作為物聯網新型基礎設施的重要組成部分,智慧燈杆通過深度整合城市各類資源,實現資源的共享、集約和統籌,降低城市建設成本,提升城市運維效率,為城市治理帶來多重效益,推動城市的快速發展。隨著我國物聯網新型基礎設施建設的全面推進,智慧燈杆的產業發展步入快車道。
一、發展背景
1.1物聯網
物聯網從2009年被列為國家重點發展戰略產業,發展至今,已經歷 了第一個"黃金十年",該階段所取得的成果及市場表現已經超出預期 目標。物聯網通過搭建集數據感知、數據處理、數據傳輸、數據分析及 數據應用為一體的信息基礎設施和信息應用系統,大力推動發展以數據 為核心生產要素的數字經濟體系,在智慧城市、工業網際網路、車聯網等 重點行業形成了具有行業特色的解決方案,在數字經濟體系發展中起到 了重要的先導示範作用,實現了在國家戰略、行業發展引導、企業經營 策略及用戶業務體驗等多維度理念進步,形成了一套"頂層設計+具體 行業應用"的體系架構。
(一)物聯網在過去發展中遇到的瓶頸
儘管我國物聯網在產業發展、技術研發、標準研製和應用拓展等領 域已經取得了一些進展,但我國物聯網發展還存在一系列瓶頸和制約因 素,主要表現在以下幾個方面:
(1)大量感知設備接入管理技術
物聯網的廣泛應用需要對網絡實施有效的管理,即使是最末梢的網 絡,同樣需要有效的管理。物聯網的廣泛性與設備的多樣性要求網絡和 終端的管理能力應具備相當的彈性,需要完整的後端管理平臺,支持大量終端的多種接入方式。
(2)海量感知數據處理技術
大量傳感器採集的海量信息匯聚到物聯網業務平臺,對平臺的信息處理、存儲、分析以及數據挖掘提出了極高的要求。如何利用雲計算、模糊識別等各種智能計算技術,對海量的跨地域、跨行業、跨部門的數據和信息進行分析處理,實現智能化的決策和控制是物聯網面臨的巨大挑戰。
(3)能耗管理技術
大量物體互聯成網時,不同的物體有不同的能量供給情況,有些設備有固定持續的供電,有些設備只能依靠電池供電甚至只能依靠能量轉化技術來工作,因此物聯網需要解決不同設備在低能耗時的聯網問題。
(4)物聯網設備安全技術
物聯網感知終端大部分處於無人值守的環境中,且具備終端節點數量巨大、感知節點組群化、移動性低等特點,這對物聯網終端的安全性提出更高的要求,具體包括物理安全、通信安全、存儲安全、終端應用運行環境安全等。
(二)新基建戰略定位成為物聯網發展新動力
如今,物聯網邁入第二個 10 年,國家發改委明確「新基建」範圍並在「兩會」上將「新基建」寫入政府工作報告等一系列措施成為物聯網發展的新動力。2020 年 4 月國家發改委明確「新基建」範圍主要包括:包含以 5G、物聯網為代表的信息基礎設施,以大數據、人工智慧等技術深度應用的融合基礎設施和以支撐科學研究、技術開發等的創新基礎設施,如圖 1-1 所示。
物聯網的三大核心要素包括:一是海量數據採集的感知設備,二是支撐龐大數據傳輸的通信網絡,三是實現數據價值的挖掘能力。分析發現,「新基建」將從根本上解決物聯網目前發展所面臨的技術瓶頸。物聯網信息基礎設施建設大力提升設備及終端數據的採集與智能感知能力。5G 網絡的建設能解決物聯網數據傳輸高可靠低時延場景的應用需求,雲計算為物聯網應用提供基礎設施平臺的建設及服務,大數據為物聯網應用提供數據分析與數據挖掘服務,人工智慧在大數據服務的基礎上實現數據處理的增強,區塊鏈構建行業服務產業鏈,催生物聯網行業大量的新業務與新應用,推動行業應用創新發展。因此,新基建將成為物聯網下一個十年的新動力,成為物聯網產業蓬勃發展的技術支撐。
1.2 智慧燈杆
智慧燈杆包括杆體及其搭載的感知終端(各類設備和傳感器),其物理實體如圖 1-2-1 所示,是集智慧照明、信息發布、視頻監控、環境監測、通信服務、能源服務和一鍵求助等諸多功能於一體的一種物聯網新型基礎設施。
