多功能智慧杆总体框架及系统功能规范模板文档格式.docx

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A.2基站杆顶仓参考规格27

A.3杆顶接口法兰盘要求28

前言

智慧杆是集照明、视频采集、移动通信、交通管理、环境监测、气象监测、应急求助、信息交互等诸多功能于一体的复合型公共基础设施，是未来构建新型智慧城市全面感知网络的重要载体。

利用智慧杆的一体化集成设计，加载不同的信息化设备及配件，实现信息设备之间的互联互通，可以有效利用资源，减少重复投资。

因此，智慧杆作为未来智慧城市中广泛应用的信息基础设施，是一种必要且可行的选择。

为加速推动新一代智慧城市建设，规范市政市容管理，促进智慧杆行业向专业化、规范化、智能化方向发展，XX电信技术发展产业协会联合相关各行业代表企业，在智慧杆总体架构及相关系统功能规范的基础上制定了《多功能智慧杆总体架构及系统功能规范》。

本规范规定了多功能智慧杆系统的技术要求、结构要求、建设要求、施工要求和运维要求。

本规范参编单位：

雷士（XX）光电工程技术有限公司、深圳市洲明科技股份有限公司、华为技术有限公司、XX电信技术发展产业协会、中国铁塔股份有限公司广东省分公司、XX精英路通科技有限公司、清天新能源（XX）有限公司、国际智能杆生态发展有限公司、灯杆智慧说、广东南方电信规划咨询设计院有限公司、广东省智慧杆产业联盟-热插模块专业委员会、香港青联科技协会—智杆热插模块（5G应用）专业小组、台北智慧杆产业链发展协会（筹备处）、捷智康科技股份有限公司、上海五零盛同信息科技有限公司、中睿通信规划设计有限公司。

本规范起草人：

XXX、XXX、王用、郭宇辉、李德豪、刘瑞阳、覃名富、齐飞、陈辉、秦海波、王勇、高曰超、王菘鹤、左彦峰、邓一星、苏焕成、李付伟、陈锦浩、李永振、赵晔、陈信一

本规范为首次发布。

1范围

本规范规定了多功能智慧杆系统的指导原则和应用场景、业务与功能、系统总体架构、工程要求、平台管理、安全要求和可靠性要求等。

本规范适用于新建和改造多功能智慧杆系统的设计、建设要求。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T699-2015优质碳素结构钢

