基于NB-IoT的智慧路燈在智慧城市中的應用分析

徐建平

摘?要：NB-IoT覆蓋范圍廣、功耗低、連接量大，是一種新興的物聯網連接模式，可用于智慧城市公用事業，包括水、氣、公共照明和停車場。本文介紹了NB-IoT智慧路燈在智慧城市中的作用及試點應用項目的部分內容，分析了NB-IoT智慧路燈的應用及存在的問題，以期為基于NB-IoT的智慧路燈的未來的推廣與應用提供參考。

關鍵詞：智慧城市;智慧路燈;NB-IoT;節能

1引言

智慧城市建設是解決交通擁堵等城市發展問題，實現城市可持續發展的新理念、新模式。路燈在城市中分布廣泛、分布均勻，具有精確的地理坐標、完整的供電網絡和清晰的通信位置等，是智慧城市物聯網的絕佳切入點，可以作為城市物聯網的感知終端，同時也為城市管理和服務的信息化、智能化提供了重要的技術支撐。

智慧路燈集智能照明、無線WIFI、視頻監控、信息發布、環境監測、災害預警、電池充電等功能于一體。其體系結構一般分為應用層、平臺層、傳輸層和硬件層，其中傳輸層通信方式的選擇是智慧路燈應用的關鍵。目前，智慧路燈使用的通信方式主要有ZigBee、NB-IoT、LoRa等四種，其中NB-IoT由于廣覆蓋、海量連接、低功耗的特點備受智慧路燈用戶主體和生產制造商的青睞，目前基于NB-IoT的智慧路燈發展勢頭迅猛。

2基于NB-IoT的智慧路燈的作用

2017年初，全球領先運營商積極投身NB-IoT產業，從政策、運營到產業鏈，鼓勵NB-IoT的發展和應用。2017年6月發布的工信部關于開展移動物聯網加強通信的意見：2017年底，NB物聯網覆蓋直轄市、省會城市和主要城市，基站達到40萬個;到2020年，nb物聯網實現全國覆蓋，深入覆蓋室內網、傳輸網、地下網等應用場景，基站規模達到150萬個;2017年基于NB-IoT的連接數將超過2000萬個，2020年連接總數將超過6億個，基于非IoT的各類產品和終端系統不斷推出，智慧路燈、智能照明、等試點應用，智能停車和智能水務是政府、運營商、設備制造商和制造商關注的焦點。基于物聯網的智慧路燈有幾個優點，如無需人工檢查就能精確控制和維護單個燈，能夠遠程檢測和定位故障，企業需要照明來構建網絡，良好的網絡覆蓋率，高可靠性，智能城市應用案例不斷增多。

傳統智慧路燈一般采用“兩跳式”照明解決方案，即中央控制器和終端控制器之間的通信一般通過PLC、ZigBee和LoRa等通信方式來保證。這種方式需要部署大量的網關來控制路燈，費用昂貴，組網困難，運行管理困難，可靠性得不到保證。而基于物聯網的智慧路燈具既滿足了離散燈具分布的特點，又允許每個燈具進行單跳連接和控制，無需通過網關設備，降低了成本。

（1）在城市推廣綠色照明，以實現更多的節能和更低的排放

推廣LED路燈和應用控制技術是實現城市道路照明節能的重要途徑，但用電數據采集和智能管理也是節約電能的重要途徑。智能路燈在LED燈節能的基礎上，通過智能控制技術實現二次節能。基于物聯網和現代信息技術，如云計算、故障報警、編組道照明燈、運行故障指示燈、遠程電表地圖、防盜報警、城市道路照明管理等，以及城市街道節能照明的潛力，城市的綠色推進。

（2）助力城市管理的精細化和公共服務的便捷化

在智慧路燈上，集成了充電電源、微型基站、視頻探頭、環境監測、多媒體信息發布屏，并設有通信子系統和傳感器子系統，實現了大數據的采集、分析和處理，公共信息的發布，導航和定位以及無線上網。例如：建立微基站，打造“無線城市”;改裝為充電電源，為新能源車提供充電服務;智能監控城市燃氣管網線路，提高智能安防措施的效率等。