智慧燈杆系統架構如圖 1-2-2 所示,由感知層、網絡層和應用層組成。
感知層主要包括各種物聯網感知終端,如智慧照明模塊、信息發布模塊、視頻監控模塊、環境監測模塊、通信服務模塊、能源服務模塊、一鍵求助模塊等,用於採集或發布傳感數據等。感知終端遵循統一部署和標準接口,實際部署時可根據實際場景需求,搭載相應感知終端。
網絡層主要包括交換機、網關及伺服器等通信設備,通過有線或無線方式將感知終端獲取的各種數據進行傳輸,根據數據傳輸需要,可直接通過 4G/5G、乙太網、NB-IoT 等技術上傳到伺服器;也可先通過ZigBee、LoRa 等方式上傳到邊緣網關,再上傳到伺服器。
應用層主要包括服務層和中間件。服務層主要作用包含兩部分:一是保證各種物聯網設備的通信接入以及數據解析,主要包含通信服務、安全認證服務、規則引擎、解析服務、指令服務、告警服務等能力,實現設備的通信連接,以及數據、指令的上下行操作;二是為智慧燈杆系統管理平臺提供底層通用能力,通過結合各類中間件,構建計算服務、消息服務、基礎服務、算法服務、語音服務、資料庫服務等通用能力,構建智慧燈杆行業應用場景,滿足不同類型用戶的需求以及提供良好的操作體驗。
1.3 智慧燈杆與物聯網的關係
智慧燈杆搭載各類傳感器和網絡通信設備,具有通電、聯網、分布廣泛等特點,像神經元滲透到城市的公路、街道及社區等各個角落。而物聯網實現萬物互聯離不開廣泛分布的傳感器和無處不在的通信網絡。因此,智慧燈杆被視為物聯網的必要基礎設施。
(一)智慧燈杆是物聯網通信基礎設施的最佳載體
根據市政設施規範要求,道路燈杆間距一般不超過燈杆高度的 3 倍,在 20 至 30 米左右,未來智慧燈杆作為分布最廣、最密集的市政設施,具有成為物聯網通信連接點的天然優勢。智慧燈杆可作為載體,建立通信基礎設施,通過無線或有線的方式對外延伸,提供包括無線基站、公共Wi-Fi、光傳輸等服務。5G 作為解決物聯網數據傳輸高可靠低時延場景的應用需求的新一代無線通信技術,具有頻率較高、真空損耗較多、傳輸距離較短、穿透能力較弱,需要增加的補盲點遠高於 4G。智慧燈杆的密集度、掛載高度、精準坐標、完整供電等特點完全符合 5G 基站的組網需求。目前有些城市規劃的 5G 基站中,約有 80% 規劃搭載在燈杆上。因此,未來,智慧燈杆將成為物聯網通信設施的最佳載體。
(二)智慧燈杆是物聯網感知終端的最佳載體
智慧燈杆作為照明基本載體,具備通電功能,還可搭載太陽能板或風力發電設備提供電源。將智慧燈杆作為物聯網感知終端載體,無需額外考慮電源問題,極大地降低物聯網系統部署實施的複雜程度,同時也解決了物聯網系統感知終端能耗問題。以上為物聯網在智慧燈杆上部署感知終端提供了基本條件。
智慧燈杆具有分布密集、距離道路車輛近的特點,便於在上面部署路側終端設備,如:在智慧燈杆上搭載攝像頭以實時採集交通狀態信息(如:車輛數量、擁堵程度等)、道路運行情況(如:積水情況、有無障礙等), 進行交通控制及路況統計等;掛載高位攝像頭作為電子警察識別超速違停等各類違章違法行為;在停車場結合車牌識別構建智能停車,提供充電樁等。因此,智慧燈杆將成為物聯網在車聯網領域部署路側終端的最佳載體。
智慧燈杆分布在城市公路、街道及園區的各個角落,可通過在智慧燈杆上布置環境傳感設備,實現溫度、溼度、氣壓、風速、風向、雨量、輻射、光照度、紫外線、PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、CO2、O3、噪聲等環境數據採集。因此,智慧燈杆將成為物聯網在智慧環保領域部署感知終端的最佳載體。
(三)智慧燈杆是部署物聯網邊緣計算的最佳載體
