2019年中国智慧杆塔白皮书

类别:行业 机构:中国通信学会 研究员:—— 日期:2019-12-05

智慧杆塔

    (一) 智慧杆塔概念

    智慧杆塔是综合承载多种设备和传感器并具备智慧能力的杆、塔等设施的总称,包括但不限于通信杆/塔、路灯杆和监控杆。智慧杆塔具备的功能由其挂载的设备和传感器决定。这些设备和传感器可通过各种通信技术接入网络和平台,并在互联网、人工智能、大数据等ICT 技术的赋能下提供丰富的智慧应用。

    智慧杆塔是智慧城市建设的“新型公共基础设施”。智慧杆塔优秀的点位、广泛的分布使其成为5G 基站的良好载体,优化的5G 网络是众多“5G+”创新应用的基础;搭载了多种设备的智慧杆塔,在ICT 技术的赋能下,可以高效节能地提供市政、交通、安防、环保等多领域的新型公共服务;合理布局的城市智慧杆塔网络,可以为智慧城市大脑实时提供海量城市运行数据,是构建数字孪生城市的基础

    智慧杆塔具备“综合、共享、智慧、和谐”等突出特点。

    综合 Integrated

    智慧杆塔是多种设备设施和技术的综合体。从功能硬件方面看,智慧杆塔可综合通信杆、路灯、交通监控、安防监控、交通指示牌、路侧广告牌等多种主要功能设施于一身,实现“多杆合一”;从配套资源方面看,智慧杆塔可将多套功能系统的承载、供电、通信等配套资源进行整合,优化城市管网利用,减少重复建设及资源浪费;从建设运营方面看,综合多种功能的智慧杆塔可更有利于集约高效地开展规划、建设、运营及维护等工作,实现专业化和规模化,提升建设效率及品质。

    共享 Sharing

    智慧杆塔可供不同行业或部门使用,通过载体、设备及数据层面的共享,实现更大的社会价值。一是载体共享,通信、市政、交通、安防等多个行业或部门的设备和传感器可以经合理规划使用同一杆塔载体,实现“一杆多用”;二是设备共享,通过对应用在不同领域的设备进行功能整合并采用有效的安全策略,杆上的同一设备可以由多个行业或部门共享使用;三是数据共享,各种设备和传感器采集的数据脱敏后可通过数据平台开源共享,实现城市运行数据的互通,催生出更多跨行业创新应用。

    智慧 Smart

    智慧是智慧杆塔的突出特点,体现在三个层面。一是智慧杆塔为多种传统设备设施提供通信接入,使传统设备设施具备网联化和智能化的条件;二是通过杆载网关与云平台的边云协同,将杆塔承载的多种设备设施融合成有机整体,结合杆塔的点位布局形成信息物理系统网络,实现多种创新智慧服务;三是智慧杆塔作为智慧城市的神经网络,为基于数据智能的城市管理提供实时流动的海量数据和信息,并实时将城市管理决策精准传达到城市各处。

    和谐 Harmony

    智慧杆塔可以促进城市面貌、生态环境及社会发展的和谐。一是城市面貌和谐方面,智慧杆塔可以大幅度减少城市地面设施的繁杂度,做到实用、美观、简约、大方。有需要时,杆塔外观可以进行主题化的艺术设计,更好地体现城市特色。二是生态环境和谐方面,智慧杆塔通过共享和智能化大幅降低了市政设施的能源消耗,杆塔采集到的环境信息可以用于城市噪声及污染防控,促进绿色协调发展。三是社会和谐方面,智慧杆塔作为信息化的公共基础设施,在促进多个行业领域共同发展的同时还为城市居民提供安全保障及便捷的生活服务,使城市更加宜居,社会安全稳定。

