智能路燈引路系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用分析

深圳市政府投資項目評審中心 許國安

近年來，隨著城市化快速發(fā)展帶來的街道、道路、建筑物快速更新，以及不斷增長的城市的街道，市民行走在陌生的街道時，面對城市鋼筋水泥叢林下錯綜復(fù)雜的大街小巷，難免有摸不著方向、找不到路的情形。對于那些新入城的大學(xué)畢業(yè)生、打工者、尋親訪友者等，這種這種找不著路的城市陌生感會更強烈。國內(nèi)某些城市在人流密集的地方，通過安排志愿者來為陌生的來訪者指路，這種方式的確有效，但耗費大量的人力、物力。當(dāng)然，地圖導(dǎo)航可以用來尋找方向，但是該方式需要經(jīng)過手機地圖的位置確認、辨認建筑物和辨識方向等大腦加工后才能獲知準確的目的地，這種方式需要使用者具有較強的方向感、具備相關(guān)的知識，同時需要耗費不少的時間。因此，一種智能的方向指引和引路系統(tǒng)就不可缺少了。本文提出一種利用街邊路燈，通過對其進行智能化改造，結(jié)合LED投影、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)來實現(xiàn)對路人的方向指引和目的地導(dǎo)航，來構(gòu)建城市的智能路燈引路系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)簡介

物聯(lián)網(wǎng)[1]是5G應(yīng)用的重要方向，物聯(lián)網(wǎng)的重要目標之一就是實現(xiàn)萬物互聯(lián)，但如何從技術(shù)和市場應(yīng)用兩方面將物聯(lián)網(wǎng)切入到實際生活中，是目前研究的重點和難點。對于目前的熱門的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方向，包括車聯(lián)網(wǎng)、智慧電網(wǎng)、智慧交通等等，目前還沒有成熟的市場應(yīng)用，也沒有統(tǒng)一的規(guī)范。智能路燈引路系統(tǒng)，利用無線通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)以及AI技術(shù)，將街邊的路燈改造為物聯(lián)網(wǎng)智能終端，讓路燈在基本的照明應(yīng)用之外，具備智能引路的功能，從而方便市民出行。智能路燈引路系統(tǒng)只需要對路燈做簡單的改造，即可產(chǎn)生不錯的社會效益，可作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的突破點來實施。

2.系統(tǒng)原理

2.1 智能路燈

智能路燈是系統(tǒng)的重要組成部分，該路燈在基本的照明功能以外，具備以下三種功能：GPS定位，數(shù)據(jù)通信和引路功能。

圖1 智能路燈功能結(jié)構(gòu)圖

GPS定位：路燈根據(jù)自身的GPS定位，在與所服務(wù)的行人的GPS定位信息比對后，判斷行人是否在其服務(wù)的范圍內(nèi)。

數(shù)據(jù)通信：用來與系統(tǒng)控制中心通信，發(fā)送范圍內(nèi)的服務(wù)信息，接收來自控制中心的導(dǎo)航信息。同時，在智能路燈與行人手持終端直接互聯(lián)時，即時傳遞交互信息。

引路功能：分為LED投影和語音控制兩塊，其中，LED投影支持簡單的明暗圖案投影功能，可將方向信息（東西南北）和引路信息（轉(zhuǎn)向、執(zhí)行等）投影到地面上，為所服務(wù)的路人提供可見的方向指引；語音控制，將語音指引信息（往前走、向右轉(zhuǎn)等導(dǎo)航短語）通過物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至行人的手持設(shè)備上，行人利用其提供的語音信息去目的地。

智能路燈只需要在傳統(tǒng)的路燈基礎(chǔ)上做簡單的改造即可部署，即通過增加GPS模塊、無線通信模塊、可編程LED燈、以及簡單的CPU和存儲器。

2.2 系統(tǒng)組網(wǎng)

