人(rén)類嘗試在城市街(jiē)道(dào)上(shàng)進行(xíng)人(rén)工照明(míng)始于15世紀初英國。1843年，中國上(shàng)海街(jiē)頭出現了第一盞路燈。城市的發展已經離不開(kāi)路燈的照明(míng)服務。

當大(dà)家(jiā)認識到路燈杆是一個(gè)很(hěn)好資源的時(shí)候，智慧燈杆、路燈杆綜合利用等的概念被提出來(lái)了。

智能路燈基本上(shàng)是由LED燈、LTE小(xiǎo)型蜂巢式基地台、可(kě)選的燈具控制(zhì)系統以及用于監控電(diàn)線杆功率使用情況的智能電(diàn)表所組成的燈杆。

早前，飛利浦（Philips）永續照明(míng)部門(mén)行(xíng)銷經理(lǐ)Bill McShane已經在美國洛杉矶和(hé)聖何塞部署了約150個(gè)這樣的燈杆。

McShane一直在銷售智能路燈，他相信在今後三年內(nèi)将在全美城市中售出數(shù)千盞這樣的智能路燈。

飛利浦把這些(xiē)路燈稱為(wèi)“聯網城市初體(tǐ)驗”。

這種産品擁有(yǒu)很(hěn)多(duō)的潛在客戶和(hé)供應商。雖然還(hái)未能發展出具體(tǐ)的産品藍(lán)圖，但(dàn)已吸引了有(yǒu)關其發展潛力的各種遐想。僅有(yǒu)蜂巢式功能的燈杆是在城市擴展市內(nèi)Wi-Fi網路并考慮廣泛部署未來(lái)各種類型感測器(qì)網路時(shí)就一并到位的。

聖荷西正部署50支與Fairmont Hote附近一樣的智慧燈杆

飛利浦的LED照明(míng)部門(mén)提出了智能路燈的想法，也開(kāi)發出這樣的産品。這家(jiā)荷蘭公司與愛(ài)立信(Ericsson)建立了一項全球合作(zuò)關系，由愛(ài)立信作(zuò)為(wèi)燈杆內(nèi)部的LTE基地台轉包商。其他公司則提供聖何塞等城市需要的可(kě)選智能電(diàn)表。

無線通(tōng)訊營運商是主要的客戶，他們指定并向愛(ài)立信支付基地台的費用，并确定基地台的安裝位置。他們還(hái)付錢(qián)給飛利浦，然後由飛利浦與市政府洽談交易，并向城市支付安裝費用和(hé)少(shǎo)量的續用租金。



舉例來(lái)說，洛杉矶向飛利浦收取約1萬美元的燈杆安裝費用以及每個(gè)網站(zhàn)一年40美元的租金。聖何塞則允許飛利浦向無線者處收取十年的費用，十年後再改由聖何塞市向無線業者收取費用。

重大(dà)但(dàn)極具挑戰性的業務

城市為(wèi)經常由不同實體(tǐ)擁有(yǒu)和(hé)服務的燈杆建立了一個(gè)簡化的認可(kě)過程。McShane表示，“我們設法将各方聚集在一起。這是一個(gè)很(hěn)有(yǒu)趣的挑戰，但(dàn)當他們全部聚齊洽談計(jì)劃時(shí)，就變成了一項有(yǒu)力的提議。”

最終，每一方都能獲利，McShane指出，“這是居民、商業單位和(hé)城市三方共赢的局面。”

由于面對每個(gè)城市不同的業者和(hé)規則，這項業務其實并不輕松。例如，聖何塞在2011年2月份就為(wèi)轉換到LED起草了共48頁的路燈設計(jì)指南。這本指南中充斥着各種有(yǒu)關燈光亮度與品質問題的表格和(hé)數(shù)學公式，并提到了許多(duō)國家(jiā)和(hé)國際标準。

McShane的同事們先在全球開(kāi)展了燈杆的先導計(jì)劃。佛羅裏達州的公共電(diàn)力事業以及哥(gē)本哈根等城市目前正測試這個(gè)概念，據市調公司Navigant Research透露。該公司統計(jì)全球LED路燈數(shù)量已經超過1，300萬個(gè)，預計(jì)到2023年還(hái)将增加到1.16億個(gè)。

