中國信通院：中國智慧桿塔白皮書（2019）(40頁).pdf

1、 中國智慧桿塔白皮書中國智慧桿塔白皮書 （20201919年）年） 中國中國通信學會通信學會 20201919年年1111月月 版權聲明版權聲明 本本前沿報告前沿報告版權屬于版權屬于中國通信學會中國通信學會，并受法律保護并受法律保護。轉轉載、摘編或利用其它方式使用載、摘編或利用其它方式使用本本報告報告文字或者觀點的，應文字或者觀點的，應注注明明“來源：來源：中國中國通信學會通信學會” 。違反上述聲明者，本。違反上述聲明者，本學會學會將追將追究其相關法律責任。究其相關法律責任。 專家組專家組和和撰寫組撰寫組名單名單 專家組：專家組： 組長：組長： 劉國鋒 中國鐵塔股份有限公司副總經理 中國通信學

2、會智慧桿塔委員會（籌）主任委員 成員成員： 姓名 單位 職務 竇笠 中國鐵塔股份有限公司 技術部總經理 何桂立 中國信息通信研究院 副院長 郝應濤 華為技術有限公司 無線站點產品線總裁 撰寫組撰寫組： 單位 姓名 中國鐵塔股份有限公司 張帆、潘三明、王欣朋、閆亞旗 中國信息通信研究院 廖運發、劉泰、王堯、王文躍 華為技術有限公司 劉保玉、田宗奇、史金仙、覃名富、付瑋、崔巖、危文杰、齊飛 前前 言言 當今世界，以互聯網、大數據、人工智能為代表的新一代信息技術蓬勃發展，并加速與各行業各領域的融合，給社會經濟發展帶來顛覆性創新。在城市發展的探索中，智慧桿塔作為將信息通信技術與傳統城市公共基礎設施融合

3、的典范，集“綜合、共享、智慧、和諧”四大特點于一體，被認為是最有發展前景的新型公共基礎設施，在全球多個國家受到廣泛關注并已開始落地建設。 目前整體來看，我國智慧桿塔的建設仍處于起步階段，但在新型智慧城市建設及 5G 商用的帶動下，相關鼓勵政策相繼出臺，發展呈加速態勢，預計未來兩三年將會在我國實現突破式增長。 在此形勢下，中國鐵塔股份有限公司、中國信息通信研究院和華為技術有限公司共同編寫了中國智慧桿塔白皮書 。本白皮書深入探討智慧桿塔概念、價值與意義，從產業、業務應用、功能及技術需求等多方面全面梳理和解構智慧桿塔特點和發展， 在此基礎上分析我國智慧桿塔發展亟待解決的關鍵問題，并從建設規劃、標準體

4、系、業務和應用創新、投資運營等角度提出發展建議。本白皮書可作為智慧桿塔技術產業發展參考，也可作為政府部門制定政策的參考。 中國通信學會智慧桿塔委員會（籌） 主任委員： 2019 年 11 月 目 錄 一、 智慧桿塔 . 1 （一） 智慧桿塔概念 . 1 （二） 智慧桿塔價值及意義 . 4 （三） 智慧桿塔產業發展情況 . 6 二、 智慧桿塔典型業務應用 . 10 （一） 通信業務 . 11 （二） 公共安全 . 12 （三） 智慧照明 . 13 （四） 環境監測 . 14 （五） 智慧交通 . 15 （六） 信息發布 . 16 （七） 能源業務 . 16 三、 智慧桿塔子系統及技術要點 . 1

5、7 （一） 智慧桿塔功能子系統 . 17 （二） 智慧桿塔技術要點 . 27 四、 智慧桿塔發展建議 . 31 （一） 建立跨部門協調機制，推進統籌規劃和綜合共享 . 31 （二） 建立跨專業、系統化且適度超前的標準體系，促進規?；渴?. 32 （三） 積極探索、豐富創新業務和創新應用，推動效益化發展 . 33 （四） 加強商業模式的創新探索，實現協同共贏的產業生態 . 34 1 一、一、 智慧桿塔智慧桿塔 （一）（一） 智慧桿塔概念智慧桿塔概念 智慧桿塔是綜合承載多種設備和傳感器并具備智慧能力的桿、 塔等設施的總稱，包括但不限于通信桿/塔、路燈桿和監控桿。智慧桿塔具備的功能由其掛載的設備和

6、傳感器決定。 這些設備和傳感器可通過各種通信技術接入網絡和平臺，并在互聯網、人工智能、大數據等ICT 技術的賦能下提供豐富的智慧應用。 圖1 智慧桿塔示意圖 智慧桿塔是智慧城市建設的“新型公共基礎設施”智慧桿塔是智慧城市建設的“新型公共基礎設施” 。智慧桿塔優秀的點位、廣泛的分布使其成為 5G 基站的良好載體，優化的 5G 網絡是眾多“5G+”創新應用的基礎；搭載了多種設備的智慧桿塔，在ICT 技術的賦能下，可以高效節能地提供市政、交通、安防、環保等 2 多領域的新型公共服務；合理布局的城市智慧桿塔網絡，可以為智慧城市大腦實時提供海量城市運行數據，是構建數字孿生城市的基礎。 圖2 城市新型公共

7、基礎設施 智慧桿塔具備“綜合、共享、智慧、和諧”等突出特點。 綜合綜合 I Intentegratedgrated 智慧桿塔是多種設備設施和技術的綜合體。從功能硬件方面看，智慧桿塔可綜合通信桿、路燈、交通監控、安防監控、交通指示牌、路側廣告牌等多種主要功能設施于一身，實現“多桿合一” ；從配套資源方面看，智慧桿塔可將多套功能系統的承載、供電、通信等配套資源進行整合，優化城市管網利用，減少重復建設及資源浪費;從建設運營方面看， 綜合多種功能的智慧桿塔可更有利于集約高效地開展規劃、建設、運營及維護等工作，實現專業化和規?；?，提升建設效率及品質。 3 圖3 “多桿合一”示意 共享共享 ShShari

