隨著人類社會的不斷發(fā)展，未來城市將承載越來越多的人口。目前，我國正處于城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的時期，部分地區(qū)“城市病”問題日益嚴(yán)峻。為解決城市發(fā)展難題，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)智慧城市已成為當(dāng)今世界城市發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的歷史潮流。

建設(shè)智慧城市的目的是為了使城鎮(zhèn)設(shè)施更加智能、服務(wù)更加便捷、管理更加精細(xì)，有效提高城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量和水平。建設(shè)過程中，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用已經(jīng)成為主流。本次，筆者將圍繞物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中的智能路燈方面展開解讀，分析其應(yīng)用場景及行業(yè)痛點。

管理與維護(hù)難成為智能路燈領(lǐng)域核心痛點

隨著萬物感知、智能互聯(lián)時代的到來，智能路燈互聯(lián)的需求越來越旺盛。來自相關(guān)研究結(jié)構(gòu)的一項數(shù)據(jù)顯示，到2025年，智能路燈改造的市場空間將達(dá)到91億美金。目前，智能路燈領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)主要有：

一．管理：如何讓路燈便捷高效、安全可靠地連入網(wǎng)絡(luò)；

二．維護(hù)：如何基于單燈定位和大數(shù)據(jù)做預(yù)防性維護(hù)；

三．能耗：如何節(jié)能減排，減少路燈能耗；

四．建設(shè)：如何用路燈構(gòu)建平臺，平滑演進(jìn)到智慧城市。

目前，路燈的接入解決方案主要是基于PLC/Zigbee等協(xié)議控制的兩套方案，但卻存在以下問題：

一．安全可靠差：小眾協(xié)議易受攻擊、覆蓋差、干擾大；

二．建設(shè)成本高：需自建網(wǎng)絡(luò)及平臺；

三．運維難度大：單燈定位難，排障需靠人工、投訴或巡查式維護(hù)。

基于NB-IoT/eMTC的解決方案顯著解決以上痛點

對于路燈行業(yè)，業(yè)主方要求的是每年的亮燈率，而運營方關(guān)注耗電情況，因此既需要保證照明也要合理省電。除對路燈光源進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)外，對路燈使用情況也要進(jìn)行遠(yuǎn)程控制及排障，因此現(xiàn)階段路燈智能化改造不僅需要單個路燈狀態(tài)的周期上報，也需要能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，要求路燈具備五遙的功能：遙測、遙信、遙控、遙調(diào)和遙視。

基于NB-IoT/eMTC的智能路燈方案可以實現(xiàn)路燈“五遙”的功能，包括NB-IoT/eMTC模塊、控制模塊、供電模塊和電能計量模塊四個部分。供電模塊通過交流電給LED燈供電，NB-IoT通信模塊可以實現(xiàn)與服務(wù)器進(jìn)行通信，通過控制模塊進(jìn)行路燈的控制調(diào)節(jié)以及數(shù)據(jù)、信息的上報，同時電能計量模塊可以計算單個路燈的用燈量。

基于NB-IoT/eMTC的智能路燈方案具有以下優(yōu)勢：

一．便捷網(wǎng)絡(luò)：統(tǒng)一連接公網(wǎng)；

二．統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：3GPP標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一產(chǎn)業(yè)鏈；

三．安全可靠：電信級防護(hù)，通信成功率99%；

四．單燈定位：天然單燈定位，遠(yuǎn)程自動控制；

五．預(yù)防性維護(hù)：大數(shù)據(jù)式，運維成本降低50%。

基于以上方案，目前在實際應(yīng)用中實現(xiàn)的功能有：

一．采用分時功率控制，例如日落后人車較多，100%亮度；晚上人車較少，50%亮度；午夜后，借道幾乎無人車，50%亮度，間隔亮燈；

二．結(jié)合經(jīng)緯度、日照時間智能算法自動調(diào)節(jié)；

三．單燈故障檢測并上報，降低維護(hù)成本。

展望：智能路燈有望大幅節(jié)約電量

城市道路照明是城市公共設(shè)施的重要組成部分，在公路、借道、小區(qū)、公園等公共區(qū)域無處不在。而隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，城市道路照明路燈的數(shù)量越來越多，能耗越來越高，供電趨于緊張。目前，國內(nèi)路燈數(shù)量約3200萬。預(yù)計到2020年，國內(nèi)路燈保存量將達(dá)5000萬盞。

傳統(tǒng)路燈一般以鈉燈為主，能耗高且損耗大。使用LED路燈可降低耗電量，綜合節(jié)能率達(dá)到50%以上，如果再經(jīng)過NB-IoT/eMTC智能路燈方案改造，LED燈的綜合節(jié)能率可達(dá)到70%以上。根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，中國2015年發(fā)電量為5.618萬億千瓦時，道路照明用電量約占9%，即5056億千瓦時。考慮到我國城市道路LED智慧照明工程的滲透率還很低，如果我國路燈全部經(jīng)過NB-IoT/eMTC智能路燈方案智能改造，以20%平均節(jié)電率計算，則每年可節(jié)約電量將超過1000億度。

目前，相對于NB-IoT，LoRa是當(dāng)前最成熟、穩(wěn)定的窄帶物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)，其自由組網(wǎng)的私有網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)優(yōu)于運營商持續(xù)不斷收費的NB網(wǎng)絡(luò)，且LoRa一次組網(wǎng)終身不需繳費。但是應(yīng)用LoRa進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)通訊開發(fā)難度大、周期長、進(jìn)入門檻高。據(jù)了解，為降低物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)創(chuàng)業(yè)者進(jìn)入門檻，協(xié)成智慧提供了一整套成熟LoRaWAN源代碼+LoRa Gateway網(wǎng)關(guān)定制方案，極大縮減了創(chuàng)業(yè)者在物聯(lián)網(wǎng)鏈路調(diào)通上所耗費的半年周期與巨額開發(fā)代價，便于快速切入物聯(lián)網(wǎng)具體應(yīng)用，打造屬于自己的獨立物聯(lián)網(wǎng)運營品牌。