GB/T700-2006碳素结构钢

GB/T1220-2007不锈钢棒

GB/T1591-2008低合金高强度结构钢

GB/T4208-2017外壳防护等级（IP代码）

GB4943信息技术设备的安全

GB8702-2014电磁环境控制限值

GB8898-2011音视频及类似电子设备的安全

GB/T13912-2002金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法

GB14886-2016道路交通信号灯设置与安装规范

GB14887-2011道路交通信号灯

GB/T15629.15-2010信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第15部分：

低速无线个域网（WPAN）媒体访问控制和物理层规范

GB/T18592-2001金属覆盖层钢铁制品热浸镀铝技术条件

GB/Z20177.1-2006控制网络LONWORKS技术规范第1部分：

协议规范

GB/Z20177.2-2006控制网络LONWORKS技术规范第2部分：

电力线信道规范

GB/Z20177.3-2006控制网络LONWORKS技术规范第3部分：

自由拓扑双绞线信道规范

GB/Z20177.4-2006控制网络LONWORKS技术规范第4部分：

基于隧道技术在IP信道上传输控制网络协议的规范

GB20815-2006视频安防监控数字录像设备

GB/T22239-2008信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求

GB25000.1-2010软件工程软件产品质量要求与评价

GB50007-2011建筑地基基础设计规范

GB50009-2012建筑结构荷载规范

GB50017-2017钢结构设计规范

GB50052-2009供配电系统设计规范

GB50057-2010建筑物防雷设计规范

GB50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准

GB50135-2006高耸结构设计规范6

GB50174-2008电子信息系统机房设计规范

GB50217-94电力工程电缆设计规范

GB50252-2010工业安装工程质量检验评定统一标准

GB50260-2013电力设施抗震设计规范

GB50289-98城市工程管线综合规划规范

GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范

GB50348-2018安全防范工程技术规范

GB50526-2010公共广播系统工程技术规范

GB50661-2011钢结构焊接规范

GB50689-2011通信局站防雷与接地工程设计规范

GB50838-2015城市综合管廊工程技术规范

GB51038_2015城市道路交通标志和标线设置规范

GB51120-2015通信局（站）防雷与接地工程验收规范

YD/T1429-2006通信局（站）在用防雷系统的技术要求和检测方法

YD5125-2014通信设备安装工程施工监理规范

CJJ45-2015城市道路照明设计标准

CJJ89-2012城市道路照明工程施工及验收规程

DB44/T1898-2016LED道路照明工程技术规范

SZDB/Z147-2015简易型电动汽车交流供电装置

IEEE802.3InstituteofElectricalandElectronicsEngineers电气和电子工程师协会802.3标准

IEEE802.11InstituteofElectricalandElectronicsEngineers电气和电子工程师协会802.11标准

IEEE802.15.4InstituteofElectricalandElectronicsEngineers电气和电子工程师协会802.15.4标准

IEEE802.11a/ac/b/g/nInstituteofElectricalandElectronicsEngineers电气和电子工程师协会802.11a/ac/b/g/n标准

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1多功能智慧杆Multifunctionalpoleintelligentsystem

以灯杆为载体，通过挂载各类设备提供智能照明、移动通信、城市监测、交通管理、信息交互和城市公共服务等功能，可通过后台系统远程监测、控制、管理、校时、发布信息，称为多功能智慧杆智能系统，简称“多功能智慧杆”。

3.2通讯协议Protocol

通讯协议即通讯规或者链路控制规程，是指通讯双方对数据传送控制的一种约定。

约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通讯双方必须共同遵守。

3.3报文Message

网络中交换与传输的数据单元，即站点一次性要发送的数据块。

3.4智能照明Intelligentlighting

对多功能智慧杆的照明系统进行精细化管控，实现远程开灯、关灯、调光，并根据经纬度、时区等设置定时任务，控制所有路灯或指定路灯的开灯、关灯、调光、接收故障告警等。

3.5视频采集Videocapture

通过摄像机，可远程控制查看现场情况，可存储一定量的视频数据供事后回溯。

3.6移动通信Mobilecommunications

沟通移动用户与固定点用户之间或移动用户之间的通信设备，如4G基站、5G基站等。

3.7微基站Microbasestation

微基站相对于宏基站的功率较小，有分体式微基站和一体化微基站两类，覆盖范围一般不超过200m。

3.8信息设备Informationequipment

泛指所有能够处理信息、信号、绘图、图像、动画、录像及声音的设备。

3.9公共WLANPublicWLAN

使用高速宽带无线技术覆盖城市行政区域，提供可随时随地接入的无线网络，提供利用无线终端或无线技术获取信息的服务，并实现无线公共接入、无线定位、视频服务、无线支付等功能。

3.10交通流检测Trafficflowdetection

通过交通流检测器采集城市交通信息，可实时传递交通状态信息，如车流量、车道平均速度、车道拥堵情况等。

3.11公共广播Publicbroadcasting

公共广播系统可按区域和功能提供音频广播，可远程控制播放内容，如政府公告、应急指挥信息等。

3.12环境监测Environmentalmonitoring

通过气体、声音传感器监测城市环境参数，如PM2.5、PM10、二氧化碳、二氧化硫、噪声、扬尘、臭氧等。

3.13气象监测Meteorologicalmonitoring

通过气象传感器监测城市气象参数，如温湿度、风向风速、降雨量、气压、能见度、紫外辐射、路面温度、积涝等。

3.14一键呼叫Onebuttoncall

一键式紧急呼叫设备，快速传递报警信息。

3.15信息发布屏Informationrelease

通过显示屏可远程统一发布信息，如异常天气警报、公益广告、天气情况、环境信息等。

3.16多媒体交互终端Multimediainteractiveterminal

通过触摸显示屏，可提供信息查询、电动车充电等交互操作。

3.17充电桩Electriccarcharging

可根据需要提供不同的充电接口，为各种类型的电动汽车提供充电服务。

3.18路侧单元RSURoadsideunit

ETC系统中安装在路侧，采用DSRC（DedicatedShortRangeCommunication）技术与车载单元（OBU，OnBoardUnit）进行通讯，实现车辆身份识别、电子扣分的装置。