    (二) 智慧杆塔价值及意义

    1. 智慧杆塔是践行新发展理念的具体举措

    党的十八届五中全会提出创新、协调、绿色、开放、共享五大新发展理念,指明了“十三五”乃至更长时期我国的发展思路、发展方向和发展着力点,揭示了我国实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续发展的科学路径。智慧杆塔的特点“综合、共享、智慧、和谐”与五大新发展理念相契合,智慧杆塔的建设是对五大新发展理念的实践。在当前的诸多试点项目中,各地政府通过智慧杆塔系统在服务创新、行业协调、环境友好、数据开放、资源共享等方面进行了有益尝试,对于促进城市发展和居民生活更高质量、更有效率、更加公平、更可持续起到了良好的效果。

    2. 智慧杆塔是“网络强国”建设的重要载体

    《“十三五”规划纲要》将“网络强国”定位为我国十四大战略之一,提出要“加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施,推进信息网络技术广泛应用,形成万物互联、人机交互、天地一体的网络空间”。广泛覆盖的移动通信、物联网是支撑“网络强国”

    建设的重要新一代信息基础设施。具有高速率、低时延、大连接特点的5G 移动通信在热点地区需要宏基站与密集部署的小微基站共同完成覆盖,高密度的优质小微站站址资源是5G 建设和发展的必要条件。

    万物互联时代的物联网需要结合终端特点综合采用有线通信、无线通信和标识识别技术,其网络设备和感知终端无处不在。智慧杆塔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,是5G 和物联网大规模深度部署的首选方案。

    3. 智慧杆塔是建设智慧社会的关键基础

    党的十九大报告提出建设智慧社会。一方面,基础设施的智能化是智慧社会的重要基础,当前传统的公共基础设施逐渐难以承载不断增加的城市规模、人口密度以及日渐加剧的人口老龄化,公共基础设施的智能化有助于这些社会问题的解决,而智慧杆塔是目前最为落地可期的公共基础设施智能化方案之一。另一方面,智慧社会与智慧城市、智慧社区的建设密切相关,构建新型智慧城市和社区需要以数据为基础,城市数据的采集依赖于建立“全域感知”体系,即将信息感知设备合理、泛在布局在城市各处,采集大量的跨空间、跨垂直领域的传感信息和视频数据,智慧杆塔分布广、位置优良,是“全域感知”设备的优良载体。

    4. 智慧杆塔是新业态新模式的有力支撑

    智慧杆塔作为可扩展的新技术融合体和功能集合体,加之优良的空间布局,正在不断衍生出新业态和新模式。一方面,智慧杆塔本身可以支撑视频采集、传感等杆载终端和人工智能、大数据、云计算等ICT 技术的融合应用,赋能传统城市应用,催生新业态的产生,如基于图像识别或雷达传感的自动驾驶辅助,基于物联感知的城市哑资源管理等。另一方面,智慧杆塔的综合、共享不仅会给城市公共基础设施的建设模式、运营模式带来改变,更可与“数字孪生城市”、“城市大脑”技术相结合带来城市管理模式和城市运行模式的改变。这些新业态和新模式也将拉动智慧杆塔的进一步发展,形成良性循环。

    智慧杆塔发展建议

    (一) 建立跨部门协调机制,推进统筹规划和综合共享智慧杆塔是城市新型公共基础设施,涉及到城市规划、公共安全、交通、通信、市政、环境等多个垂直领域的政府部门职能和监管责任,并可供多个部门共享使用,智慧杆塔的落地建设和后续运维需要以统

    一协调的规划管理为前提。一方面,将传统杆塔替换或改造为智慧杆塔不仅是对杆塔本身改造,还需要对通信和供电管网、市政管理平台进行相应的升级,需要资金和市政施工时间的双重投入,城域级别的智慧杆塔系统升级改造更是对城市建设秩序和基础资源管理能力的巨大考验。另一方面,智慧杆塔远景智慧功能的实现也需要全局统一的规划,分散建设的杆塔项目会给城市级整体管理系统和数据平台的构建和升级带来困难。