邊緣計算通過在靠近物體或數據源附近的網絡邊緣側構建起具有網絡通信、智能計算、數據存儲及應用服務能力的平臺,將原屬於雲平臺的部分任務遷移至此平臺,完成智能服務。通過縮短數據傳輸距離,從而滿足高實時性任務要求,避免數據網絡傳輸時延影響,大幅度降低流量,減少帶寬佔用,節省能耗,快速實現端到端的應用。智慧燈杆在城市道路兩側,在此部署物聯網邊緣計算,將大大減少了數據傳輸壓力,也解決了物聯網應用場景中對數據的高實時性要求。因此,智慧燈杆成為物聯網基礎設施的典型代表,推進智慧燈杆的部署和應用將是推動物聯網新型基礎設施的最佳切入點。
二、發展現狀
2.1政策環境
物聯網新型基礎設施的戰略定位推動智慧燈杆進入新階段。2018年 中央經濟工作會議首次提出"加快5G商用步伐,加強人工智慧、工業互 聯網、物聯網等新型基礎設施建設",並將加強新型基礎設施建設、促進 形成強大國內市場作為2019年政府重點工作任務之一。2019年中央經濟 工作會議進一步強調,要著眼國家長遠發展,加強戰略性、網絡型基礎 設施建設。2020年以來,為統籌做好疫情防控和經濟社會發展工作,黨 中央、國務院至少5次提到要加快"新基建」部署步伐。十九屆五中全 會通過的《中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035年遠景目標的建議》提出統籌推進基礎設施建設。自2018年至2020 年期間,國家相關部委發布的推進電信基礎設施方面指導意見中,均提 及基站與路燈、監控、交通指示等杆塔的集約利用和共享共建。2020年 1月,住房和城鄉建設部發布《關於開展人行道淨化和自行車專用道建設 工作的意見》,明確指出推行「多杆合一"、"多箱合一"和"多井合一", 集約設置人行道上各類杆體、箱體、地下管線等,逐步將人行道上各類 設施有序布制在設施帶中。上述政策為智慧燈杆產業發展和部署應用營 造了良好的政策環境。
紛紛出臺的地方政策成為智慧燈杆落地應用的重要推動力。為了推動當地智慧燈杆的發展,各省市地方政府相繼出臺了相關政策,引導各類杆塔的高效利用。比如 2018 年 5 月廣東省政府印發《廣東省信息基礎設施建設三年行動(2018—2020 年)》提出一桿多用試點,推廣智慧燈杆建設。隨後在 2019 年至 2020 年期間,北京、上海、江西、浙江、湖南、吉林、江蘇、陝西、廣西、重慶等陸續發布行動方案、發展規劃、實施意見等多種形式的政策抓手,推動智慧燈杆落地應用。
2.2 產業現狀
根據Technavio發布的「2020—2024年全球智能杆市場」報告數據顯示,2019 年全球智能杆市場規模為 57.5 億美元左右,2020—2024 年全球智能杆市場規模將增長 79.7 億美元,達到 137.2 億美元左右,年複合增長率達到 19%。目前全球許多國家探索布局試點了智慧燈杆項目,包括美國、新加坡、印度、德國、西班牙、韓國等,通過 LED 路燈部署減少能源消費,同時將智慧燈杆與交通管理系統集成,實現道路交通智能化管理。我國的智慧燈杆可以追溯至 2015 年,2015 年至 2016 年期間各地積極推動「多杆合一」、「多箱合一」和「多塔合一」為市政基礎設施「做減法」試點工作。但是由於盈利模式不清晰、運營歸屬權模糊、利益協調問題矛盾突出、缺乏標準規範等原因,2017 年至 2018 年期間相關項目進展緩慢。直到 2019 年,隨著物聯網新基建和 5G 商用加速,催生智慧燈杆產業發展進入快車道。
