城市集約化建設探討
——以多桿合一為例

李智明， 張政寬， 莫夫， 張輝

（1. 勤上光電股份有限公司；2. 廣東科技學院）

1 引言

城市建設隨之而來的是道路上各種類型的市政桿件的建設愈發(fā)密集，道路上空各種架空線纜、道路兩側(cè)桿件林立問題已經(jīng)成為城市發(fā)展的制約因素。共建共享的集約化建設是解決這一矛盾的重要途徑。

2 集約化建設現(xiàn)狀

現(xiàn)在道路早已不再是單純的交通通道，同時也是信息高速通道，其管理涉及多個部門，每個部門根據(jù)自身的管理需求會建設對應的基礎設施，且大都是獨立建設和運維，一定程度上制約了城市發(fā)展。

道路常見桿件主要有路燈桿、紅綠燈信號桿、交通標志桿、電警桿、視頻監(jiān)控桿、通信桿和電線桿等。各部門根據(jù)自身需求“獨桿獨用”進行建設，不僅占用了大量道路資源，而且還會引起反復建設施工。大量桿件影響了城市道路景觀和行車安全。道路桿件擁擠復雜的狀態(tài)歸根結(jié)底是由于權(quán)屬和功能、建設時間以及設計標準等幾個方面造成?！岸鄺U合一”是解決上述問題的一個重要方法和途徑。

3 集約化建設策略

3.1 集約化建設必要性

道路各類桿件等基礎設施設備功能單一和管理分散的問題，通過多部門參與共建共享的方案整合各類資源，不僅可以有效解決被人詬病的重復建設和“桿塔林立”的相關(guān)問題，還可以提升城市環(huán)境，節(jié)約資源，促進管理運行效率。

5G被譽為構(gòu)筑萬物互聯(lián)的根基，選址難、建設難是5G基站建設的難點之一。5G基站建設趨勢將以“小微基站”建設為主。結(jié)合路燈桿等常見桿件安裝小微基站將是最可行的方式之一，這樣可以資源共建共享，極大地降低建設成本[1]。

接口豐富、功能靈活的多功能桿，為道路未來應用提供可擴展的基礎平臺，減少重復施工建設，也避免影響環(huán)境與交通運行。

3.2 集約化建設的可行性

從多桿合一的模式來看，主要有三種模式。

1）路燈桿模式

以路燈桿為主整合公安、交通、通信等多個領域的其他桿件資源。因路燈桿自身帶桿帶電和地理坐標屬性、分布廣泛、均勻規(guī)律，成為最佳載體之一[2]。

2）交通工程模式

以交通信號桿、電警桿和道路標牌桿等領域的桿件為主，由對應的公安交管相關(guān)部門牽頭，對道路桿件和箱體資源進行整合。

3）鐵塔基站模式

借助5G基站建設需求，促使運營商切入智慧桿塔相關(guān)領域的投資布局，實現(xiàn)資源整合優(yōu)化。

3.3 集約化建設的政策支持

在新基建、5G等新的需求和人工智能等新的技術(shù)推動下，智慧桿行業(yè)迎來了空前未有的發(fā)展機遇。不少省市和地區(qū)已在“多桿合一、多箱合一”的集約化建設方面制定出一系列政策法規(guī)和導則等文件。這些政策有效引導和推動“一桿多用”的集約化建設方式，極大地推動了行業(yè)的發(fā)展。

國內(nèi)政策積極引導行業(yè)的有序健康發(fā)展，各地紛紛響應支持集約化建設的試點應用和推廣，探索結(jié)合本地實際需求的應用和落地建設方案。

3.4 集約化設計

多桿合一的設計各具特色，各地的執(zhí)行標準略有差異，大體上具有普適性。通常而言，由5大標準結(jié)構(gòu)模塊組成，分別是主桿、副桿、橫臂、挑臂和滑槽等。桿件設計宜采用模塊化、易裝配、高擴展、高復用和高安全的設計方式[3]。此外還要有一定的超前性，充分考慮未來一段時間內(nèi)可能存在的功能擴展、設備安裝需求。設計荷載、極限狀態(tài)參數(shù)、地基基礎尺寸等結(jié)構(gòu)參數(shù)須符合相關(guān)標準規(guī)范。

