5G新基建政策下智慧路灯面对的机遇与挑战

5G新基建政策下智慧路灯面对的机遇与挑战,第1张

随着通信技术的发展,5G落地将成为现实。国家推出的新基建浪潮正在席卷全国,5G智慧城市作为新基建的基本内容已被越来越多的城市纳入建设规划。

受新基建催化,各级政府加码智慧路灯项目。疫情之后,为有效推动经济发展,以5G为代表的新基建已成为业界新潮,受此影响,各大城市纷纷加码智慧灯杆建设力度。但与此同时新基建带来的不仅仅是机遇也是挑战,而面对这样的情况下,智慧灯杆该如何把握好机遇,迎接挑战?

智慧灯杆从高度、间距、电源配套、安全和管理等角度考虑,都是搭载5G微基站的最佳载体。在国家政策及各地地方政策的推动支持下,搭载5G基站的智慧灯杆已在各地试点推行。全国各地搭载了实时监控、微基站、智慧照明、一键报警、充电接口等多元素的智慧灯杆纷纷落地。

现国内外,智慧路灯产业都处于高速发展时期。近年来各国市场都在试点智慧路灯的应用场景,而我国在国家政策和新基建建设的推动下,搭载5G微基站的智 慧灯杆在各地纷纷落地。

据中商产业研究院数据显示:2019年我国智慧路灯市场规模超200亿元,至2022年将有望突破千亿元。

从产业环境上看,我国智慧路灯产业目前仍处于应用 探索 期。从2019年国家提出的新基建政策到各省市的政策支持,以及首次发布省级智慧路灯生产标准,都为智慧路灯行业的发展营造了良好的环境,打下坚实的基础。

随着物联网、人工智能、云计算、大数据等新一代信息技术的广泛应用,智慧路灯的应用场景变得越来越广泛。为了更加适应现有应用场景需求,需要开发创新,从被动场景选择走向主动场景转变。

智慧路灯产业是近年新兴的朝阳产业,其快速发展造成专业性人才的匮乏。不仅是因为技术起点高,且智慧路灯物联网领域的复杂性,涉及到专业范围广,缺乏相 对应的复合型高端人才。

目前,智慧路灯商业模式不够清晰,盈利情况不够明朗。由于智慧路灯按照功能的不同,其制造价格也不同,贸然大规模铺设对政府和厂商而言都是一个巨大的风险。

如何在浪潮中把握住机遇,乘风破浪,才是真正的挑战。

智能路灯又叫智能化路灯,或者智慧路灯、智慧照明,是采用物联网和云计算技术,对城市公共照明管理系统进行全面升级,实现路灯集中管控、运维信息化、照明智能化。高效节能对普通路灯进行智能照明改造后,可大幅度降低路灯的电耗,有效提高节能率。以广州中国科学院软件应用技术研究所在南沙逸晖路的改造工程为例,共有十八盏灯,智能路灯在LED灯的基础上进行了改造,增加了来车检测模式和时间控制模式对照明设备进行控制。通过一年的最终检测结果显示:节能率高达7873%,年节省费用达到60444元,相当于年均节省993吨标准煤,年均二氧化碳排放量减少2475吨。智能管理智能路灯具有全面和优化的路灯智能控制功能,为路灯管理人员提供更高效的管理和维护手段。稳定可靠,广州中国科学院软件应用技术研究所智能路灯的通讯机制、软硬件平台均采用了国内外先进成熟的技术,具有独有的嵌入式系统设计,系统可靠性高。产品的稳定可靠主要体现在以下四个方面:

1,采用电力载波通讯技术,比ZigBee等无线通信方式成本更低且更安全可靠;

2,集中控制器的内核固件采用双备份,设备固件故障可自行修复;

3,集中控制器有网络时钟自动校时功能,可不依赖服务器常年准确运行;

4,基于云计算底层架构的软件平台具备高可靠性、负载均衡等优势。

配置灵活智能路灯提供多种不同配置的产品线供用户选择,软件平台和硬件平台均可根据用户的实际需求定制。

智慧灯杆主要上市公司:目前国内智慧灯杆行业的上市公司主要有:华体科技(603679)、中国铁塔(00788)、洲明科技(300232)等。

本文核心数据:我国电信业务收入、5G基站累计开通数量、智慧灯杆通信行业应用规模。

5G被视为通信基础设施的代表领域,也是“新基建”的七大主要板块之一,而作为5G规模部署的重要载体,智慧灯杆近年来发展迅速。2020年,依托中国建设“新基建”政策驱动,各地相继投入预算,致力于城市照明升级改造,加速推进新建和改建智慧灯杆项目。

