智慧路燈將會成為市政網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ) 并在3個(gè)方面為人類提供服務(wù)

隨著智慧城市概念的興起，各大企業(yè)圍繞智慧城市相關(guān)的領(lǐng)域進(jìn)行了布局。路燈作為城市中隨處可見的基礎(chǔ)設(shè)施，其重要性不言而喻。

那么，未來智慧照明會給路燈帶來哪些變化？給智慧城市的建設(shè)又意味著什么？在本文中，德國電信股份公司(德語:Deutsche Telekom AG)機(jī)器對機(jī)器能力中心副總裁JüRGEN HASE表示，智慧路燈將會成為市政網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，在停車控制、垃圾管理和交通流量方面提供服務(wù)。

下一代街道照明將聯(lián)網(wǎng)。世界各地的城市已經(jīng)在試驗(yàn)可以遠(yuǎn)程控制的智能照明系統(tǒng)了。不僅可以降低電力成本，而且可以實(shí)現(xiàn)需求驅(qū)動的照明，減少二氧化碳的排放。目前的設(shè)計(jì)甚至更進(jìn)一步：專家將“聯(lián)網(wǎng)燈”看作是智慧城市多功能通信網(wǎng)絡(luò)的“節(jié)點(diǎn)”。

現(xiàn)在，街燈的主要用途是照明。但是，未來路燈將會發(fā)揮更多的功能。比如，垃圾箱滿時(shí)，路燈會通知垃圾收集服務(wù)中心，或者記錄交通量的變化，并將這些數(shù)據(jù)輸入智能交通系統(tǒng)（ITS）。街道照明將不再是孤立的領(lǐng)域，而是網(wǎng)絡(luò)化城市基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。

這種愿景是基于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和智慧城市概念的興起。每一個(gè)可以想象的物體和位置都可以聯(lián)網(wǎng)：汽車、集裝箱、路燈和停車場，甚至手表、眼鏡和筆。它們可以測量環(huán)境中的各種參數(shù)，也可以將日常的工作數(shù)字化。這種變化的核心是機(jī)器對機(jī)器（M2M）通信、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間或與控制中心之間的數(shù)據(jù)自動交換。

智慧城市解決方案被認(rèn)為是降低能源和維護(hù)成本、符合氣候保護(hù)的法規(guī)要求及為市民提供更好服務(wù)的關(guān)鍵。智能路燈在這方面起著核心作用。事實(shí)上，在許多城市，路燈問題約占市民投訴的20％，智能系統(tǒng)可以使維修過程自動化。加上LED，可編程照明管理系統(tǒng)可將城市電力成本降低70％。

不只是人造光

機(jī)器對機(jī)器（M2M）通信是什么呢？

例如在工業(yè)領(lǐng)域，M2M用于機(jī)器和設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)。技術(shù)人員可以在遠(yuǎn)處看到磨損零件的狀況。只要發(fā)生錯誤或系統(tǒng)檢測到預(yù)先設(shè)定的模式，就會自動向員工發(fā)出警報(bào)。這樣提高了生產(chǎn)、維護(hù)和資源使用的透明度。

智能照明系統(tǒng)提供了類似的益處。為了識別有缺陷的燈具，就不需要再依賴夜間巡邏或市民投訴，系統(tǒng)就可以在中心顯示聯(lián)網(wǎng)照明的狀態(tài)。

當(dāng)我們身邊的東西都是智能話時(shí)，它們的功能就更多了。

例如，在波士頓的公園里，就有智能化的長椅，市民可以給智能手機(jī)和平板電腦充電。同時(shí)，這些公園的長椅還測量環(huán)境要素，如空氣質(zhì)量和噪音水平。因此，這些長椅的功能就不僅僅是提供座位。它們變成了“充電站”和“測量儀”。同樣地，聯(lián)網(wǎng)路燈不僅僅是用于照明的電器，它們成了多功能網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。

智能照明的基本架構(gòu)

為了充當(dāng)多功能網(wǎng)絡(luò)，智能照明解決方案必須滿足什么要求？其基本結(jié)構(gòu)必須符合當(dāng)前多樣化的市場解決方案。