根據前瞻產業研究院估計, 2019 年我國城市道路照明燈杆保有量約為 2935 萬盞;若 2020—2025 年,我國城市道路照明燈杆數量保持 5% 的增速,預計 2025 年城市道路照明燈數量將達到 3923.4 萬盞。如果 2020年智慧路燈滲透率達 30%,以城市主幹道 12 米高路燈為例,智慧路燈一年節能費用高達 1058 元(電能節約 698 元每年,維修費用 360 元),而一盞物聯網市電智慧路燈的改造成本為 3800 元,即改造成本可在三年多的時間,以節省能源成本和維修費用的方式返還,2020 年中國智慧路燈市場規模將達到 350 億元。
2.3 典型應用
智慧燈杆以智慧照明為核心,通過搭載的各類設備和傳感器額外增加了信息發布、視頻監控、環境監測、通信服務、能源服務和一鍵求助等多功能於一體的一種物聯網新型基礎設施,如圖 2-3-1 所示。
(一)智慧照明
傳統路燈照明的控制方式造成了能源的浪費,同時傳統人工巡檢方式的運維質量與效率較低。隨著物聯網技術和 LED 技術的應用,通過廣域網或區域網方式將照明終端與系統平臺進行連接,實現照明控制網絡的精細化管理,實時監測照明設備的運行狀態,支持定時開關燈等策略,並且根據照明需求,設定開關時間以及調光亮度值,從而減少電力消耗,實現照明節能。同時,照明控制終端可主動上報故障並通過平臺完成派單,實現高效精準運維,以及維修過程的完整閉環,提升運維效率,如圖 2-3-2 所示。
(二)環境監測
智慧燈杆通過搭載多種環境監測傳感器,實現對溫度、溼度、風速、氣壓、PM2.5、噪音、光照、排放、降雨、積水等實時監測,對城市環境質量、汙染物排放和環境風險的科學預測和定向治理。
(三)視頻監控
智慧杆塔通過加載攝像頭,實現對車流量、實時路況、違章違法、市政設施、人群、停車、安防等進行監控。
(四)信息發布
智慧燈杆塔通過掛載 LED 顯示屏、電子語音遠程播報等設備,實現新聞資訊、天氣預報、交通信息、商業廣告、疫情預警、災害預警等信息發布。
(五)通信服務
智慧杆塔通過掛載 5G 微型基站、Wi-Fi 熱點等,實現 5G 和 Wi-Fi的信號覆蓋。
(六)能源服務
智慧燈杆通過擴展充電接口對外提供新能源汽車充電、移動終端充電、無人機充電等多種供備電服務。
(七)一鍵求助
智慧杆塔通過加載緊急求助按鈕,在周邊環境中發生緊急情況時,通過一鍵報警功能,可以迅速與警務人員或者醫護人員取得聯繫。
2.4 商業模式
儘管物聯網一直受到商業模式不夠清晰的困擾,但是目前智慧燈杆存在可預期的商業模式,從而可以長期有可持續的資金投入,積極推動規模化布局,覆蓋更廣泛的空間和應用場景,實現更大的商業價值。智慧燈杆的商業模式可以分為政府類、商業類和消費類。政府類包括城市管理、環境治理、能源管理、公共安全等,商業類包括廣告營銷、租賃等,消費類包括便民服務等。政府出資委託企業進行燈杆設施改造或新建,以及後續運營維護。公安或交通部門支付智慧燈杆的視頻監控內容。智慧路燈的特點之一是節能,在政府的大力支持下,補貼企業。智慧燈杆對道路停車情況以及井蓋運行維護情況進行監測,因此獲得交通部門或其他相關單位支付的管理收入。智慧燈杆採集的數據,比如環境監測數據或者運營過程中其他數據,符合國家相關數據安全管理規定的情況下將獲得的收入提供給使用者。智慧燈杆上掛載 5G 微基站而獲得移動運營商支付的租賃收入。LED屏幕進行的信息發布,獲得投放主體支付的費用。智慧燈杆為消費者提供的便民服務,而獲得消費者支付的費用,比如新能源汽車充電、手機充電等。伴隨著我國城市建設的加速發展,智慧路燈的需求量巨大,可以從多個方面實現盈利,與此同時智慧路燈的建設、實施和運營也面臨著巨大的挑戰。
三、標準化現狀
3.1國際標準