8、ngaring 智慧桿塔可供不同行業或部門使用，通過載體、設備及數據層面的共享，實現更大的社會價值。一是載體共享，通信、市政、交通、安防等多個行業或部門的設備和傳感器可以經合理規劃使用同一桿塔載體，實現“一桿多用” ；二是設備共享，通過對應用在不同領域的設備進行功能整合并采用有效的安全策略， 桿上的同一設備可以由多個行業或部門共享使用；三是數據共享，各種設備和傳感器采集的數據脫敏后可通過數據平臺開源共享，實現城市運行數據的互通，催生出更多跨行業創新應用。 智慧智慧 SmartSmart 智慧是智慧桿塔的突出特點，體現在三個層面。一是智慧桿塔為多種傳統設備設施提供通信接入， 使傳統設備設施具備網

9、聯化和智能化的條件；二是通過桿載網關與云平臺的邊云協同，將桿塔承載的多種設備設施融合成有機整體， 結合桿塔的點位布局形成信息物理系統網絡，實現多種創新智慧服務；三是智慧桿塔作為智慧城市的神經網 4 絡，為基于數據智能的城市管理提供實時流動的海量數據和信息，并實時將城市管理決策精準傳達到城市各處。 和諧和諧 HarmoHarmonyny 智慧桿塔可以促進城市面貌、生態環境及社會發展的和諧。一是城市面貌和諧方面，智慧桿塔可以大幅度減少城市地面設施的繁雜度，做到實用、美觀、簡約、大方。有需要時，桿塔外觀可以進行主題化的藝術設計，更好地體現城市特色。二是生態環境和諧方面，智慧桿塔通過共享和智能化大幅降

10、低了市政設施的能源消耗， 桿塔采集到的環境信息可以用于城市噪聲及污染防控，促進綠色協調發展。三是社會和諧方面，智慧桿塔作為信息化的公共基礎設施，在促進多個行業領域共同發展的同時還為城市居民提供安全保障及便捷的生活服務，使城市更加宜居，社會安全穩定。 （二）（二） 智慧桿塔智慧桿塔價值及意義價值及意義 1. 智慧桿塔智慧桿塔是踐行是踐行新發展理念新發展理念的的具體具體舉措舉措 黨的十八屆五中全會提出創新、協調、綠色、開放、共享五大新發展理念，指明了“十三五”乃至更長時期我國的發展思路、發展方向和發展著力點，揭示了我國實現更高質量、更有效率、更加公平、更可持續發展的科學路徑。智慧桿塔的特點“綜合、

11、共享、智慧、和諧”與五大新發展理念相契合，智慧桿塔的建設是對五大新發展理念的實踐。在當前的諸多試點項目中，各地政府通過智慧桿塔系統在服務創新、行業協調、環境友好、數據開放、資源共享等方面進行了有益嘗試，對于促進城市發展和居民生活更高質量、更有效率、更加公平、更可持續起到了良好的效果。 5 2. 智慧桿塔是“網絡強國”建設的智慧桿塔是“網絡強國”建設的重要重要載體載體 “十三五”規劃綱要將“網絡強國”定位為我國十四大戰略之一，提出要“加快構建高速、移動、安全、泛在的新一代信息基礎設施，推進信息網絡技術廣泛應用，形成萬物互聯、人機交互、天地一體的網絡空間” 。廣泛覆蓋的移動通信、物聯網是支撐“網絡

12、強國”建設的重要新一代信息基礎設施。具有高速率、低時延、大連接特點的 5G 移動通信在熱點地區需要宏基站與密集部署的小微基站共同完成覆蓋， 高密度的優質小微站站址資源是 5G 建設和發展的必要條件。萬物互聯時代的物聯網需要結合終端特點綜合采用有線通信、 無線通信和標識識別技術，其網絡設備和感知終端無處不在。智慧桿塔網絡如血管和神經一樣深入城市的公路、街道和園區，對人口密集處有良好的滲透，并且布局均勻，密度適宜，可以提供分布廣、位置優、低成本的站址資源和終端載體，是 5G 和物聯網大規模深度部署的首選方案。 3. 智慧桿塔是建設智慧社會的關鍵智慧桿塔是建設智慧社會的關鍵基礎基礎 黨的十九大報告提

13、出建設智慧社會。一方面，基礎設施的智能化是智慧社會的重要基礎， 當前傳統的公共基礎設施逐漸難以承載不斷增加的城市規模、人口密度以及日漸加劇的人口老齡化，公共基礎設施的智能化有助于這些社會問題的解決， 而智慧桿塔是目前最為落地可期的公共基礎設施智能化方案之一。另一方面，智慧社會與智慧城市、智慧社區的建設密切相關，構建新型智慧城市和社區需要以數據為基礎，城市數據的采集依賴于建立“全域感知”體系，即將信息感知設備合理、泛在布局在城市各處，采集大量的跨空間、跨垂直領域的傳感信息和視頻數據， 智慧桿塔分布廣、 位置優良， 是 “全域感知” 6 設備的優良載體。 4. 智慧桿塔是新智慧桿塔是新業態業態新模

14、式的新模式的有力支撐有力支撐 智慧桿塔作為可擴展的新技術融合體和功能集合體， 加之優良的空間布局，正在不斷衍生出新業態和新模式。一方面，智慧桿塔本身可以支撐視頻采集、傳感等桿載終端和人工智能、大數據、云計算等ICT 技術的融合應用，賦能傳統城市應用，催生新業態的產生，如基于圖像識別或雷達傳感的自動駕駛輔助， 基于物聯感知的城市啞資源管理等。另一方面，智慧桿塔的綜合、共享不僅會給城市公共基礎設施的建設模式、運營模式帶來改變，更可與“數字孿生城市” 、 “城市大腦”技術相結合帶來城市管理模式和城市運行模式的改變。這些新業態和新模式也將拉動智慧桿塔的進一步發展，形成良性循環。 （三）（三） 智慧桿塔

