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智慧路灯不只是简单的功能堆叠,还需要有强大的系统集成“大脑”

时间:2019-05-20 作者:赵明灿 阅读:
区别于传统道路照明,智慧路灯是一种搭载多功能系统的综合性平台,是为了适应城市建设与管理需求的新型照明设施,可实现城市统一维护,避免资源浪费,备受城市建设者关注。以往不起眼的路灯变得“全身是宝”,今天EDN就为大家剖析下智慧路灯市场都有哪些新花样,关键技术在哪里,目前进展又如何。

近年来,智慧城市建设发展迅猛。随着5G通信的来临、城市物联网应用和无人驾驶车路协同等高科技通信技术的应用,各大企业着力于加大对智慧城市解决方案产品的开发与投入。智慧城市建设需要信息采集、发布及传输的载体,路灯具有分布均匀、密度大的特点,自然而然成为了城市智能管理的主力军。

区别于传统道路照明,智慧路灯是一种搭载多功能系统的综合性平台,是为了适应城市建设与管理需求的新型照明设施,可实现城市统一维护,避免资源浪费,备受城市建设者关注。以往不起眼的路灯变得“全身是宝”,今天EDN就为大家剖析下智慧路灯市场都有哪些新花样,关键技术在哪里,目前进展又如何。

智慧路灯的背景、现状和趋势

现阶段,在驱动国家经济的三驾马车——出口、消费和投资中,投资是最大的驱动因素,而这又主要都在基础设施建设方面。信息基础设施建设是其中的重点,新时代信息基础设施建设要统筹规划,才能适应时代的使命和要求。

我国已将5G网络定位为国家战略,但5G的技术特点决定其需要微距化覆盖,因此,智慧路灯成为最合适的载体形式。此外,智慧城市需要解决基础设施数据融合打通,而智慧路灯能够从底层实现基础设施数据融合的路径和可能,深圳奇迹智慧网络有限公司(7G)副总裁兼事业部总经理郑宝全在接受EDN采访时指出。同时他表示,多杆林立、三线满天横飞带来的城市美观问题和安全隐患,是城市品质提升的重要课题。智慧路灯结合地下管廊的建设可以很好的解决这个问题。

除了逐渐采用LED照明外,作为发展智慧城市的重点项目,智慧路灯还集成了WiFi热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警、微基站、RFID识读及定位、电动汽车智能充电桩以及车辆监控模块等多种功能和信息终端,同时基于智慧路灯还可建立城市物联网信息管理平台,实现视频监控系统、充电桩管理系统、信息发布系统、资产管理系统、工程管理系统、车辆调度系统等。这种系统平台同时具有开放性接口,可用于第三方系统的接入管理和系统间互联互通。信息平台可通过智慧路灯所集成的信息终端和功能终端,进行数据的采集、分析处理与展现,并进行信息的管理与发布,实现城市全方位的实时管理,浙江方大智控科技有限公司企划部经理何夏表示。

目前这个行业已呈百花齐放、百家争鸣之势,但行业现在处于启动阶段,缺乏统一的规范标准来指导。行业的商业模式、政府部门的职责分工还不明晰,现阶段智慧路灯还没法大规模推广,郑宝全补充说。他指出,行业正在从大一统往专业化的方向发展,越来越多的参与企业认识到自己的优劣势,集中资源发展自有优势专业。很多具有国资背景的企业在推动行业发展中起到智慧路灯城市运营商的角色,代表政府出面承接智慧路灯的相关项目的规划和落地。从政府、行业、企业各种视角越来越认可行业的发展趋势,同时大家也看到了智慧路灯的复杂性。行业已进入深水区。

智慧路灯产业的痛点

目前市场上的智慧路灯种类繁多,功能大致统一,但抛开质量不说,有的只是简单的功能堆叠,并未做到信息及数据的共享,上海三思电子工程有限公司副总工程师姜玉稀指出。

智慧路灯以LED照明为基础,衍生出一个强大的系统集成“大脑”,搭载了可扩展管理平台,而应用于无线城市、平安城市、智慧园区等应用场景中。

郑宝全同样强调,因为智慧路灯业务横跨多个行业,需要具备多方面的专业知识,所以项目落地周期特别长。由于现有的城市信息基础设施相对不完善,智慧路灯对网络依赖程度很高,将存量路灯改造成智慧路灯需要采用各种异构网络来解决网络传输的问题。前期推动智慧路灯的厂家很多都是照明控制厂家背景,缺乏对于网络和信息安全储备,导致目前业内普遍对智慧路灯作为城市信息基础设施应该注重安全的认识不够。多种信息化、智能化设备集成到一根智慧路灯上,同时通过统一平台进行管理,还需要解决数据归属及分发、管理去中心化复杂巨系统带来的系统安全问题等。

