——宏達信諾HXGE系列工業智能網關在智慧城市解決方案中的應用
一、智慧燈桿系統發展背景
城市道路照明系統是城市公共設施的重要組成部分，隨著全國城鎮化建設的不斷推進，城市道路照明路燈的數量越來越多，能耗越來越高，給城市供電系統帶來不小壓力。同時，城市照明系統的日常維護工作和高昂的維護成本，給城市綜合管理造成了巨大的困難。隨著城市現代化發展的需要，城市公共基礎設施不斷升級改造，城市照明系統的升級改造也愈發顯得重要。
隨著2016年《“十三五”城市綠色照明規劃綱要》的實施，全國很多城市以提升照明品質和實現照明節能為核心，以建設智慧城市為契機，大力發揮智慧照明在智慧城市建設中的引領作用，智慧燈桿在其中更是發揮了關鍵作用。每個城市都擁有數量眾多的路燈，是最密集的城市基礎設施，便于信息的采集和發布。這些智慧燈桿不僅在傳統的照明功能上進行優化，還融合了多種智能功能，從而形成了智慧燈桿系統。
二、智慧燈桿系統架構
智慧燈桿系統除了實現節能、環保、智能的照明系統外，還可承擔各種應用系統：如安防及道路智慧監控、環境信息采集、WIFI 熱點、LED信息發布系統、充電樁等系統，承擔了基于智慧城市建設為目標的物聯網感知入口和服務大眾的出口，成為智慧城市前端的信息中樞，為城市的信息感知、市民的交通出行、路況的輔助管理等提供各種場景化、定制化服務。而在智慧燈桿系統功能實現的過程中，宏達信諾的HXGE系列工業智能網關則承擔了集中通信、控制和運營管理的角色。
智慧燈桿系統一般分為三個層級，分別為感知層、網絡層、應用層。
1、 感知層：主要包括負責前端數據采集和相關信息輸出的設備，比如：照明燈、各類傳感器、攝像頭、音頻廣播、LED屏等設備。下圖為智慧燈桿示意圖：
智慧燈桿可以依托LED路燈和智能控制平臺，集成WIFI基站、攝像頭、紅外線傳感器、雷達、電子顯示屏、充電樁、電子等，變成一個信息載體，實現數據監控、環保監測、車輛監控、安防監控、燈桿屏、城市洪澇災害預警、區域噪聲監測、市民應急報警等。
2、網絡層：主要包括負責感知輸出設備的數據通信及控制的設備，本文系統方案中主要應用的是宏達信諾的HXGE系列工業智能網關，下面以此類系統中常用典型型號HXGE-6204工業智能網關為例介紹網關性能如下：
HXGE-6204是宏達信諾自主研發的“工業物聯網智能網關”產品家族成員，是一款基于工業物聯網架構設計的工業級嵌入式軟硬一體設備。該系列產品內置豐富的規約轉換庫非常適合于協議轉換或現場通訊管理等應用；內置遠程運維管理模塊，可以對遠程設備進行調試、跟蹤、下載等功能。
1） 智能網關集成豐富的物理通信接口，如：RJ45以太網口、RS485/RS232串口、WIFI接口、4G/5G無線接口等；
2） 智能網關內置海量的各行業通信協議，如：Modbus RTU/TCP、DLT645-2007、IEC104、MQTT等，方便采集各種類型的設備數據；
3） 智能網關支持定制開發，可以對接大部分常見主流云平臺；
4） 智能網關支持加裝大容量存儲卡，便于數據的本地存儲；
5） 智能網關支持-40～80℃工業寬溫應用，適應各種惡劣的應用環境；
6） 智能網關具備遠程調試功能，方便設備的遠程運維管理。
宏達信諾HXGE-6204作為一款工業智能網關，通過與智慧城市應用中的需求相結合，其在智慧燈桿系統中起到非常重要的作用。
1）智能照明系統
HXGE-6204工業智能網關支持照明系統對市政路燈精細化管理，可以對單盞路燈進行開關、調光、群控、電壓電流采集、功率調節、燈桿漏電檢測、燈具故障監測、回路控制數據統計、用電分析、支路電流檢測等。
2）信息發布系統