3.19智能网关Intelligentgateway

智能网关应具备汇聚业务信息和监控信息的功能,可通过智能网关实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制，并具有感知网络接入、异常网络互通及通讯与数据格式标准化的能力。

业务信息包括非裸纤传输接入的挂载设备的业务数据信息，监控信息包括杆体、电源、网络、设备运行环境、运行状态等信息。

3.20强电Strong 

electricity 

强电指电工领域的电力部分。

特点是功率大、电流大、频率低，主要考虑损耗小、效率高的问题。

本规范中的强电是指220V及以上的交流电源。

3.21弱电Weak 

弱电一般是指直流电路或音频、视频线路、网络线路、电话线路，交流电压一般在36V以内。

本规范中的弱点是指48V及以下的直流电源。

3.22光纤Fibre-optical

光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。

3.23管理平台Managementplatform

管理平台即软件管理系统，主要对多功能智慧杆及相关设备进行管理、控制、运行监测、数据运维等。

3.24智慧灯杆热插拔模块HotPlugModuleofIntelligentlamppost

使用热插拔方式为智慧灯杆挂载设施提供弱电和通信资源（WIFI/NB-IoT/4G/5G）或未来智杆资源之延伸和模块管理、且具备一定重量承载能力的软硬件集成模块，一般嵌装于智慧灯杆杆体上。

3.25清洁能源系统Cleanenergy

清洁能源系统是以风电为主、光伏发电为辅、蓄电池储能的智能离网型和可再生的电力能源，并可实时查询电量的电力系统。

4系统功能架构

多功能智慧杆系统由硬件系统与软件系统组成

4.1硬件组成

多功能智慧杆硬件应包括杆体、挂载设施、配套设备等，应根据实际应用场景和需求进行组合，其中杆体包括主杆、悬臂、设备舱部分；

挂载设施包括智能照明设备、视频采集设备、移动通信基站、公共WIFI设备、充电设备、电源模块、避雷针等各类功能设备；

配套设备应包括各类传感器、电力管线、通信光缆、风光发电设备等用于满足智慧杆系统正常运行需要的配套服务型设施。

典型的智慧杆硬件结构组成如下图。

图一典型多功能智慧杆结构图

即采用以下3个层次进行分层设计：

（1）第一层（底部）：

适用充电桩、多媒体交互、一键求助、检修门、配套设备、设备舱等设施，适宜高度约2.5m以下；

（2）第二层（中上部）：

适用路名牌、小型标志标牌、人行信号灯、摄像头、公共广播、LED大屏、机动车信号灯、交通视频监控、交通标志，分道指示标志牌、小型标志标牌、公共WLAN等设施，适宜高度约高度2.5m～9m；

（3）第三层（顶部）：

适用气象监测、环境监测、移动通信、智能照明、物联网基站以及风光发电设备等设施，高度7m以上。

4.2软件管理系统

主要采用模块化管理：

分为照明管理部分以及设备管理部分。

便于对多功能智慧杆照明及相关设备进行管理、控制、运行监测、数据运维等。

支持开放式接口，便于后续根据场景实际需求添加、整改相关智慧杆业务功能模块。

5技术要求

5.1杆体

5.1.1杆体设计要求

5.1.1.1杆体结构设计

杆体结构设计应符合《建筑结构荷载规范》GB50009、《钢结构设计标准》GB50017、《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068等规范中相关规定，安全等级符合二级标准。

杆体结构设计基本风压值应按《建筑结构荷载规范》GB50009中规定的重现期R为50年确定,但不得小于0.35kN/m2。

5.1.1.2杆体基础设计

杆体基础设计应符合《建筑地基基础设计规范》GB50007、《高耸结构设计规范》GB50135、《架空输电线路基础设计技术规程》DL/T5219、《建筑桩基技术规范》JGJ94中的相关规定。

