一、方案介绍

 

红绿灯立杆（含交通信号灯立杆、电子警察立杆、监控抓拍立杆、道路标志牌立杆）是城市交通管控体系的核心基础设施，广泛分布于城市各路口路段，长期暴露于户外露天环境，持续承受车辆碰撞冲击、强风荷载、车辆通行振动扰动、基础不均匀沉降、钢结构腐蚀、悬臂重载等多重不利因素作用，易出现立杆倾斜、根部焊缝开裂、基础失稳、异常晃动加剧等隐性病害。一旦发生立杆倒伏，将直接引发交通事故、路口交通瘫痪、人员伤亡、供电通信中断等严重后果，造成恶劣的社会影响与经济损失。

 

传统立杆安全管控完全依赖人工定期巡检，存在占道作业影响交通、高空作业安全风险高、巡检频次低、主观性强、无法捕捉微倾斜与异常晃动等隐性隐患、车辆碰撞后的隐性损伤难以及时发现等核心痛点。本方案基于欣仰邦 S-CGYQ 系列低功耗 4G 无线倾斜传感器、S-CTFS 系列无线振动测量仪，专为城市道路立杆场景打造一套全天候、免布线、低功耗、高可靠、可批量管控的晃动与倾斜在线监测系统，实现立杆结构状态的实时感知、智能分析、分级预警与闭环管控，从源头防范立杆倒伏安全事故，全面提升城市交通基础设施智慧化管养水平。

二、监测目标

 

 

三、需求分析

 

3.1 结构安全刚性管控需求

 

城市红绿灯立杆多为 6-12m 高悬臂钢结构，迎风面大，强风、暴雪荷载下易产生变形与晃动；路口地质条件复杂，易出现基础不均匀沉降导致立杆倾斜；车辆剐蹭碰撞是高频风险，极易造成立杆根部焊缝开裂、基础松动等隐性损伤，引发后续倒伏事故。据城市交管部门统计，立杆倒伏已成为城市路口突发交通中断、安全事故的重要诱因，亟需通过实时在线监测实现隐患提前预警，保障路口通行安全。

 

3.2 运维作业风险管控需求

 

传统人工巡检、垂直度检测需办理城市道路占道审批，作业时间受限，且路口车流环境下高空作业安全风险极高；同时城市立杆数量庞大、分布分散，单辖区立杆可达数千根，人工巡检效率极低、成本高昂，已无法满足城市精细化管理的要求，亟需通过自动化在线监测替代高危人工现场作业。

 

3.3 城市路口场景适配需求

 

红绿灯立杆多分布于城市路口，无预留外接电源、无有线通信网络，传统有线监测方案布线施工难度大、成本高，易破坏路口路面与市政管线，无法规模化推广；同时路口电磁环境复杂，红绿灯控制器、监控抓拍、雷达测速等设备密集，对监测设备的抗电磁干扰能力提出极高要求；设备需长期承受高温、低温、潮湿、雨水、扬尘等户外环境，对防护等级、环境适应性要求严苛。

 

3.4 突发工况应急监测需求

 

车辆碰撞、台风、强对流等突发工况下，立杆结构损伤与失稳风险陡增，传统巡检模式无法实现实时状态监控，难以及时评估结构安全风险。尤其车辆碰撞后，立杆外观无明显损伤但根部焊缝已开裂、基础已松动，极易在后续风荷载作用下发生倒伏，亟需通过在线监测系统实现碰撞事件实时捕捉、异常状态快速预警。

 

3.5 行业合规性管控需求

 

本方案严格遵循《道路交通信号灯设置与安装规范》《城市道路工程施工与质量验收规范》等国家与行业标准，落实住建部、公安部关于城市市政基础设施安全管控、智慧交通建设的相关要求，满足城市交管、市政部门的合规性管养需求。

 

四、监测方法

 

本方案采用 **“静态倾斜长期监测 + 动态振动晃动监测 + 事件触发应急监测” 三位一体 ** 的核心技术路线，以无损伤、免布线、低功耗的无线监测为核心方法，针对红绿灯立杆结构受力特征与风险点，构建全覆盖、高精度的监测体系。

 

4.1 核心监测内容

 

 

4.2 监测点位布设方法

 

遵循 “核心风险全覆盖、安装运维便捷、不破坏结构、不影响路口通行” 的原则，针对不同类型立杆制定差异化布设方案：

 

4.2.1 标准单悬臂红绿灯立杆（常规路口）

 

 

4.2.2 高风险立杆（主干道、大悬臂、多方向信号灯、多次碰撞历史）

 

 

4.2.3 多立柱龙门式信号灯架

 

参照龙门架监测方案，每根立柱顶部布设 1 台 S-CGYQ 无线倾斜传感器，横梁跨中、悬臂根部布设振动与倾斜监测点位，全覆盖监测整体结构变形与晃动。

 

4.3 数据采集模式

 