HXGE-6204工業智能網關通過千兆RJ45高速網口接入信息顯示屏，傳輸視頻、圖片等媒體內容，可遠程設定下發媒體播放計劃，管理文字、圖片、視頻素材，組合素材編制節目，如場所通知、政策動向、商業廣告等，還可遠程開關屏幕、重啟、截屏、調整亮度等。
3）語音通訊系統
HXGE-6204工業智能網關支持建立語音通訊鏈接，智慧燈桿搭載一鍵告警語音通話器后，可接入智能網關，實現現場和管理中心的雙向語音通訊，第一時間反饋現場情況，或是轉接到相關部門進行現場指導。例如：高速語音廣播、河邊防溺水告警等。
4）視頻監控系統
HXGE-6204工業智能網關支持接入攝像頭，實現入侵偵測、越界偵測、移動偵測等智能偵測功能,可以監測車流量監控、實時路況、違章抓拍、安防監控、市政設施監控、特殊人群監控、無人智慧停車管理。支持350°水平旋轉，垂直方向0°-90°，系統具有內網監控、外網監控、視頻回放、視頻管理等功能，客戶分屏管理、云臺控制等操作。
5）環境監測系統
HXGE-6204工業智能網關支持對接氣象傳感器采集，綜合采集溫度、濕度、雨量、氣壓、PM2.5、PM10、光照、風速、風向、噪聲、光輻射、紫外線強度等氣象數據。采集的參數完全滿足智慧環保、智慧照明等行業需求。通過RS485有線輸出方式，直接將數據輸出至智能網關，智能網關將數據統一上傳到智慧云平臺，實現后臺的統一管理。
6）防塵降噪系統
HXGE-6204工業智能網關支持接入智慧燈桿搭載的空氣監測儀，采集空氣中的PM2.5、PM10含量數據，當超過設定閾值后，智能網關的邊緣策略功能，能夠自動控制霧化噴口開啟，進行噴灑水霧降塵除霾作業。當傳感器采集的PM2.5、PM10等數據低于設定范圍后，智能網關也能夠通過工業接口自動控制關閉霧化噴口，管控水電消耗，有效均衡效率跟節能。同時智能網關也能實時監測水量消耗、電量消耗、噴口工作狀態等信息，并將以上數據統一上傳到智慧云平臺，實現在線集中監測感知空氣質量，優化工作的效果。
3、 應用層：感知層的海量數據通過網絡層上傳至云端，在云端形成大數據。這些數據可與政府內部的交通系統、警務管理系統、財政管理系統和采購管理系統進行交互，基于對感知層海量信息的處理與分析，對包括民生、環境、公共安全等在內的各種需求做出智能化響應和智能化決策支持，使得城市生活達到“智慧”狀態。
三、智慧燈桿系統綜合效益
智慧燈桿系統帶來的效益包括顯著的經濟效益和社會效益。
首先，從經濟效益的角度來看，智慧燈桿系統通過集成5G、物聯網等技術，實現了路燈的智能化管理和控制，顯著提高了路燈的利用率和照明效率。例如，通過精準控制開關燈時間，解決了過早開燈和過晚關燈的問題，有效降低了電能消耗，實現了節能減排。此外，智慧燈桿系統還具備故障主動報警機制，能夠準確定位故障地點及故障類型，提高了維護搶修效率，降低了日常設施巡查成本。這些功能應用大幅提升了城市照明管理科技水平，降低了運行管理的人力物力消耗?。
其次，在社會效益方面，智慧燈桿系統與城市綜合管理系統的結合，不僅提高了城市管理水平，實現了對路燈的實時監控、監測和管理，提高了城市照明的安全性和可靠性。通過智能化控制系統，可以提供更加舒適、健康的照明環境，為居民的生活質量帶來積極影響。此外，智慧燈桿的建設和應用還推動了城市的智能化發展，為城市信息化建設做出貢獻，進一步提高了城市的形象和治安穩定性?。
綜上所述，城市智慧燈桿系統是整個智慧城市綜合管理系統的重要組成部分。智慧燈桿不僅是智慧城市建設的基礎設施，還是推動城市管理智能化、提高資源利用效率、增強城市安全性、促進綠色發展和技術創新的重要力量。隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展，智慧燈桿在未來的智慧城市中將發揮更加重要的作用?。
