摘要

基于LoRaWAN规范的网络可在很大的覆盖范围内传输数据,提供安全的双向通信。 世界人口正在越来越多地转移到城市,这已促使大家去探索使用智慧城市技术来帮助城市建立可持续的基础设施,从而提供智慧治理、智能能源、智能交通、智能基础设施、智能技术、智能医疗和智慧公民。

智慧城市技术是政府和市政当局为有效应对人口不断涌入城市这一趋势,所需要提供的可持续性服务中的一种。 Semtech的LoRa技术和基于LoRaWAN™协议的低功耗、广域网(LPWAN)可提供智能感知和控制基础设施,支持城市以流畅的方式收集和分析数千个联网设备提供的数据,以便对其需要提供的服务做出智能化的决策。基于LoRaWAN的网络提供安全的双向通信,同时具有很大的数据传输范围,从而以最小的网络基础设施来覆盖城市区域。 LoRa技术提供了针对智慧城市应用而优化的解决方案,这些应用依赖于由电池供电的传感器,其电池巡航时间需要长达20年。 智慧城市技术正在改变城市、政府和公民之间的互动方式,而LoRa技术是这些解决方案的有力推手。

智慧城市趋势和未来发展

随着政府机构和市政当局部署广域网以收集数据并使用先进应用,以及基于云或基于企业级系统来处理和分析数据,智慧城市项目正在不断增加。这些新兴网络被称为物联网或IoT网络。这些项目旨在将传感器和其他仪器放置在城市内的关键系统上,以收集有关主动和被动单元的数据,这些单元是市政和城市服务的组成部分。信息通常是详细和可测量的,以帮助提供更好的决策,并提供更有效的城市服务。

目前大家考虑的智慧城市应用范围很广,从更快地停车到更好的紧急医疗保健等试验中和已部署项目都已显示出可测量的影响。智慧城市解决方案的一些例子包括:

•停车:智能停车监测器可显示城市中空余的停车位,以减少因人们寻找停车位而造成的交通拥堵。

•交通疏导:交通堵塞是城市居民面临的一个重大挑战,智能交通系统可以监控车流和人流,为汽车和行人提供更好的路线。现在这是通过智能交通信号灯来实现的,这些信号灯可以感知交通流和协调灯光信号安排;但是在未来,智能交通系统也可能包括从信号灯到汽车中传感器之间的通信。

•街道照明:路灯消耗的电力是一项很重要的市政费用;对其进行更好的管理,城市可以通过降低能源消耗来节省资金和减少温室气体排放。智能路灯系统提供了城市为减少能源消耗、同时保持街道良好照明而需要的数据。

•交通灯维护:监测交通信号灯可以让市政当局快速响应损坏的路灯、事故破坏的灯杆、或者发生故障的信号设备。这可以助力防止交通拥堵、潜在事故和其他危险情况。

•有预见性的维护:智能建筑系统通过提供有预测能力维护系统,能够产生确保结构得到正确维护的数据。这些系统可以监测建筑物、桥梁和历史古迹中的振动和其他物理情况。

•废物管理:收集废物是必不可少的城市服务,但常常是城市资源被用于收集处理未装满的垃圾箱,而其他垃圾箱却早已装满溢出。智能废物管理系统可以帮助检测垃圾箱中的垃圾数量,从而优化废物收集路线,提高效率和成本效益。

•噪音和空气污染控制:随着越来越多的人搬到城市,噪音和空气污染成为了一个更大的挑战。智能噪声和空气污染监测可以提供能够改善公民生活环境的数据,并系统地检测出与健康问题相关的因素。

为城市和居民提供可测量利益

实施智慧城市技术的目标是为了提高公众的生活质量,提升效率,增加对服务需求的预防性反应,更有效地利用城市资源以及纳税人的税金。利用有关城市系统和基础设施的实时数据,城市官员和市民可以更轻松地评估城市项目的效率,并在必要时进行改进。目前,国际标准化组织编制了14类指标,用以测量智慧城市项目成功与否。这其中包括教育、卫生、城市财政及其它指标,智慧城市技术的快速发展意味着这个名单肯定会在未来几年中变得更长。以下是智慧城市项目目前如何惠及当地社区的一些真实例子:

