发展5G智慧灯杆的意义是什么？

智慧灯杆主要上市公司：目前国内智慧灯杆行业的上市公司主要有：华体科技(603679)、中国铁塔(00788)、洲明科技(300232)等。

本文核心数据：我国电信业务收入、5G基站累计开通数量、智慧灯杆通信行业应用规模。

5G被视为通信基础设施的代表领域，也是“新基建”的七大主要板块之一，而作为5G规模部署的重要载体，智慧灯杆近年来发展迅速。2020年，依托中国建设“新基建”政策驱动，各地相继投入预算，致力于城市照明升级改造，加速推进新建和改建智慧灯杆项目。

智慧灯杆通信领域应用情况

随着5G建设加速，移动互联网和物联网业务正在成为移动通信发展的主要驱动力。5G将满足人们在居住、工作、休闲和交通等各种区域的多样化业务需求，为用户提供超高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等极致业务体验。同时，5G还将渗透到物联网及各种行业领域，与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的多样化业务需求，实现真正的“万物互联”。与4G相比，5G站点的数量将成倍增长，需要增加更多的站点才能满足覆盖要求。

智慧灯杆作为通信连接点，可以通过无线或有线方式对外延伸，提供多种业务服务，包括无线基站、物联网、边缘计算、公共WIFI及光传输等。此外，智慧灯杆覆盖区域广、距离被联接的物体近，适合作为物联网系统的承载，通过各种联接方式，包括光纤传输网络、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wi-Fi、PLC、ZigBee等，将无处不在的智能终端联接并统一管理，随时、随地接收、整合和传递来自城市各个领域的信息，提升城市的智能化水平和管理效率。综上所述，智慧灯杆可以为5G提供海量微站站点资源。

电信业务收入持续增长

近年来，我国促进转型升级，加快5G网络、物联网、大数据、工业互联网等新型基础设施建设，推动新一代信息技术与制造业深度融合，成效进一步显现。据工信部数据，2016年我国电信业务收入峰回路转，2016-2020年持续增长，2020年电信业务收入累计完成136万亿元，同比增长36%。

5G基站建设进展快速

电信业务收入的增长离不开5G行业的发展，而5G规模化部署的基础则是基站。2018年以来国家政策大力推动5G基建推广建设，在基站选址上，要求充分考虑与公共建筑结合的可能性，尤其是和铁塔、灯杆、管道等配套设施结合的可能性。

截至2021年上半年底，我国已累计开通5G基站961万个，覆盖全国地级以上城市。按照工信部计划，2021年我国将新建5G基站60万个。预计到2021年年底我国将拥有5G基站131万个。

5G微基站建设催生智慧灯杆需求

智慧灯杆网络如血管和神经一样深入城市的公路、街道和园区，对人口密集处有良好的渗透，并且布局均匀，密度适宜，可以提供分布广、位置优、低成本的站址资源和终端载体。将智慧灯杆与5G微基站相结合是5G和物联网大规模深度部署的首选方案。

根据2G、3G、4G的发展规律，预估在2~3年内，以宏基站为主的5G建设将逐渐成熟，5G建设重点或将转向智慧灯杆为代表的微基站，对深度覆盖困难区域覆盖作有效补充。中信证券预测未来我国5G微站数量可达千万级别。如果未来智慧灯杆集成5G微站模块的比例可达到5G微站建设缺口的20%，则智慧灯杆在5G通信领域的应用数量将达到200万套;如果比例达到80%，则应用数量将达到800万套。对比目前全国智慧灯杆建成数量不足十万套，5G部署无疑将是推动智慧灯杆行业发展的最大动因。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国智慧灯杆行业市场需求与投资战略规划分析报告》

随着经济和 社会 的发展，城市公共照明已经成为城市现代化水平的重要标志之一，城市照明设施规模日益增大，用电量节节攀升， 社会 各方对城市公共照明的要求和希望越来越高。而目前国内城市照明的监控和管理方式相对简单、粗放，服务质量和节能水平有待提高，难以满足现代化城市照明的需要，主要表现在以下几个方面：

监控管理方式相对粗放。传统“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制，对单灯运行情况无法实时、准确监控，不能实现智能化监控和精细化管理；部分城市仍停留在“时控”时代，缺少基本的信息化管理手段。

运行维护效率低、成本高。现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区，运维效率低、成本高，难以实现主动服务、保障服务质量。

照明能耗偏大。缺少灵活有效的节能控制手段，过度照明和照明不足的矛盾难以调和，无法实现按需照明，从而在保障照明质量的前提下有效降低照明能耗设施安全难以保障。缺少实时监管措施，设施被盗时有发生，给照明管理部门造成直接的经济损失，严重影响城市照明的正常运行，同时带来安全隐患。

1 设计与实现

本系统由3大部分组成：NB-IoT通信模块、云端控制系统、手机端APP。

图1

11 NB-IoT通信模块

基于高通MDM9206平台高性能、低功耗的CAT-M1/CAT-NB1/GSM三模无线通信模块，支持全球各主流定位系统GNSS，不仅支持当前运营商的主流物联网频段，对未来可能会部署的频段也最大可能性的支持 ，其尺寸仅 为 225mm265mm27mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，

