管理、巡检的负担，减少相关运维成本，提升管理效率。

　　支持功能扩展

　　智慧路灯物的建设作为园区内综合感知基础平台的组成部分，有着重要的前瞻性和实用性，也为其他园区的智能化建设提供了宝贵的案例和经验，促进智慧产品在公园行业的规模化应用，具有巨大社会价值。

　　智慧灯杆上的接口也为后期充电桩、环境监测等其他功能的上线做出了预留，减少后期项目的实施时间和投入成本，避免信息基础支撑环境的重复建设。

　　促进新技术应用

　　随着无线通信频段的升高，5G站点的基站密度将进一步增加，“点多面广”的智慧灯杆与5G微基站的站间距完美契合，为未来5G网络的部署提供了良好的平台，方便、安全的引电、传输条件让微基站的快速实施成为了可能。

　　同时随着物联网技术的不断发展，智慧灯杆上各类传感器、通信模块日益丰富，功能得到不断扩展，智慧灯杆的物联感知、综合集成能力为物联网的应用提供了很好的载体，物联网技术以此为基点，使人更加“透明”，物更加“智能”。

 实施方式

　　本次智慧灯杆系统选取720米的公园主干道路，共涉及30根灯杆、83个独立功能模块，各功能模块可通过在原有普通灯杆上自行集成或者直接购买已集成好各模块的智慧灯杆两种方式进行建设。

　　一、自行集成

　　自行集成指从不同厂家独立采购各功能模块，在裸灯杆上各自集成，各模块独立布线、安装施工，参考《B市建设工程预算定额》提供的信息，通过测算，采用自行集成方式的施工费用如下表：

　　表5 “自行集成”模式施工费用预估表

　　因此，采用“自行集成”方式的施工费用为11.1万元。

　　二、一体化采购

　　智慧灯杆厂家提供已集成所需各功能模块的智慧灯杆，可采用直接采购满足功能的智慧灯杆进行安装，且智慧灯杆内已集成排线、分接箱，灯杆上各功能模块的数据可由统一的传输线路进行回传。通过询价，采用一体化采购方式的施工费用如下表：

　　表6 “一体化采购”模式施工费用预估表

　　因此，采用“自行集成”方式的施工费用为10.8万元。

　　三、方式比选

　　从前节可得，“自行集成”和“一体化采购”两种方式的单根灯杆综合造价分别为11.1万元和10.8万元，费用接近。但除项目投资成本外，还应评估建设方式的可行性和可操作性，重点考虑以下几个方面：

　　议价能力

　　“一体化采购”方式未将整个系统拆分，仍保有一定的规模，因此议价能力较高，仍有一定的下探空间，并且若将智慧路灯上采用的WIFI设备和园区的WIFI系统一并整合，无疑又成为一枚有力的议价筹码。

　　集成度

　　“一体化采购”方式为智慧灯杆的生产厂家统一设计、生产和安装，集成度高，不会出现部分功能模块与灯杆接口不匹配、后台管理平台与模块不兼容的问题。

　　“自行集成”方式需将各模块采购之后发给灯杆生产厂家，可能出现设备预留空间与实际设备不对应，安装不上，或者需要灯杆厂家修改接口、固定件设计的情况，增加潜在成本甚至导致无法集成。

　　安装效果

　　“一体化采购”的灯杆为厂家自己集成，各类模块的颜色、形状统一，与灯杆的造型也较为和谐，不存在突兀感。

　　“自行集成”的灯杆属于“万国装备”，各模块的颜色、外观难以统一，甚至形态各异，可能与灯杆造型不协调，影响美观。

　　后期维护

　　“一体化采购”方式对智慧灯杆整体提供服务和质保，出现问题后直接对接灯杆厂家，实现问题的“一站式”解决。

　　“自行集成”涉及的厂家产品较多，可能出现模块间的干扰、不兼容，增加了许多潜在风险，出现问题后因为分工界面不清晰、责任不明确，可能出现“找不到问题”“无人来管”的尴尬局面。

　　组织协调

　　“一体化采购”只对接一个厂家，方案实施过程沟通方便，对组织协调的要求不高，因此管理效率高。“自行集成”方式中，沟通协调将成为一大挑战，因厂家较多，各厂家的询价、订货、供货等各环节上的工作量将成倍增加，而出现问题之后的还可能出现扯皮、推诿的情况。

结论

　　本文以B市W公园一段道路为基础，提供了30根智慧灯杆共84个模块的设计方案，实现智能照明、WIFI网络、信息发布、公共广播、视频监控和紧急求助六大功能，为公园场景下智慧灯杆各模块的布放间距、部署数量提供了参考。

　　本文以W公园的智慧灯杆为案例，分析了智慧灯杆系统给公园带来的经济和社会效益，并讨论了智慧灯杆部署时“自行集成”和“一体化集成”两种方式，在投资相近的情况下，优选“一体化采购”的实施方式。