截止2021年,據“上海發布”介紹,上海今年將100公里架空線“入地”,通信桿、信號桿、路名牌桿、電線桿……將統一收進“升級版”路燈桿。綜觀全球,在智慧路燈的規劃建設中,路燈桿因具位置及供電系統兩大優勢成為物聯網在城市中的重點應用場域,而被稱為“智慧路燈桿”。除了實現原來的路燈照明系統的智能化管理外,智慧路燈桿還是智慧城市建構安全治理的重要平臺,集各種功能應用于一身,為實現城市的智慧管理發揮更多的作用。目前,國外的洛杉磯、圣地亞哥、巴黎和國內的上海、杭州、北京等城市已相繼試點安裝智慧路燈,以實現提高能源效益和使用傳感器收集城市各類關鍵數據等目的。
公共資產的復興 路燈桿成為智慧城市的重要平臺
2016年4月,世界經濟論壇在《激勵未來城市與城市的服務:塑造未來城市發展和服務的主動權》(Inspiring Future Cities & Urban Services:Shaping the Future of Urban Development & Services Initiative)報告中指出,未來城市轉型的一種模式即“公共資產的復興”,以“路燈桿”為例,指出城市正在將這類消耗資源的“死資產”轉變為通過增值服務能夠吸引可觀收益的資產(如能感應四周環境的空氣質量、天氣和停車位等)。這些服務,再輔之以數字廣告平臺,讓城市采用更經濟且環境可持續發展的方式去充分利用未被使用的資產來提供原有的功能。
智慧路燈桿是物聯網于城市中的重點應用場域,多數國家在規劃智慧城市時,因智慧路燈具備通電、聯網、廣布的特性,均將智慧路燈桿視為萬物聯網的必要基礎建設,可以進行的加值應用更充滿無限想象。智能路燈桿會整合監控攝像頭、4G微基站、多媒體信息屏、安全報警、新能源汽車充電樁以及公共廣播、無線Wi-Fi等硬件功能,通過先進的信息感知技術、數據通信傳輸技術、燈光控制技術、計算機處理技術,將采集到的數據和信息傳輸到“智慧照明軟件系統平臺”,以之作為管理后臺,實現大數據交互環境下的智能照明、智慧交通、無線城市、信息發布等智慧城市管理核心功能。
全球智慧路燈桿建設情況
智能路燈桿并非新鮮事物,落地運營已有數年歷史。目前智慧路燈桿除常見的智慧照明功能外,也會配合其建置環境衍伸出獨特應用。以下將介紹全球各地已在運行的10種智慧路燈桿。
①上海浦東軟件園張江園區:節能+監測PM2.5+……
2017年7月,使用了新一代物聯網通信技術NB-IoT的26盞智能路燈在浦東亮相(左圖)。
雖然看上去和普通路燈差不多,但它們可以根據日出日落時間和周圍環境,自動開關和調節亮度,最大程度實現節能。包括故障報修、pm2.5等環境監測數據,只要6秒就可以直接傳送到后臺。
②上海浦東金領之都園區:充電樁+廣播+……
2016年5月,在金領之都園區設立的40多根智能路燈桿(左圖),可實現設置充電樁、廣播系統、顯示屏、移動基站等功能。通過燈桿上的攝像頭,則可以實時監控園區出入人員動態。同時,進入園區外來人員或園區的工作者,只要接入燈桿上提供的Wi-Fi,控制后臺就可以收集其數據,通過處理可以分析用戶消費習慣等,實現精準信息推送。
③上海大沽路:wifi+停車收費+……
2015年10月,集wifi、照明、監控、廣播、環境監測、咨詢、充電、停車收費等八大功能于“一身”的智能路燈在靜安區大沽路亮相(左圖)。它的“頭”上有城市微基站,可以提供穩定的wifi信號,LED燈則負責照明;“脖子”上是聯網的視頻監控;“腰”上的設備可以智能廣播、查詢環境監測數據;而“腿”上不但有一鍵求助按鈕,還有充電設施,可以直接給新能源汽車充電。未來還可加載RFID電子標簽、停車收費咪表、交通指示燈、道路指示牌、停車收費指示牌乃至網絡專車信息屏等模塊,具有高度的功能可拓展性。
④杭州:視頻監控+信息推送+……
2015年7月,杭州市城管委在距離浙大西溪校區不遠的黃姑山路試點綜合智能路燈桿項目(左圖),成為浙江省首個基于標準化NB-IoT的智慧照明項目,集照明節能、視頻監控、無線wifi、充電樁、信息推送等信息化應用。杭州市城管委亮燈監管中心工作人員表示,試點路燈桿的數量上規模后,將考慮開通充電箱的電子支付、市民卡支付等功能,屆時還將實現手機APP提前15分鐘預約路燈桿充電,電子顯示屏與停車誘導系統聯網,方便市民停車。
⑤北京:復合型智慧燈桿