因此,通过“云-管-边-端”的业务分层,可以让各层的业务分工更加简单明了(图1)。7G公司结合和吸收近几年落地的众多项目经验,专注“边”层,即通过推出智慧路灯边缘计算网关7G智慧盒,去解决项目交付过程中遇到的效率低、周期长、不安全、网络复杂、数据分发难和对中心系统依赖极高等情况。

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图1:智慧路灯业务架构图。(来源:7G)

何夏则指出,智慧路灯的使用如果不对原有路灯系统进行单灯控制管理改造,则无法实现全面的管理,和智慧城市的匹配度将不够。方大智控的应对策略是将智慧路灯和智慧灯网建设同步进行。

众多功能需要强大管理平台来支撑

姜玉稀介绍说,上海三思的智慧路灯同时支持智能照明、视频监控、电子信息屏、公共WiFi、紧急呼叫、环境监测、公共广播、应急充电、资产管理、智慧停车、5G基站搭载、车路协同无人驾驶等功能(图2)。就目前而言,有的功能是刚需,有的是做市民体验升级服务,有的是产业信息化的产物,需根据不同地区的政策及发展状况做选择。

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图2:智慧路灯系统功能解构图。(来源:上海三思)

郑宝全表示,7G公司提供的解决方案包括停车管理、视频监控、充电管理、基站搭载、WiFi覆盖、LED信息发布、公共应急广播、智慧市政、气象环境传感、一键呼叫等功能。更重要的一点是,7G公司通过7G智慧盒和智慧共享杆管理平台向合作伙伴提供了一种快速项目落地的能力。他同时指出,这些功能中,智慧照明、智慧安防和信息发布功能有望成为标配。

何夏强调,管理平台是智慧路灯的“大脑”。目前,方大智控已经成功研发了基于智慧路灯的城市物联网信息管理平台,可以应用于智慧照明、城市景观亮化、智慧路灯物联网等领域。特别是多智慧路灯的研发成功,集合了智慧照明、WiFi热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警、微基站、电动汽车智能充电桩以及DSRC车辆监控模块等多种功能,可实现城市大数据收集(图3)。同时,系统平台具有开放性接口,用于第三方系统的接入管理和系统间互联互通,通过集成与智慧路灯的信息终端、功能终端,进行数据的采集和分析处理、展现,并进行信息的管理与发布,实现城市的智慧管理。

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图3:智慧路灯上集合DSRC车辆监控模块、环境监测模块、信息发布模块等,并搭建智慧城市物联网信息平台,用于提升交通安全水平、改善劣况天气出行、协调车辆行驶、避开紧急状况以及优化出行等功能。(来源:方大智控)

管理平台才是智慧路灯的核心部位,堪称“大脑”。没有管理后台,智慧路灯再多的功能也应用不了。“目前市场上存在的一些系统平台在使用时需要安装各种设备的软件,比如当路灯需要摄像、广告、气象功能时,他们就需要安装摄像头的软件、广告屏的软件、气象站的软件等等。客户在使用这些功能时,软件的使用也就需要从一个跳到另外一个,非常不便。”他谈道,“方大智控的智慧路灯的系统使得软件的使用大大轻简化。该系统实现数据分布式处理,可扩展系统容量,支持高并发数据访问,实现上亿物联网节点的接入和数据交互。强大的并发数据访问承载能力,使得这台系统完全可以实现集所有功能于一体。”

智慧路灯方案的技术特点与优势

姜玉稀强调,智慧路灯系统的目标就是要更好地发挥智慧路灯硬件平台的优势,提供给用户一个集智能照明、视频监控、信息发布、WiFi热点、传感器监测等功能为一身的整体解决方案。而三思在LED路灯、LED显示屏和硬软件系统集成方面拥有很强的开发能力。

该公司的智慧路灯硬件平台在系统功能上,每个子系统既可以独立工作,也可以根据需要完成子系统间的联动,所有的动作都需要在后台自动完成,对用户而言完全透明。在控制方式上,采用Web控制方式。可以支持更多的应用平台,可快速访问该系统。系统维护、更新只需要在服务器端完成即可。在系统开放性上,提供标准的HTTP API接口。一方面便于同其他数据平台集成,同时也能快速地根据用户需要定制系统。

郑宝全指出,7G智慧盒可端到端地管理智慧路灯场景下近20类60+家厂家设备及业务,并可持续扩展可支持的设备类型和厂家库。基于智慧城市顶层设计的思路,可以让产品可更好的服务于新型智慧城市的管理需求。