智慧灯杆通信领域应用情况

随着5G建设加速,移动互联网和物联网业务正在成为移动通信发展的主要驱动力。5G将满足人们在居住、工作、休闲和交通等各种区域的多样化业务需求,为用户提供超高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等极致业务体验。同时,5G还将渗透到物联网及各种行业领域,与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合,有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的多样化业务需求,实现真正的“万物互联”。与4G相比,5G站点的数量将成倍增长,需要增加更多的站点才能满足覆盖要求。

智慧灯杆作为通信连接点,可以通过无线或有线方式对外延伸,提供多种业务服务,包括无线基站、物联网、边缘计算、公共WIFI及光传输等。此外,智慧灯杆覆盖区域广、距离被联接的物体近,适合作为物联网系统的承载,通过各种联接方式,包括光纤传输网络、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wi-Fi、PLC、ZigBee等,将无处不在的智能终端联接并统一管理,随时、随地接收、整合和传递来自城市各个领域的信息,提升城市的智能化水平和管理效率。综上所述,智慧灯杆可以为5G提供海量微站站点资源。

电信业务收入持续增长

近年来,我国促进转型升级,加快5G网络、物联网、大数据、工业互联网等新型基础设施建设,推动新一代信息技术与制造业深度融合,成效进一步显现。据工信部数据,2016年我国电信业务收入峰回路转,2016-2020年持续增长,2020年电信业务收入累计完成136万亿元,同比增长36%。

5G基站建设进展快速

电信业务收入的增长离不开5G行业的发展,而5G规模化部署的基础则是基站。2018年以来国家政策大力推动5G基建推广建设,在基站选址上,要求充分考虑与公共建筑结合的可能性,尤其是和铁塔、灯杆、管道等配套设施结合的可能性。

截至2021年上半年底,我国已累计开通5G基站961万个,覆盖全国地级以上城市。按照工信部计划,2021年我国将新建5G基站60万个。预计到2021年年底我国将拥有5G基站131万个。

5G微基站建设催生智慧灯杆需求

智慧灯杆网络如血管和神经一样深入城市的公路、街道和园区,对人口密集处有良好的渗透,并且布局均匀,密度适宜,可以提供分布广、位置优、低成本的站址资源和终端载体。将智慧灯杆与5G微基站相结合是5G和物联网大规模深度部署的首选方案。

根据2G、3G、4G的发展规律,预估在2~3年内,以宏基站为主的5G建设将逐渐成熟,5G建设重点或将转向智慧灯杆为代表的微基站,对深度覆盖困难区域覆盖作有效补充。中信证券预测未来我国5G微站数量可达千万级别。如果未来智慧灯杆集成5G微站模块的比例可达到5G微站建设缺口的20%,则智慧灯杆在5G通信领域的应用数量将达到200万套;如果比例达到80%,则应用数量将达到800万套。对比目前全国智慧灯杆建成数量不足十万套,5G部署无疑将是推动智慧灯杆行业发展的最大动因。

