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智慧灯杆全解读从灯杆屏到物联网平台!

作者:首尔华克山庄 发布时间:2020-10-27 10:31

  2019年12月12日,物联网领域最受瞩目的2019年第六届中国物联网大会在深圳南山区科兴科学园国际会议中心盛大开幕。在同期举办的智慧灯杆分论坛上,来自奇迹智慧、太龙智显科技、洲明科技、半导体、顺舟智能的专家分别从物联网平台、灯杆屏、灯控技术、照明方案等多个方面做了精彩分享。

  深圳奇迹智慧网络有限公司是一家AIOT系统及解决方案提供商,在谈到物联网系统解决方案时,奇迹智慧销售总监纪鑫在会上展示了系统架构设计,他介绍,这个系统架构设计跟我们现在常讲到的物联网架构类似,基本上包括云、管、端,云是指上层平台,数据汇集的地方,管是指中间的传输,像NB-IoT以及正在大力发展的5G,端是指最终落实到具体的产品上,比如一些感知设备或者监测设备等等。不同点在于,奇迹智慧的系统架构设计中创新的推出了边(边即边缘计算),边介于管和端之间。

  纪鑫强调,实际上,在现在智慧城市的推动过程中,以往的云、管、端不足以解决前端的设备连接、以及本地的一些自动组织,或者调度指挥的场景,必须要融入边缘计算。

  边缘计算就是在设备本地、最前端的终端,做一些相应的操作、一些预处理、指挥调度,从而提高整体的管理效率,这样可以把之前很多事后的处理,或者事后的调查指正再处理,变成现在的事前预防和事中处理。纪鑫表示,在做整个智慧杆的过程中,我们发现边缘计算是智慧杆架构里面非常重要的一部分。

  图:系统架构中加入边的部分,去中心化管理,具备边缘计算能力、策略自动执行等

  如果智慧杆体上面挂载的设备,只是物理的组合和集成的话,这个过于简单,可能任何人都可以做。关键的问题是,如何在杆上挂设备之后体现智慧化的功能,如何让这些设备产生联系和互动,真正的为应用场景解决一些实际的问题,纪鑫认为这些才是杆可以被称为智慧杆的关键点。

  一个完整的系统方案,包括前端的灯杆、中间的网络和后端的平台。从上图可以看到,前端是智慧杆以及杆上挂载的设备,包括LoRa网关、环境气象、监控摄像机、单灯控制器、WiFiAP、LED显示屏、公共广播、一键求助等,并且都已经预留了5G微站的安装点。中间的部分就是边缘计算的部分,为什么要做边缘计算,因为传统的解决方案,基本上就是前端的设备,通过中间的网络直接到后端的平台,那么,所有的数据从前端出来之后,都是透明传输,所有的处理和汇聚以及将来的执行,都在平台上处理。

  “如果平台或者中间的传输,一旦出现短时间的故障,前端的设备就处于失联、瘫痪的状态,所以,我们需要具备本地边缘计算能力的设备,它需要在前端连接设备时,能够支持这些设备互动,支持短时间网络或者平台异常的情况下可以正常运行,这是我们的核心部分。”纪鑫说。

  太龙智显科技是一家户外高亮高清LED显示设备提供商,可提供各种样式的灯杆屏,目前,智慧杆上会装5G基站、照明、充电桩、监控等等设备,太龙智显科技(深圳)有限公司总经理郝光军认为,“目前来看,LED屏是智慧杆的一个重要组件,并且现在也非常适合放到智慧杆上,因为两年前,LED屏的精度、亮度、节能等都没达到可以放到智慧杆上的条件,而现在这些条件都已经成熟。

  LED灯杆屏对于智慧杆来说有非常多的价值:一、灯杆屏外形相当于智慧灯杆的颜值;二、灯杆屏显示效果相当于智慧路灯质量与档次;三、灯杆屏的使用寿命相当于智慧路灯的整体寿命;四、灯杆屏的核心功能相当于智慧路灯的智能与否;五、灯杆屏的造价大致反映智慧路灯的成本(占30%-50%);六、灯杆屏是智慧路灯运营(成本回收)的重要来源。

  郝光军介绍,现在灯杆屏还存在很多问题,比如安装高度略高、安装高度过低、杆高屏小、屏比例不对、精度不够、刷新度不够、亮度不够、常规箱体外观太丑太笨重、结构设计不完美等等。那么如何选择合适的灯杆屏?

