．智慧路燈伴隨智慧城市發展是大勢所趨

IoT-Based Smart Street Lighting Enhances Energy Conservation

來源： 阿拉丁照明网 作者：刘毅

智慧路燈伴隨智慧城市發展是大勢所趨

1、智慧路燈發展趨勢

「智慧城市」是在物聯網資訊技術的支撐下，形成的一種新型資訊化的城市形態，也是當前全球城市發展的重大策略。

近年來，各國一系列政策落地，智慧城市建設進入快車道。

其中智慧路燈，作為智慧城市的重要組成部分，是最有效地切入路徑之一，且發展空間巨大。作為城市照明的主體，城市道路照明伴隨著城市建設的高速發展，獲得了快速的成長。

智慧城市的資訊資源，需要大量的感知設備收集。作為智慧城市的入口端，路燈循著城市道路與街道分布，如血管和神經一樣覆蓋整個城市軀體，密度大、數量多，且具備「有網、有點、有桿」三位一體的特點。

以智慧路燈作為智慧城市建設的關鍵節點，可避免重複建設造成的資源浪費，是智慧城市的主要載體，智慧路燈可拓展應用智慧城市的各種功能，如搭載智慧照明、智慧新能源充電、智慧安控、平安城市、智慧城管、智慧交通、智慧停車、城市 WIFI等多功能模組，為人們生活提供便捷服務。據預測，到2021年以智慧路燈為入口的各種硬體及服務的市場規模為3.7萬億元、佔智慧城市市場總規模的20％。

2、5G微基地台建設，是催生智慧路燈加快發展的重要因素

為了滿足5G網路高數據流量和高傳輸速率的需求，5G網路在頻譜上要比4G更高。頻率越高，傳輸的速度越快，但必然會導致無線信號傳播的距離變短。

5G時代的超密集組網，催生小基地台需求。目前小基地台部署方式，主要分為室內覆蓋和室外覆蓋兩類。

室外覆蓋的具體部署方式主要有：抱桿安裝、樓面安裝和地面安裝。基於智慧路燈的安裝方式，是抱桿安裝的典型方式，具有供電優勢、管理智慧、覆蓋密集、節省空間、覆蓋盲點等優勢。相較於樓面安裝，經常出現的糾紛和地面安裝的財產安全問題，在智慧路燈上安裝小基地台，將是最可行的方式之一。

3、智慧路燈是智慧城市最天然的物聯網平台

首先，路燈及其系統在智慧城市中，有天然的資訊感知與反饋平台。城市路燈有完善獨立的供電系統。由於其具有非均衡使用的特徵，餘量足夠，所以，能夠在不敷設電纜的情況下，滿足通信和資訊設施的用電需求。

其次，網路狀分布是路燈佈局的最大特徵之一。隨著路網密度的增大，網路分布的特徵將更加明顯、合理，死角亦將逐漸消失。通信與資訊設施的無死角網路化分布，是實現智慧城市資訊全覆蓋的基本條件。在所有市政設施中，只有路燈系統能夠實現無死角網路化分布。

再次，路燈單體的高度和內腔容量足夠，足以在一體化設計要求下，裝載足夠多的、體積日益小微化的通信和資訊設備。

路燈結構有桿、座、臂三個基本組成部分，在訂製化的路燈中，通常有結構獨特的主體。燈座和主體的容量之大，自不待贅言。即或是燈桿和燈臂，也可以透過合理的設計，裝載通信和資訊設備、而且不影響其外觀之美。

正是這三大天然優勢，讓智慧路燈成為了智慧城市發展，最理想的物聯網搭載平台。

智慧路燈定義及功能

1、智慧路燈定義

智慧路燈是指在路燈上，搭載各種感測器及感知設備，如充電樁、LED資訊發佈螢幕、高清攝影機、應急報警、5G基地台搭載網路、無線WiFi、停車檢測主機、環境監測組件、井蓋及積水監測主機、城市廣播等，利用物聯網及網路技術，使路燈成為智慧城市資訊採集終端，和便民服務終端，是智慧城市重要的切入口。