通过该模块实现路灯信息传输、调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明节约电能，真正实现节能、环保、安全、舒适的照明，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。

12 云端控制中心

是根据路灯管控开发的一款远程 *** 作与监控管理平台，方便了管理人员的管理与维护。通过灯联网集中监控管理平台可以远程控制每一个回路的开、关状态，也可以实时监测每个设备的当前信息，并根据采集到的参数的情况，实时判断线路情况，给用户直观的解析。系统同时还具备短消息报警和声音报警的功能。

13 手机端APP

一种基于智能手机APP应用的城市路灯控制方法，包括将智能手机APP应用与路灯管理系统相关联，形成APP调节城市路灯的架构，构建智能手机 APP 节点，每个 APP 节点代表一个APP 注册用户；当用户登录 APP 应用时，APP 应用将包含用户地理位置、行进方式的 APP 应用信息传送到路灯管理系统；路灯管理系统根据APP应用信息，查询用户所属路段的路灯实时状态，并对路灯进行调节控制。采用NB-IoT物联网概念，通过手机 APP 应用按照用户实际需求开启路灯、调节路灯亮度，合理分配路灯照明资源，降低了路灯能耗、节约了路灯使用成本。

2 测试与分析

硬件调试：分为电源电路、通信链路、LED驱动电路调试。

21 电源电路

图2 电源电路

图 2 中，EUP3420 是一款恒定频率，采用电流模脉宽调制（PWM）架构的降压型变换器。芯片集成了主开关和同步整流开关，可以获得更高的效率。本系统采取5V适配器输入，转化给NB-IoT无线通讯模块VBAT网络33V供电。

C1000：适配器的输入端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为5V。

L1000：开关电源 buck 电感输出端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为33V，通过调整R1000和R1007阻值调整VBAT输出的大小。

22 通信链路

NB-IoT模块上电后sim卡状态测试。

图3 NB-IoT模块Sim卡状态查询

23 LED驱动电路

图4 LED驱动电路

上图中，三极管驱动电路由Q11、R128、D30、J26（焊接LED模组）组成，NB-IoT通信模块通过GPIO口控制三极管的基集，使三极管Q11工作在开关状态，实现对LED的开断。

3 软件测试

安卓手机端可以控制指定路灯的亮与灭以及全开全灭。

图5 手机控制端界面

PC端实现对各个端口的控制。

图6 云端控制端界面

4 控制系统特性

41 管道NB-IoT设计

一是广覆盖：NB-IoT 覆盖能力强，在同样的频段下，NB-IoT 比现有的网络增益 20dB，覆盖面积扩大 100 倍。它不仅可以满足广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。因此不只是道路照明，在室内、工业照明领域的应用前景也十分广阔。

二是强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。这将意味着，基于 NB-IoT 通信技术的照明控制系统，将能够管控更多的终端设备，满足未来智慧城市中大量设备联网需求。

三是低功耗：低功耗特性是智慧照明应用一项重要指标，NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，终端模块的待机时间可长达10年，特别适用于智能家居的应用。

四是低成本：低速率、低功耗、低带宽同样给 NB-IoT 芯片以及模块带来低成本优势。单个接连模块预期价格不超过 5美元，最终低至 1 美元，这对降低智慧照明应用的成本起到关键性作用。

42 云端智能管理

采用单灯控制技术，构建路灯物联网，精准控制每一盏路灯，在保证照明需求的前提下，根据季节、路段、天气、特殊场合等条件设定路灯运行方案，真正实现“按需照明”，深化节能减排。因本项目范围内 LED 路灯电源不具备调光接口，单灯节能方式采用开关灯控制方式。

通过单灯“在线巡测”，及时发现路灯故障并在地图上进行精准定位，转变“人工巡检、热线报修”的传统运维方式，实现定向运维、主动服务，减轻劳动强度，提高路灯运维效率，降低运维成本。

43 客户端APP

智慧公共照明管理平台具有全面和优化的路灯智能控制功能，为路灯管理人员提供更高效的管理和维护手段，主要体现为：实时监控：可以对任意一盏、一路或任意自定义组的路灯进行开关灯、调光。同时支持多终端，支持基于 Android *** 作系统的移动终端远程控制，可采用平板电脑、手机等终端下发开关灯、调光等控制命令等。

5 应用前景分析

对于 NB-IoT 产业的发展，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商皆就NB-IOT发布了各自的发展计划。工信部也发文要求加快 NB-IoT 在国内落地，到今年年底建成基站规模 40万个，到 2020 年建成基站规模 150 万个。中国 NB-IoT 产业加速布局，将是全球 NB-IoT 产业领跑者。目前在上海、广州、江