  郝光军介绍了多种LED灯杆屏与灯杆(尺寸)的配对情况,并且太龙智显科技有相应的型号可提供,下面是几种配对情况:3米左右智慧路灯配29寸屏,显示尺寸400MM*600MM;4-6米智慧路灯配35存屏,显示尺寸400MM*800MM;6-8米智慧路灯配53存屏,显示尺寸600MM*1200MM;8-10米智慧路灯配63存屏,显示尺寸800MM*1400MM;10-12米智慧路灯配70存屏,显示尺寸800MM*1600MM。

  在给灯杆定制灯杆屏之前,需要了解灯杆的高低、左安装、右安装等等情况。此外,灯杆屏有几个核心要点:

  第一,亮度一定要高,需要7000CD/㎡的亮度。首先,只有亮度足够高才能适应各种不同的环境;其次,亮度做到7000CD/㎡,用50007000CD/㎡的亮度,这样发热最少,稳定性也最好;第三,因为很多灯杆的寿命是8-10年,所以屏的寿命也需要达到8-10年,因为亮度是随着时间衰减的,它会逐渐从7000CD/㎡衰减到5000CD/㎡,亮度低于5000CD/㎡就不能用了,所以如果没有7000CD/㎡的亮度,灯杆屏的寿命、显示效果、稳定性都达不到要求。

  第二,灯杆屏一定要节能。大致计算一下,5G基站的耗电是900W,如果一个屏的耗电是1000W,一个杆是2000W,整个一条路下去就是几十千瓦,如此一来整个项目就需要重新布点、加变压器,这个在成本和时间上都耗费不起,如果不节能,整个项目就没法继续。另外,从整个灯杆屏的寿命来看,如果灯杆屏每天节约5度电,一年下来,就可以节省非常多电费,运营成本也是跟这个相关的,并且越节能越安全。所以从电路设计、材料选用、应用场景全部需要采用节能的方案。

  第三、灯杆屏需要耐80℃高温,灯杆屏的使用环境很恶劣。设备要少发热,散热要快,所以里面的电源和风扇都要考虑好,并且万一温度超过80℃,还需要能够正常工作,所以这就要求电源定做,主控卡也要用耐高温的卡。

  此外,还有切换同步等等,郝光军表示,再过5年,一个城市的智慧灯杆上将会代表一个城市的科技、现工业、政策的发展程度,所以智慧灯杆和灯杆屏都有非常大的发展空间。

  洲明科技从2014年开始进入智慧灯杆领域,2015年在河南完成第一根灯杆的建设,到今年,洲明科技已经差不多搭建上千根灯杆。洲明科技智慧城市运营中心总监秦海波认为,智慧灯杆是智慧城市信息采集的最佳节点,智慧灯杆将会推动智慧城市的发展。

  5G的到来,给智慧灯杆带来的高速增长的应用体量,2019年商用元年,传统业务增强,国内市场规模10W+,2020-2021年,规模铺开,提供连续基础覆盖,市场规模100W+,2021年以后,铸造精品,提升覆盖广度深度,国内市场规模400W+。

  秦海波表示,智慧灯杆未来的发展方向主要围绕四个方向,一是人工智能;二是好的物联网平台,这是智慧灯杆的灵魂;三是5G;四IoT网关。在他看来,智慧灯杆可以通过视频监控、人流量分析、可视化示警、广播提醒、一键报警、视频联动等信息化安防设备功能,为城市创造安全、和谐的生活和投资环境。