2、智慧路燈在智慧城市系統架構中所處的位置

下圖是一張典型的智慧城市架構圖

透過上圖可以看出，典型的智慧城市建設，需要四個層面完成，即感知層、網路層、平台層和應用層，應用層包括了應急智慧、數位城管、平安城市、智慧交通、便民服務、環境監測和節能控制 ； 

平台層則指Iot平台和數據平台，透過平台以實現智慧化 ； 網路層指通信網、互聯網和物聯網 ；感知層包含了手機、PC、Internet、雲計算、無線AP、攝影機、環境主機、一鍵報警等。

智慧路燈主要實現了各種智慧設備和感測設備的整合，並綜合利用有線和無線傳輸技術，進行網絡層的建設，同時集成的智慧路燈平台，實現了數據的收集和傳輸，為各種智慧城市應用，提供了堅實的基礎。

3、智慧路燈典型功能

應該說，截止目前為止，智慧路燈所具備的功能，還沒有一個標準的定義，隨著技術的不斷發展，智慧路燈的功能，將不斷發展和完善，以下是行業中，智慧路燈比較有代表性的功能。

3.1 智慧照明

由於智慧路燈上，搭載了較多的感測和智慧設備，專用路燈線路，必須保證24小時供電，因此智慧路燈一般需具備單燈控制功能的智慧照明系統，目前較成熟的單燈控制系統採用PLC（ 電力線載波 ） 或ZIGBEE無線通訊方式，最新的技術發展趨勢是採用NB－Iot通訊方式。可實現管理到每一盞燈的開關、亮度調節、狀態查詢、故障反饋等功能。

3.2 影像監控系統

利用路燈天然的搭載能力，整合監控攝影機，可廣泛應用於平台城市、智慧城管、智慧交通、智慧停車等智慧城市應用系統。

3.3 資訊發佈系統

智慧路燈整合了LED顯示幕，透過多媒體發佈系統，可遠端發佈政務資訊、時政新聞、公益廣告、商業廣告等。

3.4 5G微基地台搭載

未來幾年，5G基地台建設將逐步展開，燈桿將成為5G微基地台建設中，重要的組成部分，智慧路燈設計並預留5G微基地台的空間和接口，實現基地台裝載功能。

3.5 城市微環境監測

智慧路燈整合的城市微環境感測器，可監測溫度、濕度、噪音、空氣品質（PM2.5等），風速、風向等環境指標，利用路燈覆蓋面廣、點位多的優勢，實現城市高密度的城市微環境監測能力。

3.6 無線WiFi

利用路燈覆蓋面廣、點位多的優勢，在路燈上整合無線AP，實現城市道路的全WiFi信號覆蓋。

3.7 路燈充電樁

路燈具有天然的供電優勢和點位優勢，整合新能源汽車充電樁，是建設道路上，分布式新能源汽車充電站的最佳方式。目前整合的新能源車充電樁，一般為交流充電樁，功率7KW，充電速度較慢，主要為停在路燈邊上的新能源車進行補電，可以預見，伴隨新能源汽車保有量的進一步增加，具備更快充電速度的直流充電樁，和路燈的結合也將出現。

3.8 城市監測組件

智慧路燈整合有城市基礎設施的監測模組，如井蓋監測，積水監測等感測器模組，可有效感知城市基礎設施狀態和資訊，為智慧城市的各種應用提供數據。

3.9 應急報警模組

路燈整合的應急報警模組，可將警訊迅速傳輸到管理中心，管理中心可透過影像觀察現場情況，並可即時對講，與報警人進行溝通，即時處理突發惡性事件，防止危險擴大，有效解決公共場所安全問題，做到平安城市。

以上是智慧路燈比較有代表性的典型功能，行業中一些廠家，還會配置比如USB充電模組、遠端廣播、資訊查詢螢幕等其他功能，這裡就不一一敘述。總之，智慧路燈是理想的智慧城市物聯網搭載平台，伴隨著智慧城市的發展，智慧路燈的功能，也將不斷地更新和發展。

