智能路燈是目前正成長中的業(yè)務(wù)，也是指向未來智能城市和新興物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。這種新穎的產(chǎn)品范圍廣泛，從簡單、復(fù)雜到幾乎不可見，總有一天可能無處不在。
智能路燈基本上是由LED燈、LTE小型蜂巢式基地臺、可選的燈具控制系統(tǒng)以及用于監(jiān)控電線桿功率使用情況的智能電表所組成的燈桿。截至目前為止，飛利浦(Philips)永續(xù)照明部門行銷經(jīng)理Bill McShane已經(jīng)在美國洛杉磯和圣何塞部署了約150個這樣的燈桿。McShane一直在銷售智能路燈，他相信在今后三年內(nèi)將在全美城市中售出數(shù)千盞這樣的智能路燈。
飛利浦(Philips)把這些路燈稱為“聯(lián)網(wǎng)城市初體驗”。這種產(chǎn)品擁有很多的潛在客戶和供應(yīng)商。雖然還未能發(fā)展出具體的產(chǎn)品藍圖，但已吸引了有關(guān)其發(fā)展?jié)摿Φ母鞣N遐想。僅有蜂巢式功能的燈桿是在城市擴展市內(nèi)Wi-Fi網(wǎng)路并考慮廣泛部署未來各種類型感測器網(wǎng)路時就一并到位的。
圣何塞正部署50支與Fairmont Hote附近一樣的智能燈桿
飛利浦的LED照明部門提出了智能路燈的想法，也開發(fā)出這樣的產(chǎn)品。這家荷蘭公司與愛立信(Ericsson)建立了一項全球合作關(guān)系，由愛立信作為燈桿內(nèi)部的LTE基地臺轉(zhuǎn)包商。其他公司則提供圣何塞等城市需要的可選智能電表。
無線通訊營運商是主要的客戶，他們指定并向愛立信支付基地臺的費用，并確定基地臺的安裝位置。他們還付錢給飛利浦，然后由飛利浦與市政府洽談交易，并向城市支付安裝費用和少量的續(xù)用租金。
舉例來說，洛杉磯向飛利浦收取約1萬美元的燈桿安裝費用以及每個網(wǎng)站一年40美元的租金。圣何塞則允許飛利浦向無線者處收取十年的費用，十年后再改由圣何塞市向無線業(yè)者收取費用。
重大但極具挑戰(zhàn)性的業(yè)務(wù)
城市為經(jīng)常由不同實體擁有和服務(wù)的燈桿建立了一個簡化的認(rèn)可過程。McShane表示，“我們設(shè)法將各方聚集在一起。這是一個很有趣的挑戰(zhàn)，但當(dāng)他們?nèi)烤埤R洽談計劃時，就變成了一項有力的提議。”
最終，每一方都能獲利，McShane指出，“這是居民、商業(yè)單位和城市三方共贏的局面。”
Bill McShane
由于面對每個城市不同的業(yè)者和規(guī)則，這項業(yè)務(wù)其實并不輕松。例如，圣何塞在2011年2月份就為轉(zhuǎn)換到LED起草了共48頁的路燈設(shè)計指南。這本指南中充斥著各種有關(guān)燈光亮度與品質(zhì)問題的表格和數(shù)學(xué)公式，并提到了許多國家和國際標(biāo)準(zhǔn)。
McShane的同事們先在全球開展了燈桿的先導(dǎo)計劃。佛羅里達州的公共電力事業(yè)以及哥本哈根等城市目前正測試這個概念，據(jù)市調(diào)公司Navigant Research透露。該公司統(tǒng)計全球LED路燈數(shù)量已經(jīng)超過1，300萬個，預(yù)計到2023年還將增加到1.16億個。
據(jù)說華為也開發(fā)出智能路燈的原型和樣機，但尚未正式發(fā)布產(chǎn)品，預(yù)計還有其他公司也可將浮出？面。“我認(rèn)為我們正處于智能路燈普及的開端。”Navigant研究總監(jiān)Eric Woods表示。
雖然實際數(shù)字很難掌握，但McShane估計單單美國就有2，600萬盞路燈。洛杉磯表示擁有第二大的數(shù)量，約21萬支供電的燈桿，其中超過14萬支燈桿已經(jīng)轉(zhuǎn)換成LED了。圣何塞擁有約6.3萬支燈桿，其中約有2萬支是LED燈，其它燈桿正開放給任何類型提案的轉(zhuǎn)換計劃招標(biāo)中。
智能路燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)