2016年12月,首批20根集照明、空氣監測、微基站、WiFi設備、視頻監控、信息發布、電動車充電等七大功能于一體的復合型燈桿在北京街頭亮相后(左圖),目前已在全市試點應用100根。這些復合型燈桿除照明外,通過構建的智慧城市接入平臺,可實現智慧安防視頻監控、無線城市WIFI覆蓋、PM2.5智能感知等功能。這20個復合型燈桿中有兩顆燈桿上安裝了電子顯示屏,上面顯示著日期時間、溫度、濕度、風速等信息。此外,燈桿上還配備了電動汽車充電口,車主可掃描充電口下方的二維碼,通過手機APP給電動汽車充電并支付電費。
⑥香港:將建多功能智能燈柱
香港多功能智能燈柱試驗計劃為期三年(2018-2021),會在選定的四個地區,包括中環/金鐘、銅鑼灣/灣仔、尖沙咀及觀塘/啟德發展區,共更換及安裝約400支附設智能裝置的新型燈柱(效果圖如左),集智能照明、移動網絡信號發射、視頻監控、信息發布、PM2.5智能感知、電動車充電樁等多功能于一體,協助相關部門在地區層面收集各類型的城市數據,推動政府部門和公私營機構應用大數據分析,發展創新的智慧城市服務,及實現更好的實時城市管理。
⑦洛杉磯:基站+識別車輛碰撞+……
洛杉磯市擁有大規模的智能互聯巴黎、洛杉磯、上海…智能路燈哪家強?路燈網絡,全市有超過20萬套路燈,在城市道路、高速公路、隧道和人行道為市民提供服務。除照明與網絡外,新引入的聲學傳感器和環境噪音監測傳感器可偵測車輛碰撞事件,直接向市應急通訊系統提供及時信息,幫助警察、消防和急救部門縮短響應時間,及早救助患者。
⑧巴黎、洛杉磯、上海…智能路燈哪家強?巴黎:座椅+wifi+……
左圖這款路燈是在2015年21屆聯合國氣候大會期間在巴黎進行安裝的,除了作為路燈的基本功能,它還為人們提供了休息的座椅。鋁制的拱頂使燈光直接向下發散,降低光污染同時提高能量利用率。拱頂另一側是太陽能電池板,可以為路燈提供3個小時的電能,路燈上有一個小孔,可以為行人的手機充電。
⑨拉斯維加斯:太陽能+動能+……
這款路燈由紐約創業公司EnGoPLANET設計,在拉斯維加斯一廣場安裝了四盞,并在地面配備八塊動能發電板(左圖)。電力主要由太陽能板提供,但當早上天氣較陰暗、晚上電池電力不足時,動能發電板能利用行人的腳步為電池充電,每一步大概產生4-8瓦特的電力。這系統不單單只是一個路燈供電系統,廣場的閉路電視、WiFi熱點及手機充電站也同樣使用同一電力系統,令整個廣場完全脫離電網。除此之外,它還有其他功能:檢測空氣質量、溫度、濕度。
⑩圣地亞哥:找停車位+偵測槍聲+……
2015年開始,美國通信巨頭AT&T和通用電氣(GE)攜手,為美國加州圣地亞哥市3200個路燈安裝攝像頭、麥克風和傳感器等(左圖)。這種路燈可以監控交通、人群規模、天氣,甚至偵測槍聲。比如發現并向司機指出空置的停車位,提醒交通執法人員注意非法停放的汽車,以及監控并記錄交通堵塞信息以備未來調整交通信號時使用等。考慮到美國國內的安全狀況,智能路燈還可以很便捷地連接到現有的槍擊網絡,在大約10平方公里甚至更廣的范圍內自動定位槍聲來源。或是探測到諸如玻璃破碎或者是車輛碰撞的聲音,然后自動向警察報告危險情況。
智慧路燈桿仍在試點階段
由傳統路燈桿升級為智慧路燈桿,路燈桿成為一個包括市政照明、城市信息及智慧城市綜合信息采集及服務系統、通訊基站、電動汽車充電等的綜合性載體,從技術層面來看,建設方案并不難,技術基本成熟,但目前仍處在試點階段,在我國并未全面推廣,專家指出,主要存在兩個層面的原因。
第一個層面,誰來運營。不同運營商運營的話,會有各自不同的側重,比如倘或通信運營商運營,在智慧路燈的方案中,可能不會采用有關市政的部分功能。而如果城市建設方來運營,有可能會在方案中不涉及通訊的部分。因此,中興通訊股份有限公司能源MKT方案總監王東旭指出,“所以完整的智慧路燈方案或者這個方案的主要部分,誰來用,誰來建,誰來運營是個巨大的問題。”
第二個層面,誰來協調。即使有運營商來建設智慧路燈,但是方案中涉及氣象、交通、城市建設、廣告管理等不同領域,而這些領域在國內隸屬于不同機構和部門管理,運營商與涉及的不同部門之間關于業務的溝通協調,是否能達成一致也是個問題。中國照明學會竇林平秘書長分析指出,在多功能路燈推廣上存在的障礙,本質上是體制的問題。除非智慧路燈得到強大的背景支撐,才能做成完整的解決方案,比如建立智慧城市的整體方案,將智慧路燈作為新區的一個創新亮點,在一條路上進行部署,如此是可行的,但是老城區改造,或者不發達地區有些地方的應用仍會是問題。
整體來看,在智慧城市建設以及物聯網等技術迅速發展的趨勢下,具有多功能的智慧路燈桿為城市建設帶來新思路,其發展前景被看好。不過,就目前而言,仍有一系列挑戰需要面對,比如成本下降和技術提升,還有商業模式等問題需要繼續探索解決,距離大規模落地應用仍有一段距離。