15、智慧桿塔產業產業發展情況發展情況 1.1. 國外智慧桿塔建設情況國外智慧桿塔建設情況 從全球視角看，智慧桿塔的發展是多因素驅動，技術不斷進步，跨界融合的復雜過程。按主要驅動力總體經歷了三個階段：遠控照明驅動階段，物聯傳感驅動階段和信息通信融合驅動階段。目前總體處于第二階段向第三階段過渡的時期。 世界世界上很多城市在智慧城市建設探索中布局和試點了上很多城市在智慧城市建設探索中布局和試點了智慧桿塔智慧桿塔項目。項目。新加坡大力建設“智慧國家 2025” ，全面采用了路燈桿智慧化的方案，計劃將全國 11 萬路燈桿塔升級為智慧桿塔，在燈桿上安裝60 萬個數據采集設備，采集環境等信息；美國芝加哥的 Ao

16、T（Array of Things）項目在城市燈桿塔上安裝交互式、模塊化的傳感器箱，集成了多種傳感器， 實時對城市進行 “測量” ； 西班牙桑坦德被譽為 “傳 7 感器之城” ，街頭的燈桿塔及其他桿塔設施上布設了 25000 個環境傳感器，通過傳感信息對路燈照明、公共綠化的澆灌等智能調節；荷蘭海牙在席凡寧根海灘建設了上千套智慧桿塔設備，裝有攝像頭、傳感器和數據傳輸網絡， 能夠調節燈光亮度、 檢測空氣和噪音、 控制交通，并幫助游客尋找空余停車位； 韓國釜山通過建設智能桿塔提供改善街道環境、加強公民安全保護、預防犯罪等便捷服務。隨著隨著 5G 小微小微基基站站的需求和方案逐漸的需求和方案逐漸清晰，

17、清晰，5G 與桿塔資源與桿塔資源的融合建設開始在各國得的融合建設開始在各國得到政策到政策支支持持。美國無線通信和國際網絡協會(CTIA)發布的報告指出，城市路燈將會是 5G 時代的重要基礎設施，鼓勵電信運營商充分利用路燈、電桿等城市基礎設施建設 5G 網絡。日本政府計劃將交通信號燈與 5G 基站結合，在信號桿上布放 5G 基站，計劃在 2020 年啟動實際驗證，最早或于 2023 年在日本國內全部鋪開。韓國科技信息通信部發文指出，韓國三大運營商的 5G 建設應充分利用路燈、電線桿、交通燈、廣告牌等各種市政基礎設施。桿塔資源與 5G 的融合發展，將推動智慧桿塔建設項目在全球各地落地生根。 2.2

18、. 我國智慧桿塔產業發展情況我國智慧桿塔產業發展情況 在新型智慧城市建設及 5G 加速部署的帶動下，我國智慧桿塔建設得到了多方面政策支持，各地市和各領域相關企業積極探索，試點建設項目陸續落地，在試點中也發現了一些具體問題?？傮w來說，我國智慧桿塔的建設目前處于起步階段，發展速度不斷加快，未來前景廣闊。 國家和地方政府相繼出臺相關支持政策國家和地方政府相繼出臺相關支持政策。國家層面，2019 年 4月工信部、國資委聯合發布關于 2019 年推進電信基礎設施共建共享的實施意見 ，要求“基礎電信企業與鐵塔公司要利用路燈、監控、 8 交通指示等社會桿塔資源，充分發揮自身優勢，按照市場化原則開展微（?。┗?/p>

19、站建設” 。地方層面，廣東、湖南、海南、吉林、江蘇、陜西、廣西、重慶等地相繼出臺了相關政策，推動本地的智慧桿塔建設和發展。2019 年，國家部委、省級行政單位、各地市已發布了 30多份關于智慧桿塔相關政策，引導城市各類桿塔“多桿合一” ，推動“一桿多用”的智慧桿塔建設，鼓勵集約利用桿塔資源部署 5G 和儲備 5G 站址資源。 表1 2019 國家部委及各省支持智慧桿塔建設的政策摘選 序號序號 政策政策 發文部門發文部門 時間時間 國家部委 1 關于 2019 年推進電信基礎設施共建共享的實施意見 工信部、 國資委 2019年4月 省級行政單位 2 河南省 5G 產業發展行動方案 河南省人民政府

20、辦公廳 2019年1月 3 重慶市人民政府辦公廳關于推進 5G通信網建設發展的實施意見 重慶市人民政府辦公廳 2019年1月 4 新時代“數字福建寬帶工程”行動計劃 福建省人民政府辦公廳 2019年1月 5 北京市 5G 產業發展行動方案（2019年-2022 年） 北京市經濟和信息化局 2019年1月 6 江西省 5G 發展規劃（2019-2023 年） 江西省人民政府辦公廳 2019年2月 7 山西省通信基礎設施建設三年行動計劃 山西省人民政府辦公廳 2019年3月 8 加快推進第五代移動通信網建設發展若干政策措施 江蘇省人民政府辦公廳 2019年5月 9 廣東省加快 5G 產業發展行動計

21、劃（2019-2022 年） 廣東省人民政府辦公廳 2019年5月 10 關于加快推進 5G 產業發展的實施意見 浙江省人民政府辦公廳 2019年5月 9 11 廣東省 5G 基站和智慧桿建設計劃（2019-2021 年） 廣東省工業和信息化廳 2019年5月 12 湖南省 5G 應用創新發展三年行動計劃（2019-2021 年） 湖南省工業和信息化廳、 湖南省通信管理局 2019年6月 13 關于加快推進本市 5G 網絡建設和應用的實施意見 上海市人民政府 2019年6月 14 關于進一步支持 5G 通信網建設發展的意見 甘肅省人民政府辦公廳 2019年7月 15 天津市路燈“1001 工程

22、”組織實施方案 天津市城市管理委員會 2019年4月 16 山西省加快 5G 產業發展的實施意見和山西省加快 5G 產業發展的若干措施 山西省人民政府 2019年9月 17 關于加快推進全省 5G 建設發展的通知 貴州省人民政府辦公廳 2019年9月 18 福建省加快 5G 產業發展實施意見 福建省數字辦 2019年9月 19 山東省人民政府辦公廳關于加快 5G產業發展的實施意見 山東省人民政府辦公廳 2019 年 11 月 多地市積多地市積極開展智慧桿塔的試點建設。極開展智慧桿塔的試點建設。 目前覆蓋全國大多數省級行政單位和特別行政區的多個城市已經開展了智慧桿塔建設項目。2019 年以來，湖