5.1.1.3杆体使用年限

杆体的设计使用年限不宜小于20年。

杆体在设计使用年限内，应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计，并符合《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》YD/T5131的相关规定。

5.1.1.4杆体环境性能要求

杆体应符合以下环境性能要求：

（1）在环境温度-5℃～65℃及杆体内相对湿度不大于95%的范围内正常工作；

（2）防护等级应不低于IP54；

　　（3）抗震性能应符合《建筑抗震设计规范》GB50011中的相关规定，且抗震设防烈度不低于当地建筑地震烈度设计要求；

（4）防腐性应能满足在烟雾浓度不大于5%Nacl的环境下可靠工作。

5.1.1.5杆体负载要求

杆体设计除应满足集成现有功能设备荷载外，还应考虑冗余荷载，保证后期功能扩展的承载需求。

5.1.1.6杆体截面设计

杆体截面形式宜采用方形或多边菱形的多边形杆。

杆体材料宜采用Q235钢材及以上强度的低合金高强度结构钢，设计和制造标准应符合《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》YD/T5131的相关杆体规定。

5.1.1.7设备挂载方式

智慧灯杆挂载设备方式可分为抱箍式、固定式、滑槽式、机架式，有条件地区宜采用滑槽式。

5.1.1.8后续扩展要求

杆体设计应充分考虑未来拓展性，预留后期功能扩展接口，便于设备的加装、更换、拆卸维护，并符合以下规定：

（1）杆体上应预留设备安装空间；

（2）杆体内部预留穿线空间，满足强弱电线缆分离要求；

（3）设备连接件宜采用模块化、标准化设计。

5.1.1.9杆体表面处理

杆体2.5米以下部分应进行防粘贴处理，防粘贴层应采用无色透明、永久性涂料，设备舱必须做好防水处理，避免因雨水造成设备损坏。

5.1.1.10杆体变形

杆体在以风载荷为主的载荷标准组合极限状态作用下，杆体任意点的横向变形允许值不应大于任意点高度的1/40。

5.1.1.11杆体监测

对智慧灯杆杆体宜采用姿态监测技术，实时监控和管理各种杆体的倾斜、被撞击等状态。

5.1.2挂载设备

5.1.2.1挂载设备自身防护及性能技术指标应符合相关规范要求。

5.1.2.2挂载设备通过连接件与杆体连接，连接件宜使用滑槽方式，满足稳固、耐用、防盗的要求。

5.1.2.3挂载设备布局应避免设备之间相互干扰，保证各设备正常运行，满足数据采集、传输的准确性和安全性。

5.1.2.4智慧灯杆设备挂载应综合考虑实际应用场景及功能需求，应用场景及推荐性配置可参考表1

表1智慧灯杆设备挂载应用场景及推荐性配置

5.1.3安全设计

5.1.3.1荷载要求

多功能智慧杆的设计应充分考虑外在荷载对结构稳定性的影响，依据其外形尺寸进行力学模型分析，核定横梁和立柱的根部等危险部位的安全可靠性，确保杆体在满负荷情况下的安全性及稳定性。

5.1.3.2抗风设计

多功能智慧杆的抗风设计应根据GB50009-2012中第8章的相关规定进行测算，底座、杆体、悬臂、设备及其连接配件等在风压组合值作用下的最大应力，应小于材料强度设计值。

5.1.3.3防雷接地

（1）多功能智慧杆系统的防雷与接地应符合《建筑物防雷设计规范》GB50057、《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》GB50689、《城市道路照明设计标准》CJJ45、《通信局（站）在用防雷系统的技术要求和检测方法》YD/T1429的相关规定。

