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。

2016年3月15日，華為在CeBIT 2016(德國漢諾威消費電子、信息及通信博覽會)上發(fā)布了業(yè)界首個多級智能控制照明物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

方案將城市照明路燈統(tǒng)一接入物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，基于GIS進(jìn)行可視化管理，管理者可以清楚的了解每一個街區(qū)、每一盞路燈的狀態(tài)信息;通過應(yīng)用靈活的照明策略，可以對每一盞路燈的開關(guān)狀態(tài)、照明亮度進(jìn)行精準(zhǔn)控制，真正實現(xiàn)按需照明，節(jié)能效率高達(dá)80%。

每盞路燈都安裝了一個路燈控制器，用來控制開關(guān)和調(diào)光。華為使用了基于IPv6的6LoWPAN技術(shù)，這種技術(shù)具有低功耗、自發(fā)現(xiàn)、自組網(wǎng)、可快速自愈的特點

在對路燈的控制上，照明策略擁有一套“組合拳”，可按照不同規(guī)則動態(tài)調(diào)整，例如亮度傳感器、第三方車流量、人流量傳感器、實際的天氣和環(huán)境狀況。

例如在深夜車流稀少的時候調(diào)低路燈亮度、間隔開燈;在光照條件不好的陰雨天氣根據(jù)亮度感知及時開燈。

無獨有偶，前不久中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司與上海珍聯(lián)電子科技有限公司合作，完成了一套基于OneNET物聯(lián)網(wǎng)平臺為核心的道路路燈監(jiān)控系統(tǒng)，并成功的應(yīng)用到浙江嘉紹大橋路燈照明項目中,主要實現(xiàn)以下功能:

主動問詢功能：遠(yuǎn)程監(jiān)控中心或移動終端通過OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺可以主動查詢每盞燈的開關(guān)狀態(tài)、電流電壓、電壓、功率、功率因數(shù)等數(shù)據(jù);

主動控制功能：遠(yuǎn)程監(jiān)控中心或移動終端通過OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺可以依據(jù)控制權(quán)限控制任意一盞、一組、一個區(qū)域路燈;并依據(jù)客戶自己要求，實現(xiàn)半夜、關(guān)半邊及調(diào)光降功率的控制，以達(dá)到節(jié)能效果等功能;

自動光控功能：依據(jù)道路上光照儀采集的光照亮度數(shù)據(jù)，自動調(diào)整道路內(nèi)各不同區(qū)域光照亮度;

報警功能：通信中斷、燈故障等情況出現(xiàn)時，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心或移動終端通過OneNet物聯(lián)網(wǎng)云平臺有報警顯示;

地圖功能：通過OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺在電子地圖上顯示每盞燈的開關(guān)狀態(tài)并對每盞燈、每盞燈遠(yuǎn)程手動執(zhí)行開關(guān)燈、調(diào)光功能;

曲線報表功能：可以生成電量報表，并存儲于OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺;

遠(yuǎn)程維護(hù)功能：監(jiān)控設(shè)備中的采集和通信模塊通過OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺具備遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和維護(hù)功能。

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。