该解决方案采用“云-管-边-端”四层架构,为合作伙伴提供了低成本、高效率的项目落地方案。7G智慧盒具有前端自管理和边缘计算,可保障系统更安全、稳定,网络或平台故障不会影响前端物联设备策略执行。丰富的协议栈支持即插即用,合作伙伴可省去平台与前端物联设备协议对接,大大降低开发成本。此外,它从设备接入、数据传输及数据存储等方面提供了全方位安全保障;丰富的联动策略可实现底层协议打通、零延时,满足复杂联动场景应用;自动运维功能可实时监测物联设备故障,自动定位故障,并实现远程运维等优势。

何夏从技术和应用两个方面探讨了方大智控的创新。在技术创新方面,他指出,方大智控的物联网平台,底层数据库采用hadoop云平台架构,分布式数据处理,可扩展系统容量,支持高并发数据访问,实现上亿物联网节点的接入和数据交互。系统设计便捷的协议转换层,可无缝兼容各种通信设备,包括NBIoT/LoRa等无线通信技术,以及2G/3G/4G/5G,支持第三方系统快速无缝接入。该平台支持智慧城市相关设备接入,便于统一设备和数据管理。

该公司研发的智慧路灯集成了各种信息设备技术,包括智慧照明、WiFi热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警、电动汽车智能充电桩、车辆监控模块(用于提升交通安全水平)等多种功能。同时,该解决方案采用单一电源给路灯上所有设备供电,从而可优化设计,实现城市的智慧管理。

基于智慧路灯的城市物联网信息管理平台采用分布式处理和存储的大数据构架,可扩展系统容量,支持高并发数据访问,实现上亿物联网节点的接入和数据交互。强大的并发数据访问承载能力,使得这套系统平台完全可以承载智慧城市的各项管理功能。

此外,智慧路灯所采集的各项数据汇总到城市物联网信息管理平台,可以满足城市管理、公安安全和智能服务等领域的重大应用需求,推进人类智能与机器智能的深度耦合,提高对事件分析和预测的精准性。

在应用创新方面,智慧路灯中装有多模通信模块,可以让集成通信模块的路灯采集车辆信息传输至物联网平台,获取周围车辆信息,优化交通灯工作状态。单灯控制器可以将LED路灯的工作情况通过网络转发到市政控制中心和用户手机中。摄像头可以监控某一路段范围内的情况,同时将数据通过网络传输到公安监控中心。电动汽车充电桩可以为电动车提供临时充电。集成的定位与应急呼叫系统可以用于紧急求助。

创新成果的海内外应用

何夏介绍说,方大智控的创新成果已经在国内外不同地区成功应用,案例包括嘉兴市、三亚市、澳大利亚、德国、埃及、南美、瑞士、迪拜及东欧等国家地区。其中在沙特利雅得、印尼雅加达、中国嘉兴,中国银川等大型智慧城市项目中,都成功实现了单项目五万个以上的智能管理。创新技术既可以用于国内,也可借力“一带一路”国家政策推广海外市场。

姜玉稀表示,上海三思智慧路灯项目遍布北京、上海、广州、深圳、西安、山东、江苏等全国各大城市。其中北京左安门西街智慧路灯、北京通州城市副中心智慧路灯、上海进博会综合杆、江苏洪泽智慧路灯、江西瑞金智慧路灯均属于该公司的标杆性案例。

郑宝全则指出,7G参与这个行业很早,从2014年开始启动智慧路灯这块业务,截至目前做了10几个项目,北上广深的首批项目都有参与,包括深圳华强北智慧商街、坪山中心公园智慧路灯、北京亦庄智慧路灯、上海大沽路、广州的从化国际生态小镇等。到2018年初,该公司在决定研发产品,通过渠道销售产品的战略后,不再直接参与项目。

总结

半导体照明是绿色高效照明领域的一场技术革命,智慧路灯是产业信息化的代表性作品,对提高能效、工作效率及实现可持续发展有重大意义。

另一方面,智慧路灯从功能上实现了模块化的排列组合,业务横跨多个行业,项目落地周期特别长,而成为影响企业盈利的一个关键。

现如今在整个电子产业,像智慧路灯这样的跨行业、跨学科的应用也是屡见不鲜。而5月23日在深圳科兴科学园国际会议中心举办的2019国际产业链资源对接大会,其初衷便是要帮助电子产业链上的企业解决这些痛点问题,而使大家更加健康快速地成长。

不管是产品、方案、技术、销售渠道、代工厂还是人脉,不想错失这次整合所有可能的外部合作资源的机会,敬请报名参加此次大会。

本文为《电子技术设计》2019年6月刊杂志文章。

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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