2019年6月20日,上海市发布了《上海市道路综合杆技术要求(试行)》,其为针对综合杆的专业技术要求,重点提出了综合杆的构成、式样、技术参数、试验测试、出厂验收、包装运输等方面的技术要求;2019年8月30日广东省住房和城乡建设厅也发布了《智慧灯杆技术规范》,主要规范智慧灯杆的规划、设计、施工、检测和验收、运行管理和维护。
这两个规范的发布鼓舞了智慧灯杆建设行业的热情,认为智慧灯杆行业的“春天”马上要到来,要大干快上热火朝天地建设智慧灯杆了。智慧灯杆的建设有其时代的必然性,但是笔者判断,智慧灯杆大建设的时代短期内不会到来。
智慧灯杆建设投资较大
杭州先略投资咨询的报告显示,在2015年,全国1065座城市中,共有路灯杆2137万根。随着这几年城市规模的扩大,路灯杆的数量也会有所增长。
据2019年发布的关于智慧路灯杆的报告显示,2018年全国新建智慧路灯杆的数量为6500根,2021年预计为44460根。与路灯杆的总量相比,智慧灯杆的比例太小,还不到05%。
2018年智慧灯杆的生产厂家有40家,2019年增长到65家。在众人都在为智慧灯杆建设点赞时,智慧灯杆的应用发展却不温不火,其根本原因在于投资大收益小。
笔者统计了2019年的十个智慧灯杆项目的采购价格,其中广州高新技术产业开发区民营科技园管理委员会智慧园区建设(一期)采购项目中的智慧灯杆单价最高,每套为9万元。该项目的智慧灯杆除了实现智能照明功能外,还拥有无线 Wi-Fi 覆盖以及信息发布功能,未来或将扩展充电桩等功能。郑州经济技术开发区城市管理局关于航海路(十七里河桥至机场高速)一体化光能智慧路灯项目中的智慧路灯单价最低,每套约为26万元,集太阳能电池板、光源模组、锂电池、物联网智能控制器为一体。
具备最基本照明功能的路灯杆,在阿里巴巴网站上的报价为300~700元之间。智慧路灯杆比普通路灯杆的成本高了40倍以上。
智慧灯杆带来的收益
智慧灯杆平台通常集成了十大系统,包括智能照明系统、视频监控系统、环境感知系统、电缆防盗系统、信息发布系统、无线覆盖系统、一键呼叫报警系统、窨井盖监管系统、停车引导系统、充电桩系统等。
从表面上看,智慧路灯杆系统集成了很多功能,有种物尽其用的高大上感觉,但是这些功能只是看上去很美,并不能很快收回智慧灯杆的建设成本。
智慧照明系统是智慧灯杆的最基本功能,无论是普通路灯杆还是智慧路灯杆都可以实现,而且智慧照明系统对电力的节约也比较少。
在智慧灯杆部署监控摄像头时遇到的问题是,在道路每侧30~50米的间距需要部署智慧灯杆,但是监控摄像头要求的间隔比较大,都在100米以上,而且监控摄像头属于政府基础设施,不以盈利为目的。
环境感知系统可以实现温度、湿度、噪声指数、紫外线指数、空气污染指数等基本的环境感知,但不用在每个路灯杆上都装备这些传感器。
在视频监控系统比较完备的情况下,电缆防盗系统和窨井盖监管系统也没有太大的实际意义。
现在通信非常发达,一键报警系统也没有太大的必要,增加一键报警系统,无论是有线传输报警信号还是无线报警,徒增建设成本和误报警次数。
停车引导系统只在特殊的场景中可以应用,没有大规模商用的可能性。
在所有的系统中,最有可能盈利的是信息发布系统、无线覆盖系统和充电桩系统,但是这三个系统各存在着不同的问题。
信息发布系统主要采用LED屏,LED屏幕的价格比较高,对智慧灯杆的成本影响大。此外LED屏技术更新换代比较快,人们面对的屏幕也比较多,灯杆的LED高度和大小不利于人们获取信息,利用LED屏幕做广告,不能很快地让智慧灯杆回本。
充电桩系统是智慧灯杆的另一项重要功能,随着电动汽车和电动自行车的发展,人们对充电的需求比较高。但是智慧路灯杆要具备充电功能,对基础电路的要求比较高。智慧路灯杆其他的功能系统需要的是48V直流电,不适用于对大型的电动汽车或电动自行车充电。智慧灯杆就需要部署两路不同电压的电缆,增加了智慧灯杆的部署成本。
智慧灯杆的无线覆盖系统主要是利用智慧灯杆建设无线城市,比如在智慧灯杆上建设Wi-Fi或者无线小基站。无线Wi-Fi城市已经被证明是失败的案例。利用智慧灯杆建设5G网络,为时太早。当前运营商建设5G网络,还没有进行到利用灯杆站吸收网络容量的地步,而且利用灯杆站建设5G基站,面临着频繁切换的问题。如果利用路灯杆布放5G基站,50米部署一个5G微站。在车速为30km/h的情况下,汽车6秒钟要穿越一个基站,会非常影响用户的体验,这也是运营商利用智慧灯杆建设5G微站遇到的难题。

照明,美观,起路标的作用。

说起路灯大家第一反应都会想到它可以在黑夜里为大家照明,是城市里少不了的公共基础设施。随着5G物联网时代的来临,路灯也从原来简单普通的照明工具,变为了拥有强大功能的智慧路灯。目前广州就作为国内首座试点城市,在天河南立起了35座智慧路灯。

智慧路灯除了照明以外,还将视频监控、信息基站、道路指示牌、电动汽车充电等功能融合到电灯杆上,充分地体现了智慧,而它的出现无疑是智慧城市建设的充分体现。

智能照明

下雨天或者是大雾天,路灯的光线会变弱或者发生某些偏差,这对于车辆和路上行人来说会增加发生事故的几率,而智慧路灯可根据道路人流量、车流量信息等实时调整灯光的发光功率。

智慧路灯通过运用无线Wi-Fi、GPRS等多种物联网和IT技术,对智能灯杆进行远程开光和基于原亮度的基础上进行均匀配光调光、检测等功能的控制。因此日常城市路灯的巡查、维修等管理也变得网络化、精细化、日常化。

这不仅可以更加便捷的对路灯状态进行管理,还可以节约政府的开支,并且还可以在一定程度上减少意外事故的发生。


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