桿件布設通常以路口優(yōu)先原則順序進行，以交通信號燈和電子警察等設置要求嚴格的市政設施點位作為控制點，就近整合其他桿件設施，再適當調(diào)整前后桿件間距，整體上調(diào)整優(yōu)化布局[4]。

多桿合一整合硬件設施設備只是集約化設計的第一步，更重要的是利用整合的硬件設施設備，打通數(shù)據(jù)共享共用，實現(xiàn)互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)聯(lián)動，解決部門之間的協(xié)同、信息聯(lián)動缺乏導致城市管理工作難以有效統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、監(jiān)督指導、綜合評價的多種問題。

3.5 集約化建設的“痛點難點”

“多桿合一”的集約化建設在建設、運維方面可實現(xiàn)降本增效，在城市管理方面可以提高管理服務升級。政策利好，行業(yè)前景光明，但存在尚未有效解決的“痛點難點”。

3.5.1 集約化建設運維涉及多個部門

“數(shù)據(jù)孤島”和“多極管理”是行業(yè)發(fā)展的一大掣肘。智慧桿對應的業(yè)務和數(shù)據(jù)對接分散在多個行業(yè)的主管部門，權(quán)責界定、費用均攤、數(shù)據(jù)安全和收益分配等一系列問題如何統(tǒng)籌建設和管理成為目前最大的挑戰(zhàn)。

集約化建設涉及諸多領域?qū)I(yè)，因此需要多個政府職能部門統(tǒng)籌建設管理。先小范圍地開展試點，結(jié)合當?shù)貙嶋H情況探索適合當?shù)毓芾淼姆绞椒椒?，形成一套可行性高的方案再逐步推廣應用。

國內(nèi)試點的一些城市給出了較優(yōu)的方式可作參考：聯(lián)席會議制度，成立項目聯(lián)合辦公室，確立總的牽頭部門，通過這個牽頭部門匯總和協(xié)調(diào)各方需求，推進項目的建設實施。如2018年上海市架空線整治項目[5]以及深圳市制定的《深圳市多功能智能桿基礎設施管理辦法》有效推進解決項目建設實施過程當中的問題。

3.5.2 硬件設備以及數(shù)據(jù)、軟件具有多種多樣的類型

不同的硬件設備其結(jié)構(gòu)、接口不盡相同，數(shù)據(jù)具有異構(gòu)性，對應數(shù)據(jù)處理的軟件多樣，關(guān)聯(lián)的處理任務又不盡相同，處理任務的管理也非常復雜，實現(xiàn)不同場景的應用需求也就極其復雜。

為適應多種不同應用的需求，模塊化和標準化設計軟硬件，實現(xiàn)互操作性與低成本，并減少建設所需時間[6]。通用化的模塊對提升質(zhì)量、保障安全、確保合規(guī)等方面都起到推動作用。

3.5.3 前期建設成本高，盈利模式不清晰

智慧桿前期投入大，而盈利模式?jīng)]有一個清晰的方向，數(shù)據(jù)孤島和多極管理等問題阻礙了智慧桿建設步伐與行業(yè)發(fā)展。

各地積極探索建設模式，包括政府主導建設運營、EMC、PPP模式等，政企合作是個相對不錯的選擇，引入第三方資本投資，通過EMC節(jié)能改造、政府信息回購、產(chǎn)品租賃等方式進行項目運作，實現(xiàn)收支平衡。在固定的年限內(nèi)如收不回投資建設成本，由政府進行項目資金兜底，補償給建設方，兜底金額平攤到每年，或者政府用建設項目利潤置換。

4 集約化建設案例分析

此前，因各部門權(quán)責等因素，智慧桿的項目建設和行業(yè)發(fā)展往往會遇到各種掣肘，而今在新基建和5G建設的浪潮下，可從5G建設的方向推動發(fā)展。

