【導讀】智慧路燈是智慧城市的重要組成部分
，傳統路燈僅承載著道路照明的任務，新一代的智慧路燈則對提高道路通行效率意義重大。ABI Research的預測顯示
，全球對“智能燈杆”和“智能街道照明”技術的投資
，將從2022年的108億美元增長至2030年的1,320億美元以上。

智慧路燈

智慧路燈是智慧城市的重要組成部分
，傳統路燈僅承載著道路照明的任務，新一代的智慧路燈則對提高道路通行效率意義重大。ABI Research的預測顯示
，全球對“智能燈杆”和“智能街道照明”技術的投資，將從2022年的108億美元增長至2030年的1,320億美元以上。

透(tou)過(guo)數(shu)據(ju)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)，智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(shi)對(dui)於(yu)智(zhi)慧(hui)路(lu)燈(deng)應(ying)用(yong)的(de)需(xu)求(qiu)旺(wang)盛(sheng)。智(zhi)慧(hui)路(lu)燈(deng)將(jiang)為(wei)城(cheng)市(shi)搭(da)建(jian)一(yi)個(ge)智(zhi)能(neng)的(de)照(zhao)明(ming)和(he)感(gan)知(zhi)網(wang)絡(luo)，通(tong)過(guo)收(shou)集(ji)豐(feng)富(fu)的(de)多(duo)模(mo)環(huan)境(jing)信(xin)息(xi)，為(wei)城(cheng)市(shi)智(zhi)慧(hui)大(da)腦(nao)提(ti)供(gong)更(geng)好(hao)的(de)決(jue)策(ce)支(zhi)持(chi)。

智慧路燈

照亮汽車駛入全自動駕駛時代

智慧路燈是指在傳統的路燈係統上進行升級改造
，通過感知
、計ji算suan和he連lian接jie等deng多duo種zhong技ji術shu加jia成cheng，讓rang其qi具ju備bei自zi行xing的de控kong製zhi能neng力li，並bing且qie能neng與yu其qi它ta智zhi慧hui交jiao通tong設she施shi集ji成cheng，形xing成cheng智zhi慧hui交jiao通tong係xi統tong，從cong而er達da到dao更geng高gao效xiao的de城cheng市shi交jiao通tong管guan理li。

圖1：S.M.N.D.的智慧路燈方案

（圖源：syawalengineering.com）

借助AI智能攝像機模塊，智慧路燈能夠對城市道路中的車、人、物等元素進行數據采集，預測車輛密度、行車和行人軌跡。

youlezhexiexinxizhihou，zhihuiludengjiukeyigenjujiaotongliuliangbianhua，zizhutiaozhengdengguangliangduheshijian，weisijitigonggenghaodedaoluzhaoming
，baozhangyejianxingcheanquan。jiaoguanbumenzenenggoujishizhangwodaoluqingkuangbingtiqiancaiquduiyingcuoshi，zhudongjinxingluwangguanlibushujiguankong。youlezhihuiludengwangluozhihou，womenduiyuyixiejinjishijianxiangyingyehuigengweixunsu，lirulumiantanta、道路積水和道路結冰等。智慧路燈可以及時向城市管理部門發出警報並提供一線道路狀況
，為緊急事件的處理和應對提供重要支持。

在(zai)停(ting)車(che)問(wen)題(ti)上(shang)
，智(zhi)慧(hui)路(lu)燈(deng)也(ye)能(neng)為(wei)駕(jia)駛(shi)員(yuan)提(ti)供(gong)更(geng)好(hao)的(de)提(ti)示(shi)。傳(chuan)感(gan)器(qi)實(shi)時(shi)檢(jian)測(ce)停(ting)車(che)位(wei)占(zhan)用(yong)情(qing)況(kuang)，將(jiang)這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)發(fa)送(song)到(dao)中(zhong)央(yang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。基(ji)於(yu)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)
，中(zhong)央(yang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)識(shi)別(bie)出(chu)停(ting)車(che)位(wei)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)可(ke)用(yong)性(xing)
，並(bing)向(xiang)駕(jia)駛(shi)員(yuan)提(ti)供(gong)實(shi)時(shi)的(de)
、準確的停車指引。

例如

dangyiliangqichejinrumougequyushi，zhihuiludengkeyitongguowuxianwangluozidongxianggaijiashiyuandeshoujihuochezaishebeifasongtingcheweixinxi，bingweiqitigongdaohangzhiyin，congerbimianlezailushangxunzhaotingcheweidefannao。zaimeiguoshengdiyage，zhezhongzhihuiludengyijingkaishishidian，bujinnenggoubangzhuyindaosijiqianwangkongzhitingchewei，hainengtixingjiaotongzhifarenyuanzhuyifeifatingfangdeqiche。

