對(duì)于從事智慧城市項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，重要的是他們的設(shè)計(jì)基于提供遠(yuǎn)距離、安全的雙向通信和數(shù)年而不是數(shù)月的電池壽命的網(wǎng)絡(luò)。在許多當(dāng)前項(xiàng)目中，例如下面列出的項(xiàng)目，遠(yuǎn)程廣域網(wǎng) (LoRaWAN) 協(xié)議支持當(dāng)今城市向更精簡(jiǎn)、更高效的智慧城市轉(zhuǎn)型。

在未來(lái)人口稠密和高效的城市中，可持續(xù)的基礎(chǔ)設(shè)施是必要的，以便以更復(fù)雜的方式設(shè)計(jì)城市生活的許多領(lǐng)域。未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和通信將基于智能城市中無(wú)線電技術(shù)的智能實(shí)施和復(fù)雜的決策。因此，任何城市的明智決策都需要簡(jiǎn)化收集和分析來(lái)自數(shù)千個(gè)連接設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。無(wú)線 (OTA) 更新將支持?jǐn)?shù)以百萬(wàn)計(jì)的設(shè)備，這些設(shè)備將隨著時(shí)間的推移進(jìn)行部署、維護(hù)和更新，以確保輕松擴(kuò)展。這些設(shè)備將能夠記錄管理、能源供應(yīng)、移動(dòng)性、基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)和醫(yī)療保健領(lǐng)域的數(shù)據(jù)。

降低垃圾處理成本
例如，實(shí)時(shí)智能決策可以顯著改善城市垃圾處理公司的工作。韓國(guó)首都首爾擁有數(shù)百萬(wàn)的日常通勤者，是 LoRaWAN 如何將垃圾處理成本降至最低的典型例子。對(duì)空氣污染的智能監(jiān)測(cè)表明，該市垃圾回收量增加了 46%，同時(shí)成本降低了 83%。

首爾的垃圾問(wèn)題始于大量通勤者和旅行者在穿過(guò)城市的途中填滿或過(guò)度擁擠城市的公共垃圾桶。過(guò)去，首爾沒(méi)有有關(guān)各區(qū)個(gè)別集裝箱液位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的解決方案是安裝智能垃圾箱數(shù)據(jù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使城市能夠使用 LoRaWAN 系統(tǒng)來(lái)跟蹤每個(gè)垃圾箱的水平和所有垃圾處理的效率。這些好處導(dǎo)致首爾的浪費(fèi)更少，公共區(qū)域更清潔。該市還能夠?qū)⒅悄芾占l率降低到 66%。

快速切換到太陽(yáng)能
以內(nèi)華達(dá)州卡森市為例，負(fù)責(zé)人發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和太陽(yáng)能網(wǎng)絡(luò)之間能源供應(yīng)的智能變化是解決能源問(wèn)題的方法?？ㄉ鞘褂玫奶?yáng)能系統(tǒng)提供了一些優(yōu)勢(shì)，但也暴露在當(dāng)?shù)貧夂虻娘L(fēng)雪中。在智慧城市思維的推動(dòng)下，城市安裝了一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)，以支持在夜間和天空多云或白天不利條件下兩種能源供應(yīng)之間的切換。這種切換過(guò)程產(chǎn)生了一個(gè)龐大而可靠的網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行測(cè)量和決策。

用于在傳統(tǒng)能源和太陽(yáng)能供應(yīng)之間切換的基礎(chǔ)設(shè)施由 LoRaWAN 管理，因?yàn)樵摷夹g(shù)將虛擬化與通過(guò)移動(dòng)計(jì)算機(jī)輕松訪問(wèn)數(shù)據(jù)和報(bào)告相結(jié)合，供負(fù)責(zé)人和現(xiàn)場(chǎng)操作員使用。這一智慧城市決策的結(jié)果導(dǎo)致太陽(yáng)能發(fā)電量增加了高達(dá) 750,000 千瓦時(shí)。此外，該網(wǎng)絡(luò)能夠更優(yōu)化地使用勞動(dòng)力。

一起使用智能節(jié)能
LoRaWAN 的另一項(xiàng)舉措是讓客戶了解他們的能源消耗和相關(guān)的環(huán)境效益。通過(guò)這種方式，法國(guó)的兩個(gè)主要城市能夠顯著降低供暖成本。里昂和格勒諾布爾是兩個(gè)獨(dú)立的城市，相距約 100 公里。然而，作為共享智慧城市思維的一部分，共享這項(xiàng)技術(shù)是一種可行且有效的方法。

通過(guò)該倡議，這兩個(gè)城市能夠?qū)⒐┡杀窘档图s 16%，并鼓勵(lì)居民提高能源意識(shí)。消費(fèi)者能夠通過(guò)基于 LoRaWAN 的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控他們的電力使用情況，從而使他們能夠更好地控制能源使用情況。改進(jìn)的實(shí)時(shí)知識(shí)和控制可確保成本監(jiān)控并最大限度地減少溫室氣體排放。

