智慧城市的“神經(jīng)通路”如何聯(lián)通未來？

　　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?

　　下一代街道照明將聯(lián)網(wǎng)。世界各地的城市已經(jīng)在試驗可以遠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)計甚至更進一步：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”。

　　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，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。

　　智慧路燈

　　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器對機器(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為是降低能源和維護成本、符合氣候保護的法規(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

　　機器對機器(M2M)通信是什么呢?這邊舉例一下。比如在工業(yè)領(lǐng)域，M2M用于機器和設(shè)備的遠程維護。技術(shù)人員可以在遠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。這樣提高了生產(chǎn)、維護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)。

　　當我們身邊的東西都是智能話時，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和平板電腦充電。同時，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。

　　智能照明的基本架構(gòu)

　　為了充當多功能網(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?；蛘撸瑹糁圃焐桃苯诱嫌布?。當然，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，這樣每個網(wǎng)關(guān)可達到最大數(shù)量的節(jié)點。從節(jié)點接收信息并將其轉(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，并指示開關(guān)或調(diào)光。

　　智慧城市的“神經(jīng)通路”

　　節(jié)點和網(wǎng)關(guān)的組合產(chǎn)生了雙層網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點窄帶網(wǎng)絡(luò)用于傳感器應(yīng)用，例如智能計量。網(wǎng)關(guān)寬帶網(wǎng)絡(luò)適用于數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，如使用攝像機進行流量監(jiān)控。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)形成網(wǎng)絡(luò)拓撲。每個節(jié)點由此與一個或多個其他節(jié)點連接。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。每當一個節(jié)點發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)就會自動通過其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

　　在數(shù)據(jù)傳輸方面，IP標準將是基礎(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擴展到2128個唯一地址，從而確保網(wǎng)絡(luò)城市有足夠的地址空間。IPv6低功耗無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(6LoWPAN)也特別有前景。 作為一項節(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)傳輸標準之外，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)，只有當運動傳感器檢測到有人經(jīng)過時，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)用程序進行擴展。理想情況下，城市應(yīng)該實施一種不僅限于應(yīng)用的管理入口，可以為政府機構(gòu)、公民和私營部門提供對接點。

　　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。