隨著第五代通信技術正式投入商用，智慧城市建設進入了提速期，全國各地都在加快推進5G智慧城市基礎設施建設和應用場景落地，以期通過“智聯(lián)萬物”，引領和驅動城市創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)城市綜合服務治理水平和生產發(fā)展能力的迭代升級，以及人民生活幸福感、獲得感的提升。
智慧城市“智聯(lián)萬物”承托網絡的主要特點包括：作為安裝介質，可以提供穩(wěn)定的加載結構；作為能源網絡，可以提供可靠的供電保障；作為傳輸通道，可以提供通暢的泛在通訊路由；作為數據入口，可以提供便利的采集匯聚方式；能夠為新型智慧城市在室外公共空間中的數據采集、邊緣計算、5G基站建設等各類應用的加載提供基礎設施服務。
基于城市照明設施的綜合屬性與“智聯(lián)萬物”承托網絡的上述特點天然匹配，通過對傳統(tǒng)路燈桿件賦能為智慧燈桿，在新建路燈設施時采用合并桿件、同步建設地下管網，以及對存量路燈桿件進行智慧化改造[1-6]。賦能后的路燈（城市照明設施網），基本功能與價值屬性由交通附屬、市政配套轉為“毛細血管級”應用前臺、“神經元級”數據樞紐。鑒于此，城市照明體系將作為智慧城市時代組網的首選。
1）信息化思維促進城市照明產業(yè)新布局。隨著城市照明行業(yè)市場化進程加快，城市照明設施量的增長以及服務政府、服務市民的需求的不斷提高，各地傳統(tǒng)照明企業(yè)和部門均面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。信息時代的到來，為照明行業(yè)帶來了千載難逢的發(fā)展機遇。
以南京市路燈管理處（以下簡稱南京路燈）為例，自2003年被列為改制單位以來，南京路燈不斷嘗試企業(yè)化運行之路。2013年，在智慧城市試點之初，南京路燈便開始立足路燈之本，心懷發(fā)展之光，不斷探索與嘗試，確定了“信息路燈、智慧路燈、價值路燈”三步走發(fā)展戰(zhàn)略，分步制定了三個三年規(guī)劃目標，分別對應信息路燈、智慧路燈、價值路燈三個發(fā)展階段，目前基本實現(xiàn)了信息路燈（2014—2016）、智慧路燈（2017—2019）兩個三年規(guī)劃目標，初步構建了一個總部、一個設施運營中心、四個子公司的組織架構；打造了低成本、高耐受、高品質、高效能的智慧路燈運維管養(yǎng)體系；形成了5G+智慧路燈面向存量設施改造的南京方案；布局了新建設施地下管線網絡等。
2）效能提升成為城市照明管理的必然趨勢。單燈監(jiān)控、地理信息、大數據分析、設施全生命周期管理，形成了信息時代城市照明管理的全新要素和現(xiàn)代化工具。這不僅是工具的改變，更將帶來傳統(tǒng)照明管理的轉型。
以南京為例，信息時代照明管理迭代的核心路徑起源于用監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)感知現(xiàn)場設施運行狀態(tài)，用信息平臺管理人的行為，建立故障與運維資源的精準配對、迅速配對；實踐于傳統(tǒng)模式的調整，2019年5月開始的南京市奧南地區(qū)全單燈定修模式；拓展至全維護體系的巡、修分離；延伸于組織機構的調整，達成一線班組的白班、晚班作業(yè)時間的調整；聚焦于效能提升的目標，達成修燈自作定額化、設施整治項目化。目前，晚班情況下，平均修燈量達到15盞/天，修燈量提升100%，提升30%效率；白班情況下，2019年節(jié)能改造量增長2.7倍。效能的升級也為承載智慧城市新基礎設施的管理提供了必備條件。
以上即城市照明“0—1”的角色轉變。2020年，隨著南京“四新”行動計劃和數字經濟發(fā)展三年行動計劃的發(fā)布，5G+智慧城市建設全面提速，南京路燈的第三個三年規(guī)劃（2020—2022）“圍繞服務應用落地，聚焦智慧新光，全面實現(xiàn)產業(yè)轉型升級”正式啟動。
通過信息化途徑，將傳統(tǒng)的燈賦能成為智慧的燈，用智慧的燈點亮智慧的城，是目前形成共識的必由之路。通過政策、資金、應用三種模式驅動，按照“先地下、后地上，先凈化、后賦能，先基礎、后應用”的原則，通過“共管、共網、共廊、共桿、共平臺”，實現(xiàn)“統(tǒng)一規(guī)劃設計、統(tǒng)一建設賦能、統(tǒng)一運營管理”，智慧城市的發(fā)展路徑殊途同歸。
