智慧城市建设综合杆设施设计难点

【摘要】智慧城市建设的基础是数据，综合杆作为数据收集和汇总的承载体，是智慧城市建设的重要基础设施。文章介绍了综合杆的概念和目前建设现状，从指导政策、设计标准、设计原则、设计流程等方面剖析了综合杆的设计难点，并针对以上难点提出了对应的解决措施，为后续综合杆大范围建设提供借鉴，促进智慧城市的建设。

【关键词】智慧城市；综合杆；智慧杆

1引言

“十四五”规划纲要提出，建设智慧城市和数字乡村，以数字化助推城乡发展和治理模式创新，全面提高运行效率和宜居度。当前，智慧城市的建设已在全国各地有序展开，而部署建立如5G基站、高清摄像头、电子警察等集约智能的设施是构成智慧城市体系架构的基础。广州、上海等大城市多以路灯立杆为载体，根据需求搭载无线通信、环境监测、信息发布、智慧交通等基础设施，将“综合杆”作为智慧城市建设的首要工程进行推动[1]。综合杆具有高度集约化、共享化和智慧化的特点，涉及多个专业，并需与多个政府管理部门对接，然而目前还未有针对综合杆的全国性标准和统一的建设管理法规，对传统的设计模式提出了新问题。

2综合杆的概念和建设现状

综合杆尚未有统一的名称，主要名称包括综合杆、智慧灯杆、智能综合杆等。广东省地方标准《智慧灯杆技术规范》（DBJ/T15-164-2019）将其命名为智慧灯杆，上海市地方标准《综合杆设施技术标准》（DG/TJ08-2362-2021）将其命名为综合杆，本文参照上海市标准，使用综合杆为本文名称。虽然综合杆的名称尚未统一，但其“多杆合一”的基本特征已然清晰：以城市路灯立杆为载体，根据需求选择搭载交通标牌、交通信号灯、电子警察、治安监控摄像机、无线通信基站、环境监测传感器、LED显示屏、公共广播、电动汽车充电桩等设备。搭载的设备可完成城市信息的感知、监测和收集，及时获得城市运行数据，并传送至“城市数据大脑”[2-4]。目前除一线城市外，综合杆在多个城市仅为了改善道路杆件林立、线网杂乱的现象而建立。从其功能而言，仅实现了设备的多杆件合一，但各设备的供电、控制系统、数据传输、线缆敷设等因管理部门的独立运营需求，又分散独立设置。在“智慧城市”所需数据融合和共享的前提下，建设时如仅考虑外观形式上的多杆合一，是不足以满足智慧城市建设发展需求的，还需考虑深层次的数据合一、供电合一、管理合一[5]。

3设计难点

3.1政策和标准缺失

虽然不少城市已制定“智慧城市”的建设规划，但更侧重从数据处理、应用场景和实现“一网统管”等方面提升城市数字化治理能力，具体到综合杆的设计，则尚未出台相关支持政策。如综合杆的设计范围、综合杆杆件设计标准、综合杆设施搭载的原则等，以上问题均为设计前置条件，若无政策支持，基本不可能统一市政、交通、电力等多方意见。即使通过与管理部门多次对接，逐步调研清晰设计需求，但因统一标准的缺失，同一道路的不同路段或者不同建设时期都会导致综合杆建设的差异，无法有效为“智慧大脑”提供跨层级、跨系统、跨地域的数据支持[6-7]。

3.2设计原则不明确

以往城市道路建设时，沿线机电设施一般仅涉及道路照明、智能交通和交通安全专业。各专业设计标准和设计目标明确单一，且互不制约。如道路照明专业只需参照路灯照明相关设计标准，并满足路灯管理部门要求的传输和控制等相关要求即可。当采用综合杆建设时，设计中面对的开放的、动态的、交织的因素异常增多，以道路照明专业为例，则存在一些设计难点。1）杆件点位布设原则是动态的传统道路照明专业只需参考《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2015）的布设原则布设照明路灯。如采用综合杆，还需参考《城市道路交通设施设计规范》（GB50688-2011）对电子警察、监控摄像机等的布设要求、《道路交通信号灯设置与安装规范》（GB14886-2016）对交通标志标牌的布设要求。同时，综合杆搭载的Wi-Fi、公共广播等设备也具有对应的布设间距要求，以上各种约束导致道路照明专业无统一确定的杆件间距布设原则可遵循。各重要杆件的布设位置只能依赖设计流程中各专业人员动态反复调整后确定。因此，杆件布设的原则是动态、滞后、片面和不可概括的，是统筹满足各专业要求和交警等管理部门意见后的最大公约数。2）电源点位布设原则是动态的传统道路照明专业只需考虑沿线路灯的供电需求，进行箱式变电站的布设，因目前道路照明多使用低功率的LED灯具，电源供电范围可达1500m，且无需24h供电。如采用综合杆，相比于5G基站、新能源汽车充电桩等用电负荷的需求，道路照明负荷权重几乎可忽略。然而设计之初，因城市管理部门未参与工程，5G基站、新能源汽车充电桩等设施是否设置以及如何设置等问题，大多在项目的推进过程中逐步确定。即电源的布设点位也是动态的，一旦在工程推进过程中确定要增设如汽车充电桩等设备，则会导致供配电系统方案的整体调整，影响工程进度。3）设备配电原则是动态的传统道路照明专业只需考虑路灯配电，并在电源箱处预留交通安全设施接入回路。如采用综合杆，由于综合杆搭载设备种类繁多，如果各设备依旧自设电缆引电，比如同一杆件上的功率非常小的车牌抓拍摄像头、公安监控摄像头分别从电源箱处各自沿道路敷设电缆引电，一是电缆和管线资源浪费严重；二是综合杆电源仓内也没足够的空间；三是道路沿线箱体林立，影响城市美观。如果考虑统一配电，则因设备权属单位不同，各单位均要求配电箱体以及控制系统、电能计量独立，导致多线合一或多箱合一只能是美好的设想。

