每日一课 | 智慧灯杆系统的系统规划

1．系统总体规划

智慧灯杆系统总体规划的具体内容包括业务架构、数据架构、应用架构、网络架构、基础设施架构、安全体系等内容。智慧灯杆系统架构的设计应从智慧应用、数据及服务融合、计算与存储、网络通信、物联感知、建设管理、安全保障、运维管理等多维角度来考虑。

1）业务架构

智慧灯杆系统业务架构的设计一般要考虑当地的战略定位和目标、经济与产业发展、自然和人文条件等因素，制定出符合本地区特色的业务架构。依据智慧城市建设的业务需求，分析业务提供方、业务服务对象、业务服务渠道等多个因素，梳理构建形成智围灯杆系统的业务架构。业务架构一般为多级结构，可以从城市功能、行业应用、民生物务等维度进行层层细化与分解，各城市因战略定位和目标、自然和人文条件等的不同，其业务架构也存在差异，典型的业务架构如表4-4所示。

2）数据架构

数据是城市智慧化的重要基础，而智慧灯杆可以为智慧城市提供数据采集入口和信息联动平台，是实现城市数据共享、互联互通的重要抓手。在开展智慧灯杆系统数据架构设计时，应依据智慧城市数据共享交换现状和需求分析，结合业务架构，识别出业务流程中所依赖的数据、数据提供方、数据需求方、对数据的操作、安全和隐私保护要求等要素。在分析城市数据资源、相关角色、IT支撑平台和工具、政策法规和监督机制等数据共享环境和城市数据共享目标基础上，开展智慧灯杆系统数据架构的设计。数据架构设计的内容包括但不限于以下3项。

（1）数据资源框架：对来自不同应用领域、不同形态的数据进行整理、分类和分层

（2）数据服务：包括数据采集、预处理、存储、管理、共享交换、建模、分析挖掘、可视化等服务。

（3）数据治理：包括数据治理的战略、相关组织架构、数据治理域和数据治理过程等。

3）应用架构

依据现有应用系统建设现状和需求分析，结合智慧灯杆系统的业务架构及数据架构要求等，对智慧灯杆系统应用系统功能模块、系统接口进行规划和设计。

智慧灯杆系统应用系统功能模块的设计应明确各应用系统的建设目标、建设内容、系统主要功能等，应明确需要新建或改建的系统，识别可重用或者共用的系统及系统模块，提出统筹建设要求，明确应用系统接口的设计。

4）基础设施架构

智慧灯杆系统基础设施架构应结合应用架构的设计，遵循“集约建设、资源共享、适度超前”的基本设计原则，设计开放、面向服务的基础设施架构，实现城市信息基础设施共建、共治、共享。智慧灯杆系统基础设施架构的设计应从实现设备搭载、物联感知、网络通信、计算与存储、数据与服务融合等多层次的功能进行设计。智慧灯杆系统基础设施架构由杆体、综合机箱、综合机房、供电系统、通信系统、信息采集系统及配套管道等设施构成。

（1）杆体由杆身、悬臂、基础等部分组成，作为挂载设备的安装载体。

（2）综合机箱包括杆箱一体化底座式或独立式机箱，内部含光缆终端盒、智能网关、监控单元及交、直流配电单元等设备。

（3）综合机房为集中放置供电设备、光缆交接设备、各业务需求的接入设备等提供运行环境的场所，可为挂载设备提供集中供电、集中传输接入等服务。

（4）供电系统由交、直流电源供电设备和供电线路组成，可为机房设备、挂载设备提供交、直流电源和备电服务。

（5）传输接入光缆是指杆体至机房接入段的光缆线路，可为智能网关或挂载设备提供上联网络的光纤传输线路。

（6）配套管道包括布放电力电缆、传输光缆所需要的管道及手孔资源。

典型的智慧灯杆系统基础设施组成如图4-2所示。

5）网络架构

智慧灯杆网络是数据传输的通道，网络的设计与挂载设备的功能息息相关。智慧灯杆挂载设备对通信网络的需求在速率、带宽、时延、吞吐量等方面指标及安全保障要求具有较大的差异性，一般根据各类应用功能特点、通信要求并考虑经济性因素选择不同的通信方式，南向通信一般可以采用Ethernet、RS232／RS485、现场总线、Bluetod．ZigBee、LoRa、WLAN等方式，北向通信一般可采用Ethernet、PON、PLC、4G．56．NB-J0T等方式。因此，智慧灯杆系统网络是一个多种通信方式融合共存的网络，根据挂载设备是否通过网关接入网络，可分为直接连网、网关汇聚、混合组网等模式。

直接连网模式是指挂载设备通过Ethemet、PON、PLC、光纤直连、4G、50．基站等挂载设备一般都采用直接连网模式接入网络。

式是指挂数设备的信息数据通过智能网关接入公网成专网，是目了有直接连网特殊要求的应用，均可以采用网关汇聚模式组网。混合组网模式是指上述两种组网模式同时混合使用。

各种组网模式示意图如图4-3～图4-5所示。

不同组网模式可选用的通信方式如表4-5所示。

6）安全体系

依据智慧城市信息安全相关标准规范，结合国家政策文件中有关网络和信息安全治理要求，从规则、技术、管理等维度进行综合设计。结合城市信息通信基础设施的规划，设计网络和信息安全的部署结构。安全体系设计内容包括但不限于以下3项。