飛利浦智能燈桿的內(nèi)部技術(shù)相當(dāng)簡單，并且有很明確的定義。但當(dāng)城市預(yù)算較緊但以創(chuàng)新的方式思考物聯(lián)網(wǎng)時，這種燈桿的未來會是什么樣子就不得而知了。
當(dāng)今的智能燈桿有兩種配置——安裝三個大型愛立信RU-11或RU-12 60W LTE無線電裝置的高功率燈桿，以及安裝六個5~10W無線電裝置(覆蓋約1000英尺短距離)的低功率版本。高功率版本中，無線電裝置安裝在燈桿的擴展基座中，而低功率版本的無線電裝置則安裝于燈桿內(nèi)部，天線位于LED燈附近的天線罩中。
大多數(shù)燈桿都有電子設(shè)備，用于處理無線電訊號和數(shù)位基頻訊號。營運商只使用燈桿中的無線電裝置，并將其連接到云端的無線接取網(wǎng)路，再由無線接取網(wǎng)路處理數(shù)位基頻任務(wù)，愛立信北美企業(yè)夥伴與聯(lián)盟負責(zé)人Sridhar Vadlamudi表示。
洛杉磯還要求燈桿內(nèi)安裝備用電池，預(yù)防斷電發(fā)生。圣何塞要求安裝智能電表來支付電費，但這在洛杉磯并不需要，因為洛杉磯對于電力方面有一整套的協(xié)議。
截至目前為止所安裝的燈桿數(shù)量超過了50個。第一支燈桿在2015年7月進行測試，并在9月份首次正式實施。
智能路燈還沒有明確的發(fā)展藍圖。“我們想把重點放在LTE上，一旦成功后，就很容易再整合Wi-Fi或其它功能。”Vadlamudi指出，“我們正在考慮槍聲、污染和交通感測器，目前還沒有專為部署這些感測器的相關(guān)申請，但既然我們有足夠的空間就能做下去。”
包括洛杉磯市長在內(nèi)的多位城市官員及其于去年底安裝的首支智能燈桿
智能城市考慮感測器網(wǎng)路
城市物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)路的概念仍在發(fā)展初期，并且引發(fā)了許多棘手的問題，飛利浦的McShane指出，“部署城市物聯(lián)網(wǎng)的資本支出非常龐大，而且我們必須知道資料如何流至哪個中樞，以及如何進行分析——而且還有許多公眾政策也必須同時制訂。”
圣何塞資訊長Vijay Sammeta對此表示同意。他認(rèn)為智能城市具有‘蠻荒西部’(wild West)的特性，而今正是時候從展示計劃轉(zhuǎn)型至更加困難的實際部署工作了。
Sammeta認(rèn)為，“智能城市再次喚醒了政府部門的研發(fā)思維，但這些事情都需要花時間、金錢和精力，因此必須遵循我們的優(yōu)先順序逐步進行。”。
舉例來說，圣何塞剛剛與英特爾共同完成了一個為期一年的先導(dǎo)計劃，這項計劃涉及在市內(nèi)安裝10個空氣品質(zhì)感測器。他表示，“我們確實想多看看其他相關(guān)計劃……但我想像中的路燈桿還有許多東西要加進來。”
截至目前為止，政府和供應(yīng)商都不知道城市需要什么樣的感測器、應(yīng)該如何認(rèn)證這些感測器以及如何建立、支付和執(zhí)行涵蓋多個資料組合的中央資料庫。多個資料組合通常比只有一種資料更有趣，但“當(dāng)供應(yīng)商越來越多時，資料也會變得日益復(fù)雜。”Sammeta指出。
圣何塞市LED路燈設(shè)計指南中的一些數(shù)學(xué)公式
在展示另一種方法的先導(dǎo)計劃中，圣何塞正在制作有關(guān)交通訊號相位的即時資料并提供給汽車制造商。汽車廠家將有機會創(chuàng)造補充GPS地圖的服務(wù)，而城市和駕駛?cè)艘材苷业綔p少交通擁塞的方法。
洛杉磯最終計劃安裝400至600支智能燈桿，并正考慮可以含有什么樣的其它感測器。該城市還在考慮在一些燈桿中增加為電動車充電的充電樁。
“我們正與多家制造商合作，討論諸如溫度、二氧化碳感測器等任何感測器或甚至是地震感測器等用于監(jiān)控犯罪或停車的攝像機等各種想法。”洛杉磯路燈處負責(zé)人Ed Ebrahimian表示，”我可能只需要200到300個感測器，因為它們不必須安裝在每個燈桿上，大約每三到五個街區(qū)裝一個就行了——好消息是我們已經(jīng)有可用的通訊技術(shù)到位了。”