2.1亟需解決的最后一百米的問題
路燈和智慧的結合已經是當前的最優(yōu)方案。但供給側缺少應用場景和需求側缺乏實施路徑的矛盾，讓路燈和智慧的結合出現(xiàn)了亟需解決的最后一百米的問題。
1）成本投入問題。
從經濟成本上看，新建智慧桿的單體造價各個城市基本相近，平均單桿造價在15～20萬元，以一個普通地級市15萬桿燈桿而言計算，最低需要225億元，分三年實施，每年需要75億元。這僅是直接建設成本，還不包含其他間接成本。存量設施因現(xiàn)有的路燈體系需要改造賦能才能滿足應用加載需求，難以直接提供穩(wěn)定的供電保障和可靠的通訊路由。除了南京外，其他城市均是以新建的方式來推進，投資巨大，實施困難。
從時間成本上看，以普通地級市為例，除非新建一座城市，否則城市全部路燈設施在三年內重建是一件不太現(xiàn)實的事情，而且數十年乃至上百年形成的城市格局及公共基礎設施功能分布早已交融。以南京主城區(qū)而言，所有功能照明設施更新一輪的科學周期需要10年甚至更長時間。而4G到5G的迭代僅僅用了6年，智慧城市功能應用端的產品和技術更新迭代的速度則更快，可以說技術和產品應用等不起一個完整的基建合理周期。
2）推進實施問題。
其一是缺少統(tǒng)一的承載主體，現(xiàn)有資產無法有效發(fā)揮杠桿效用，存量資源與建設資金不能形成良性循環(huán)，影響城市建設的發(fā)展步伐。其二是路燈資產權屬分散，經營管理權條塊分割，影響智慧城市的協(xié)同建設；其三是維護單位各自為政，水平參差不齊，缺乏技術標準，無法形成高效協(xié)同、統(tǒng)籌規(guī)劃的運維管理平臺。
3）運營變現(xiàn)問題。
智慧桿建設需要從頂層規(guī)劃做起，同步規(guī)劃、同步設計、同步實施、同步交付使用，雖然能夠形成較好的展示面和應用點，但也因此受制于城市的建設步伐，推進節(jié)奏相對緩慢；并且新建設施多在新城區(qū)，商業(yè)發(fā)展人員集聚需要時間，智慧桿的功能應用遠離實際場景；再者當前如治安監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測等功能的集成，多是服務于城市治理服務水平的提升，屬于政府職能或社會公益，無法產生直接的經濟回報；而諸如無人駕駛、遠程醫(yī)療等商業(yè)價值的變現(xiàn)，不僅需要滿足更多的要素，還需要立法層面的支撐，等待的周期更為漫長。
4）數據共享問題。
其一是多部門協(xié)同困難，需要同步整合實現(xiàn)多種訴求；其二是數據共享通道未能有效打通，不能支撐新型智慧城市“六個一”的核心要素。
2.2基于城市照明新基礎設施建設的南京模式
自2013年開始，深化改革、自我革命已經成為南京路燈第一個三年規(guī)劃的主標題。在這樣“物競天擇”的環(huán)境中，南京路燈充分發(fā)揮主觀能動性產生內生動力，形成了服務智慧城市建設、解決最后一百米問題的南京模式，加速實現(xiàn)“用智慧的燈，點亮智慧的城”，即基于城市照明推行的智慧城市“1—N”的增長過程。
1）初步形成了穩(wěn)定的協(xié)同機制。
南京主城的路燈建設養(yǎng)護體系一直相對穩(wěn)定，均由南京路燈管理處進行統(tǒng)籌，尤其是2016年合并桿工作開展以來，路燈處牽頭公安、交管等多個桿件功能使用部門，進行了整體的設計實施，形成了良好的協(xié)同機制，這給智慧桿的集中推廣帶來了極好的條件，這種條件也是其他城市目前在紛紛營造和追求的。在其他城市規(guī)劃統(tǒng)一管理的同時，南京已然具備了這種優(yōu)勢條件，實施主體明確、市場穩(wěn)定統(tǒng)一、多部門聯(lián)動體系成熟。
2）基本實現(xiàn)了載體可靠。
“合并桿”建設為智慧桿發(fā)展提供實現(xiàn)載體。合并桿作為智慧桿的基礎版本，是燈桿智能化的先決條件。2016年南京開始啟動共桿建設，三年來綜合桿件建設總數達116條，總地理長度約200 km，新建改造桿件數量7679桿，綜合桿件數量2257桿，新建規(guī)模在全國處于領先地位。合并桿建設工作滿足了智慧桿基礎設施系統(tǒng)對安裝介質、能源網絡、傳輸通道的要求，為智慧桿產業(yè)發(fā)展提供了實現(xiàn)載體。