系統(tǒng)依托于現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)來構(gòu)建。路燈配置無線通信模塊，采用現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)，也可以利用即將淘汰的2G網(wǎng)絡(luò)或者未來的5G網(wǎng)絡(luò)，再通過移動通信網(wǎng)接入到Internet網(wǎng)，與同樣接入Internet網(wǎng)的智能控制中心互聯(lián)。當(dāng)業(yè)務(wù)需求到來時，智能控制中心通過AI算法計算最佳路線，通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至提供服務(wù)的智能路燈，并隨時接收來自路燈的信息反饋，對路線以及引導(dǎo)信息進行精確控制。

圖2 智能路燈引路系統(tǒng)組網(wǎng)圖

2.3 行人導(dǎo)引原理

行人通過手機等個人終端申請智能引路服務(wù)：

第一步：手機將行人的GPS信息和所需要的服務(wù)信息通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至控制中心。

第二步：控制中心獲取行人定位信息和目的地數(shù)據(jù)后分析最佳路線，將引路信息依次發(fā)送至行人路線上將要經(jīng)過的智能路燈。

第三步：當(dāng)智能路燈在其所在的服務(wù)范圍內(nèi)捕獲行人信息時，將方向和引路信號通過LED燈投影到地面來提供可見的引路信息；或者將引導(dǎo)語音發(fā)送至行人的手機或其他個人終端，為行人提供詳細的語音指引。

圖3 行人導(dǎo)引原理圖

3.系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 方向投影

智能路燈設(shè)置在路口時，可將簡單的方向指示投影到地面上，這種簡單的方向為標有東西南北箭頭指向的指引。該應(yīng)用比較簡單，但相比于豎立在路邊的地圖，這種與地面平行的地圖將更直觀易懂。行人行走在陌生的街道時，不需要與智能引路系統(tǒng)連接，只需要憑借手機的地圖導(dǎo)航，與方向投影結(jié)合即可準備判斷當(dāng)時目的地的路線走向。該應(yīng)用可以在智慧城市的建設(shè)過程中，作為一種公共服務(wù)提供給市民。

3.2 精確引路

精確引路是智慧路燈引路系統(tǒng)的核心應(yīng)用，其應(yīng)用方式主要有兩種：精準投影路線引導(dǎo)方式和智能語音引導(dǎo)方式。對于精準投影錄像引導(dǎo)方式，路燈將精準的路線圖標投影到地面上，當(dāng)人跨入服務(wù)范圍內(nèi)時，即時將左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等明確指示性的方向投影到地面上，通過一個個的路燈接力，將所服務(wù)的行人一路指引直到目的地。對于智能語音引導(dǎo)模式，通過智能路燈與行人個人終端的互動、以及地面的投影指示，聲光結(jié)合的方式將行人一步步指引到目的地。在實際應(yīng)用精確引路時，系統(tǒng)運營商可以對普通人可以收取一定的費用，當(dāng)然這種服務(wù)可以作為公眾服務(wù)，免費提供給盲人等行動不便的人。

3.3 大數(shù)據(jù)應(yīng)用

智慧路燈引路系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，將實時產(chǎn)生大量的行人數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以為智慧城市的大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供有效、精準的數(shù)據(jù)源，可以為商業(yè)策劃、精準服務(wù)、政府經(jīng)濟決策提供依據(jù)。

4.結(jié)論

智能路燈引路系統(tǒng)作為作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的方向之一，能為市民出行帶來便利、并有效地提升城市友好度，對創(chuàng)造智慧城市[2]、提升城市城市競爭力具有重要的現(xiàn)實意義。同時，它的互聯(lián)特性，是移動互聯(lián)網(wǎng)的重要入口，商業(yè)價值可挖掘潛力大；另外，大量匯集的實時數(shù)據(jù)，對于大數(shù)據(jù)應(yīng)用具有重要的實用價值。

[1]李曉明,張彬,賈巧麗.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢分析[J].中國新通信,2011(19):82-88.

[2]辜勝阻,王敏.智慧城市建設(shè)的理論思考與戰(zhàn)略選擇[J].中國人口資源與環(huán)境,2012(5)74-79.