（1）规则方面：提出应遵循的、建议完善的安全技术、安全管理相关规章制度与标准规范。

（2）技术方面：明确应采取安全防护保障的对象，以及针对各对象需要采取的技术措施。

（3）管理方面：可对从事智慧灯杆系统安全管理的组织机构、管理制度及管理措施等方面提出相应的管理要求。

2．空间布局规划

1）空间布局规划目标

智慧灯杆建设是一个分批投资、循序渐进的过程，规划的目标之一是实现科学的堂间布局，合理安排建设时序及建设投资，让有限的投资解决最重要、最有价值的需求，发挥最大的经济、社会、环境效益。

2）空间布局规划思路

空间布局规划思路是在划分规划场景及建设需求分析的基础上，将规划目标区域划分为服务区块，以服务区块作为基本的规划单元进行布局规划，也作为建设优先级评估、进行计划安排、工程管理（立项、实施）、景观风貌管控的基本单元。服务区块的划分需要综合考虑以下要素。

（1）服务区块的划分宜以控制性详细规划管理单元边界、道路为边界。

（2）服务区块的划分宜考虑业务连续覆盖需求，如应保证5G、车联网的连续覆盖需求、景观风貌美化要求等。

（3）应结合评价指标体系，将场景价值、应用价值等评价指标相近的道路或区域划分在同一个服务区块内。

（4）服务区块的划分应结合新（改）建道路、大型场馆、公园、绿道、产业园区、景观廊道等城市重大建设项目的智慧灯杆建设需求，以实现同步设计、同步施工、同步投入使用。

（5）服务区块的划分还应考虑项目实施的可操作性，应控制每个服务区块的建设规模颗粒度，不宜过大也不宜过小。

3）空间布局规划原则

空间布局规划以服务区块为基本单元，结合评价指标体系、发展目标定位及当地政府或建设运营主体的资金实力，选择以下不同的战略导向进行智慧灯杆空间布局规划。

（1）以目标为导向。以高起点、高标准的建设目标进行布局规划，主要考虑社会效益和环境效益，一般适用于经济实力雄厚的发达城市、重点开发区域，以政府投资为主，已落实资金来源，且有明确建设进度要求。

（2）以需求为导向。以按需建设为原则，充分考虑投资收益和运营的可持续性，根据已明确需求及近期需求预测进行布局规划，一般适用于以社会资本投资为主的城市。

（3）以问题为导向。以解决局部道路或区域的重复建设、资源浪费、杆体林立、三线下地等景观风貌问题为主要目标，循序渐进地推进智慧灯杆建设，一般适用于政府财政实力有限、社会资本投资意愿不强的城市。

3．评价指标体系

1）目的和原则

制定智慧灯杆评价指标体系的目的在于通过对每个基本规划单元（服务区块）进行量化的科学评测体系，引导智慧灯杆规划、建设和运营，评价智慧灯杆规划方案预期效果和实际建设效果，发挥指引方向和量化评估作用。指标体系编制遵循三个原则：一是效益性，指标能反映智慧灯杆经济效益、社会效益、环境效益；二是操作性，指标的选择要充分考虑数据采集的科学性和便利度；三是灵活性，可根据当地实际情况对各指标的权重和评价规则进行调整。

2）评价指标体系

智慧灯杆规划指标体系主要考虑经济效益、社会效益、环境效益3个维度，包括10项二级指标，具体如表4-6所示。

3）效果评价思路

效果评价采用加权计算评分的方法，满分为100分。根据当地政府或建设主体的经济实力、对智慧灯杆的战略定位、发展目标等实际情况评估每个评价指标的相对重要程度，确定每个因素的权重，从0（不重要）到1（最重要），权重和为1，并对每个指标分5个等级（0～100分）进行量化评分（满分为100分）。同一评价指标权重在不同地区的规划中可能存在差异，这也反映了各个地区的战略定位、发展目标不同。通过将各评价指标的得分与相应的权重相乘，即可得出加权评分值。

4．规划管控机制

智慧灯杆的建设涉及城市空间利用、地下管网的铺设，且对城市景观风貌有直接影响，因此，应将智慧灯杆规划定位为法定的要素配置类专项规划，纳入新时代的“五级三类”国土空间规划体系。

图4-6所示为国土空间规划体系。

图4-7所示为国土空间规划约束指导专项规划的内容。

目前国内部分省市（如广州、深圳）已明确提出了要求地市政府层面出台智慧灯杆建设专项规划、建设计划等相关政策要求，但由于智慧灯杆涉及专业技术多、标准不统一，目前尚无成熟的规划管控机制和具体流程、方法，智慧灯杆专项规划要像交通、电力等其他城市基础设施一样有效纳入国土空间规划体系仍有待进一步探索，在此面向当前国土空间规划体系提出以下建议。

（1）专项规划要面向城市国土空间总体规划、控制性详细规划两类法定规划进行编制，提出各层次规划的管控要点，并与电力、通信等市政类专项规划及景观风貌等城市特色类专项规划相互衔接。在市级国土空间规划层面，将专项规划的内容目标、建设规模和场景划分作为专项内容；在控制性详细规划层面，有关智慧灯杆的布局、点位、高度、功能、规模、杆型等管理要素应纳入控制性详细规划指标管理体系，作为交通道路、市政、园区等建设项目规划设置条件，指导地块开发建设。

（2）将智慧灯杆专项规划成果纳入城市“多规合一”信息联动平台，以便作为其他专项规划编制的参考依据，结合专项规划制定智慧灯杆的行政管理实施细则，理顺规划、审批、建设和保障等方面的要求，更加高效地指导智慧灯杆规划落地实施。

（3）各类城市总体规划虽然在一定的时期内处于相对稳定状态，但其他专项规划和控制性详细规划存在动态变化的情况，智慧灯杆的规划成果或建设计划也应制定动态调整机制，定期根据最新需求做动态调整。

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