據說華為(wèi)也開(kāi)發出智能路燈的原型和(hé)樣機，但(dàn)尚未正式發布産品，預計(jì)還(hái)有(yǒu)其他公司也可(kě)将浮出？面。“我認為(wèi)我們正處于智能路燈普及的開(kāi)端。”Navigant研究總監Eric Woods表示。

雖然實際數(shù)字很(hěn)難掌握，但(dàn)McShane估計(jì)單單美國就有(yǒu)2，600萬盞路燈。洛杉矶表示擁有(yǒu)第二大(dà)的數(shù)量，約21萬支供電(diàn)的燈杆，其中超過14萬支燈杆已經轉換成LED了。聖何塞擁有(yǒu)約6.3萬支燈杆，其中約有(yǒu)2萬支是LED燈，其它燈杆正開(kāi)放給任何類型提案的轉換計(jì)劃招标中。

智能路燈內(nèi)部結構

飛利浦智能燈杆的內(nèi)部技(jì)術(shù)相當簡單，并且有(yǒu)很(hěn)明(míng)确的定義。但(dàn)當城市預算(suàn)較緊但(dàn)以創新的方式思考物聯網時(shí)，這種燈杆的未來(lái)會(huì)是什麽樣子就不得(de)而知了。

當今的智能燈杆有(yǒu)兩種配置——安裝三個(gè)大(dà)型愛(ài)立信RU-11或RU-12 60W LTE無線電(diàn)裝置的高(gāo)功率燈杆，以及安裝六個(gè)5~10W無線電(diàn)裝置(覆蓋約1000英尺短(duǎn)距離)的低(dī)功率版本。高(gāo)功率版本中，無線電(diàn)裝置安裝在燈杆的擴展基座中，而低(dī)功率版本的無線電(diàn)裝置則安裝于燈杆內(nèi)部，天線位于LED燈附近的天線罩中。

大(dà)多(duō)數(shù)燈杆都有(yǒu)電(diàn)子設備，用于處理(lǐ)無線電(diàn)訊号和(hé)數(shù)位基頻訊号。營運商隻使用燈杆中的無線電(diàn)裝置，并将其連接到雲端的無線接取網路，再由無線接取網路處理(lǐ)數(shù)位基頻任務，愛(ài)立信北美企業夥伴與聯盟負責人(rén)Sridhar Vadlamudi表示。

洛杉矶還(hái)要求燈杆內(nèi)安裝備用電(diàn)池，預防斷電(diàn)發生(shēng)。聖何塞要求安裝智能電(diàn)表來(lái)支付電(diàn)費，但(dàn)這在洛杉矶并不需要，因為(wèi)洛杉矶對于電(diàn)力方面有(yǒu)一整套的協議。

截至目前為(wèi)止所安裝的燈杆數(shù)量超過了50個(gè)。第一支燈杆在2015年7月進行(xíng)測試，并在9月份首次正式實施。

智能路燈還(hái)沒有(yǒu)明(míng)确的發展藍(lán)圖。

“我們想把重點放在LTE上(shàng)，一旦成功後，就很(hěn)容易再整合Wi-Fi或其它功能。”Vadlamudi指出，“我們正在考慮槍聲、污染和(hé)交通(tōng)感測器(qì)，目前還(hái)沒有(yǒu)專為(wèi)部署這些(xiē)感測器(qì)的相關申請(qǐng)，但(dàn)既然我們有(yǒu)足夠的空(kōng)間(jiān)就能做(zuò)下去。”

包括洛杉矶市長在內(nèi)的多(duō)位城市官員及其于去年底安裝的首支智能燈杆

智能城市考慮感測器(qì)網路

城市物聯網網路的概念仍在發展初期，并且引發了許多(duō)棘手的問題，飛利浦的McShane指出，“部署城市物聯網的資本支出非常龐大(dà)，而且我們必須知道(dào)資料如何流至哪個(gè)中樞，以及如何進行(xíng)分析——而且還(hái)有(yǒu)許多(duō)公衆政策也必須同時(shí)制(zhì)訂。”

聖何塞資訊長Vijay Sammeta對此表示同意。他認為(wèi)智能城市具有(yǒu)‘蠻荒西部’(wild West)的特性，而今正是時(shí)候從展示計(jì)劃轉型至更加困難的實際部署工作(zuò)了。