23、北、澳門、重慶、湖南、福建、廣東、內蒙古、陜西、 浙江、 北京、 貴州等省級行政單位啟動部署智慧桿塔的新建項目，這些項目大多與 5G 建設相結合。例如，廣東省廣州市天河南二路的智慧桿，涵蓋了智能照明、公安監控、交通監控、環境監測等十多種功能，同時搭載了 5G 移動通信基站。各各領領域相關企業紛紛參與項目域相關企業紛紛參與項目試點試點，各方發揮各自技術專業優勢，明確分工，通力合作，加速了智慧桿塔設計建設和商業模式創新及探索。參與企業大致可分為三類：一類是傳統城市桿塔建設的參與者；二是信息通信運營商和技術企業；三是安防裝備、顯示屏、充電樁等單項設備供應商。未來智慧桿 10 塔建設可能吸引更多行業的

24、企業跨界布局。 目前整體來看國內試點項目的規模還比較小，通常覆蓋一條道路或園區，大部分項目規模在100 根桿塔以下。受限于受限于管理管理協調協調困難困難、缺少缺少成熟方案和成熟方案和標準標準、投資投資成本成本高、高、 運營模式不清晰等因素運營模式不清晰等因素， 智慧桿塔智慧桿塔項目的推項目的推廣建設速度與廣建設速度與預預期有一定差期有一定差距距。 二、二、 智智慧桿塔慧桿塔典型業務應用典型業務應用 作為智慧城市建設的新型公共基礎設施，智慧桿塔可實現通信、公共安全、智慧照明、環境監測、智慧交通、能源業務和信息發布等典型業務應用。隨著 5G、物聯網、大數據、AI 等新興技術發展以及多類型信息數據共

25、享及聯動，將會催生更豐富的創新業務應用。智慧桿塔的業務應用可按需部署，同時兼顧未來業務和技術發展需要。 圖4 業務應用示例 11 （一）（一） 通信業務通信業務 智慧桿塔作為通信連接點，可以通過無線或有線方式對外延伸，提供多種業務服務，包括無線基站、物聯網、邊緣計算、公共 WIFI及光傳輸等。 圖5 通信業務示例 隨著 5G 建設加速，移動互聯網和物聯網業務正在成為移動通信發展的主要驅動力。5G 將滿足人們在居住、工作、休閑和交通等各種區域的多樣化業務需求，為用戶提供超高清視頻、虛擬現實、增強現實、云桌面、在線游戲等極致業務體驗。同時，5G 還將滲透到物聯網及各種行業領域， 與工業設施、 醫療

26、儀器、 交通工具等深度融合，有效滿足工業、醫療、交通等垂直行業的多樣化業務需求，實現真正的“萬物互聯”。 5G 與 4G 相比，5G 站點的數量將成倍增長，需要增加更多的站點才能滿足覆蓋要求。智慧桿塔將 5G 基站接口集成，為 12 5G 提供海量站點資源。此外，智慧桿塔覆蓋區域廣、距離被聯接的物體近，適合作為物聯網系統的承載，通過各種聯接方式，包括光纖傳輸網絡、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wi-Fi、PLC、ZigBee 等，將無處不在的智能終端聯接并統一管理，隨時、隨地接收、整合和傳遞來自城市各個領域的信息，提升城市的智能化水平和管理效率。 （二）（二） 公共安全公共安全 智慧桿

27、塔廣泛分布于城市的公路、街道和園區，對人口密集處有良好的滲透，通過在桿體上部署攝像頭和緊急求助按鈕等，與遠程監控系統組網，已經成為城市安防場景中不可或缺的重要部分。 圖6 公共安全業務示例 通過部署攝像頭實現對車、人進行黑白名單監控，通過人臉識別/車牌識別/行為識別等技術識別出危險因素；通過部署一鍵報警實現人在緊急情況下迅速與管理人員取得聯系、 向管理人員提供具體的位 13 置信息、使用攝像頭遠程快速判斷現場情況，為各類緊急情況的處理節省時間；另外，通過與廣播、拾音器、報警器等智能設備及遠程管理平臺相結合，實現智能預警，車牌識別、人臉識別、全景拼接、槍球聯動等業務功能，提升公共安全服務效率，有

28、效降低城市犯罪率，提升人民群眾幸福指數。 （三）（三） 智慧智慧照明照明 隨著物聯網技術和 LED 技術的蓬勃發展，物聯網+LED 珠聯璧合，市政照明智能化改造進入快車道。智慧照明將每一盞燈通過信息傳感設備與互聯網連接，以實現對批量燈具按需照明和精細化管理，從而達到節能減排、高效運行和維護的目的。 圖7 智慧照明業務示例 通過單燈控制器、集中控制器、光照度傳感器、多功能電表等以及智慧桿塔平臺可實現路燈實時/分組開燈、關燈、調光操作；回路 14 開啟，關閉操作；遠程監控路燈運行狀態、運行參數及用電量，當路燈運行異常時將上報故障并通知管理人員，管理人員可進行定點維修，大大降低了巡檢和維護成本；可根

29、據需求設置定時計劃，光感策略等，以達到在滿足城市合理的基礎照明前提下，使道路照明節能最大化。 （四）（四） 環境環境監測監測 基于智慧桿塔的氣象環境監測點， 具有大范圍密集分布覆蓋的特點，所采集的數據通過云端平臺進行大數據分析，可以結合環境數據本地及遠程推送服務，提供空氣質量、溫濕度、風速風向、噪音、電磁輻射、光照強度等環境信息；結合視頻監控系統，還可以提供便民的環境綜合服務； 也可以結合智慧桿塔部署的 LED 屏實時發布信息。實現城市環境和氣象的智能監測，預先報警，為環保部門提供數據參考，改善城市環境。 圖8 環境監測業務示例 15 （五）（五） 智慧智慧交通交通 智慧桿塔由于點位多、距離近