圣何塞市市民創(chuàng)新管理人員Teri Killgore也表示同意。”對于智能城市應(yīng)用來說，這是下一個重要的發(fā)展前線。”她指出。
首要步驟—智能電表、LED監(jiān)視器
燈桿中的智能電表是確保證未來功能擴展的關(guān)鍵，圣何塞的Killgore認(rèn)為。當(dāng)?shù)氐墓檬聵I(yè)委員會已經(jīng)明確定義什么功能可以安裝到路燈上，以確保協(xié)力廠商公平地以跟城市相同的低費率獲得電力。
圣何塞的燈桿目前使用公共電力公司現(xiàn)有的外接智能電表。但當(dāng)?shù)氐墓搽娏綪G&E正考慮采用可安裝于燈桿的版本，這樣可以防止受到駭客的破壞。
Killgore表示，“而且，當(dāng)我們想要增加環(huán)境感測器或攝影機時，就能夠更輕松地進行安裝，而無需重新進行電路布線。”
圣何塞市目前安裝了63，000盞路燈，其中三分之二正公開招標(biāo)新的LED計劃
Navigant研究總監(jiān)Woods指出，“基于節(jié)能理念的LED路燈轉(zhuǎn)換商用模型已經(jīng)成熟了，但連網(wǎng)的好處(監(jiān)控交通流量或空氣品質(zhì)感測器等)還未能有效地奠定基礎(chǔ)，更復(fù)雜的是經(jīng)常得牽扯到多個城市部門。”
“對于從照明燈具到通訊網(wǎng)路的一切來說，標(biāo)準(zhǔn)都是至關(guān)重要的，”Woods認(rèn)為，“這個產(chǎn)業(yè)月前已經(jīng)取得了一些進展，但讓人更感興趣的是目前正進行的多個智能城市標(biāo)準(zhǔn)制訂計劃會有什么樣的結(jié)果——他們在制訂相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的同時，某種程度上也是在確定城市的需求。”
Woods表示，“有些城市管理人員對于使用先進照明控制技術(shù)仍十分謹(jǐn)慎，像是主動式調(diào)光，以避免被認(rèn)為是在降低城市道路的安全性。”
盡管如此，洛杉磯的Ebrahimian對于LED路燈的遠端監(jiān)控產(chǎn)品仍然懷有滿腔熱情。洛杉磯目前正準(zhǔn)備安裝帶有 嵌入式GPS的第二代產(chǎn)品。
“在我們的辦公室中，我們可以選擇燈桿的蜂巢式無線訊號，并為其指定位置資訊——如果我們以后必須移動它的話，也沒問題——當(dāng)燈光熄滅時我們馬上就能知道。”他表示。
同步發(fā)展Wi-Fi計劃
當(dāng)飛利浦致力于協(xié)助營運商搭建其蜂巢式無線基礎(chǔ)設(shè)施時，洛杉磯和圣何塞也同時擴展城市中的Wi-Fi網(wǎng)路。
洛杉磯希望在三月份確定承包商，負責(zé)搭建覆蓋整個城市約469平方英哩的網(wǎng)路計劃。這項計劃的目標(biāo)是連接估計約超過30%缺少家庭寬頻的居民。
洛杉磯資訊長Ted Ross透露，洛杉磯市決定不參與擁有和執(zhí)行該市網(wǎng)路的業(yè)務(wù)。相反地，它透過公開招標(biāo)讓私人供應(yīng)商接取至城市資產(chǎn)(如路燈桿和光纖鏈路)，只要他們能夠混合提供速率達Gbps的免費和付費服務(wù)。
該市目前正評估三份提案，每份提案的目的都在連接整個城市。洛杉磯要求所有的提案都必須相容于目前的802.11g/n裝置，并建議投標(biāo)方考慮支援蜂巢式無線網(wǎng)路、700MHz和900MHz頻段的未來LTE-Unlicensed以及.11af與.11ah等功能。
圣何塞則在2014年擴展其免費的城市Wi-Fi網(wǎng)路，將會議中心和機場都納入其中，使用由Ruckus Wireless提供的.11n和.11ac裝置獲得10~20Mbits/s的傳輸速率。
明年，Sammeta表示，“我們想升級到2.0版本，擴大市中心的區(qū)域，使其覆蓋主要的公園和新建的高等法院大樓。同時，我們也期待有機會提供定位服務(wù)。”
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