3）驗證了“合并桿-智慧桿”的建設成效。
據統(tǒng)計，從2016年實施合并桿工作起，南京主城區(qū)每年城市功能照明（含綜合桿）建設投入資金約為5000萬元至1億6000萬元，升級改造費用投入約占建設費用的60%。改造升級所花費的資金缺口，由路燈處通過運維效能升級后成本下降節(jié)余、節(jié)能改造電費節(jié)余、工程建設的合理利潤進行反哺來維持。這不增加財政負擔，不向政府及社會公益服務收費，同時遵循現(xiàn)有的合并桿建設體系。通過南京夫子廟大石壩街智慧路燈項目，南京路燈已經摸索出了統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計、統(tǒng)一實施的實踐路徑，成功助力5G+智慧夫子廟建設，起到了良好的展示應用效果。
4）創(chuàng)造性地實現(xiàn)了存量設施智慧化方案。
目前全國布局智慧桿建設有兩種思路——“增量新建”與“存量改造”。相對“增量新建”，“存量改造”更被業(yè)內關注，因為存量設施所屬區(qū)域內人員活躍度高，并且具備實際應用場景。但大多數城市因為自身燈桿基礎設施建設落后，無法提供穩(wěn)定的供電保障和可靠的通信路由，就只能以新建的方式來推進存量改造，投資巨大且實施困難。南京依托自身照明設施的可靠、照明線路的純凈，創(chuàng)造性地升級控制技術，以單燈控制手段調整運維模式，高效構建三網貫通平臺，快速響應智慧化落地需求。以低投入、高響應、短時間、少協(xié)調的“封閉”運作在1.7 km2的南京青奧示范區(qū)投資了約200萬元，歷經40天左右，成功驗證了存量設施改造的可行性，實現(xiàn)了智慧城市應用最便捷、最集約的落地。
5）基本具備數據對接便利的基礎。
路燈管理信息化改革為智慧桿發(fā)展奠定應用基礎。2013年路燈管理信息化建設工作開始啟動，目前南京路燈已經建設完成了兩個現(xiàn)代化信息系統(tǒng)，即城市照明信息化綜合運營系統(tǒng)和單燈監(jiān)控與調度系統(tǒng)。路燈管理的信息化提升工作滿足了智慧桿基礎設施建設對數據入口的要求，為智慧桿產業(yè)發(fā)展奠定了應用基礎。
6）提前籌劃實現(xiàn)企業(yè)化運作。
南京路燈2017年投資組建全資子公司“江蘇未來城市公共空間開發(fā)運營有限公司”。該城市與多個新型研發(fā)機構密切合作，研發(fā)了單燈控制器、儲電供電管理設備、集多種功能一體的多功能燈桿等產品，申請各類專利達28項；開發(fā)了未來城市照明云平臺，桿件設備管理系統(tǒng)等，服務智慧桿的建設管理運營；三年來結合合并桿建設自主投資完成300 km地下管道布設，并進行了主要道路交會區(qū)智慧桿改造，形成了良好的智慧應用基礎。
基于城市照明的智慧城市產業(yè)生態(tài)發(fā)展路徑
信息技術及場景應用服務城市治理水平和城市功能的提升，服務人的生活、教育、經濟、環(huán)境等城市能力的增長。而“以人為中心”才是智慧城市智聯(lián)萬物、慧及未來的根本所在，這就涉及智慧城市“N—∞”無限生長的過程。從實現(xiàn)城市現(xiàn)狀的數字孿生；進而到在歷史數據中分析、識別城市問題，并總結、挖掘城市運行規(guī)則的學習孿生；再到模擬不同環(huán)境背景和決策下的發(fā)展情景，供決策參考的模擬孿生；最終實現(xiàn)通過實時數據接入，由人工智能自動決策及控制的自主孿生。
1）以智慧路燈為構網藍本，構建泛在的、顆粒度更細膩的、層次更多元的城市物聯(lián)感知體系。
路燈在智慧城市中的功能本質是一張網，智慧路燈所構筑的網絡是智慧城市應用場景落地實現(xiàn)的現(xiàn)實所在。應用場景作為需求端存在著無限的想象空間，這樣的想象對城市物聯(lián)網提出了極高的要求，它不僅需要是泛在的，而且需要顆粒度極其細膩，所以構建這張城市感知網的節(jié)點不應該只有路燈。