30、的優勢，更有利于對道路和車輛信息的采集和管理。通過掛載高位攝像頭可以滿足交通部門管理超速、違停等各類違章、違法行為的識別，此外也可以結合車牌識別完成智能道路停車場景的構建；通過交通流檢測器可以實時采集、傳遞交通狀態信息，如車流量、車道平均速度、車道擁堵情況等；通過智慧桿塔還可以提高道路的智慧化水平， 比如道路的積水、 故障信息可監測，實現更好的車路協同。面向中長期的新型智慧交通業務，需要連續的高速網絡覆蓋，并且沿道路部署車聯網路側單元、邊緣計算單元，智慧桿塔需要有足夠的位置和供電、傳輸資源，為后續遠程駕駛、無人駕駛做準備， 提升道路的智能化水平， 提高通行效率， 真正實現 “聰明的車、智慧的路

31、” 。 圖9 智慧交通業務示例 16 （六）（六） 信息發布信息發布 智慧桿塔具備靠近人流、成片和連線的特點，通過掛載設備進行信息發布時， 具有傳播廣、 效應高、 沖擊力大的效果。 當發生如火災，地震等緊急事件時，可以通過多媒體信息發布系統進行應急廣播、告警燈光提示，通知民眾安全撤離；同時結合LED屏幕也可進行政府信息、交通信息和商業廣告的發布；配備多媒體交互終端的智慧桿塔還可通過傳感器實現人機之間的交互溝通。 圖10 信息發布業務示例 （七）（七） 能源業務能源業務 基于智慧桿塔的能源除滿足多功能桿塔多種自身設備功能正常工作外， 還可對外提供多種供備電服務， 可提供的業務包括但不限于：充電樁

32、、USB 接口充電、信號燈、攝像頭備電、無人機充電等，用戶通過手機 App，通過手機 App 還可實現各類業務的預約和查看。在條件允許的情況下智慧桿塔可搭載太陽能板或者風力發電設備， 實 17 現城市綠色能源。 圖11 能源業務示例 三、三、 智慧桿塔智慧桿塔子系統及技術要點子系統及技術要點 （一）（一） 智慧桿塔智慧桿塔功能子系統功能子系統 智慧桿塔按照主要功能實現， 包括通信子系統、 視頻監控子系統、照明子系統、環境監測子系統、交通子系統、信息發布子系統、能源子系統和運維子系統。 圖12 智慧桿塔子系統結構圖 18 各子系統除了可以實現獨立的業務， 還可以為其他子系統提供信息輸入，以完成更

33、加復雜的融合業務。比如，視頻監控子系統可以提供人、車、路的信息或視頻流給交通子系統，通過邊緣計算模塊進行分析。 1. 通信子通信子系統系統 智慧桿塔通信子系統包括光纖網絡、以太網絡、無線網絡、電力載波網絡等，將數據通過智能物聯網網關、交換機、路由器、防火墻等傳輸設備傳送到后端平臺；攝像頭、室外 AP 設備一般通過光纖直接傳輸到機房匯聚交換機上；環境監測設備、物聯網關、廣播等其他設備一般接入到多功能桿底座的交換機，再傳輸到機房內核心交換機；無線基站系統主要涉及射頻（AAU/RRU/天線） 、基帶（BBU） 、傳輸、供備電及相關配套設備等，通過光纖、無線回傳或微波接入核心網； 邊緣計算設備是在靠近

34、物或數據源頭的網絡邊緣側， 融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平臺，就近提供邊緣智能服務。 圖13 通信子系統架構 5G 桿站的無線設備，應該覆蓋、效益最大化。根據 5G 網規結 19 果以及 4G 時代立體網絡建設經驗，除少數特殊環境下（如干擾大） ，桿上設備一般要求達到 10W 以上。 表2 5G 桿站典型設備規格表 類型類型 使用場景使用場景 典型尺寸典型尺寸 (單位：mm) 典型典型 重重量量 典型典型 外觀外觀 AAU 覆蓋、容量要求高區域,用于替代宏站或者宏站無站址 盒狀：700*400*200 30kg 準宏站設備 主流場景，用于宏站補充，覆蓋 200米到 300 米 筒狀

35、：600*250*150 盒狀：400*350*150 15kg20kg 毫米波設備 熱點區域使用，用于提供高速接入，覆蓋100 米 盒狀：400*200*150 10kg 2. 視頻監控子系統視頻監控子系統 視頻監控子系統以“事件處理”為核心，具有“集中管理” 、 “安防可視” 、 “靈活聯動” 、 “決策支持”等特性，可實現系統安全智慧可視化的管理，實現應急和安防兩方面信息化水平的提升，實現事前對區域隱患和危險的主動防控，提高區域整體安全防護與應急保障能力。 視頻監控子系統主要功能包括： 視頻監控：接入支持標準協議的不同廠商的攝像頭視頻。對攝像頭列表查詢，播放實時視頻，云臺控制，預置位設置

36、、錄像回放、下載等監控功能。 視頻接入：整合接入多套視頻監控，將實時監控視頻畫面通過標準協議進行存儲和調用。支持多路監控分屏操作，可按 1X1、2X2、3X3、4X4 等標準選擇分屏顯示。 20 圖14 視頻監控子系統架構 視頻播放：將獲取的實時視頻流在 PC 上播放，能夠展示所有接入的攝像機列表，具備全屏播放、錄像、視頻自適應、播放窗口布局設置等功能。 GIS 地圖：支持將設備展示在 GIS 地圖上，可切換地圖和云圖的顯示，支持對地圖進行滾動、放大縮小、拖動等操作，氣泡展示設備信息。 云臺控制：用戶可以在平臺中進行實時視頻瀏覽的同時，可以對具備云臺能力的攝像機進行云臺控制。 設備告警： 系統