國際標準化方面主要集中在從傳統照明標準化延伸的智慧照明,如 國際電工委員會IEC/TC34燈和相關器件技術委員會在原有SC34 (燈)、 SC34B (燈頭和燈座)、SC34C (附件)、SC34D (燈具)4個分委會的 大框架下,新增AG4 Lighting systems (智慧照明工作組),專門開展智 慧照明標準化相關工作,給出智慧燈具是配備了具有傳感、通信和處理 能力的組件的燈具。智慧照明系統是一個或多個智慧燈具與一個或多個 控制裝置的組合。國際標準化組織ISO/TC 274光與照明技術委員會的第 二工作組 WG2,重點開展 ISO 21274 (Light and Lighting-commissioning Process of Adaptive Lighting systems》(光與照明-智能照明系統調試方 法)的編制工作,開展國際智能照明領域標準化工作。其他國際標準組 織TALQ聯盟2012年開始開發全球接□標準,以連接和管理來自不同硬 件和軟體供應商的異構戶外照明系統。在國際上,以智慧燈杆為標準化 對象的相關工作較少。
3.2國家標準
由於智慧燈杆包括杆體和掛載的具有不同功能的設備設施、數據傳 輸通道和系統平臺,所以相關的國內標準化工作局面比較複雜,根據目前智慧燈杆的功能來看,國家標準化工作以全國信息技術標準化技術委 員會為核心,其他涉及到全國智能運輸系統標準化技術委員會、全國安 全防範報警系統標準化技術委員會、中國電力企業聯合會、全國城市公 共設施服務標準化技術委員會等,如圖 3-2 所示,相關標準見附錄。
全國信息技術標準化技術委員會(原名全國計算機與信息技術處理標準化技術委員會)成立於 1983 年,是在國家標準化委員會和工業和信息化部的共同領導下,從事全國信息技術領域標準化工作的技術組織,對口 ISO/IEC JTC 1(除 ISO/IEC JTC 1/SC 27)。信標委的工作範圍是信息技術領域的標準化,涉及信息採集、處理、傳輸、交換等技術,系統與產品的設計、研製、管理、測試及相關工具的開發等標準化工作。其中物聯網分技術委員會的標準化工作與智慧燈杆密切相關,另外智慧城市標準工作組、大數據標準工作組和國家人工智慧標準化總體組的標準化工作也具有一定的指導意義。
全國智能運輸系統標準化技術委員會是專業從事全國性智能運輸系統標準化的技術工作組織,負責智能運輸系統領域的標準化技術歸口工作。主要工作範圍定為地面交通和運輸領域的先進交通管理系統、先進交通信息服務系統、先進公共運輸系統、電子收費與支付系統、貨運車輛和車隊管理系統、智能公路及先進的車輛控制系統、雙向和多模式的交通短程通信和信息交換,以及交通基礎設施管理信息系統中的技術和設備標準化。智慧燈杆的視頻監控功能用於交通管理,全國智能運輸系統標準化技術委員會制定的交通信息採集相關標準可以應用於智慧燈杆的研發和部署。
全國安全防範報警系統標準化技術委員會(SAC/TC100)成立於1987 年,主要負責我國安全防範報警系統技術領域的國家標準和行業標準制修訂工作,歸口工作範圍涉及入侵和緊急報警、視頻監控、出入口控制、防爆安檢、安防工程、實體防護和人體生物特徵識別應用等專業技術領域。智慧燈杆的視頻監控功能用於城市治理,TC100 制定的公共安全視頻監控可以用於指導智慧燈杆的研發和部署。
中國電力企業聯合會是 1988 年經國務院批准成立的全國電力行業企事業單位的聯合組織,非盈利的社會經濟團體。下設標準化管理中心,負責組織編制電力國家標準、行業標準的制修訂計劃,負責電力標準化技術委員會的管理,審核電力標準化技術委員會擬定的電力國家標準和行業標準,負責電力行業標準的編號,辦理電力企業標準備案,指導電力企業標準化工作。GB/T 34923《路燈控制管理系統》系列標準可用於指導智慧燈杆的研發和部署。
全國城市公共設施服務標準化技術委員會 TC537 於 2013 年 4 月經國家標準化管理委員會批覆成立,是在城市公共設施服務專業領域內,從事全國標準化工作的技術工作組織,負責全國城市公共設施服務標準化的技術歸口工作。全國城市公共設施服務標準化技術委員會 TC537 的智能路燈和智慧多功能杆的在研標準與智慧燈杆相關。