门、鹰潭、长沙落地了NB-IoT智慧路灯项目，实现了到处开花、处处结果。

6 结束语

城市智慧照明是智慧能源的开端，以 NB-IoT 新一代通信技术为支撑，实现整个城市一张网，对城市道路每盏灯实现全面的感知、智能的控制、广泛的交互和深度的融合，在满足市民正常照明需求的前提下，通过智能调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明，电能节约率可达30% 60%，真正实现节能减排，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。同时通过对城市照明设施实现精细化管理，通过对城市道路每个灯具的运行状态进行准确分析和故障报警，并根据故障等级启动相应的处置流程，将被动巡检改为定点维护，反应更加敏捷处置效率更高，将使城市的灯光管理水平与现代化的大都市相适应，提高亮灯率，减少各种故障，合理照明，美化照明，安全照明，营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立和提升城市的品牌形象。

1)、高性能载波模块根据电力线载波的特点，采用高性能的扩频载波通讯控制模块。
2)、路由与中继技术为了提高电力载波通讯的可靠性，通过采用相应的路由和中继技术实现电力载波通讯在道路照明单灯控制上的可靠应用。
3)、可靠性、稳定性处理由于路灯中补偿电容的使用，电路阻抗变得很小，可以通过采用阻波技术以减小载波衰减，通过路由、中继技术增加通讯距离及可靠性；同时，采用合适的通讯协议及数据校验方式提高系统可靠性；控制器元件均使用工业级器件。更多细节还可以联系一家叫巨擘科‎‎技的公‎‎司，他们公‎‎司的智慧灯杆系统做的很专业。

提高景区管理水平

智慧路灯连通5G运用物联网技术，通过多项功能模块及云平台，提升景区内信息化的水平，减轻人员管理、巡检的负担，减少相关的运营成本，提升管理效率。比如扬州的智慧化服务区，通过连接终端后台，在服务区各功能板块设置了不同功能。在服务区出入口安装智慧灯杆屏，实时发布最新交通路况；在停车区域设置停车位指引，方便服务区的运营管理。除此之外，还能结合智慧灯杆屏内置的IP广播发布园区管理通知，进一步提高园区管理水平。

二、打造特色化景区景观

智慧路灯除了推动景区升级的同时，也在为景区打造新的景区亮点。智慧灯杆屏作为城市建设的新事物，本来就自带吸睛属性。且科技技术和景区风格的完美融合更是让景区多了一份科技的魅力。例如广州从化的智慧景区项目，智慧灯杆屏极具科技感、古典风等个性化的造型与景区环境合二为一，成为园区景观的一部分。

三、提高用户体验感

各大景区、服务区都是人满为患，用户体验感总是会相对较差。但智慧灯杆屏作为显示终端，能够访问终端后台，实时获取数据，进行人流疏导和指引。比如扬州服务区，借助智慧系统，打造了智慧厕所，在洗手间入口安置了信息引导屏，实时更新洗手间使用情况，进行人流疏导。让游客和园区管理方切实体验到区别传统公园的方便，在用户体验上打造亮点。使人更加“便利”，物更加“智能”。

四、监控、人脸识别

除此之外，智慧灯杆屏还可搭载监控系统和人脸识别功能，在人流聚集地可以为公共安全做保障。

近年来，国内多个城市也逐步开展以智慧灯杆为基础设施建设的智慧文旅项目。而太龙智显作为智慧城市显示终端的专业供应商，也是不断地在创新，为各个项目提供独一无二最适宜的应用解决方案，未来也将为智慧园区、智慧城市的建设继续添砖加瓦。

随着智慧城市发展，集成多种功能的智慧灯杆肩负着智慧城市建设载体和数据入口的重要功能，其能够完成对照明、公安、市政、气象、环保、通信等多行业信息采集、发布以及传输，实现对城市各领域的精确化管理和城市资源的集约化利用。智慧灯杆物联网领域技术复杂，包含通信、视频监控、照明、环境监测、交通、信息发布、能源、运维等多个系统，融合物联网多领域技术，整体系统复杂集成度高。
宏桥智慧灯杆是城市物联感知的综合载体。照明只是综合体上延伸出来的智慧交互 功能之一，除此，还可提供移动通信、环境监测、视频监控、信息发布、一键呼叫、 智能充电桩等城市公共服务功能。

灯联网是通过物联网实现远程监控、节能管理每一盏灯，实现单灯“四遥”监控功能，达到单灯“管控营”一体化，从管理和节能两个角度对用户照明系统进行全方位、精细化管理，灯联网是物联网在市政路灯、景观（光彩）照明、楼宇以及工厂照明行业的具体应用，是物联网与节能行业的有机结合！是下一代数字照明发展的必然趋势！也是发展我国第四产业—智慧照明最基本的行业性核心技术平台--物联网数字化照明节能管控一体化平台！
“灯联网”是艾贝斯具有自主知识产权的专利产品，是照明行业融智能管理与节能为一体的高端产品，是智慧照明单灯“管控营”一体化的发展方向和目标！是未来照明行业最具竞争力的节能产品！灯联网部分产品已远销海外，得到国内外客商认可。

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