专业的5G智慧路灯，在生产设计，制作工艺等环节都与普通灯杆很大的区别。随着各地5G商用建设的需求，中国将成为全球最大的5G市场，宏桥高科智慧路灯作为专业5G智慧路灯生产商必将用更好的产品和服务满足市场的需求，同时诚邀各界合作伙伴合力共赢，为5G建设贡献一份力量。
宏桥智慧灯杆是城市物联感知的综合载体。照明只是综合体上延伸出来的智慧交互 功能之一，除此，还可提供移动通信、环境监测、视频监控、信息发布、一键呼叫、 智能充电桩等城市公共服务功能。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。
智能路灯杆会集合了监控摄像头、4G微基站、多媒体信息屏、安全报警、新能源汽车充电桩以及公共广播、无线Wi-Fi等硬件功能，通过先进的信息感知技术、数据通信传输技术计算机处理技术，将采集到的数据和信息传输到“智慧照明软件系统平台”，实现大数据交互环境下的智能照明、智慧交通、无线城市、信息发布等智慧城市管理核心功能。
国内省市加快布局智慧路灯项目
智慧路灯作为2015年才出现，2016年才开始实现商用的新兴事物，目前该行业在国内发展处于起步阶段。在我国，由于基础建设仍有较大空间，很多新区仍在建设阶段，在最开始的道路规划阶段，就已为智慧路灯留下发展空间，近来来，智慧路灯在各个地区应用项目越来越多；部分老城区也有安装智慧路灯的案例，但由于涉及线路改造，目前应用较少。
截止2018年9月底，已有超过25个省份/直辖市开展智慧路灯项目，包括北京、上海、深圳、天津、重庆、江苏、福建等地区。
智慧路灯在推广过程中也存在不少问题，例如，路灯故障反馈不及时，解决不彻底，后期维护和收集数据效率低，实施部门和维护部门沟通协作效率低，替代性较差等问题。
5G网络与物联网推广为智慧路灯发展契机
5G网络与3G、4G网络有较大的不同，除了满足以往的增强型移动宽带场景外，还增加了低延时通信和海量机器通信两个场景。也就是说，5G网络除了提高人与人的通信速度外，还要满足通信所需要的低延时和高密度的性能。由于5G使用的频率高于4G，虽然提高了传输速度，但是信号传输的距离变短，因此单位面积内基站的需求量提高。
想对比宏基站，小基站具备体积功耗小，集成度高，部署便捷等优点，因此，5G时代将会催生小基站巨大需求。小基站的安装方式主要有三种：抱杆安装、楼面安装、地面安装。智慧路灯上安装小基站为最可行的抱杆安装方式之一，将会催生智慧路灯大量需求。
目前物联网已经广泛应用于智能停车、智慧城市、智能生产、智能家居等领域，物联网的发展，将使智慧路灯“更加智慧”。利用物联网无线通信技术，通过物联网，所有的智慧路灯形成一张相互联结的巨大网络，通过软件平台对各个路灯上传的大数据进行整理和分布式处理，实现城市全方位的实时管理。，
——更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国路灯道路照明灯行业市场前瞻与投资规划分析报告》。
随着经济和 社会 的发展，城市公共照明已经成为城市现代化水平的重要标志之一，城市照明设施规模日益增大，用电量节节攀升， 社会 各方对城市公共照明的要求和希望越来越高。而目前国内城市照明的监控和管理方式相对简单、粗放，服务质量和节能水平有待提高，难以满足现代化城市照明的需要，主要表现在以下几个方面：
监控管理方式相对粗放。传统“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制，对单灯运行情况无法实时、准确监控，不能实现智能化监控和精细化管理；部分城市仍停留在“时控”时代，缺少基本的信息化管理手段。
运行维护效率低、成本高。现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区，运维效率低、成本高，难以实现主动服务、保障服务质量。
照明能耗偏大。缺少灵活有效的节能控制手段，过度照明和照明不足的矛盾难以调和，无法实现按需照明，从而在保障照明质量的前提下有效降低照明能耗设施安全难以保障。缺少实时监管措施，设施被盗时有发生，给照明管理部门造成直接的经济损失，严重影响城市照明的正常运行，同时带来安全隐患。
1 设计与实现
本系统由3大部分组成：NB-IoT通信模块、云端控制系统、手机端APP。
图1
11 NB-IoT通信模块
基于高通MDM9206平台高性能、低功耗的CAT-M1/CAT-NB1/GSM三模无线通信模块，支持全球各主流定位系统GNSS，不仅支持当前运营商的主流物联网频段，对未来可能会部署的频段也最大可能性的支持 ，其尺寸仅 为 225mm265mm27mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，
通过该模块实现路灯信息传输、调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明节约电能，真正实现节能、环保、安全、舒适的照明，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。
12 云端控制中心
是根据路灯管控开发的一款远程 *** 作与监控管理平台，方便了管理人员的管理与维护。通过灯联网集中监控管理平台可以远程控制每一个回路的开、关状态，也可以实时监测每个设备的当前信息，并根据采集到的参数的情况，实时判断线路情况，给用户直观的解析。系统同时还具备短消息报警和声音报警的功能。
13 手机端APP
一种基于智能手机APP应用的城市路灯控制方法，包括将智能手机APP应用与路灯管理系统相关联，形成APP调节城市路灯的架构，构建智能手机 APP 节点，每个 APP 节点代表一个APP 注册用户；当用户登录 APP 应用时，APP 应用将包含用户地理位置、行进方式的 APP 应用信息传送到路灯管理系统；路灯管理系统根据APP应用信息，查询用户所属路段的路灯实时状态，并对路灯进行调节控制。采用NB-IoT物联网概念，通过手机 APP 应用按照用户实际需求开启路灯、调节路灯亮度，合理分配路灯照明资源，降低了路灯能耗、节约了路灯使用成本。