3.3 行業標準
目前智慧燈杆的相關行業標準主要集中在城鎮建設行業標準、通信行業標準和環境保護行業標準等。
城鎮建設行業標準 CJ/T 527-2018《道路照明燈杆技術要求》由住房和城鄉建設部發布,由常州市城市照明管理處和中國市政工程協會城市照明專業委員會共同負責主編的行業標準,規定了道路照明燈杆的產品分類和型號、一般要求、要求、試驗方法、檢驗規則,以及標誌、包裝、運輸、貯存等。但在該標準給出了多功能杆的定義,杆體除道路照明功能以外,設置其他非道路照明的燈杆為多功能杆。
目前通信行業標準 YD/T 5245-2019《數字蜂窩移動通信網 LTE 微基站工程技術規範》等可用於指導智能燈杆加載微基站時研發和部署等。環境保護行業標準 HJ 817-2018《環境空氣顆粒物(PM10 和 PM2.5)連續自動監測系統運行和質控技術規範》和 HJ 818-2018《環境空氣氣態汙染物(SO2、NO2、O3、CO)連續自動監測系統運行和質控技術規範》等可用於指導智慧燈杆加載環境監測功能。
3.4 地方標準(略)
3.5 團體標準(略)
3.6 分析總結
綜上所述,目前我國智慧燈杆標準化主要面臨以下問題:
(一)標準制定者眾多,無統一歸口
智慧燈杆相關國家、行業標準的制定涉及全國安全防範報警系統標準化技術委員會、中國電力企業聯合會、全國城市公共設施服務標準化技術委員會、住房和城鄉建設部等多個部門,各部門制定標準的範圍與角度不同,無法形成系統全面的智慧燈杆標準體系,亟需統一的部門進行統籌與協調。
(二)國家標準缺失、地方標準不一
智慧燈杆相關國家、行業標準的制定相對滯後,目前尚未出臺相應的國家、行業標準。在智慧燈杆相關的國家、地方產業政策出臺後,廣東、湖南、江蘇、浙江、江西、安徽、深圳等省市的住房和城鄉建設廳相關部門為積極推動智慧燈杆的實施,制定各自的地方標準,導致各地方標準不一,造成標準的混亂,給智慧燈杆相關企業在產品的研發設計、生產製造及推廣應用都帶來極大的困擾,嚴重阻滯了智慧燈杆產業的發展。因此,亟需制定統一的國家、行業標準以指導各地方智慧燈杆的建設,促進智慧燈杆產業健康有序地發展,為未來實現跨省市、跨系統和跨平臺數據互聯互通奠定基礎。
(三)標準化體系龐大,制定難度大
智慧燈杆作為新一代城市的基礎公共設施,集智慧照明、環境監測、視頻監控、通信服務、信息發布、能源服務及一鍵求助等多功能於一體,其標準的制定涉及交通部門、城市管理部門、城市規劃部門、公安部門、氣象監測部門及通信運營商等業務單位的需求。因此,標準的制定需要從頂層規劃並充分結合具體場景業務應用,體系龐大,對標準制定者要求很高。
四、標準化需求
智慧燈杆作為城市公共基礎設施建設的重要組成部分,其建設是一 項長期、複雜的系統工程,從技術上來看,智慧燈杆是多學科多領域交 叉融合的產品;從管理上來看,它涵蓋市政、交通、公共安全、環境和照 明等多個方面;從服務上來看,它可以提供大數據採集分析處理、公共 信息發布、導航定位和無線上網服務。標準化是支撐智慧燈杆建設的重 要手段,可以有效規範智慧燈杆的規劃、設計、建設、運行及設備製造, 促進技術的產業化和商業化,避免資源浪費和重複投入。
4.1亟需建立完善的標準體系
智慧燈杆作為物聯網新型基礎設施,建設投資巨大,必須保證科學 合理,儘量避免後期重複施工和改造,降低建設成本。智慧燈杆涉及城 市規劃、工程建設、與燈杆與傳感器的相關系統平臺提供商等,涵蓋系 統規劃、設計生產、施工部署、檢測驗收及運行維護等眾多環節,亟需 建立完善的標準體系指導。
