對(duì)于從事智慧城市項(xiàng)目的開發(fā)人員來說，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、更高效的智慧城市轉(zhuǎn)型。

在未來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。未來的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和通信將基于智能城市中無線電技術(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化收集和分析來自數(shù)千個(gè)連接設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。無線 (OTA) 更新將支持?jǐn)?shù)以百萬計(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。韓國首都首爾擁有數(shù)百萬的日常通勤者，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%。

首爾的垃圾問題始于大量通勤者和旅行者在穿過城市的途中填滿或過度擁擠城市的公共垃圾桶。過去，首爾沒有有關(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)和太陽能網(wǎng)絡(luò)之間能源供應(yīng)的智能變化是解決能源問題的方法。卡森城使用的太陽能系統(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)將虛擬化與通過移動(dòng)計(jì)算機(jī)輕松訪問數(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。通過這種方式，法國的兩個(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，因此可以通過額外的網(wǎng)關(guān)來擴(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)通過使用壽命高達(dá)10年的電池驅(qū)動(dòng)傳感器來保證低運(yùn)營成本。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樂隊(duì)中加入LoRaWAN。這為頻譜提供了最小的成本或沒有成本，而通過外部服務(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)來承載各種應(yīng)用程序。這有助于通過向城市企業(yè)租賃帶寬來抵消成本。

LoRa提供的強(qiáng)大信號(hào)可以通過建筑物傳輸數(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發(fā)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)需要開發(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)程和長電池壽命，該列表在未來將越來越長。

隨著世界人口的不斷增長，開發(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)任無線和傳感產(chǎn)品副總裁。在此之前，他曾擔(dān)任營銷和應(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，他曾在法國和中國的Thomson CSF、Thales、ATMEL和DibCom擔(dān)任芯片和系統(tǒng)開發(fā)職位。

佩古魯擁有法國格勒諾布爾國立理工學(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