  在会上,秦海波分享了以灯杆为入口的城市物联网总体架构,包括从灯杆到物联网关、网络、物联网平台再到应用,涉及智慧物联、安全可靠、统一运维等方面。

  此外,秦海波还就洲明自研灯控技术,实现路灯远程智能控制,支持内置5G微基站,推动5G行业快速发展,智能配电箱等等方面做了分享。

  安森美高级应用工程师肖海斌在会上主要分享了市场趋势,增长和控制技术,联网需求与可用选项的平台方案,包括Bluetooth?LowEnergyMesh建网、ZigbeeGreenPower、PowerOverEthernet(PoE),无电池供电方案,模块化多链接,传感器多链接的照明平台方案以及路灯电源方案。

  肖海斌表示,在所有工业与住宅物联网应用中,智能照明年复合增长率最高,预计2020年住宅与工业类照明的总量比值达15:1,工业类电子元件数量远大于住宅类大功率系统。

  在谈到为何要用Bluetooth?LowEnergyMesh的时候,肖海斌介绍,蓝牙设备网络将简单的点到点通信扩展为多对多拓扑,实现在扩展范围内提供端到端通信,针对大规模设备网络,其“许多”设备与“许多其他”设备通信多达32000个等,适用于楼宇自动化、无线传感器网络(IoT)、资产跟踪、智能建筑、商业照明等等。

  作为平台的照明端,由网格连接辅助的照明无处不在,包括室内定位、寻路、兴趣、追踪、多个传感器(包括光、环境(温度、压力、湿度)、ToF、气体等)的采集,进一步增加物联网的照明系统投资回报率。肖海斌认为,该方案在路灯里面是很有优势,很多路灯在深夜的利用率不高,这时候可以通过联网的方式,控制路灯要不要点亮,或者亮度多少。

  联网照明是IOT设备里面增长最快的一个类别,联网照明带来的能量节约为市场提供了一个积极的投资回报率,联网照明正被转换成一个平台,低功耗的连接正在推动互联照明的创新,安森美半导体甚至实现了完全无电池的设计,可以提供非常多高性能LED驱动、联网方案。

  顺舟智能2004年成立以来,一直在物联网方面提供产品和平台、解决方案。智慧照明方面,从09年开始切入,包括智慧路灯。顺舟云城总经理姜鸿飞表示,顺舟智能的定位是基于智能路灯而面向物联网的整体解决方案。总的来说,为合作伙伴提供平台、网关以及物联网硬件。

  姜鸿飞介绍,智慧路灯,大家讲的更多的是在道路上,事实上,除了道路,景区、社区、服务区、园区等的增长也比较大。如顺舟智能就做过一个南京六合智慧服务区的项目,整个服务区差不多装了50多根灯杆,主要包括一些常规的功能,LED照明及智能监控,应急广播、信息发布、视频监控,人脸识别,WIFI覆盖系统,电子围栏,车位监测,车牌引导等。

  “顺舟智能还引进了一些新兴的功能,包括人脸识别、电子围栏,车位监测,以前一些园区是不知道自己的拥堵情况的,装上智慧路灯并使用顺舟智能的平台之后,可以通过探头计算服务区来了多少车辆,停了多少车,包括周边的安防也可以通过探头的算法,判断有没有非法情况,有没有人闯入等等,另外,我们还部署了一些其他的应用,如智慧公厕。”姜鸿飞介绍到。

  平台和智慧灯杆网关解决方案是顺舟智能的核心,姜鸿飞表示,做智慧灯杆的厂家很多,基本上做灯杆的、软件的、网关的、或者工程的,这两年都在向智慧灯杆转移,顺舟智能于2015年切入智慧灯杆领域,在发展智慧灯杆业务的时候,我们发现每一个项目需要投入更多的人力、物力去对整体的项目做协调、调试,对接各种厂家,如果每个项目都需要派很多人过去,对于像顺舟这样的研发企业来说,压力就非常大。顺舟希望将灯杆的集成,通过产品化快速的去完成。

  姜鸿飞说,“智慧灯杆的应用场景太多了,路灯、园区、服务区、市政等等,一个平台是很难满足各个用户的场景需求的。所以,顺舟希望能够把平台做最大程度的开放,让用户可以根据这个平台自己去定义功能和显示界面,比如很多项目需要照明、需要井盖、需要停车,用户可以在后台配置,属于自己的一个应用界面,支持不同应用场景,即用户可以做一些自定义的事情。”

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