2018-06-08
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(guò)程中，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)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(kāi)解讀，分析其應(yīng)用場(chǎng)景及行業(yè)痛點(diǎn)。
管理與維護(hù)難成為智能路燈領(lǐng)域核心痛點(diǎn)
隨著萬(wàn)物感知、智能互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，智能路燈互聯(lián)的需求越來(lái)越旺盛。來(lái)自相關(guān)研究結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示，到2025年，智能路燈改造的市場(chǎng)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(tái)，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(wèn)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(tái)；
三．運(yùn)維難度大：?jiǎn)螣舳ㄎ浑y，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(diǎn)
對(duì)于路燈行業(yè)，業(yè)主方要求的是每年的亮燈率，而運(yùn)營(yíng)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(duì)路燈光源進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)外，對(duì)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(gè)路燈狀態(tài)的周期上報(bào)，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(cè)、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(shí)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(jì)量模塊四個(gè)部分。供電模塊通過(guò)交流電給LED燈供電，NB-IoT通信模塊可以實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器進(jìn)行通信，通過(guò)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(bào)，同時(shí)電能計(jì)量模塊可以計(jì)算單個(gè)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(shì)：
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(jí)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(dòng)控制；
五．預(yù)防性維護(hù)：大數(shù)據(jù)式，運(yùn)維成本降低50%。
基于以上方案，目前在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)的功能有：
一．采用分時(shí)功率控制，例如日落后人車(chē)較多，100%亮度；晚上人車(chē)較少，50%亮度；午夜后，借道幾乎無(wú)人車(chē)，50%亮度，間隔亮燈；
二．結(jié)合經(jīng)緯度、日照時(shí)間智能算法自動(dòng)調(diào)節(jié)；
三．單燈故障檢測(cè)并上報(bào)，降低維護(hù)成本。
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(wú)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(lái)越多，能耗越來(lái)越高，供電趨于緊張。目前，國(guó)內(nèi)路燈數(shù)量約3200萬(wàn)。預(yù)計(jì)到2020年，國(guó)內(nèi)路燈保存量將達(dá)5000萬(wàn)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(guò)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(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，中國(guó)2015年發(fā)電量為5.618萬(wàn)億千瓦時(shí)，道路照明用電量約占9%，即5056億千瓦時(shí)。考慮到我國(guó)城市道路LED智慧照明工程的滲透率還很低，如果我國(guó)路燈全部經(jīng)過(guò)NB-IoT/eMTC智能路燈方案智能改造，以20%平均節(jié)電率計(jì)算，則每年可節(jié)約電量將超過(guò)1000億度。
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