37、支持設備運行狀態和工作狀態告警的實時上報和統計收集，便于第一時間響應故障和問題的處理。 出入車輛/人員管理 （選配） ： 對區域內的車輛/人員流動情況進行，起到安全城市管理，并且對違反停車的行為及時準確的進行取證查處，預警提示違法行為的發生，規范駕駛員停車行為、保證道路暢通安全的必要手段措施。 21 帶方向的路徑跟蹤與入侵檢測（選配） ：根據需要設置警戒區域或警戒線，自動檢測監控場景的動態，當滿足預設置警戒條件的運動目標以一定方向闖入警戒區域內或者拌警戒線后， 用告警框標示出闖入警戒區域的運動目標，標識出其運動軌跡，自動進行跟蹤并提示報警信息。 占道經營（選配） ：通過告警對象大小以及預定時間

38、，區分商販與行人，配合智慧路燈顯示屏和廣播警示商販勿違章占道經營。 視頻監控子系統可以和交通子系統、信息發布子系統對接，形成多個子系統聯動，實現數據共享，提升城市管理智能化水平。 3. 照明子系統照明子系統 照明子系統通過運用 NB-IoT、 PLC、 ZigBee 等物聯網和 IT 技術，實現遠程開關、調光、監測等功能，方便對城市路燈的日常巡查、維修管理等進行網絡化、精細化、規范化管理。 圖15 照明子系統架構 22 照明子系統主要功能如下： 路燈設備位置信息管理及 GIS 地圖展示。 路燈遠程控制：單燈控制、多燈控制，分組控制，回路控制。 定時計劃任務控制、光感&經緯度智慧控制，采用遠程控

39、制和本地任務執行相結合的方式。 實時監測路燈數據，監測每盞燈具亮度、電壓、電流、功率等參數。獲取用電量，提供能耗統計與分析。 路燈設備離線告警和閾值告警， 告警信息通過短信或郵件通知有關負責人及時處理。 通過和環境監測子系統、 交通子系統等對接， 可以實現光感智控、路況聯動等。路燈光感設備感知當前環境亮度，在保證照明的前提下通過控制策略自動實現路燈的開燈、關燈、調光、伴隨照明等功能。 4. 環境監測環境監測子系統子系統 智慧桿塔上搭載環境傳感器，可以檢測城市環境參數，為城市治理和市民方便提供幫助。 環境監測子系統支持的傳感器包括： 空氣傳感器：包括檢測空氣中的 PM2.5 數值，治理違反排放；

40、 噪聲傳感器：實現道路噪聲監測，配合高位攝像頭，識別違章鳴笛等； 光線傳感器： 檢測外界光照度， 根據外界光照智能調節照明亮度； 微型氣象傳感器：監測風速、氣壓、雨量、紫外線強度等氣象信息； 其他擴展傳感設備：可選支持有害氣體監測、煙感、積水、垃圾桶、紅外人體運動感應、車流量感應等傳感器設備。 23 環境監測系統通過和其他系統聯動可以完成更多復雜功能。 如通過溫感煙感和視頻子系統聯動，遠程查看火警情況。通過信息發布子系統提供災情播報。通過對接消防部門、APP、短信等手段，快速通知相關部門處理警情，將城市市民安全和財產損失降到最低。 圖16 環境監測子系統聯動 5. 交通子系統交通子系統 通過在

41、智慧桿塔上部署 RSU 設備及智能網關等設備，可以實現車輛網聯化和自動化，成為智慧交通與自動駕駛重要組成部分。結合智慧桿上的視頻監控系統，以及停車位地磁感應設備，可實現對車輛泊車情況的精準感知，以滿足智慧停車的場景應用；通過交通流檢測器采集城市交通信息，可實時傳遞交通狀態信息，如車流量、車道平均速度、車道擁堵情況等。 智慧交通子系統主要功能包括： 交通數據統計：交通流檢測設備覆蓋范圍應至少為四車道，支持分車道統計交通數據信息，統計周期可根據實際需求靈活設置； 交通實時數據輸出： 檢測設備可通過 TCP/IP 網絡或 RS 485 總線 24 將交通參數信息傳輸至前端應用設備（如信號機等） ，并

42、通過無線3G/4G/5G 信號將周期統計的交通參數信息上傳到中心平臺或智慧桿塔信息平臺上。 交通狀態報警功能：設備支持對道路狀態的檢測，可提供“暢通、緩行、擁堵”的狀態判斷，及檢測結果在平臺聯動報警等提醒功能。 在交通路口的信號機中，通過邊緣計算芯片，支持顯示屏、信號燈、 倒計時牌、 行人過街按鈕等功能， 支持交通路口數據本地預處理，實現各業務系統高效聯動，有效解決當前路口業務擴展、智能聯動困難等問題，有效提升道路智慧化水平，緩解城市擁堵，提升交通體驗的同時減少汽車空氣污染。 圖17 交通子系統架構 6. 信息發布子系統信息發布子系統 信息發布子系統，主要是將圖片、幻燈片、動畫、音頻、視頻及滾

43、動字幕等各類媒體文件組合成多媒體節目， 通過網絡傳輸到數字媒體控制器， 然后由數字媒體控制器按照控制規則在智慧桿塔上集成的LED/LCD 屏、廣播音柱上進行有序的播放和控制?？捎糜诎l布政策宣傳、交通信息、應急信息、氣象信息、空氣質量信息和噪音實時信 25 息，也可用于其它商業廣告的發布。 圖18 信息發布子系統架構 7. 能源子系統能源子系統 多功能智能桿塔的供配電一般采用分路設計， 照明和其它掛載設備采用不同的主干供電線路；同時考慮不同負載所需供電時間不同、供電負載容量不同等特點。有充電樁等大規模充電換電設施時，應新增設獨立計費模塊，供電能力不滿足時應進行三相電改造；為保障移動通信網、 物聯