4、智慧路燈的智慧大腦

智慧路燈整合功能眾多，連接了大量的物聯網設備，一般每根智慧路燈內部，會配置一個智慧閘道器，這個智慧閘道器是智慧路燈的智慧大腦，可實現多個設備的信號傳輸、交換、數據的收集、處理和本地協同，將本地數據進行處理後，再傳遞到雲端進行數據處理，是和雲端相配合的邊緣計算設備。

5、智慧路燈的軟體管理平台

智慧路燈整合了多種智慧設備和感測設備，需要有一個統一的雲端管理軟體平台，進行多種設備的管理，數據收集，並且基於不同的應用場景，實現設備的協同工作。

統一的雲端管理軟體平台，需要實現智慧照明、影像監控、多媒體資訊發佈、環境監測、應急報警、井蓋監測、無線WiFi、充電樁管理等等管理功能，還應該實現大數據展示、多子系統聯動等功能。

智慧路燈在智慧城市中的應用場景

智慧路燈整合了眾多的功能，既是一個獨立的系統，又需要將這些功能，應用到智慧城市的各種場景中，才能充分發揮這些功能的作用，形成和智慧城市應用的完美連接，下面是一些比較典型的智慧路燈應用到智慧城市的場景。

1、智慧停車的應用

採用整合在智慧路燈上的智慧辨識攝影機，可有效辨識車進入和離開車位，並且在停車過程中辨識車牌，並將辨識資訊傳遞到雲端進行處理。

再利用整合在智慧路燈上的LED顯示幕，進行車位資訊的誘導，一個智慧攝影機的辨識範圍為6～8個車位，大約為35米左右，剛好為兩個路燈的間距，因此，利用智慧路燈，實現城市路邊停車場的智慧停車，是較理想的應用之一。

2、智慧城管的應用

利用智慧路燈整合的智慧攝影機，遠端廣播、智慧照明、資訊發佈幕等功能，可實現城管需要的小商小販、垃圾爆筒、垃圾亂扔、廣告店招、違規停車等智慧辨識功能，並可用定點廣播系統實現遠端管理，同時可實現井蓋監測、橋梁監測等，城市管理功能。

3、平安城市的應用

充分利用智慧路燈整合的人臉辨識攝影機、WiFi探針、應急報警等功能，可實現平安城市的天網、人臉辨識、雪亮工程等諸多應用。(這只有像中國這樣的極權國家才可能)

4、智慧交通的應用

充分利用智慧路燈整合的攝影機、交通流量監測，實現智慧交通的連接應用。

5、智慧社區/園區的應用

智慧路燈、智慧庭院燈實現WiFi、資訊推送、影像監控、廣播、一鍵報警、充電樁等應用。

智慧路燈新型商業模式的思考

智慧路燈自2014年初步提出，實至今天，已經歷了約4個年頭，應該說，最近幾年，智慧路燈技術上日趨成熟。從路燈行業到政府，都逐步瞭解此產品，各地也紛紛開展智慧路燈示範項目或示範工程，智慧路燈也越來越被業界廣泛認可。

但是，如此兼具多種功能為一體的，並且能為智慧城市建設，帶來極大幫助的產品，還沒有被大範圍應用和推廣，主要是因為傳統的路燈只有照明功能，政府的建設、管理、養護模式比較成熟。

但是智慧路燈功能多，技術複雜、價格高、涉及的政府管理和使用部門也比較多，如何建設、如何管理、如何養護是面臨的一個課題，尤其是採用哪種商業模式，進行規模化的建設，值得思考和研究。

傳統的路燈只具備照明功能，一般新建設是政府採用採購的模式，改造為LED是採用的EMC（ 合同能源管理模式 ），而智慧路燈具備了較多功能，從功能屬性上可分為三類：一是一些基礎設備，如5G基地台等；二是面向政府管理部分的智慧管理功能，如智慧城管、平安城市、智慧停車、智慧交通等；三是面向城市市民的服務功能，如充電樁、無線WiFi等。

