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物联网在智能路灯方面的应用场景及行业痛点


作者:郄勇志 来源:通信世界全媒体 2017-11-07 15:17:38
摘要: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。

  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。

  2016年3月15日,华为在CeBIT 2016(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。

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