Sammeta認為(wèi)，“智能城市再次喚醒了政府部門(mén)的研發思維，但(dàn)這些(xiē)事情都需要花(huā)時(shí)間(jiān)、金錢(qián)和(hé)精力，因此必須遵循我們的優先順序逐步進行(xíng)。”。

舉例來(lái)說，聖何塞剛剛與英特爾共同完成了一個(gè)為(wèi)期一年的先導計(jì)劃，這項計(jì)劃涉及在市內(nèi)安裝10個(gè)空(kōng)氣品質感測器(qì)。他表示，“我們确實想多(duō)看看其他相關計(jì)劃……但(dàn)我想像中的路燈杆還(hái)有(yǒu)許多(duō)東西要加進來(lái)。”

截至目前為(wèi)止，政府和(hé)供應商都不知道(dào)城市需要什麽樣的感測器(qì)、應該如何認證這些(xiē)感測器(qì)以及如何建立、支付和(hé)執行(xíng)涵蓋多(duō)個(gè)資料組合的中央資料庫。多(duō)個(gè)資料組合通(tōng)常比隻有(yǒu)一種資料更有(yǒu)趣，但(dàn)“當供應商越來(lái)越多(duō)時(shí)，資料也會(huì)變得(de)日益複雜。”Sammeta指出。


聖何塞市LED路燈設計(jì)指南中的一些(xiē)數(shù)學公式

在展示另一種方法的先導計(jì)劃中，聖何塞正在制(zhì)作(zuò)有(yǒu)關交通(tōng)訊号相位的即時(shí)資料并提供給汽車(chē)制(zhì)造商。汽車(chē)廠家(jiā)将有(yǒu)機會(huì)創造補充GPS地圖的服務，而城市和(hé)駕駛人(rén)也能找到減少(shǎo)交通(tōng)擁塞的方法。

洛杉矶最終計(jì)劃安裝400至600支智能燈杆，并正考慮可(kě)以含有(yǒu)什麽樣的其它感測器(qì)。該城市還(hái)在考慮在一些(xiē)燈杆中增加為(wèi)電(diàn)動車(chē)充電(diàn)的充電(diàn)樁。

“我們正與多(duō)家(jiā)制(zhì)造商合作(zuò)，討(tǎo)論諸如溫度、二氧化碳感測器(qì)等任何感測器(qì)或甚至是地震感測器(qì)等用于監控犯罪或停車(chē)的攝像機等各種想法。”洛杉矶路燈處負責人(rén)Ed Ebrahimian表示，”我可(kě)能隻需要200到300個(gè)感測器(qì)，因為(wèi)它們不必須安裝在每個(gè)燈杆上(shàng)，大(dà)約每三到五個(gè)街(jiē)區(qū)裝一個(gè)就行(xíng)了——好消息是我們已經有(yǒu)可(kě)用的通(tōng)訊技(jì)術(shù)到位了。”

聖何塞市市民創新管理(lǐ)人(rén)員Teri Killgore也表示同意。”對于智能城市應用來(lái)說，這是下一個(gè)重要的發展前線。”她指出。

首要步驟—智能電(diàn)表、LED監視(shì)器(qì)

燈杆中的智能電(diàn)表是确保證未來(lái)功能擴展的關鍵，聖何塞的Killgore認為(wèi)。當地的公用事業委員會(huì)已經明(míng)确定義什麽功能可(kě)以安裝到路燈上(shàng)，以确保協力廠商公平地以跟城市相同的低(dī)費率獲得(de)電(diàn)力。
聖何塞的燈杆目前使用公共電(diàn)力公司現有(yǒu)的外接智能電(diàn)表。但(dàn)當地的公共電(diàn)力公司PG&E正考慮采用可(kě)安裝于燈杆的版本，這樣可(kě)以防止受到駭客的破壞。

Killgore表示，“而且，當我們想要增加環境感測器(qì)或攝影(yǐng)機時(shí)，就能夠更輕松地進行(xíng)安裝，而無需重新進行(xíng)電(diàn)路布線。”