為了鼓勵(lì)公民參與，里昂和格勒諾布爾的LoRaWAN平臺(tái)也有一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)上獎(jiǎng)勵(lì)公民，前提是他們能夠證明低能耗。

成本與指標(biāo)

基于Semtech的LoRa ICs和LoRaWAN協(xié)議的測(cè)量值表明，可以全面支持開(kāi)發(fā)商的目標(biāo)和目標(biāo)智能城市應(yīng)用。LoRaWAN網(wǎng)關(guān)通常轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，并通過(guò)回程連接將其發(fā)送到云中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，回程連接可以使用以太網(wǎng)、Wi-Fi、3G或4G/LTE。與蜂窩基站相比，網(wǎng)關(guān)的成本較低，因此可以通過(guò)額外的網(wǎng)關(guān)來(lái)擴(kuò)展LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)的容量。因此，LoRaWANs以相對(duì)較小的帶寬覆蓋廣域，并確保低硬件成本、延長(zhǎng)電池壽命和高連接密度。

基于LoRaWAN協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)將安裝在20公里外的內(nèi)部或外部傳感器的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)絾蝹€(gè)網(wǎng)關(guān)。盡管距離遙遠(yuǎn)，但網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)不需要對(duì)同一應(yīng)用中的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣泛的網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析。

每個(gè)智能城市應(yīng)用程序都希望控制成本。LoRaWAN應(yīng)用程序應(yīng)通過(guò)使用壽命高達(dá)10年的電池驅(qū)動(dòng)傳感器來(lái)保證低運(yùn)營(yíng)成本。此外，不再需要在GSM、LTE或WLAN網(wǎng)絡(luò)中使用傳感器電源的布線。Semtech的SX126x系列電流混合信號(hào)集成電路的接收器電流為4.5 mA，功耗低。還有一個(gè)高性能選項(xiàng)是+22 dBm。這將基于LoRa的傳感器的電池壽命延長(zhǎng)了30%，從而減少了電池更換的頻率。

為了將靈活性擴(kuò)展到不同的應(yīng)用，工作范圍的選擇也很重要。一些智能城市可以選擇在未經(jīng)許可的ISM樂(lè)隊(duì)中加入LoRaWAN。這為頻譜提供了最小的成本或沒(méi)有成本，而通過(guò)外部服務(wù)進(jìn)行操作以較低的連接費(fèi)用提供了額外的靈活性。

通過(guò)與多家相互競(jìng)爭(zhēng)的網(wǎng)絡(luò)提供商合作，智能城市可以降低成本或提供市政網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載各種應(yīng)用程序。這有助于通過(guò)向城市企業(yè)租賃帶寬來(lái)抵消成本。

LoRa提供的強(qiáng)大信號(hào)可以通過(guò)建筑物傳輸數(shù)據(jù)，以確保覆蓋人口稠密的智能城市區(qū)域。因此，與其他基于無(wú)線電的解決方案相比，一個(gè)城市可以用一個(gè)網(wǎng)關(guān)覆蓋距離近兩英里的多個(gè)建筑物，并確保大范圍。

除了安全安裝外，智能城市還提供集成AES-128加密的安全性以及無(wú)縫和可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的靈活性。LoRa生態(tài)系統(tǒng)的支持提供了多種資源，LoRa聯(lián)盟認(rèn)證傳感器和其他設(shè)備的互操作性。

衡量效益

為更高效、人口稠密的智能城市開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)需要開(kāi)發(fā)商和城市管理部門的創(chuàng)造性思維。智能城市技術(shù)的日益普及可以提高許多領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和效率。這還包括街道照明、交通燈維護(hù)、預(yù)測(cè)性維護(hù)、交通流量監(jiān)測(cè)/控制、停車位管理等。由于LoRaWAN的可靠性、遠(yuǎn)程和長(zhǎng)電池壽命，該列表在未來(lái)將越來(lái)越長(zhǎng)。

隨著世界人口的不斷增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)商和智能城市管理者必須仔細(xì)研究智能數(shù)據(jù)收集和控制的各種選擇。只有在正確的時(shí)間做出正確的決策，一個(gè)高效的網(wǎng)絡(luò)才能收集和分析來(lái)自數(shù)千個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)。

關(guān)于作者

Marc Pégulu自2015年6月起擔(dān)任Semtech無(wú)線和傳感產(chǎn)品集團(tuán)物聯(lián)網(wǎng)副總裁。他自2014年6月起擔(dān)任無(wú)線和傳感產(chǎn)品副總裁。在此之前，他曾擔(dān)任營(yíng)銷和應(yīng)用總監(jiān)。佩古魯于2006年3月加入該公司，參與了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃，包括LoRa無(wú)線和軟件定義的調(diào)制解調(diào)器技術(shù)。在加入Semtech之前，他曾在法國(guó)和中國(guó)的Thomson CSF、Thales、ATMEL和DibCom擔(dān)任芯片和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)職位。

佩古魯擁有法國(guó)格勒諾布爾國(guó)立理工學(xué)院電子和電信科學(xué)碩士學(xué)位，畢業(yè)于歐洲可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃歐洲執(zhí)行工商管理碩士課程。

審核編輯 黃昊宇