可以看出，因為整合了這些功能，智慧路燈已可以為政府管理部門、為社會機構、為市民提供較多的服務。同時智慧路燈的這些功能，需要持續的營運才能發揮價值，因此，智慧路燈已具備較大的營運價值。

近年來已有公司，積極在探索智慧路燈的新型商業模式，即採用EMC＋PPP模式，充分發揮智慧路燈的功能營運優勢，採用EMC＋使用者付費的模式，進行規模化的智慧路燈建設，如對岸中國四川華體照明2018年1月與成都市雙流區簽訂《測略合作框架協議》，擬改造雙流區3萬根智慧路燈，採用EMC＋PPP模式，營運期10 年。

智慧路燈在採用PPP＋EMC模式的同時，引入增值業務聯合投資，及收益分成等新商業模式，後續與總包智慧城市業務全面對接，有望實現在他們全國的快速複製和規模化發展。

實際上，智慧路燈體系建設，已經讓傳統的燈桿具備了綜合利用和營運的屬性。PPP專案公司，在提供政府需求的公共產品或服務（如維護）時，完全可以附帶生產出，更具經營性的副產品。目前，智慧路燈的項目收益目前主要有三類：

一是節能收益；二是垂直應用收費，比如資訊發佈為主的服務（LED廣告幕/通誘導幕）、充電樁充電等，但此類收費模型剛剛興起，還沒有形成產業規模，沒有足夠的評估依據進行匹配。而PPP項目一般要求，目前要測算出十年二十年內的基準收益，因此難以精確測算。第三類可能產生收益的是大數據。

大數據是智慧城市的核心內容，但目前的大數據，多數是用在商戶的精準行銷。以無線智慧旅遊景區及商圈應用為例，透過路燈基於WiFi進行數據採集，可以進行精準行銷和廣告推送，大幅提升商圈的經濟增加值。

另外常提到的應用，是監測預警。目前，城市數據尚未形成城市數據礦，且在制訂數據開放政策，以及數據保護法律等方面，還需要政府進一步加強。

1、節能收益

項目公司營運收益主要來源，於項目實施後道路照明節省的電費支出，社會投資人按與政府的約定獲得收益。政府本級財政部門按照項目，所涉道路路燈上，年度實際電費支出為基數，測算改造後節約的電費，支付社會資本的改造、營運成本，從每年財政預算，安排的路燈電費中予以支付。

2、增值應用收益

政府可將路燈經營權，授予社會資本方，由其挖掘營運潛力，獲得增值收益。「當前智慧路燈已具備營運性，因此更加適合採用PPP＋EMC新模式。」 「如通過附加廣告及以照明項目的路燈桿，為載體設置攝影機，環境監測器，WiFi發射站等拓展項目來收取費用。」社會投資人按在項目公司中的投資比例，或與政府約定的比例獲得收益。

到2019年，採用物聯網技術的智慧照明系統，將在軟體及服務方面，為業界帶來約5500億美元的收益，而硬體銷售所得的收益僅為500億美元。

對於LED照明企業而言，目前只能分享到硬體銷售收益，所以如何在保證分得這一杯羹的同時，能夠在軟體及服務方面也有所收益，如掌握透過路燈所收集的各種數據，收取通用數據處理服務費用，是未來LED企業需要探索的重點之一。

新型智慧城市建設，越來越離不開PPP模式，智慧路燈建設更離不開PPP模式的支持；實際上，對於智慧路燈業者而言，如何在保證分享到硬體銷售收益外，也能在軟體及服務方面有所收益，是必須思考的課題之一。

照明企業也必須思考，如何透過營運服務，獲得長期投資回報，充分探索智慧路燈各種應用價值和營運價值，才能破解智慧路燈的大面積應用和推廣的難題。

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