44、網等通信設備或其他通信模塊不間斷供電， 可采光伏、鋰電池、油機等多種能源設備組合供電。 智慧桿塔根據不同負載類型， 供備電電源可分為市政模塊和基站模塊。市政供備電模塊主要解決智慧桿塔站掛載的攝像頭、環境傳感器、WIFI 模塊、緊急呼叫、網關等與市政服務相關設備供電問題；基站供備電模塊主要解決無線基站的供電問題，其一般功率相對較大?？紤]智慧桿塔與環境的協調、融合、美觀，供備電模塊一般宜安 26 裝于桿內或進行相應融合性設計。 圖19 能源子系統架構 智慧桿塔的市政配套電源交流用戶設備做好分路計量的同時一般由交流配電直接接入即可（除照明、充電樁部分等單獨考慮外） ；對于直流用戶設備， 直流轉換部分

45、可采用統一的多端口轉換模塊集中供電，減少設備數量的同時實現共享和環境和諧；也可結合用戶設備實際供電需求，考慮分模塊供電。 圖20 基站供備電方案 智慧桿塔的基站配套電源一般有兩種方案，一種是單桿供電，一般采用邊柜加模塊化高密電源和電池，另一種多桿集中供電，采用綜合柜配合室內插框電源和插框鋰電。 同時由于部分基站業務可靠性要 27 求較高，還要提供短時備電能力。 8. 運維子運維子系統系統 智慧桿塔上的各種設備必須支持遠程運維管理， 實現對設備的管理、控制、運行監測、數據運維及共享等，同時協助管理部門實時準確掌握現場情況，有效維護設備的安全運行。運維的設計應綜合考慮預留與其他管理系統的對接接口。

46、 智慧桿所承載的信息化設備本身接收或傳播大量數據，設計過程中必須考慮其數據信息安全，確保整體及各模塊的運行安全和信息安全。 考慮未來隨著業務不斷演進，同時管理的網元不斷增多，因此管理平臺需要滿足以下幾點：運維網管的管理能力支持彈性擴展；便于運維，運維網管持新增特性的快速上線、發布；支持服務不中斷的在線升級/回退/擴容。 （二）（二） 智慧桿塔智慧桿塔技術要技術要點點 智慧桿塔設計應遵循桿體構件化、功能模塊化、接口標準化的原則。各系統的設計、實施、驗收應符合相關標準和規范，包括桿體設計、掛載設備、傳輸方式、管理平臺、施工驗收、維護、防雷安全等方面。 1. 功能功能布局布局 智慧桿塔宜采用分層設計

47、原則： 底層：適用配套設備（供電、網關、路由器等） 、充電樁、多媒體交互、一鍵求助、檢修門等設施，適宜高度約 2.5m 以下； 中層：高度約 2.5m5.5m，適用路名牌、小型標志標牌、人行信號燈、攝像頭、公共廣播、LED 大屏等設施；高度約 5.5m8m， 28 適用機動車信號燈、交通視頻監控、交通標志，分道指示標志牌、小型標志標牌、公共 WLAN 等設施；高度 8m 以上，適用氣象監測、環境監測、智能照明、物聯網基站等設施， ； 頂層：頂部宜部署移動通信設備，高度一般 6m 以上。 圖21 桿體分層布局 2. 桿體桿體 （1） 桿體設計應具備較好的兼容性及可擴展性要求，并依據應用場景及需求

48、，在承載能力、設備安裝空間及穿線空間方面做好預留。 （2） 桿體應采用構件化設計，設備與桿體連接應標準化。桿體設計宜考慮不同設備維護的獨立性。 桿體內部設計應滿足強弱電線纜分離要求。 29 圖22 桿體構件化示意 （3） 桿體設計使用年限應依據重要性及使用場景等因素確定，但不應低于 20 年。 （4） 桿體應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行設計，并應滿足桿體所掛載設備正常使用的要求。 （5） 桿體各功能構件設計風格宜協調統一。 （6） 為便于基站安裝接口的標準化、歸一化，建議預留統一的法蘭盤接口用于基站單元與桿體對接， 并使用頂桿艙封裝基站設備，以屏蔽不同設備帶來的安裝問題。典型的頂桿

49、艙應該支持一個 AAU 或者 3 個準宏站。 圖23 桿體接口標準化示意 30 3. 供配電供配電 （1） 智慧桿塔系統所有供電線路應統籌共建共享，所有掛載設備的供電模塊應統一配置。 （2） 智慧桿塔系統宜采用雙路供電，一路用于路燈照明分時段供電，另一路用于通信、監控、氣象、交通等掛載設備全天候供電。 （3） 智慧桿塔應具備為掛載設備提供統一供電服務的能力，可通過在綜合機箱內配置空氣開關或即插即用的方式接電， 每根智慧桿塔宜配置遠程電源控制模塊，支持遠程控制和斷電保護，具備單路計量、單路開關控制等功能。 （4） 供電容量設計應綜合考慮各掛載設備的用電總負荷，尤其是基站和充電樁。 多功能智能桿單

50、個掛載設備的參考功率見下表，實際應用根據具體情況及設備數量需求進行。 表3 智慧桿塔典型設備功率表 設備名稱設備名稱 參考功參考功率率 說明說明 照明設備 100-350W（LED) 電纜沒計根據通流能力和拉遠距離和管線能力綜合考慮，應符合 GB 50054-2011的要求。 視頻采集 60W 移動通信 1200W（宏基站） 300-600W（微站） 公共 WLAN 30W 公共廣播 40W 環境監測 15W 氣象監測 20W 無線電監測 80W 交通流監測 20W 一鍵呼叫 15W 多媒體交互 36W 信息發布屏 900- 1200W/m2 31 （5） 根據掛載設備的供電續航要求設置備用電

51、源，備用電源可在綜合機房集中設置或在綜合機箱中分散設置。 4. 綜合機柜綜合機柜/底倉底倉 （1） 智慧桿塔相配套的各類機柜應在滿足使用功能的前提下，按照 “多柜合一、 分倉使用” 的要求進行整合， 建立綜合機柜。 （2） 綜合柜內各類弱電設施設備應小型化，應依據所處場景及需求做好功能預留。 （3） 綜合機柜宜配備智能監控管理系統，實時監測箱體環境參數和運行狀態。 （4） 綜合柜內部應設置走線裝置，分別用于通信線纜和電源線的布放，要求強電、弱電、信號分區走線，所有線纜固定件設置應合理、充分、方便操作。 （5） 綜合機柜的防護等級要與內部設備相匹配。 5. 管線管線 （1） 智慧桿塔應根據所掛載

