探究物联网时代下的路灯电缆防盗新路径

引言

城市基础设施中路灯担负着夜间照明、保障人民安全出行以及美化城市的作用，由于大量路灯位于户外没有被封闭，因而导致了很多地埋电缆线缆难以管理的现象，长期出现线路被盗问题，给电缆的后续维修带来了很大的经济负担，并且严重影响到整个城市的正常照明工作。以往针对路灯电缆的保护大多采用金属包裹、地埋或遮挡的方法进行保护，而无法达到很好的防护效果，无从谈起高效的监测和即时的响应。现如今物联网技术发展非常快，传感器、通信网、管理平台集成于一体的智能化系统，为路灯电缆带来了全天候、高精度的安防保障，这就需要我们立足于实际，对电缆防窃从整个物联网的安全感知层、网络安全层和应用层出发去分析防窃实现方式，掌握防窃的核心技术，并针对这一问题给出更好的解决办法，从而更好地实现一种准确、可靠、合理的综合防窃方案。

一、路灯电缆盗窃问题概述与传统防范机制

1.1 路灯电缆盗窃的普遍性与成因

由于路灯电缆内部大多使用高纯度铜芯材料，具有很强的导电性能以及较高的金属市场价值，一直以来是窃贼们抢割的对象，再加上电缆大多安装于地面管沟或桥涵内部，十分隐蔽；加上施工区域一般较为空旷或是没有监控，所以很容易被犯罪分子踩点盯梢并剪断或盗走。同时市政单位管辖范围大，人员少，日常巡查不可能顾及全部路段，很难及时发现地下盗割的现象。

1.2 传统防盗技术的局限性

对电缆进行防盗保护，一般是用较厚的保护管，或者给线缆套上钢板制作成的钢套，或者给线缆配上锁具等措施来达到物理防护的目的。同时也会在一些重点区域安装配件摄像头和派人巡视。这些方式虽能在短时间内对盗割行为起到一定的制约效果，但面对有组织的盗割行为时还是比较被动、乏力的，并且如果物理防护遭到破坏是很难及时修复的。一旦发生剪切就失去了其防护功能，视频监控受制于安装角度、覆盖范围、网络带宽等条件限制，所以没有办法布设到某些地方或者是某几个地方，由于没有电源、信号等原因无法进行有效的部署。

1.3 影响城市运行的电缆的安全性问题

电缆安全影响城市照明系统的正常运行，一旦发生被盗，将造成部分路段的大面积照明故障，影响夜间车流、人流通行安全，在交通拥挤路段容易引发交通事故，造成车辆拥堵；对居民区照明中断，造成夜间治安混乱，人身安全没有保障；抢修更换所需时间较长，会进一步推迟恢复供照明时间，导致财政和人力投入加大；重复盗窃造成原有方案不能使用，需要改变原有布局设计，会造成额外浪费；长期以往会造成公共基础设施建设的滞后及服务质量受影响。

二、物联网技术赋能下的电缆防盗机制

2.1 感知层的智能监测技术

物联网系统的感知层主要负责采集物理世界的真实状况。以路灯电缆防盗为例，可以布设震动传感器、拉力传感器和温度传感器等终端设备，实现对电缆的振动、应力变化、异常温升等状况进行精确的采集。一些带无线通信模块的传感器能在判断到有可疑情况后直接给到平台上报告。

2.2 网络层的信息传输系统

感知终端采集的数据需要通过一种可靠的方式上传到控制中心。现有的通信手段主要包括 NB-IOT、LoRa、4G/5G 蜂窝通信等方式。根据不同的地理环境特点，在城市可以采取不同的网络架构，保证上传的数据能被控制中心及时准确地接收。NB-IOT 因为具备大范围、低成本和低功耗的特点，所以适用于分布较为散漫的电缆节点数据上传；而 5G 则是面向数据密集区域的高速率、高灵活性的有效手段。

2.3 应用层的综合管理平台

应用层是数据分析及决策管理的地方，它既接收感知层和网络层上传的信息，并进行综合分析处理、预警响应。管理平台具有状态监测、数据分析、告警推送、历史查询等功能，利用电缆运行数据模型和异常行为识别算法，完成对盗割行为的智能判断与主动告警。同时，在对数据进行展示的过程中可以利用可视化界面展示每一个节点运行的状态情况，并根据实际情况来添加地图信息，定位到具体的某一个点位，使管理方能迅速开展行动，保障电缆的防盗安全。

三、构建智能化路灯电缆防盗体系的路径探索

3.1 多传感器融合提高了识别精度

单一传感器在复杂环境条件下可能会出现噪声干扰，出现误报或漏报的情况；将振动、应力、声音、温度等多传感器融合布设后可以形成立体交叉的数据关联验证，提高对目标异常行为的识别准确度。如：在同一处安装振动+拉力传感节点，通过 2 类数据进行联动分析判断是否为警情发生，以防止人员无意触碰、风吹草动等情况产生的误报。

3.2 云边协同的架构部署

对于大范围使用情况下的单中心部署，由于有着延迟高以及负荷重的问题，使用边缘计算，在本地的边缘计算节点完成初步的数据筛选及异常值检测，只将疑似盗割事件发送到云端，可以减轻传输的压力，同时也可以提升判断的速度。在云平台承担着对事件进行判定，联动控制，数据归档的作用下，使用边缘节点进行实时监控及初步筛查，利用云边协同的方式达到提升整个系统的运行效率的目的。

3.3 联动照明系统能够随时响应

如果出现电缆事故，在物联网系统下会联动照明系统，可以及时打开警示灯以及自动启动声音警报，产生震慑力阻止犯罪分子行为的延续，第一时间发出信息给运维人员，并将当前位置信息以及事件类型和感知信息一同发送，方便第一时间赶赴现场进行处理，最大程度地减少电缆受损失的程度。

3.4 建设生命周期管理及维护的机制

智能防盗系统的正常稳定运行离不开完善的维护手段，为了保障设备使用寿命，建设基于设备全寿命周期的维护体系十分必要，包括对传感器进行校准、对通信模组进行检测、对电源更换、制订定期巡检和异常诊断计划等措施。除此之外，还应在设备布设时加强对传感终端的抗干扰、防水和防腐蚀处理，以增强系统适应恶劣的工作环境能力。平台系统需要增加远程固件升级功能，当遇到软件的安全漏洞或者有新增功能升级的需求时，可以根据情况对云台或镜头等设备的软件做远程升级。

结束语

在物联网技术不断进步的前提下，路灯电缆防盗从传统的人防、物防向智能化、自动化的防控转变是完全可行的。设计一种基于物联网的灯杆电缆防盗防控一体化系统，利用物联网实现感知层、网络层和应用层的交互融合，通过监控系统获取电流信号，判断是否发生断线，并对异常情况进行智能预警，提高城市照明系统的安全保障度，这是未来需要研究的方向，重点是对系统集成标准化的构建、对数据的安全与隐私保护、边缘智能终端设备的能耗优化等几个方向进行深化与改进。

参考文献

[1] 面向智慧城市的 LoRa 和物联网云平台的智能充电监控系统[J]. 褚洋;李丹丹.机电工程技术,2024(04)

[2] 新型智慧城市建设与展望：基于 AI 的大数据、大模型与大算力[J].张新长;华淑贞;齐霁;阮永俭.地球信息科学学报,2024(04)

[3] 基于物联网与云计算的智慧城市能耗监管系统设计与实现[J]. 张毅.电子技术,2024(02)