城市路燈由傳統(tǒng)市政基礎設施向信息基礎設施轉型的思路，對公用設施、交通設施、市容環(huán)境設施、園林綠化設施以及河堤護欄、文物古跡等其他設施同樣適用。一方面，通過5G智能化方式和物聯(lián)網技術對傳統(tǒng)基礎設施賦能，使其本身效能更高、品質更好、成本更低；另一方面，賦能后的傳統(tǒng)基礎設施，作為組網的一部分，使得城市物聯(lián)感知體系更泛在、更多元、層次更豐富、顆粒度更細密，也可以使公益性傳統(tǒng)基礎設施具備經營的基因和造血功能。
半徑為35 m的智慧燈桿，連接半徑為500 m的公共電話亭、閱報欄，連接半徑為1000 m的公廁，連接半徑為3000 m的垃圾中轉站以及更多的、散布的傳統(tǒng)基礎設施，可以共同支撐起分布式邊緣云架構，打通“神經網絡、神經元、神經末梢”，最終形成“以人為中心”的沉浸式智慧城市服務體驗。
2）以智慧路燈平臺發(fā)起專業(yè)應用的互聯(lián)，為其他城市依托智慧桿建設5G智慧城市提供南京經驗。
智慧城市建設到了當前階段，路燈的價值日益凸顯，然而傳統(tǒng)的路燈管理單位卻日益邊緣。以智慧路燈平臺發(fā)起專業(yè)應用的互聯(lián)，為其他城市依托智慧桿建設5G智慧城市提供南京經驗。
為了表現(xiàn)智慧路燈作為智慧城市新型公共基礎設施的現(xiàn)實涵義，南京路燈通過“增量新建”與“存量改造”并舉的方式，實現(xiàn)了自我定義——路燈即是網。這張網聯(lián)通著技術與應用兩頭，融貫著新型智慧城市建設的通訊技術端、云技術端 、產品設備應用端及邊緣計算能力，支撐著“智聯(lián)萬物”城市界面的應用落地。
3）以智慧路燈為內核，串聯(lián)“云”與“端”，聯(lián)系“客戶”與“應用”，形成貫穿上下游全產業(yè)鏈的產業(yè)集群。
（a）應用方面，基于智慧路燈的智慧城市建設，近期首先是服務于5G基站建設，通過構建泛在的新網絡，實現(xiàn)如雪亮工程、智慧交通，充電樁、環(huán)保監(jiān)測、信息發(fā)布、導航增強等更多單項應用落地；中期借助整合數據、優(yōu)化算法、功能集成等，架構應用新場景，實現(xiàn)如智慧停車、智慧清掃、車路協(xié)同、智慧安防等城管、市政、交通、公安等多個領域管理效能提升。遠期可以期待智聯(lián)萬物的以人為中心的智能空間。
（b）產業(yè)方面，智慧路燈應該成為智慧產業(yè)的培養(yǎng)皿、智慧園區(qū)的孵化器。政府可以通過政策引導，深化政企協(xié)作，擴大智慧路燈基礎設施布局、開放智慧路燈應用場景資源，優(yōu)化智慧桿應用生態(tài)，集聚上下游企業(yè)，打造智慧桿產業(yè)園區(qū)，促進智慧桿產業(yè)鏈上下游企業(yè)及相關產業(yè)集聚，形成創(chuàng)新產業(yè)鏈，實現(xiàn)城市量級智慧桿布局及應用場景構建，培育智慧產業(yè)發(fā)展新生態(tài)。
隨著智慧城市時代的臨近，智慧桿件及其相關體系將成為城市新基礎設施的關鍵節(jié)點，或將成為行業(yè)跨界發(fā)展的焦點。城市照明行業(yè)應通過內生驅動，加速實施照明設施管理迭代、設施品質升級（“0—1”），加速落地智慧城市基礎網絡、應用場景（“1—N”），加速形成圍繞智慧城市的多專業(yè)融合的產業(yè)生態(tài)圈（“N—∞”），從而實現(xiàn)城市照明更加健康可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
[1] 肖輝,李文超,朱應昶,等.多功能智慧燈桿系統(tǒng)應用研究[J].照明工程學報,2019,30(4):1-5.
[2] 田宗奇,齊飛,劉保玉.從5G基站建設的角度探討智慧桿的標準化[J].照明工程學報,2019,30(5):32-35.
[3] 方景，殷濤，王坦，等.“5G+智慧燈桿”在智慧城市中的應用探討[J].照明工程學報,2019,30（4）:6-9.
[4]臧鋒，黃李奔，王鵬展.淺談基于城市綜合桿件的物聯(lián)感知網絡及交互體系[J].照明工程學報,2019,30（1）:88-91.
[5]臧鋒，王鵬展.城市照明信息化管控體系建設路徑的探索[J].照明工程學報,2019,30（3）:139-144.
[6]臧鋒，王鵬展.南京城市照明管理的大數據分析[J].照明工程學報,2019,30（4）:40-47.
來源：照明工程學報