52、設備集成需求、光纜的組網方案、機房分布位置及管孔可敷設光纜的數量確定主管道規格。 （2） 桿體底部應預留移動通信基站和其它掛載設備的光纖傳輸管道。桿體內部光纖宜至少預留 12 芯。 四、四、 智慧桿塔智慧桿塔發展發展建議建議 （一）（一） 建立建立跨跨部門部門協調機制協調機制， 推進推進統籌規劃和綜合共享統籌規劃和綜合共享 智慧桿塔是城市新型公共基礎設施， 涉及到城市規劃、 公共安全、交通、 通信、 市政、 環境等多個垂直領域的政府部門職能和監管責任，并可供多個部門共享使用， 智慧桿塔的落地建設和后續運維需要以統 32 一協調的規劃管理為前提。一方面，將傳統桿塔替換或改造為智慧桿塔不僅是對桿塔

53、本身改造，還需要對通信和供電管網、市政管理平臺進行相應的升級，需要資金和市政施工時間的雙重投入，城域級別的智慧桿塔系統升級改造更是對城市建設秩序和基礎資源管理能力的巨大考驗。另一方面，智慧桿塔遠景智慧功能的實現也需要全局統一的規劃， 分散建設的桿塔項目會給城市級整體管理系統和數據平臺的構建和升級帶來困難。 建議將智慧桿塔作為未來城市標準配置的重要公共基礎設施， 納入城市整體發展布局，以統一規劃、科學統籌、集約建設為原則，建立跨部門協調機制， 綜合各部門管理和業務需求， 結合 5G 網絡部署，深度共建共享，減少和避免后期重復建設的資金和時間成本。同時，建議提前布局全局統一的管理運營模式，有效打通

54、數據壁壘，實現城市運行數據的互聯互通，真正實現城市的智慧化、精細化管理。 （二）（二） 建建立立跨專業、系統化跨專業、系統化且且適度超前的標準體系適度超前的標準體系，促促進進規?；幠；渴鸩渴?目前智慧桿塔的解決方案“百花齊放” ，帶來了產業創新，但同時也存在一桿一設計，成本難以分擔，以及各自系統封閉、接口不統一等問題，給建設運維單位的方案選擇、系統集成帶來了居高不下的成本負擔和較大的實施難度，嚴重影響智慧桿塔的規模部署。另一方面，智慧桿塔的系統構成涉及到通信、視頻監控、照明、環境監測、信息發布、能源及運維等多種子系統，各子系統的專業領域不同。目前在各專業領域已存在一些相關分立標準， 但是仍

55、缺少能夠針對智慧桿塔具體解決方案的系統化標準。 在實踐中也出現過由于強行拼搭系 33 統，各子系統無法兼容，系統無法運行或故障率高的情況，以及由于采用的設備無法適應桿塔運行環境，壽命無法保障的情況。 建議以規?；ㄔO為導向，制定跨專業、系統化、有針對性的智慧桿塔相關設計、技術及測試驗收標準，通過標準化形成方案相對統一、桿體構件化、功能模塊化、接口兼容且成本更優的建設方案，保障智慧桿塔的低成本及高質量部署，促進規?；ㄔO走上快車道。同時，由于對城市來說智慧桿塔的總體建設是分階段的長期過程，標準的制定宜適度超前，兼顧各專業領域的個性化創新需求，為未來發展保留擴展空間。 （三）（三） 積積極極探索探

56、索、豐豐富富創新業務和創新業務和創新創新應用應用，推動推動效益效益化發展化發展 目前，智慧桿塔的應用仍主要在于傳統基礎設施的網聯化層面，如通信網絡覆蓋、視頻監控采集、環境數據采集、市政照明遙控、顯示屏宣傳廣告服務、充電樁服務等。雖然已經出現了很多基于智慧桿塔的智慧化應用案例，但由于新技術出現時間短、桿塔項目規模整體較小等原因，總體上仍處于起步階段和探索階段。智慧桿塔作為新生事物，前期發展主要依賴于鼓勵、探索性外部投入，需要通過新業務和新應用塑造發展內生動力和核心競爭力， 拉動需求， 形成良性循環。 建議探索、豐富智慧桿塔的創新業務和創新應用，深入理解城市發展和居民美好生活對服務的需求， 探索幫

57、助企業客戶解決痛點的方法，充分借助 5G、物聯網、邊緣計算、互聯網、云計算、大數據、人工智能等 ICT 技術的賦能作用， 發揮桿塔的綜合優勢、 點位優勢和規模優勢， 為城市和居民提供更智慧化、 便利化、 綠色化的創新服務， 34 為企業客戶創造效益和價值。 （四）（四） 加加強強商業商業模式模式的的創新創新探索探索， 實現協同， 實現協同共贏的產業共贏的產業生態生態 當前，傳統的城市公共基礎設施主要依賴政府投資建設，并由政府部門設機構負責運營。 智慧桿塔等新型公共基礎設施的建設成本相對于傳統公共基礎設施仍然較高。更重要的是，這些新型公共基礎設施價值的充分實現需要以規?；季譃榛A，需要大量、長

58、期、可持續的資金投入，給政府建設運營會帶來更為巨大的財政壓力。另一方面， 這些新型公共基礎設施建設運維管理和持續升級需要的專業知識也與傳統公共基礎設施有差異， 采用傳統方法無法保證對智慧桿塔的用戶企業提供有效的應用支撐和技術的持續升級。 建議加強商業模式的創新探索，建立一種由政府統籌監管、參與者協同共贏、廣大民眾共同受益的投資運營模式。由專業化的主體統籌各方需求，實現規?；ㄔO、專業化運維，最大程度實現資源及信息統一共享，推動智慧桿塔行業的長期可持續發展。 中國通信學會 地址：北京市海淀區萬壽路 27 號院 8 號樓 郵政編碼：100840 聯系電話：010-68209072、68209071 傳真：010-68209074 網址：https:/www.china-