（3）展示城市文化，塑造城市品牌

公共照明作為城市公共設施的重要組成部分，也是城市景觀的一部分，具有美化和傳遞城市文明的功能。智慧路燈可以根據每個城市的人文特點、每個地區的文化特點、每個地區的文化內涵來設計和風景和景點。在智慧路燈的設計中融入城市和地域文化元素，光的語言的表現和再現，以及向城市居民傳遞文化信息，可以創造出一幅新的城市“文化游覽地圖”，塑造城市品牌。

3應用情況與存在的問題

隨著智慧城市建設的不斷推進和新一代信息技術的廣泛應用，以智慧路燈為起點的智慧城市物聯網平臺建設成為智慧城市項目落地的重要切入點。基于NB-IOT的智慧路燈已開始在北京、杭州、上海等城市應用推廣。目前，基于NB-IoT的智慧路燈在城市中的應用呈現出以下特點：（1）涉及到中國移動、中國聯通、中國電信等運營商。這是因為NB-IoT是3GPP全球標準化組織中主流運營商和設備廠商提出的一種新的物聯網技術。NB物聯網基站和物聯網平臺主要掌握在運營商和設備供應商手中（2）試點范圍小，一般在公園，安裝的智慧路燈數量也不大。基于NB-IOT的智慧路燈尚處于發展的初級階段，應用的規范化、推廣機制和運營模式仍在探索中。

這主要是因為基于NB-IoT的智慧路燈應用當前還存在以下問題：

（1）智慧路燈由硬件（包括LED燈、微基站、視頻檢測系統、交互式信息顯示、傳感器等）和軟件（物聯網監控平臺）兩部分組成。需要解決系統互連和智能街道照明的其他共同問題。標準化是破解這些問題的重要手段，對促進智能公共照明與智能交通、智慧城市管理與智能公共安全的互聯互通，對規范和完善制造、設計、管理、交通、交通、交通等領域起著重要作用，智慧路燈的建設和運行，以及城市資源的共享。

（2）由于城市管理模式和體制的制約，各行政部門之間仍然沒有信息資源的互聯互通和共享機制，這使得智慧路燈的這些功能難以整合，尤其是在城市中。目前智慧路燈功能之間的聯系非常薄弱，有些功能不起作用。

（3）智慧路燈功能強大，但安全性有待進一步加強。目前，NB物聯網技術還處于發展的初級階段，尚未建立起一套完善的安全標準。而且，NB-IoT是一種運營商網絡，其智能化應用依賴于運營商的基站布局，而通信運營商的基站布局對其影響很大。因此，基于物聯網的智慧路燈的安全問題令人擔憂。由于智慧路燈缺乏標準化，接入環境復雜，接入方式多樣化，給智慧城市網絡平臺帶來了極其復雜的信息安全問題，而智慧路燈包括市政、交通、氣象、安防、民生等領域，并且擁有海量數據，如網絡攻擊目標，大數據安全隱患有待破解。同時，由于智慧路燈需要24小時帶電運行，涉及城鎮居民和運維人員人身安全的電氣安全問題需要進一步加強。

4結束語

近年來，中國政府出臺了一系列關于城市照明建設和發展的文件，推動城市照明快速發展，加快城市照明節能改造，提高城市照明信息化管理水平，提高城市照明設施建設和維護水平。基于NB物聯網的智慧路燈符合綠色、智能、和諧、特色城市發展的需要，也符合國家大力推進NB物聯網智能化應用的方向，實現城市照明的動態化、程序化、可視化、規范化管理，確保城市照明安全運行。為智慧城市建設公共服務、公共設施、節能環保等多維平臺提供全方位的技術支持。隨著智慧路燈標準化的推進，物聯網技術應用的成熟，智慧城市建設的發展，相信基于物聯網的智慧路燈將在更多的城市得到應用，存在的諸多問題將得到相繼解決，其未來發展前景十分廣闊。為全市節能減排、精細化管理、個性化、特色化發展作出新貢獻。

參考文獻：

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