    建议将智慧杆塔作为未来城市标准配置的重要公共基础设施,纳入城市整体发展布局,以统一规划、科学统筹、集约建设为原则,建立跨部门协调机制,综合各部门管理和业务需求,结合5G 网络部署,深度共建共享,减少和避免后期重复建设的资金和时间成本。同时,建议提前布局全局统一的管理运营模式,有效打通数据壁垒,实现城市运行数据的互联互通,真正实现城市的智慧化、精细化管理。

    (二) 建立跨专业、系统化且适度超前的标准体系,促进规模化部署

    目前智慧杆塔的解决方案“百花齐放”,带来了产业创新,但同时也存在一杆一设计,成本难以分担,以及各自系统封闭、接口不统一等问题,给建设运维单位的方案选择、系统集成带来了居高不下的成本负担和较大的实施难度,严重影响智慧杆塔的规模部署。另一方面,智慧杆塔的系统构成涉及到通信、视频监控、照明、环境监测、信息发布、能源及运维等多种子系统,各子系统的专业领域不同。目前在各专业领域已存在一些相关分立标准,但是仍缺少能够针对智慧杆塔具体解决方案的系统化标准。在实践中也出现过由于强行拼搭系统,各子系统无法兼容,系统无法运行或故障率高的情况,以及由于采用的设备无法适应杆塔运行环境,寿命无法保障的情况。

    建议以规模化建设为导向,制定跨专业、系统化、有针对性的智慧杆塔相关设计、技术及测试验收标准,通过标准化形成方案相对统一、杆体构件化、功能模块化、接口兼容且成本更优的建设方案,保障智慧杆塔的低成本及高质量部署,促进规模化建设走上快车道。同时,由于对城市来说智慧杆塔的总体建设是分阶段的长期过程,标准的制定宜适度超前,兼顾各专业领域的个性化创新需求,为未来发展保留扩展空间。

    (三) 积极探索、丰富创新业务和创新应用,推动效益化发展

    目前,智慧杆塔的应用仍主要在于传统基础设施的网联化层面,如通信网络覆盖、视频监控采集、环境数据采集、市政照明遥控、显示屏宣传广告服务、充电桩服务等。虽然已经出现了很多基于智慧杆塔的智慧化应用案例,但由于新技术出现时间短、杆塔项目规模整体较小等原因,总体上仍处于起步阶段和探索阶段。智慧杆塔作为新生事物,前期发展主要依赖于鼓励、探索性外部投入,需要通过新业务和新应用塑造发展内生动力和核心竞争力,拉动需求,形成良性循环。

    建议探索、丰富智慧杆塔的创新业务和创新应用,深入理解城市发展和居民美好生活对服务的需求,探索帮助企业客户解决痛点的方法,充分借助5G、物联网、边缘计算、互联网、云计算、大数据、人工智能等ICT 技术的赋能作用,发挥杆塔的综合优势、点位优势和规模优势,为城市和居民提供更智慧化、便利化、绿色化的创新服务,为企业客户创造效益和价值。

    (四) 加强商业模式的创新探索,实现协同共赢的产业生态

    当前,传统的城市公共基础设施主要依赖政府投资建设,并由政府部门设机构负责运营。智慧杆塔等新型公共基础设施的建设成本相对于传统公共基础设施仍然较高。更重要的是,这些新型公共基础设施价值的充分实现需要以规模化布局为基础,需要大量、长期、可持续的资金投入,给政府建设运营会带来更为巨大的财政压力。另一方面,这些新型公共基础设施建设运维管理和持续升级需要的专业知识也与传统公共基础设施有差异,采用传统方法无法保证对智慧杆塔的用户企业提供有效的应用支撑和技术的持续升级。

    建议加强商业模式的创新探索,建立一种由政府统筹监管、参与者协同共赢、广大民众共同受益的投资运营模式。由专业化的主体统筹各方需求,实现规模化建设、专业化运维,最大程度实现资源及信息统一共享,推动智慧杆塔行业的长期可持续发展。