智慧灯杆的杆体及构件、设备外壳、配电及控制箱等外露可导电部分应进行保护接地，电气系统接地型式宜采用TN-S系统或TT系统。

（2）杆体、悬臂、底座等所有裸露金属部件与接地装置之间应具有可靠的电气连接。

（3）多功能智慧灯杆系统接地电阻不应大于4Ω。

　　（4）引下线附近保护人身安全需采取的防接触电压和跨步电压的措施应符合《建筑物防雷设计规范》GB50057的相关规定。

5.2通信系统

5.2.1系统通信整体架构

多功能智慧杆智能系统总体架构分层如下：

基础设施层、接入感知层、传输层、平台层、应用层。

多功能智慧杆智能系统由杆子系统、供电防雷子系统、通信传输子系统和多功能智慧杆管理平台组成。

挂载设备支持各类应用功能：

如照明/灯控设备、视频采集设备、基站设备、环境气象监测设备、无线电监测设备、信息发布设备、交通标志和一键呼叫设备等。

5.2.1.1智慧杆通信网络架构

5.2.2有线通信总体要求

有线传输可采用光纤传输或电信号传输的方式，并符合GB/Z20177.1-2006、GB/Z20177.2-2006、GB/Z20177.3-2006、GB/Z20177.4-2006中相关规定。

5.2.2.1光纤传输的方式和要求

采用光纤传输时，应满足以下要求：

（1）应铺设足够的线缆管道，强弱电须分开铺设；

（2）应为后期扩展设备预留足够的光纤芯数，并考虑备份光纤，单个多功能智慧杆应至少预留12芯；

（3）为提高系统可靠性，宜采用光纤环网组网；

（4）可考虑增加光纤汇聚设备以节省主干光纤；

（5）光纤部署困难时，应考虑无线传输技术。

（6）移动通信基站传输宜采用独立的光纤；

（7）公安和交警的监控传输宜采用独立的传输，进行物理隔离。

5.2.2.2电信号传输的方式和要求

采用电信号传输时，应满足以下要求：

（1）应考虑电信号传输距离限制，如一般网线传输不超过100米；

（2）应考虑电信号接口防雷措施，满足户外应用要求。

5.2.3无线通信总体要求

必须满足无线网络频率使用的规划和基本要求。

无线传输宜采用授权频谱通过公共或专用网络，如窄带的NB-IoT或宽带的4G/5G网络，并符合现行标准的要求。

各设备的无线传输使用频率应进行合理规划，避免频率干扰。

5.2.4移动通信基站设备要求

通过多功能智慧杆预留的挂载空间、预留线槽口和供电能力，安装移动通信设备（包括但不限于4G/5G基站）。

移动通信设备应符合YD5125-2014、YD5201-2014、YD5102-2010、YD5121-2010、YD5123-2010、YD/T5126-2015、YD/T5102-2015中相关规定，并符合当地法律法规要求。

移动通信设备（基站）宜安装在多功能智慧杆顶部的杆顶仓内，基站杆顶仓宜采用圆桶型或三角桶型。

通过法兰盘结构与基站杆顶仓连接，应支持360度水平转动调角，并必须保证强度，杆顶仓和法兰盘参考设计见附录A。

杆体设计应考虑基站杆顶仓能承受的风载荷影响。

移动通信设备（基站）的杆顶仓外罩必须采用非金属材料避免信号屏蔽，应开孔保证散热。

杆顶仓应考虑防水设计，并应预留出线口和接地端子。

杆顶仓颜色宜与多功能智慧杆主体颜色保持一致。

移动通信设备（基站）参数见下表：

杆体高度m

供电

功耗需求（W）

断路器需求

≤15

90

1500

输入容量20A，输出1X16A+3X6A

5.2.4设备挂件通信接口要求（物理和协议接口类型和要求）

多功能智慧杆预留常规光纤线缆接口，多功能智慧杆所挂载的主要感知设备的通信传输接口类型及传输方式可参下表：

设备名称

接口类型（推荐）

传输方式（推荐）

智能照明

RS485、NEMA标准接口，

0～10V、PWM输出接口

无线或有线

视频采集

网口或串口

有线

移动通信

光口

公共WLAN

网口

公共广播

无线电监测

环境监测

气象监测

一键呼叫

信息发布屏

网口或VGA/HDMI视频接口

多媒体交互终端

电动汽车充电设备

表2-主要感知设备的接口类型和传输方式

5.2.5通信网关要求

多功能智慧杆采用工业级智能网关，可集合光端机、路由器、交换机、协议栈和安全芯片、边缘计算单元等功能，实现系统设备对接、信息采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程管理、联动应用和安全管控。

智能网关提供智能设备的代理功能，向管理平台提供服务，上级域为管理平台，父结点为智能网关，子结