聖何塞市目前安裝了63，000盞路燈

其中三分之二正公開(kāi)招标新的LED計(jì)劃



Navigant研究總監Woods指出，“基于節能理(lǐ)念的LED路燈轉換商用模型已經成熟了，但(dàn)連網的好處(監控交通(tōng)流量或空(kōng)氣品質感測器(qì)等)還(hái)未能有(yǒu)效地奠定基礎，更複雜的是經常得(de)牽扯到多(duō)個(gè)城市部門(mén)。”



“對于從照明(míng)燈具到通(tōng)訊網路的一切來(lái)說，标準都是至關重要的，”Woods認為(wèi)，“這個(gè)産業月前已經取得(de)了一些(xiē)進展，但(dàn)讓人(rén)更感興趣的是目前正進行(xíng)的多(duō)個(gè)智能城市标準制(zhì)訂計(jì)劃會(huì)有(yǒu)什麽樣的結果——他們在制(zhì)訂相關技(jì)術(shù)标準的同時(shí)，某種程度上(shàng)也是在确定城市的需求。”



Woods表示，“有(yǒu)些(xiē)城市管理(lǐ)人(rén)員對于使用先進照明(míng)控制(zhì)技(jì)術(shù)仍十分謹慎，像是主動式調光，以避免被認為(wèi)是在降低(dī)城市道(dào)路的安全性。”



盡管如此，洛杉矶的Ebrahimian對于LED路燈的遠端監控産品仍然懷有(yǒu)滿腔熱情。洛杉矶目前正準備安裝帶有(yǒu) 嵌入式GPS的第二代産品。



“在我們的辦公室中，我們可(kě)以選擇燈杆的蜂巢式無線訊号，并為(wèi)其指定位置資訊——如果我們以後必須移動它的話(huà)，也沒問題——當燈光熄滅時(shí)我們馬上(shàng)就能知道(dào)。”他表示。



同步發展Wi-Fi計(jì)劃

當飛利浦緻力于協助營運商搭建其蜂巢式無線基礎設施時(shí)，洛杉矶和(hé)聖何塞也同時(shí)擴展城市中的Wi-Fi網路。

洛杉矶希望在三月份确定承包商，負責搭建覆蓋整個(gè)城市約469平方英哩的網路計(jì)劃。這項計(jì)劃的目标是連接估計(jì)約超過30%缺少(shǎo)家(jiā)庭寬頻的居民。

洛杉矶資訊長Ted Ross透露，洛杉矶市決定不參與擁有(yǒu)和(hé)執行(xíng)該市網路的業務。相反地，它透過公開(kāi)招标讓私人(rén)供應商接取至城市資産(如路燈杆和(hé)光纖鏈路)，隻要他們能夠混合提供速率達Gbps的免費和(hé)付費服務。

該市目前正評估三份提案，每份提案的目的都在連接整個(gè)城市。洛杉矶要求所有(yǒu)的提案都必須相容于目前的802.11g/n裝置，并建議投标方考慮支援蜂巢式無線網路、700MHz和(hé)900MHz頻段的未來(lái)LTE-Unlicensed以及.11af與.11ah等功能。

聖何塞則在2014年擴展其免費的城市Wi-Fi網路，将會(huì)議中心和(hé)機場(chǎng)都納入其中，使用由Ruckus Wireless提供的.11n和(hé).11ac裝置獲得(de)10~20Mbits/s的傳輸速率。

明(míng)年，Sammeta表示，“我們想升級到2.0版本，擴大(dà)市中心的區(qū)域，使其覆蓋主要的公園和(hé)新建的高(gāo)等法院大(dà)樓。同時(shí)，我們也期待有(yǒu)機會(huì)提供定位服務。”

同場(chǎng)科普：

智慧城市中燈杆如何綜合利用？

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路燈自身應用

構建強大(dà)的物聯網通(tōng)信網絡

做(zuò)強用電(diàn)管理(lǐ)

實現綜合杆的安全

實現智慧照明(míng)應用





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與道(dào)路交通(tōng)服務為(wèi)主的擴展應用



城市特種車(chē)輛(liàng)的跟蹤管理(lǐ)應用

燈杆定位服務

車(chē)流量的采集服務
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信息發布為(wèi)主的服務



LED廣告屏

交通(tōng)誘導屏



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公共服務載體(tǐ)服務



4G基站(zhàn)、WIFI基站(zhàn)

動環數(shù)據采集


來(lái)源：電(diàn)子工程專輯