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物联网在智慧城市中智能路灯应用
时间:2017-12-03 12:45:52 来源:互联网
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  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远程控制及排障,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。

  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。

  目前,相对于NB-IoT,LoRa是当前最成熟、稳定的窄带物联网通讯技术,其自由组网的私有网络远优于运营商持续不断收费的NB网络,且LoRa一次组网终身不需缴费。但是应用LoRa进行物联网通讯开发难度大、周期长、进入门槛高。据了解,为降低物联网行业创业者进入门槛,协成智慧提供了一整套成熟LoRaWAN源代码+LoRa Gateway网关定制方案,极大缩减了创业者在物联网链路调通上所耗费的半年周期与巨额开发代价,便于快速切入物联网具体应用,打造属于自己的独立物联网运营品牌。

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