3.3设计流程高频往复，成果文件空前交叉

在以往城市道路建设时，机电设施专业多线程齐头并进，成果文件各自成稿。在采用综合杆时，各专业需在一张路线底图中进行设计工作，设计流程是单线程的，比如，道路照明专业完成照明杆件布设后，传递给智能交通专业。智能交通专业进行设计时，不可避免要调整杆件布设位置或间距，待其调整完成后，还需传递给道路照明专业核实调整。待以上两个专业往复对接核对后，后续还有交通安全专业、通信专业、监控信号等专业的按序加入，每一个专业的调整都会影响整体的布设，同时也需其他专业的配合。可见，综合杆上每增加一类设备，其设计复杂性和工作量将呈指数级增长。另外，综合杆设备供电和数据传输的统一性决定了各专业设计文件的共生性，无法有效拆分。若各专业设计文件编成一册，在文件编排上又可能会影响工程概预算分项、设备招投标、标段划分等工作。

3.4设计管理体系不成熟、综合性人才不足

城市道路建设通常由市政设计院进行设计工作，各设计院内部已建立起模块化、规范化的设计管理流程，并按照专业形成班组化的人员组织架构。班组化的人员结构，可在满足设计质量的要求下，有效缩短设计周期，适应城市建设的需要。但不同专业人员的班组架构也形成了天然的信息传递壁垒，必然导致信息传递的片面和低效。综合杆的设计需各专业的空前配合，信息需高频多次往复传递。班组化的组织架构已不能满足大量信息流畅传递的需求。在设计院内部，各专业都有对应的负责人、总工程师进行图纸的复核、审核等质量审查工作，签署名字并承担相应设计责任。由于综合杆需要将不同专业的设计成果编制成一册图纸，在设计界面、图纸编排、图纸审核签署等需要掌握各专业知识的综合性人员进行统筹和管控，在设计端也需要综合性的设计人员。

4解决措施

4.1制定政策保障

综合杆是智慧城市不可或缺的基础设施，一个城市若推进智慧城市的建设，必须制定综合杆建设的相关保障政策。在工程设计前期，建设或设计单位即可依策与市政、交通、电力、公安等相关部门进行有效沟通，明确综合杆件设备搭载需求、数据传输等相关设计目标，可极大缩短工程设计周期，减少变更，并建成适应城市发展所需的功能齐全、覆盖面广的综合杆设施。各地方可成立综合杆建设管理的职能部门，负责编制相关政策文件，制定综合杆建设需求和计划，协调各设施管理部门，统筹规划综合杆的建设布局，科学、合理、有序、有效地推进综合杆的建设。

4.2制定统一标准

不少厂家为了蹭热度，大肆宣传设备共杆就是综合杆。为了追求美观或节约成本，一次性将杆件的功能和搭载设备框定，后续如需增加设备，只能新增设杆件或采用抱箍安装的方式。为消除这一现象，应结合智慧城市建设需求制定综合杆件标准，对综合杆件的部件、样式、规格、装配和安装进行统一要求，规范灯杆的硬件接口，充分考虑综合杆件的可扩展性。在缺少统一设计标准的前提下，不同设计院在面对同一个城市道路综合杆设施设计工作时，只能通过经验整合或技术提炼完成综合杆的设计。经验和技术鸿沟不可避免会导致综合杆设计成果的差别，进而影响城市综合杆设施的统一性。因而，国家层面需制定设计标准，对综合杆设施的供配电、数据传输、防雷和接地系统、设施搭载原则等做出统一的要求，才能全范围更高效推进综合杆件的建设。

4.3设计院整合人员架构，培养总体性人才

在“一杆一设计”的设计需求下，设计院内部应整合人员架构，按照综合杆工程设计所需专业进行人员重整，建立起综合杆的专属设计团队。该人员体系可有效打破信息传递间的壁垒，在保证设计周期的前提下，大幅度减少图纸中的缺、漏、碰等错误。另外，设计院内部应着重培养掌握道路照明、智能交通、交通安全、通信传输等不同专业知识的综合性人才，可统筹设计界面、设计文件编制、成果汇报等内容。在设计软件上，可采用三维BIM协同作业模式，要求所有专业人员在同一个中心文件进行项目设计，提升整体设计效率，既解决各专业间设计冲突，亦不会造成图纸泄漏和信息丢失。

5结语

在“智慧城市”建设需求下，综合杆将作为一项系统性工程在全国范围内快速推进。本文通过与传统城市道路机电设计流程对比，剖析了综合杆设计中的难点，并提出了相应的解决措施，可为城市综合杆大范围建设提供一定借鉴。

参考文献

[1]吴国华.智慧灯杆的现状及应用场景探究[J].通讯世界，2021，28（5）：2.

[2]陈晨.多功能灯杆在城市道路建设中的应用[J].数字通信世界，2020（8）：2.

[3]肖辉，李文超，朱应昶，等.多功能智慧灯杆系统应用研究[J].照明工程学报，2019，30（4）：5.

[4]袁珍.基于5G的新一代智慧路灯设计方案[J].鄂州大学学报，2021，28（4）：2.

[5]陈希.基于智慧城市建设的城市综合杆设计与应用思考[J].光源与照明，2020（7）：4.

[6]吴春海.智慧灯杆的技术痛点与应对措施[J].照明工程学报，2019，30（4）：3.

[7]陈垚佳.智慧多功能灯杆系统解决方案探讨[J].通信电源技术，2021，38（1）：3.

作者：刘洪纪 孙磊 杨继厅 单位：浙江数智交院科技股份有限公司