2 测试与分析
硬件调试：分为电源电路、通信链路、LED驱动电路调试。
21 电源电路
图2 电源电路
图 2 中，EUP3420 是一款恒定频率，采用电流模脉宽调制（PWM）架构的降压型变换器。芯片集成了主开关和同步整流开关，可以获得更高的效率。本系统采取5V适配器输入，转化给NB-IoT无线通讯模块VBAT网络33V供电。
C1000：适配器的输入端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为5V。
L1000：开关电源 buck 电感输出端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为33V，通过调整R1000和R1007阻值调整VBAT输出的大小。
22 通信链路
NB-IoT模块上电后sim卡状态测试。
图3 NB-IoT模块Sim卡状态查询
23 LED驱动电路
图4 LED驱动电路
上图中，三极管驱动电路由Q11、R128、D30、J26（焊接LED模组）组成，NB-IoT通信模块通过GPIO口控制三极管的基集，使三极管Q11工作在开关状态，实现对LED的开断。
3 软件测试
安卓手机端可以控制指定路灯的亮与灭以及全开全灭。
图5 手机控制端界面
PC端实现对各个端口的控制。
图6 云端控制端界面
4 控制系统特性
41 管道NB-IoT设计
一是广覆盖：NB-IoT 覆盖能力强，在同样的频段下，NB-IoT 比现有的网络增益 20dB，覆盖面积扩大 100 倍。它不仅可以满足广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。因此不只是道路照明，在室内、工业照明领域的应用前景也十分广阔。
二是强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。这将意味着，基于 NB-IoT 通信技术的照明控制系统，将能够管控更多的终端设备，满足未来智慧城市中大量设备联网需求。
三是低功耗：低功耗特性是智慧照明应用一项重要指标，NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，终端模块的待机时间可长达10年，特别适用于智能家居的应用。
四是低成本：低速率、低功耗、低带宽同样给 NB-IoT 芯片以及模块带来低成本优势。单个接连模块预期价格不超过 5美元，最终低至 1 美元，这对降低智慧照明应用的成本起到关键性作用。
42 云端智能管理
采用单灯控制技术，构建路灯物联网，精准控制每一盏路灯，在保证照明需求的前提下，根据季节、路段、天气、特殊场合等条件设定路灯运行方案，真正实现“按需照明”，深化节能减排。因本项目范围内 LED 路灯电源不具备调光接口，单灯节能方式采用开关灯控制方式。
通过单灯“在线巡测”，及时发现路灯故障并在地图上进行精准定位，转变“人工巡检、热线报修”的传统运维方式，实现定向运维、主动服务，减轻劳动强度，提高路灯运维效率，降低运维成本。
43 客户端APP
智慧公共照明管理平台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，主要体现为：实时监控：可以对任意一盏、一路或任意自定义组的路灯进行开关灯、调光。同时支持多终端，支持基于 Android *** 作系统的移动终端远程控制，可采用平板电脑、手机等终端下发开关灯、调光等控制命令等。
5 应用前景分析
对于 NB-IoT 产业的发展，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商皆就NB-IOT发布了各自的发展计划。工信部也发文要求加快 NB-IoT 在国内落地，到今年年底建成基站规模 40万个，到 2020 年建成基站规模 150 万个。中国 NB-IoT 产业加速布局，将是全球 NB-IoT 产业领跑者。目前在上海、广州、江
门、鹰潭、长沙落地了NB-IoT智慧路灯项目，实现了到处开花、处处结果。
6 结束语
城市智慧照明是智慧能源的开端，以 NB-IoT 新一代通信技术为支撑，实现整个城市一张网，对城市道路每盏灯实现全面的感知、智能的控制、广泛的交互和深度的融合，在满足市民正常照明需求的前提下，通过智能调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明，电能节约率可达30% 60%，真正实现节能减排，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。同时通过对城市照明设施实现精细化管理，通过对城市道路每个灯具的运行状态进行准确分析和故障报警，并根据故障等级启动相应的处置流程，将被动巡检改为定点维护，反应更加敏捷处置效率更高，将使城市的灯光管理水平与现代化的大都市相适应，提高亮灯率，减少各种故障，合理照明，美化照明，安全照明，营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立和提升城市的品牌形象。
前景很好。自从十九届五中全会审议通过“十四五”规划以来，各城市政府都在积极加快推进建设新型智慧城市，包括厦门、成都、长沙、武汉等都相继发布了“十四五”新型基础设施的建设规划。规划中都有提到和智慧路灯、智慧照明相关的内容，智慧路灯是智慧城市的重要组成部分，所以智慧路灯的前景还是很好的。
厦门巨擘科技在智慧照明领域集生产、研发、销售于一体的创新型高科技企业，主营智慧路灯（智慧灯杆+智慧共杆+多功能合杆）和智能照明（路灯控制器+单灯控制器+集中控制器+智慧盒子）等软硬件系统的研发生产，可为智慧物联、智慧城市等提供智慧路灯一系列物联网解决方案。
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