物联网在智能路灯方面的应用场景及行业痛点

 建设智慧城市的目的是为了使城镇设施更加智能、服务更加便捷、管理更加精细，有效提高城镇化发展质量和水平。建设过程中，通过物联网、云计算、大数据等新一代信息技术创新应用已经成为主流。本次，笔者将围绕物联网在智慧城市中的智能路灯方面展开解读，分析其应用场景及行业痛点。

　　随着人类社会的不断发展，未来城市将承载越来越多的人口。目前，我国正处于城镇化加速发展的时期，部分地区“城市病”问题日益严峻。为解决城市发展难题，实现城市可持续发展，建设智慧城市已成为当今世界城市发展不可逆转的历史潮流。

　　建设智慧城市的目的是为了使城镇设施更加智能、服务更加便捷、管理更加精细，有效提高城镇化发展质量和水平。建设过程中，通过物联网、云计算、大数据等新一代信息技术创新应用已经成为主流。本次，笔者将围绕物联网在智慧城市中的智能路灯方面展开解读，分析其应用场景及行业痛点。

　　管理与维护难成为智能路灯领域核心痛点

　　随着万物感知、智能互联时代的到来，智能路灯互联的需求越来越旺盛。来自相关研究结构的一项数据显示，到2025年，智能路灯改造的市场空间将达到91亿美金。目前，智能路灯领域面临的挑战主要有：

　　一．管理：如何让路灯便捷高效、安全可靠地连入网络；

　　二．维护：如何基于单灯定位和大数据做预防性维护；

　　三．能耗：如何节能减排，减少路灯能耗；

　　四．建设：如何用路灯构建平台，平滑演进到智慧城市。

　　目前，路灯的接入解决方案主要是基于PLC/Zigbee等协议控制的两套方案，但却存在以下问题：

　　一．安全可靠差：小众协议易受攻击、覆盖差、干扰大；

　　二．建设成本高：需自建网络及平台；

　　三．运维难度大：单灯定位难，排障需靠人工、投诉或巡查式维护。

　　基于NB-IoT/eMTC的解决方案显著解决以上痛点

　　对于路灯行业，业主方要求的是每年的亮灯率，而运营方关注耗电情况，因此既需要保证照明也要合理省电。除对路灯光源进行技术改进外，对路灯使用情况也要进行 及排障，因此现阶段路灯智能化改造不仅需要单个路灯状态的周期上报，也需要能够进行远程控制，要求路灯具备五遥的功能：遥测、遥信、遥控、遥调和遥视。

　　基于NB-IoT/eMTC的智能路灯方案可以实现路灯“五遥”的功能，包括NB-IoT/eMTC模块、控制模块、供电模块和电能计量模块四个部分。供电模块通过交流电给LED灯供电，NB-IoT通信模块可以实现与服务器进行通信，通过控制模块进行路灯的控制调节以及数据、信息的上报，同时电能计量模块可以计算单个路灯的用灯量。

　　基于NB-IoT/eMTC的智能路灯方案具有以下优势：

　　一．便捷网络：统一连接公网；

　　二．统一标准：3GPP标准，统一产业链；

　　三．安全可靠：电信级防护，通信成功率99%；

　　四．单灯定位：天然单灯定位，远程自动控制；

　　五．预防性维护：大数据式，运维成本降低50%。

　　基于以上方案，目前在实际应用中实现的功能有：

　　一．采用分时功率控制，例如日落后人车较多，100%亮度；晚上人车较少，50%亮度；午夜后，借道几乎无人车，50%亮度，间隔亮灯；

　　二．结合经纬度、日照时间智能算法自动调节；

　　三．单灯故障检测并上报，降低维护成本。

　　2016年3月15日，华为在CeBIT2016（德国汉诺威消费电子、信息及通信博览会）上发布了业界首个多级智能控制照明物联网解决方案。

　　方案将城市照明路灯统一接入物联网络，基于GIS进行可视化管理，管理者可以清楚的了解每一个街区、每一盏路灯的状态信息；通过应用灵活的照明策略，可以对每一盏路灯的开关状态、照明亮度进行精准控制，真正实现按需照明，节能效率高达80%。

　　每盏路灯都安装了一个路灯控制器，用来控制开关和调光。华为使用了基于IPv6的6LoWPAN技术，这种技术具有低功耗、自发现、自组网、可快速自愈的特点

　　在对路灯的控制上，照明策略拥有一套“组合拳”，可按照不同规则动态调整，例如亮度传感器、第三方车流量、人流量传感器、实际的天气和环境状况。

　　例如在深夜车流稀少的时候调低路灯亮度、间隔开灯；在光照条件不好的阴雨天气根据亮度感知及时开灯。

　　无独有偶，前不久中移物联网有限公司与上海珍联电子科技有限公司合作，完成了一套基于OneNET物联网平台为核心的道路路灯监控系统，并成功的应用到浙江嘉绍大桥路灯照明项目中,主要实现以下功能:

　　主动问询功能：远程监控中心或移动终端通过OneNET物联网云平台可以主动查询每盏灯的开关状态、电流电压、电压、功率、功率因数等数据；

　　主动控制功能：远程监控中心或移动终端通过OneNET物联网云平台可以依据控制权限控制任意一盏、一组、一个区域路灯；并依据客户自己要求，实现半夜、关半边及调光降功率的控制，以达到节能效果等功能；

　　自动光控功能：依据道路上光照仪采集的光照亮度数据，自动调整道路内各不同区域光照亮度；

　　报警功能：通信中断、灯故障等情况出现时，远程监控中心或移动终端通过OneNet物联网云平台有报警显示；

　　地图功能：通过OneNET物联网云平台在电子地图上显示每盏灯的开关状态并对每盏灯、每盏灯远程手动执行开关灯、调光功能；

　　曲线报表功能：可以生成电量报表，并存储于OneNET物联网云平台；

　　远程维护功能：监控设备中的采集和通信模块通过OneNET物联网云平台具备远程参数设置和维护功能。

　　展望：智能路灯有望大幅节约电量

　　城市道路照明是城市公共设施的重要组成部分，在公路、借道、小区、公园等公共区域无处不在。而随着城镇化建设的推进，城市道路照明路灯的数量越来越多，能耗越来越高，供电趋于紧张。目前，国内路灯数量约3200万。预计到2020年，国内路灯保存量将达5000万盏。

　　传统路灯一般以钠灯为主，能耗高且损耗大。使用LED路灯可降低耗电量，综合节能率达到50%以上，如果再经过NB-IoT/eMTC智能路灯方案改造，LED灯的综合节能率可达到70%以上。根据国家统计局数据显示，中国2015年发电量为5.618万亿千瓦时，道路照明用电量约占9%，即5056亿千瓦时。考虑到我国城市道路LED智慧照明工程的渗透率还很低，如果我国路灯全部经过NB-IoT/eMTC智能路灯方案智能改造，以20%平均节电率计算，则每年可节约电量将超过1000亿度。

　　在整个产业链中，目前有以中国移动为主的基础运营商、路灯终端侧厂商、平台侧厂商、应用侧业主方等。