韩国首尔市以更低的成本实现更好的废物收集:许多大城市每天都会涌出数百万通勤者和旅行者,并且必须处理他们在穿过城市时产生的废物。 在首尔,废物成为一个重大问题,因为装满溢出的公共废物箱会造成垃圾遗洒问题,这将增加保持城市清洁的成本。 过去,该城市不知道垃圾箱装满的速度,或者哪些垃圾箱已经装满。 随着智能垃圾箱的安装,城市能够跟踪每个垃圾箱的填充水平,并能够追踪废物收集的效率。 该解决方案的好处是更少的垃圾遗洒和更清洁的公共场所,并将垃圾箱收集清理的频率降低了66%,从而带来了83%的费用降低,回收利用率增加46%。

美国内华达州卡尔森市的并网太阳能发电:卡尔森市的城市领导人发现,太阳能相关的技术在出现风雪天气时就能够引起广泛的关注,这些风雪是城市气候的一部分。此外,在传统电力生产和太阳能设备之间的有效转换,对于在阴天或夜间保持容量是重要的。该城市转而采用智慧城市技术来管理这种基础设施,包括虚拟化技术和通过移动计算设备来获取预报。结果是提高了现场运营者和管理层的效率,其中包括运营人员减少了15%,同时将太阳能发电量产生的清洁能源提高到近75万千瓦时。

降低法国里昂市和格勒诺布尔市的能源成本:在部署物联网以帮助消费者监测其电能使用情况时,他们将拥有可用的工具来帮助减少其能耗,从而节省资金并有可能减少温室气体的排放。相互邻近城市里昂市和格勒诺布尔市合作开发了一个可以根据诸如锅炉和热水器等设备类型来监测能耗的平台,并提供了一个可为消费者带来的经济回报的单独系统。结果是取暖成本降低了16%,从而使消费者更快乐并更有能源意识,带来了环境保护效益并能够推迟建设昂贵的新能源发电设施。正如这些例子所证明的那样,智慧城市技术可以对城市及其公民的财政与财务、城市的宜居性和环境产生重大影响。

为什么LoRa是智慧城市应用的游戏规则改变者

Semtech的LoRa技术为智慧城市应用带来了技术和商业双方面优势。

技术优势

•资产部署成本低,原因如下:

优异的室内穿透性:以一台网关为中心即可构建一个星形网络,其中的传感器可在远达20公里范围内直接与网关通信。传感器可以位于室内或室外,不需要像网状网络解决方案那样进行复杂的覆盖分析。

易于安装:由电池驱动的传感器能够持续工作长达20年(视采用的应用而定),这意味着传感器不需要电源接线,因而与诸如GSM、LTE或WiFi等现有的解决方案完全不同。

•安全:内置AES-128加密。

•开放标准:LoRaWAN™规范由LoRa Alliance™支持和维护,允许无缝和便捷的可扩展性。

•定位技术:LoRa技术利用了无GPS定位技术,无需消耗额外的电能。

•连接成本低:LoRa技术运行在无需许可的ISM频段,这意味着没有或非常低的频谱费用(如果依靠外部服务提供商,可能会有很低的连接费用)。

商业利益

•现在立即就可以用于公共的或者私有的部署

•与诸如LTE-M和NB-IoT等新兴的、基于蜂窝通信的解决方案相比,部署和运营成本较低。

•开放性网络

城市当局具有了在多个相互竞争的网络服务提供商中进行选择的能力,有助于降低价格。

城市可以部署其自己的本地化市域网络,同时可以承载多种应用。通过将带宽出租给城市内想要运行自有应用的公司,可以最大限度地降低成本。

•充分利用已部署的资产:即使在密集的城市地区,LoRa技术强大的信号体制能够穿透建筑物以实现广泛的覆盖,可支持一台基于LoRa的网关有能力去覆盖2公里范围内的多个建筑物。

•不断扩大的生态系统:快速扩大的LoRa Alliance™目前包括400多家正在使用LoRaWAN规范来创建解决方案的公司。 LoRa Alliance™联盟包括重要的行业参与者和许多其他的初创企业,以及许多网络运营商。当他们结合在一起的时候,该生态系统提供了从通信芯片到网络、再到基于服务器的应用平台等多种产品及服务来源。为了确保互通性,LoRa联盟还对传感器和其他设备进行认证。

结论

随着城市转向效率,智慧城市技术可以为更智能、更完善的城市服务提供新的解决方案。可扩展和低成本的IoT网络是智慧城市计划的基石,基于LoRa的设备和LoRaWAN规范提供了高容量、低功耗的网络,它们为成功的智慧城市解决方案打下了基础。

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