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”問題日益嚴峻。為解決城市發(fā)展難題，實現城市可持續(xù)發(fā)展，建設智慧城市已成為當今世界城市發(fā)展不可逆轉的歷史潮流。

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

管理與維護難成為智能路燈領域核心痛點

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。來自相關研究結構的一項數據顯示，到2025年，智能路燈改造的市場空間將達到91億美金。目前，智能路燈領域面臨的挑戰(zhàn)主要有：

一.管理：如何讓路燈便捷高效、安全可靠地連入網絡;

二.維護：如何基于單燈定位和大數據做預防性維護;

三.能耗：如何節(jié)能減排，減少路燈能耗;

四.建設：如何用路燈構建平臺，平滑演進到智慧城市。

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.建設成本高：需自建網絡及平臺;

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。

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。除對路燈光源進行技術改進外，對路燈使用情況也要進行遠程控制及排障，因此現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，也需要能夠進行遠程控制，要求路燈具備五遙的功能：遙測、遙信、遙控、遙調和遙視。

基于NB-IoT/eMTC的智能路燈方案可以實現路燈“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通信模塊可以實現與服務器進行通信，通過控制模塊進行路燈的控制調節(jié)以及數據、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.便捷網絡：統(tǒng)一連接公網;

二.統(tǒng)一標準：3GPP標準，統(tǒng)一產業(yè)鏈;

三.安全可靠：電信級防護，通信成功率99%;

四.單燈定位：天然單燈定位，遠程自動控制;

五.預防性維護：大數據式，運維成本降低50%。

基于以上方案，目前在實際應用中實現的功能有：

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.結合經緯度、日照時間智能算法自動調節(jié);

三.單燈故障檢測并上報，降低維護成本。

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)網解決方案。

方案將城市照明路燈統(tǒng)一接入物聯(lián)網絡，基于GIS進行可視化管理，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;通過應用靈活的照明策略，可以對每一盞路燈的開關狀態(tài)、照明亮度進行精準控制，真正實現按需照明，節(jié)能效率高達80%。

每盞路燈都安裝了一個路燈控制器，用來控制開關和調光。華為使用了基于IPv6的6LoWPAN技術，這種技術具有低功耗、自發(fā)現、自組網、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低路燈亮度、間隔開燈;在光照條件不好的陰雨天氣根據亮度感知及時開燈。

無獨有偶，前不久中移物聯(lián)網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)網平臺為核心的道路路燈監(jiān)控系統(tǒng)，并成功的應用到浙江嘉紹大橋路燈照明項目中,主要實現以下功能:

主動問詢功能：遠程監(jiān)控中心或移動終端通過OneNET物聯(lián)網云平臺可以主動查詢每盞燈的開關狀態(tài)、電流電壓、電壓、功率、功率因數等數據;

主動控制功能：遠程監(jiān)控中心或移動終端通過OneNET物聯(lián)網云平臺可以依據控制權限控制任意一盞、一組、一個區(qū)域路燈;并依據客戶自己要求，實現半夜、關半邊及調光降功率的控制，以達到節(jié)能效果等功能;

自動光控功能：依據道路上光照儀采集的光照亮度數據，自動調整道路內各不同區(qū)域光照亮度;

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

地圖功能：通過OneNET物聯(lián)網云平臺在電子地圖上顯示每盞燈的開關狀態(tài)并對每盞燈、每盞燈遠程手動執(zhí)行開關燈、調光功能;

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

遠程維護功能：監(jiān)控設備中的采集和通信模塊通過OneNET物聯(lián)網云平臺具備遠程參數設置和維護功能。

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)化建設的推進，城市道路照明路燈的數量越來越多，能耗越來越高，供電趨于緊張。目前，國內路燈數量約3200萬。預計到2020年，國內路燈保存量將達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)能率達到50%以上，如果再經過NB-IoT/eMTC智能路燈方案改造，LED燈的綜合節(jié)能率可達到70%以上。根據國家統(tǒng)計局數據顯示，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?？紤]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。