采用 “常规定时采集 + 事件触发唤醒” 双模式，兼顾超低功耗与异常数据完整捕捉，完美适配无外接电源的立杆场景：

 

 

4.4 数据传输方法

 

依托城市全覆盖的 4G 蜂窝网络，采用 TCP/IP 协议进行数据加密无线传输，无需现场布线，无需破路施工，完美适配路口无有线网络的场景；数据采用标准化 JSON/MQTT 格式，可无缝对接城市交管部门现有智慧交通平台、市政管养平台、应急指挥平台，实现数据统一管理、批量管控。

 

五、应用原理

 

5.1 核心传感设备工作原理

 

本方案核心采用用户指定的两款工业级无线监测终端，设备性能完全适配红绿灯立杆场景需求，核心工作原理如下：

 

5.1.1 S-CGYQ 无线倾斜传感器（核心监测设备）

 

设备核心搭载 MMES-3D 测斜单元，基于 MEMS 电容式加速度传感技术实现测量：

 

 

5.1.2 S-CTFS 无线振动测量仪（晃动精准监测设备）

 

设备基于 MEMS 微机电传感技术与数字化信号处理技术，实现立杆晃动的精准监测：

 

 

5.2 系统整体工作原理

 

本系统采用 “感知层 - 传输层 - 平台层 - 应用层” 四层标准化架构，整体工作流程如下：

 

 

六、功能特点

 

6.1 高精度稳定监测，精准识别隐性隐患

 

 

6.2 超低功耗免布线，完美适配路口场景

 

 

6.3 无损快速安装，不影响路口通行

 

 

6.4 碰撞事件实时预警，防范次生事故

 

 

6.5 工业级高可靠设计，适应路口复杂环境

 

 

6.6 远程批量管控，运维便捷高效

 

 

6.7 分级预警闭环管控，贴合城市管养流程

 

 

6.8 标准化兼容对接，无缝融入智慧交通体系

 

 

七、硬件清单

 

本清单以标准单悬臂红绿灯立杆为基准配置，可根据立杆类型、风险等级灵活调整，支持全城批量部署。

 

 

八、核心硬件参数

 

8.1 S-CGYQ 无线倾斜传感器核心参数（量程、精度）

 

 

8.2 S-CTFS 无线振动测量仪核心参数（晃动监测）

 

 

8.3 设备通用性能参数

 

 

九、方案实现

 

9.1 实施流程规划

 

本项目实施严格遵循城市道路占道作业安全管理规定，全流程闭环管控，最大限度减少对路口交通的影响：

 

 

9.2 现场安装规范

 

 

9.3 监测平台部署实现

 

 

十、数据分析

 

本方案构建 “实时预处理 + 趋势分析 + 深度损伤识别” 三级数据分析体系，精准识别立杆结构安全风险。

 

10.1 实时数据预处理

 

平台接收到设备上传的实时数据后，首先完成数据校验，剔除异常帧、错误帧；通过滑动平均滤波、小波去噪算法，消除路口车辆通行振动、温度应力、电磁干扰带来的噪声数据，剔除瞬时弹性变形干扰，提取立杆永久性倾斜变形、异常晃动的有效数据；将有效数据与预设安全阈值实时比对，同步触发预警逻辑，处理后的数据存入时序数据库永久存储。

 

10.2 基础趋势分析

 

 

10.3 深度结构损伤识别

 

 

10.4 数据管理与归档

 

监测原始数据、分析结果、预警事件、处置记录均按规范长期存储，存储周期不低于 5 年，支持按路段、路口、点位、时间、指标多条件查询与导出；数据库采用本地 + 云端双备份机制，定期全量备份，确保数据不丢失、可追溯，满足市政设施养护审计与全生命周期管理要求。

 

十一、预警决策

 

11.1 预警分级体系

 

严格遵循《钢结构工程施工质量验收标准》《城市道路工程施工与质量验收规范》，以红绿灯立杆设计允许垂直度偏差（H/1000，H 为立杆高度）为基准限值，结合立杆晃动特征值，建立四级量化预警体系，可根据立杆服役年限、结构现状、悬臂荷载动态调整阈值。

 

 

11.2 预警推送与闭环处置

 

 

十二、方案优点

 

 

十三、应用领域

 

本方案可广泛应用于城市各类市政杆件的晃动、倾斜与安全监测场景：

 

 

十四、效益分析

 

14.1 社会效益

 

 

14.2 经济效益

 

 

14.3 管理效益

 

 

十五、国标规范

 

本方案设计、设备选型、施工安装、监测实施全过程严格遵循以下国家与行业现行标准规范：

 

 

十六、案例分享

 

案例 1：厦门市海沧区城市道路红绿灯立杆倾斜在线监测项目

 

 

案例 2：深圳市福田区智慧交通立杆晃动与倾斜监测项目

 

 

案例 3：杭州市余杭区城市道路标志牌立杆批量监测项目