圖2：智慧路燈的引導泊車係統

（圖源：DOI:10.3390/app10031079）

上(shang)麵(mian)所(suo)描(miao)述(shu)的(de)僅(jin)是(shi)對(dui)於(yu)目(mu)前(qian)城(cheng)市(shi)交(jiao)通(tong)狀(zhuang)況(kuang)的(de)改(gai)善(shan)，讓(rang)我(wo)們(men)把(ba)目(mu)光(guang)放(fang)得(de)更(geng)長(chang)遠(yuan)一(yi)些(xie)
，在(zai)未(wei)來(lai)的(de)全(quan)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)時(shi)代(dai)，智(zhi)慧(hui)路(lu)燈(deng)更(geng)成(cheng)為(wei)了(le)車(che)聯(lian)網(wang)的(de)“V2I”環節中必不可少的路側單元（RSU）。透過智慧路燈感知能力的分享，自動駕駛汽車可以突破自己車的硬件局限，進一步將感知範圍擴大到幾十米甚至幾百米；erqiemijidezhihuiludengzuoweilianjieredian，yejiangdilecheliangdewangluyanchi，tigaolecheliangcongzhongyangkongzhipingtaihuoquxinxidetongbuxing。zhihuiludengzhengzaizhaoliangzhinengqiche
，shixiangquanmianzidongjiashideweilai。

解析智慧路燈背後技術

傳感、計算和連接

作zuo為wei自zi動dong駕jia駛shi新xin時shi代dai的de重zhong要yao基ji建jian設she施shi之zhi一yi
，智zhi慧hui路lu燈deng不bu僅jin是shi一yi個ge照zhao明ming工gong具ju，更geng是shi包bao含han了le多duo種zhong關guan鍵jian技ji術shu的de智zhi慧hui終zhong端duan。根gen據ju不bu同tong的de安an裝zhuang位wei置zhi和he場chang景jing
，智zhi慧hui路lu燈deng的de產chan品pin形xing態tai和he功gong能neng也ye有you相xiang應ying的de變bian化hua
，每mei一yi部bu分fen功gong能neng也ye都dou包bao含han了le差cha異yi化hua的de技ji術shu路lu線xian。

從照明層麵來看

需要LED光源和驅動器
；不同類型驅動器可以用數字
、模擬和PWM等方式

，實現對LED的亮度和色溫等參數的調節。

從感知層麵來看

智zhi慧hui路lu燈deng上shang包bao含han了le多duo種zhong傳chuan感gan技ji術shu，設she計ji者zhe可ke以yi按an照zhao實shi際ji需xu求qiu進jin行xing選xuan擇ze
，並bing且qie通tong過guo傳chuan感gan器qi融rong合he來lai提ti高gao檢jian測ce結jie果guo的de準zhun確que性xing。攝she像xiang頭tou可ke以yi進jin行xing視shi頻pin信xin息xi采cai集ji；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境亮度變化
；而聲音傳感器用來檢測環境聲音。

從計算層麵來看

智慧路燈需要MCU等計算單元的參與。根據其本地計算需求，設計者可以選擇不同資源的MCU型號。在連接層麵上，可以選擇電力線通信、LoRaWAN、NB-IoT

、蜂窩網絡等多種不同的技術來與中央控製平台進行連接；而與附近智能設備的連接，則可以選擇像Wi-Fi和藍牙等短距離的連接技術。

在zai電dian源yuan係xi統tong設she計ji方fang麵mian
，需xu要yao考kao慮lv到dao路lu燈deng高gao功gong率lv的de供gong電dian需xu求qiu

，選xuan擇ze支zhi持chi高gao壓ya轉zhuan換huan的de電dian源yuan芯xin片pian，如ru一yi些xie搭da載zai了le光guang伏fu發fa電dian板ban的de路lu燈deng，還hai要yao考kao慮lv到daoAC/AC的轉換和儲能的設計。

圖3：智慧路燈框圖

（圖源：DOI:10.1109/COBEP.2009.5347642）

要(yao)將(jiang)智(zhi)慧(hui)路(lu)燈(deng)構(gou)成(cheng)城(cheng)市(shi)的(de)智(zhi)慧(hui)感(gan)知(zhi)網(wang)絡(luo)，隻(zhi)有(you)最(zui)底(di)層(ceng)燈(deng)杆(gan)上(shang)的(de)端(duan)側(ce)感(gan)知(zhi)計(ji)算(suan)連(lian)接(jie)技(ji)術(shu)是(shi)不(bu)夠(gou)的(de)，還(hai)需(xu)要(yao)中(zhong)間(jian)層(ceng)的(de)邊(bian)緣(yuan)計(ji)算(suan)節(jie)點(dian)和(he)最(zui)頂(ding)層(ceng)的(de)雲(yun)平(ping)台(tai)參(can)與(yu)。