智慧燈杆標準體系的建立遵循全面、兼容及可擴展的原則。智慧燈 杆標準體系劃分為基礎共性類、技術類與業務應用三大類,如圖4-1所示。 然而,標準體系的編制是動態的,雖然目前的標準體系框架考慮了近期 和長遠的需求,但應隨著技術的不斷發展實時進行適當的調整,才能不 斷完善。
4.2 智慧燈杆基礎共性類標準亟需統一
智慧燈杆基礎共性類標準包括系統架構、術語和定義、通用要求、測試評估及管理等方面。智慧燈杆系統架構作為重要的基礎共性技術規範,主要指導智慧燈杆建設的頂層設計與規劃部署,保證智慧燈杆建設的科學合理。目前各地方已開始推進智慧燈杆的建設,亟需推進智慧燈杆系統架構標準的制定,統一規劃部署,以保障建設的科學合理,避免重複建設或後期整改的風險。
統一規範的術語和定義是制定相關標準的前提條件。智慧燈杆作為新一代基礎設施,其照明功能只是其中很小的一部分,嶄新的業務應用必定帶來大量有待統一的新名詞術語。例如:目前雖然業內對智慧燈杆的概念已形成共識,但是智慧燈杆這一術語在現有標準中有「多功能杆」、「智慧杆」、「多功能智能杆」等。因此,亟需制定智慧燈杆定義和術語標準。
對於智慧燈杆的通用要求及管理等方面的標準化,各地方及團體均制定了指導智慧燈杆設計、施工、測試、驗收及管理的相關標準,但是各地方標準的制定均有一定的局限性,標準不一,不利於智慧燈杆的推廣實施。因此,亟需統一相關標準,推動智慧燈杆建設。
智慧燈杆通用要求標準包括杆體部署、掛載設備要求,工程設計、施工、測試及驗收等相關要求。目前,城鎮建設制定的行業標準 CJ/T527-2018 《道路照明燈杆技術要求》僅對道路照明燈杆的產品分類和型號、一般要求、要求、試驗方法、檢驗規則,以及標誌、包裝、運輸、貯存等進行了規範,未對智慧燈杆的通用要求進行規範,對比現有的地方及團體標準,通用要求基本統一,為制定國家或行業標準統一規範奠定基礎。
智慧燈杆管理標準已推上日程,在全國城市公共設施服務標準化技術委員會TC537已完成《智慧城市智慧多功能杆服務功能與運行管理規範》與《城市公共設施服務智能路燈基礎信息》標準的立項。
4.3 智慧燈杆技術類標準參差不齊
智慧燈杆技術類標準包括接口技術、通信技術、數據管理、邊緣計算、支撐平臺、跨系統交互及遠程運維等。智慧燈杆所掛載的感知終端種類、數量、廠家比較複雜,其中所涉及的接口技術、通信技術標準在物聯網領域已發展多年,技術成熟,標準完善,但是應用層協議互不兼容。
數據管理技術主要有數據清洗、數據存儲、數據分析及數據挖掘等技術。智慧燈杆感知終端海量的實時數據,不僅對對數據管理技術要求很高,在時延要求高的業務應用場景中必須部署邊緣計算。目前,國家在數據管理方面已有一定的標準積累,但是邊緣計算技術標準制定才剛剛起步,由中國電子技術標準化研究院牽頭的首個物聯網領域的邊緣計算國家標準 2019 年才正式立項。
跨系統交互是智慧燈杆建設最主要核心技術,也是最難攻克的技術。現有的地方標準和團體標準中均未涉及跨系統交互技術內容。跨系統交互在智慧城市領域已完成《智慧城市跨系統交互第 1 部分:總體框架》、《智慧城市跨系統交互第 2 部分:技術要求及測試規範》、《智慧城市跨系統交互第 3 部分:接口協議及測試規範》3 項國家標準的立項,分別對跨系統交互的功能架構、應用場景、系統設計、技術實現、場景分析、接口類型、功能要求及測試方法進行規範。目前,該三項標準已在走報批流程,預計 2021 年正式實施。屆時,可作為智慧燈杆跨系統交互相關標準制定的參考依據。
智慧燈杆分布範圍廣,分布密集。通過遠程運維保證智慧燈杆的安全運行至關重要。智慧燈杆遠程運維標準主要包括智慧燈杆系統的運行監測、故障診斷及優化管理等標準。目前,遠程運維的相關國家標準標準僅在智能製造領域立項,尚處於起草狀態,暫無其他對應的遠程運維標準,亟需制定,進行統一規範。
4.4 智慧燈杆業務應用類標準碎片化