在政策、技術(shù)等利好形勢下，江西南昌市在智慧桿方面做了一系列實踐。在南昌新建城市基礎和公共配套設施項目積極探索了新的發(fā)展思路和模式。

本項目是南昌市首個智慧桿的試點工程。通過AI、IoT等新一代信息技術(shù)，構(gòu)建以智慧桿為基礎，以數(shù)據(jù)為核心的新一代智慧城市管理體系。

南昌新建城項目是施工單位針對新建城的發(fā)展定位量身定制打造的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案。方案以智慧桿為載體，對區(qū)內(nèi)13條道路進行整體設計及施工，由高、中、低多種功能配置型號組成，項目共有768桿智慧桿，智慧桿功能包括智能照明、安防監(jiān)控、網(wǎng)絡覆蓋、一鍵求助、綜合信息發(fā)布、射頻識別標簽。

項目基于多桿合一的集約化建設，極大地降低了重復建設的基礎設施，如供電網(wǎng)絡和信息傳輸網(wǎng)絡以及管理設備設施。項目在前期建設中就可以在兩千萬的項目投資費用中節(jié)省超過五百萬元人民幣的費用。項目以智慧桿為基礎建立的新一代智慧城市管理系統(tǒng)，借助AI、IoT等新技術(shù)的保障，形成了一套系統(tǒng)高效的管理服務機制。此項目除了節(jié)約了投資外，更重要的是其社會效益突出。

上海市閔行區(qū)虹莘路智慧桿項目通過集約化設計，整合路面各種桿件、機柜和路面以下的各種管線等，硬件上共建共享，數(shù)據(jù)軟件平臺上互聯(lián)互通?！岸鄺U合一、多箱合一”后，其設計參數(shù)在滿足現(xiàn)有建設需求和對應標準規(guī)范的前提下，均預留出一定的荷載和設備安裝接口，同時在管線預留、用電負荷、機箱倉位等方面也提供了一定的預留空間，以滿足日后升級應用的需要。

項目若按照傳統(tǒng)“獨桿獨建”方案建設的話，其建設成本為：各類桿件455桿，建設費用720.47萬元；各類箱體82個，建設費用51.91萬元，合計772.38萬元。

項目若按照“合桿、合箱”方式建設，對比“獨桿獨建”方案可減少59%的桿件數(shù)量和68%的箱體，其建設成本為：綜合桿件186桿，建設費用707.28萬元，綜合機箱26個，建設費用91.41萬元，合計798.69萬元。

“獨桿獨建”方案設計桿件壽命≥20年，箱體使用壽命≥10年，而“合桿、合箱”的方案設計桿件壽命≥50年，箱體使用壽命≥20年。因兩者設計壽命長度不同，故需計算其費用年值來比較：

式（1）中：A表示費用年值；P是建設費用；i為資金利率（取社會折現(xiàn)率8%）；n為設計使用年限。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算可以得出“獨桿獨建”的方案年費為81.12萬元，而“合桿合箱”的方案年費為67.13萬元，相較之下，“多桿合一、多箱合一”的方案優(yōu)于“獨桿獨建”的方案[7]。

此外，“多桿合一、多箱合一”的方案其產(chǎn)生的城市環(huán)境提升、管理提升、安全提升等社會效益顯著提升，也遠遠優(yōu)于“獨桿獨建”的方案。

5 結(jié)語

結(jié)合IoT、AI、5G等新興技術(shù)，集約化建設“多桿合一”后的基礎設施能夠承載智慧城市建設的多種創(chuàng)新應用，成為智慧桿建設的一個推動要素。集約化建設是落實新發(fā)展理念、推動城市生態(tài)文明、綠色可持續(xù)發(fā)展方式的必然要求和重要途徑，是推動城市建設突破現(xiàn)有瓶頸的重要力量。雖然目前仍然存在一定的矛盾和困難有待解決，政府管理部門應積極引導市場共同探索嘗試集約化建設的新思路和新模式，讓其成為城市建設和發(fā)展的加分項。