中間層包括交換機、路由器
、服(fu)務(wu)器(qi)等(deng)設(she)備(bei)，負(fu)責(ze)對(dui)從(cong)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)收(shou)集(ji)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)和(he)分(fen)析(xi)，同(tong)時(shi)也(ye)可(ke)以(yi)向(xiang)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)下(xia)發(fa)控(kong)製(zhi)指(zhi)令(ling)
，實(shi)現(xian)對(dui)路(lu)燈(deng)和(he)其(qi)他(ta)設(she)備(bei)的(de)遠(yuan)程(cheng)管(guan)理(li)和(he)控(kong)製(zhi)。雲(yun)平(ping)台(tai)則(ze)是(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)核(he)心(xin)，負(fu)責(ze)數(shu)據(ju)的(de)彙(hui)總(zong)、存(cun)儲(chu)和(he)分(fen)析(xi)。雲(yun)平(ping)台(tai)提(ti)供(gong)了(le)數(shu)據(ju)可(ke)視(shi)化(hua)和(he)預(yu)警(jing)功(gong)能(neng)
，通(tong)過(guo)大(da)數(shu)據(ju)和(he)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)技(ji)術(shu)對(dui)海(hai)量(liang)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)挖(wa)掘(jue)和(he)分(fen)析(xi)
，幫(bang)助(zhu)城(cheng)市(shi)管(guan)理(li)部(bu)門(men)做(zuo)出(chu)更(geng)加(jia)科(ke)學(xue)和(he)準(zhun)確(que)的(de)決(jue)策(ce)。

圖4：華為智慧路燈拓撲

（圖源：華為官網）

高效可靠的智慧路燈驅動方案分享

回到照明本身，要實現一切智能化的前提，是將傳統高壓鈉燈更新為LED照明方案，這樣才能提高能效，並使其具備更為豐富的調光功能。智慧路燈的設計者們需要設計出高能效且可靠的LED驅動方案，這遠比普通的低壓LED驅動設計要複雜得多
，要在驅動功能實現的同時兼顧穩定
、安全性和EMC性能。

在此為大家推薦一款來自STMicroelectronics的PFC和LLC諧振組合控製器，該產品非常適用於高壓LED驅動方案，在貿澤電子的具體料號為“STCMB1”。

這款控製器是一款具有X-cap放電的TM PFC和LLC的諧振組合控製器，支持耐壓800V的高壓線路以及控製管理線路。STMicroelectronics還同步提供了基於此芯片的150W/1A LED驅動器方案，電氣規格適用於高功率街道照明應用。該方案的空載功耗小於0.5W
，滿負載效率高於90%
，能夠顯著提高能效。此外該方案還提供了模擬、電阻和PWM三種調光方式，以及豐富的LED電路保護功能。

圖5：集成STCMB1的LED路燈驅動方案

（圖源：STMicroelectronics）

要實現智能化，互連必不可少。選擇STEVAL-LLL006V1這一款具備低功耗遠距離連接功能的智能LED驅動方案，就能夠加速智慧路燈的整體方案開發。該電路板集成了基於HVLED001A高壓LED驅動器的智能電源轉換級、一個STM32L071KZ微控製器，以及嵌入式SPSGRFC收發器模塊。SPSGRFC是一個sub-1 GHz收發器模塊，能夠配置實現6LoWPAN Mesh網絡
，接收遠程開、關和調光命令。

STMicroelectronics還為此方案提供了配套的移動應用，支持在6LoWPAN網狀網絡中收集評估板上由微控製器和射頻模塊表示的照明節點。通過貿澤電子官網搜索“STEVAL-LLL006V1”，就可以找到這個方案了。

圖6：STEVAL-LLL006V1智慧路燈方案

（圖源：STMicroelectronics）

建設交通強國，智慧路燈不可缺席

智慧路燈造價高昂，這帶來了不小的推廣難度。當前我國的智慧燈杆滲透率較低，僅1%左右，但近年來增長態勢較好。據國家統計局數據顯示，2021年我國城市道路照明燈數量超過3,200萬盞


；截止到2022年12月29日，我國智慧燈杆合計建設39.2萬盞。

圖7：中國智慧燈杆產業鏈

（圖源：前瞻產業研究院）

國務院也已經頒發了《交通強國建設綱要》

，目標在2035年基本建成交通強國。智慧燈杆是我們建設交通強國的必要新基建，各省市已經投資數億元用於智慧路燈網的鋪設。

北京亦莊計劃斥資約15億，將60平方公裏範圍內的傳統路燈全部升級為智慧路燈。深圳出台了《深圳市推進新型信息基礎設施建設行動計劃（2022-2025年）》
，計劃到2025年底建成4.5萬根多功能智能杆。廣州總投資32億
，計劃到2025年建成智慧燈杆約8萬根。河南許昌的智慧城市基礎設施建設運營項目將建設智慧燈杆數量約1.2萬套，總投資估算為11億元。

圖8：中國智慧燈杆代表企業分布

（圖源：前瞻研究院）

作為一個具有跨界屬性的智能終端產品，智慧路燈這一藍海市場已經吸引了來自運營商、互聯網巨頭、傳統LED燈廠、AI安防領軍企業和數字化集成服務商等不同類型的參與者。像華為、中興、海康威視
、歐普照明、飛利浦等廠商都推出了“端邊雲”一體的解決方案。

在這場競逐中，各家都獨具優勢。雖然歐美廠商在底層技術沉澱上更具優勢，但本土廠商對於中國的應用特色更為了解；運營商在連接網絡搭建上具備天然優勢，而LED方案商在端側係統集成能力更強。未來勝負尚未可知，但可以預見的是，在城市亮化
、交通強國和新基建等多種利好疊加下，中國的智慧路燈市場前景廣闊。

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