現階段智慧燈杆業務應用主要包括智慧照明、環境監測、視頻監控、通信服務、能源服務、信息發布、一鍵求助等場景。未來,隨著硬體的植入、軟體開發及應用拓展,智慧燈杆將會出現更多業務及應用場景。智慧照明業務應用實施較早,其標準制定較為完善,相關標準見表4-4。
智慧燈杆其他業務應用呈現跨行業跨部門的特點,標準制定會涉及多個標準組織管理機構,各機構制定標準側重點不同,時間進度不一,導致業務應用類標準呈現碎片化。
4.5 智慧燈杆標準推進計劃
綜上所述,為有效推動智慧燈杆產業發展,建議儘快完善以下標準,詳見表 4-5。
五、標準化建議
著眼於智慧燈杆產業未來發展需求,針對智慧燈杆產業規範化發展、 規模化部署的新形勢和新需求,建議從統一概念認識、增強相關產品系 統的互聯互通、科學指導智慧燈杆的建設、構建合理的評價評估體系等 多個維度著手,積極發揮標準最大價值,共同打造智慧燈杆產業生態, 積極推動智慧燈杆健康有序發展。
5.1推動標準化協調工作機制的建立
雖然智慧燈杆是物聯網新型基礎設施的組成部分,但是作為照明、 視頻監控、環境監測、微基站等綜合體,其標準化工作涉及多個標委員, 其建設關係到市政、環境、公共安全、交通、通信及城市規劃等多個政 府職能和監管,統一規劃、科學統籌有助於推動城市集約化建設。標準化 工作作為智慧燈杆發展的基礎支撐工作,建議以物聯網分技術委員會為 核心,從管理層面統籌考慮智慧燈杆相關管理部門的需求,從技術領域 廣泛吸納相關領域標準化成果,加大產學研用資源凝聚力度,廣泛吸納 相關單位參與智慧燈杆標準化工作,構建市政、環境、公共安全、交通、 通信及城市規劃等多領域溝通協調的標準化工作機制,加強智慧燈杆標 準化工作對落地部署的支撐力度。
5.2 加強智慧燈杆基礎共性標準研製
當前智慧燈杆的概念不統一,存在多種多樣的解決方案,並且接口不統一、系統封閉,從而造成成本居高不下,嚴重影響智慧燈杆的規模化部署應用。另一方面,智慧燈杆涉及照明、通信、視頻監控、環境監測、能源及運維等多種細分領域。本白皮書已經對相關領域的標準進行梳理分析,但是缺乏智慧燈杆系統化標準,導致各個組成部分兼容性差,整體性能低,故障率高等情況,跨領域、跨專業、整體性的智慧燈杆設計、技術、驗收、測試標準亟待研製,通過標準化手段實現接口兼容、功能組件模塊化,提質增效,促進智慧燈杆規模化發展。
5.3 加強智慧燈杆標準化人才培養
智慧燈杆標準化工作的推進需要複合型人才的支撐,一方面需要針對智能燈杆,培養研發、部署和運維方面專業人才;另一方面,需要將已有的安全標準成果向物聯網從業人員推廣和宣貫,將安全規範成為物聯網設計和實施的先天基因。因此,建議加強高等教育及職業教育的智慧燈杆方面專業內容的規劃和設置,在高等院校和科研機構,加大對物聯網安全及標準化研究項目的支持力度,完善科研評價體系和中青年人才培養方案,優化科研管理,促進物聯網安全研究與社會化教育的結合,激發物聯網安全研究人員的創新動力。
5.4 打造智慧燈杆產業生態
發揮智慧燈杆標準的橋梁作用,聯合智慧燈杆產業鏈各方力量,共同打造智慧燈杆生態。智慧燈杆功能繁多,涉及廠商種類、數量較多,按照供應鏈環節分為傳感器、LED 照明及 LED 顯示屏、身份識別、監測設備、可視化終端、安防設備、新能源充電樁、基站製造及杆塔供應、智慧燈杆成品、通信網絡運維等相關企業,形成供應鏈上下遊協同創新的局面,推進產業轉型升級,因此構建開放、合作、共贏的智慧燈杆生態圈是產業發展的必然趨勢和要求。未來,我國需要從整機設備、核心晶片、安全運營服務等板塊入手加快產業布局,提升我國物聯網安全產業核心競爭力。
(報告觀點屬於原作者,僅供參考。報告來源:中國電子技術標準化研究院)
如需完整報告請登錄【未來智庫官網】。