首先，技術(shù)人員需要先安裝配備有電子設(shè)備的燈具，電子設(shè)備要么在路燈外部的小盒子中，要么在燈具中。或者，燈制造商要直接整合硬件。當(dāng)然，一些舊款的型號燈可能需要更新到更高效的LED。一旦升級，這些燈就可以集成到一個(gè)短距離的網(wǎng)絡(luò)中。

除了燈具中的硬件之外，移動通信網(wǎng)關(guān)還用于遠(yuǎn)距離交換數(shù)據(jù)。這些可以連接到路燈或安放在配電網(wǎng)中。通常情況下，它們是固定的，這樣每個(gè)網(wǎng)關(guān)可達(dá)到最大數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。從節(jié)點(diǎn)接收信息并將其轉(zhuǎn)發(fā)到云中的服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施或本地服務(wù)器。同樣，網(wǎng)關(guān)發(fā)送控制指令回到節(jié)點(diǎn)，并指示開關(guān)或調(diào)光。

智慧城市的“神經(jīng)通路”

節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)的組合產(chǎn)生了雙層網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)窄帶網(wǎng)絡(luò)用于傳感器應(yīng)用，例如智能計(jì)量。網(wǎng)關(guān)寬帶網(wǎng)絡(luò)適用于數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，如使用攝像機(jī)進(jìn)行流量監(jiān)控。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。每個(gè)節(jié)點(diǎn)由此與一個(gè)或多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)連接。

通常，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可自我修復(fù)，因此具有很高的可靠性。每當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)就會自動通過其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)傳輸方面，IP標(biāo)準(zhǔn)將是基礎(chǔ)。物體和位置都有IP地址，因此可以清楚地識別。IPv6互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的重要前提。與之前的協(xié)議IPv4相比，它將地址空間從232擴(kuò)展到2128個(gè)唯一地址，從而確保網(wǎng)絡(luò)城市有足夠的地址空間。

IPv6低功耗無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（6LoWPAN）也特別有前景。 作為一項(xiàng)節(jié)能的短程無線電技術(shù)，6LoWPAN尤其適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)。

操作系統(tǒng)

除了數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)之外，可互操作的管理系統(tǒng)軟件也至關(guān)重要。大多數(shù)智能照明解決方案提供了基于Web的入口，通過這些入口可以對相關(guān)燈進(jìn)行編程和管理，比如設(shè)定燈開啟和關(guān)閉的周期。一旦與亮度和運(yùn)動傳感器相結(jié)合，可以設(shè)定更復(fù)雜的情景模式，比如天越暗燈越亮；在人少的地區(qū)，只有當(dāng)運(yùn)動傳感器檢測到有人經(jīng)過時(shí)，才會開燈。

為了支持更多的智慧城市應(yīng)用，城市照明管理軟件一定不能封閉，應(yīng)該可以通過第三方應(yīng)用程序進(jìn)行擴(kuò)展。理想情況下，城市應(yīng)該實(shí)施一種不僅限于應(yīng)用的管理入口，可以為政府機(jī)構(gòu)、公民和私營部門提供對接點(diǎn)。

需要各方合作

除了資金外，智慧城市解決方案需要突破的障礙就是理順各種關(guān)系。需要不同行業(yè)的合作，具有不同的能力，尤其是智能照明系統(tǒng)。除了傳統(tǒng)的燈具和燈泡制造商之外，硬件制造商、軟件供應(yīng)商和連接服務(wù)提供商也都參與其中。但是，與每個(gè)參與者談判各自的合同對于客戶而言可能是非常困難的，尤其是必須確保所使用的組件能兼容。

為了加速這一進(jìn)程，德國電信等國際移動運(yùn)營商將進(jìn)入這個(gè)市場。這個(gè)基礎(chǔ)是一個(gè)廣泛的合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，涵蓋了網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)的所有領(lǐng)域。例如，古老的路燈就是挑戰(zhàn)。為了升級這些路燈，需要特定的組件以及有專業(yè)知識。合作伙伴網(wǎng)絡(luò)包括專業(yè)修復(fù)歷史街燈以及相關(guān)工藝的小公司。合作是聯(lián)網(wǎng)城市的關(guān)鍵，智能路燈是一個(gè)很有前途的起點(diǎn)。