從智能照明看智慧城市中的交通規(guī)劃

智慧路燈是智慧城市的重要組成部分，傳統(tǒng)路燈僅承載著道路照明的任務(wù)，新一代的智慧路燈則對(duì)提高道路通行效率意義重大。ABI Research的預(yù)測(cè)顯示，全球?qū)Α爸悄軣魲U”和“智能街道照明”技術(shù)的投資，將從2022年的108億美元增長(zhǎng)至2030年的1,320億美元以上。

透過數(shù)據(jù)我們可以看到，智慧城市對(duì)于智慧路燈應(yīng)用的需求旺盛。智慧路燈將為城市搭建一個(gè)智能的照明和感知網(wǎng)絡(luò)，通過收集豐富的多模環(huán)境信息，為城市智慧大腦提供更好的決策支持。

照亮汽車駛?cè)肴?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%87%AA%E5%8A%A8%E9%A9%BE%E9%A9%B6/">自動(dòng)駕駛時(shí)代

智慧路燈是指在傳統(tǒng)的路燈系統(tǒng)上進(jìn)行升級(jí)改造，通過感知、計(jì)算和連接等多種技術(shù)加成，讓其具備自行的控制能力，并且能與其它智慧交通設(shè)施集成，形成智慧交通系統(tǒng)，從而達(dá)到更高效的城市交通管理。

借助AI智能攝像機(jī)模塊，智慧路燈能夠?qū)Τ鞘械缆分械能?、人、物等元素進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，預(yù)測(cè)車輛密度、行車和行人軌跡。

有了這些信息之后，智慧路燈就可以根據(jù)交通流量變化，自主調(diào)整燈光亮度和時(shí)間，為司機(jī)提供更好的道路照明，保障夜間行車安全。交管部門則能夠及時(shí)掌握道路情況并提前采取對(duì)應(yīng)措施，主動(dòng)進(jìn)行路網(wǎng)管理部署及管控。有了智慧路燈網(wǎng)絡(luò)之后，我們對(duì)于一些緊急事件響應(yīng)也會(huì)更為迅速，例如路面坍塌、道路積水和道路結(jié)冰等。智慧路燈可以及時(shí)向城市管理部門發(fā)出警報(bào)并提供一線道路狀況，為緊急事件的處理和應(yīng)對(duì)提供重要支持。

在停車問題上，智慧路燈也能為駕駛員提供更好的提示。傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)停車位占用情況，將這些信息發(fā)送到中央控制系統(tǒng)。基于這些數(shù)據(jù)，中央控制系統(tǒng)可以快速識(shí)別出停車位的位置和可用性，并向駕駛員提供實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的停車指引。

例如

當(dāng)一輛汽車進(jìn)入某個(gè)區(qū)域時(shí)，智慧路燈可以通過無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)向該駕駛員的手機(jī)或車載設(shè)備發(fā)送停車位信息，并為其提供導(dǎo)航指引，從而避免了在路上尋找停車位的煩惱。在美國(guó)圣地亞哥，這種智慧路燈已經(jīng)開始試點(diǎn)，不僅能夠幫助引導(dǎo)司機(jī)前往空置停車位，還能提醒交通執(zhí)法人員注意非法停放的汽車。

上面所描述的僅是對(duì)于目前城市交通狀況的改善，讓我們把目光放得更長(zhǎng)遠(yuǎn)一些，在未來的全自動(dòng)駕駛時(shí)代，智慧路燈更成為了車聯(lián)網(wǎng)的“V2I”環(huán)節(jié)中必不可少的路側(cè)單元（RSU）。透過智慧路燈感知能力的分享，自動(dòng)駕駛汽車可以突破自己車的硬件局限，進(jìn)一步將感知范圍擴(kuò)大到幾十米甚至幾百米；而且密集的智慧路燈作為連接熱點(diǎn)，也降低了車輛的網(wǎng)路延遲，提高了車輛從中央控制平臺(tái)獲取信息的同步性。智慧路燈正在照亮智能汽車，駛向全面自動(dòng)駕駛的未來。

解析智慧路燈背后技術(shù)：傳感、計(jì)算和連接

作為自動(dòng)駕駛新時(shí)代的重要基建設(shè)施之一，智慧路燈不僅是一個(gè)照明工具，更是包含了多種關(guān)鍵技術(shù)的智慧終端。根據(jù)不同的安裝位置和場(chǎng)景，智慧路燈的產(chǎn)品形態(tài)和功能也有相應(yīng)的變化，每一部分功能也都包含了差異化的技術(shù)路線。

01、從照明層面來看

需要LED光源和驅(qū)動(dòng)器；不同類型驅(qū)動(dòng)器可以用數(shù)字、模擬和PWM等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的亮度和色溫等參數(shù)的調(diào)節(jié)。

02、從感知層面來看

智慧路燈上包含了多種傳感技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以按照實(shí)際需求進(jìn)行選擇，并且通過傳感器融合來提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。攝像頭可以進(jìn)行視頻信息采集；紅外傳感器可以感知溫度和人體紅外輻射；光敏元件可以感知環(huán)境亮度變化；而聲音傳感器用來檢測(cè)環(huán)境聲音。

03、從計(jì)算層面來看

智慧路燈需要MCU等計(jì)算單元的參與。根據(jù)其本地計(jì)算需求，設(shè)計(jì)者可以選擇不同資源的MCU型號(hào)。在連接層面上，可以選擇電力線通信、LoRaWAN、NB-IoT、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等多種不同的技術(shù)來與中央控制平臺(tái)進(jìn)行連接；而與附近智能設(shè)備的連接，則可以選擇像Wi-Fi和藍(lán)牙等短距離的連接技術(shù)。

在電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，需要考慮到路燈高功率的供電需求，選擇支持高壓轉(zhuǎn)換的電源芯片，如一些搭載了光伏發(fā)電板的路燈，還要考慮到AC/AC的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能的設(shè)計(jì)。

要將智慧路燈構(gòu)成城市的智慧感知網(wǎng)絡(luò)，只有最底層燈桿上的端側(cè)感知計(jì)算連接技術(shù)是不夠的，還需要中間層的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)和最頂層的云平臺(tái)參與。

中間層包括交換機(jī)、路由器、服務(wù)器等設(shè)備，負(fù)責(zé)對(duì)從終端設(shè)備收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，同時(shí)也可以向終端設(shè)備下發(fā)控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈和其他設(shè)備的遠(yuǎn)程管理和控制。云平臺(tái)則是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的匯總、存儲(chǔ)和分析。云平臺(tái)提供了數(shù)據(jù)可視化和預(yù)警功能，通過大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，幫助城市管理部門做出更加科學(xué)和準(zhǔn)確的決策。

圖4：華為智慧路燈拓?fù)?/em>（圖源：華為官網(wǎng)）