摘要

基于LoRaWAN規范的網(wǎng)絡(luò )可在很大的覆蓋范圍內傳輸數據，提供安全的雙向通信。 世界人口正在越來(lái)越多地轉移到城市，這已促使大家去探索使用智慧城市技術(shù)來(lái)幫助城市建立可持續的基礎設施，從而提供智慧治理、智能能源、智能交通、智能基礎設施、智能技術(shù)、智能醫療和智慧公民。

智慧城市技術(shù)是政府和市政當局為有效應對人口不斷涌入城市這一趨勢，所需要提供的可持續性服務(wù)中的一種。 Semtech的LoRa技術(shù)和基于LoRaWAN™協(xié)議的低功耗、廣域網(wǎng)（LPWAN）可提供智能感知和控制基礎設施，支持城市以流暢的方式收集和分析數千個(gè)聯(lián)網(wǎng)設備提供的數據，以便對其需要提供的服務(wù)做出智能化的決策?；贚oRaWAN的網(wǎng)絡(luò )提供安全的雙向通信，同時(shí)具有很大的數據傳輸范圍，從而以最小的網(wǎng)絡(luò )基礎設施來(lái)覆蓋城市區域。 LoRa技術(shù)提供了針對智慧城市應用而優(yōu)化的解決方案，這些應用依賴(lài)于由電池供電的傳感器，其電池巡航時(shí)間需要長(cháng)達20年。 智慧城市技術(shù)正在改變城市、政府和公民之間的互動(dòng)方式，而LoRa技術(shù)是這些解決方案的有力推手。

智慧城市趨勢和未來(lái)發(fā)展

隨著(zhù)政府機構和市政當局部署廣域網(wǎng)以收集數據并使用先進(jìn)應用，以及基于云或基于企業(yè)級系統來(lái)處理和分析數據，智慧城市項目正在不斷增加。這些新興網(wǎng)絡(luò )被稱(chēng)為物聯(lián)網(wǎng)或IoT網(wǎng)絡(luò )。這些項目旨在將傳感器和其他儀器放置在城市內的關(guān)鍵系統上，以收集有關(guān)主動(dòng)和被動(dòng)單元的數據，這些單元是市政和城市服務(wù)的組成部分。信息通常是詳細和可測量的，以幫助提供更好的決策，并提供更有效的城市服務(wù)。

目前大家考慮的智慧城市應用范圍很廣，從更快地停車(chē)到更好的緊急醫療保健等試驗中和已部署項目都已顯示出可測量的影響。智慧城市解決方案的一些例子包括：

•停車(chē)：智能停車(chē)監測器可顯示城市中空余的停車(chē)位，以減少因人們尋找停車(chē)位而造成的交通擁堵。

•交通疏導：交通堵塞是城市居民面臨的一個(gè)重大挑戰，智能交通系統可以監控車(chē)流和人流，為汽車(chē)和行人提供更好的路線(xiàn)?，F在這是通過(guò)智能交通信號燈來(lái)實(shí)現的，這些信號燈可以感知交通流和協(xié)調燈光信號安排；但是在未來(lái)，智能交通系統也可能包括從信號燈到汽車(chē)中傳感器之間的通信。

•街道照明：路燈消耗的電力是一項很重要的市政費用；對其進(jìn)行更好的管理，城市可以通過(guò)降低能源消耗來(lái)節省資金和減少溫室氣體排放。智能路燈系統提供了城市為減少能源消耗、同時(shí)保持街道良好照明而需要的數據。

•交通燈維護：監測交通信號燈可以讓市政當局快速響應損壞的路燈、事故破壞的燈桿、或者發(fā)生故障的信號設備。這可以助力防止交通擁堵、潛在事故和其他危險情況。

•有預見(jiàn)性的維護：智能建筑系統通過(guò)提供有預測能力維護系統，能夠產(chǎn)生確保結構得到正確維護的數據。這些系統可以監測建筑物、橋梁和歷史古跡中的振動(dòng)和其他物理情況。

•廢物管理：收集廢物是必不可少的城市服務(wù)，但常常是城市資源被用于收集處理未裝滿(mǎn)的垃圾箱，而其他垃圾箱卻早已裝滿(mǎn)溢出。智能廢物管理系統可以幫助檢測垃圾箱中的垃圾數量，從而優(yōu)化廢物收集路線(xiàn)，提高效率和成本效益。

•噪音和空氣污染控制：隨著(zhù)越來(lái)越多的人搬到城市，噪音和空氣污染成為了一個(gè)更大的挑戰。智能噪聲和空氣污染監測可以提供能夠改善公民生活環(huán)境的數據，并系統地檢測出與健康問(wèn)題相關(guān)的因素。

為城市和居民提供可測量利益

實(shí)施智慧城市技術(shù)的目標是為了提高公眾的生活質(zhì)量，提升效率，增加對服務(wù)需求的預防性反應，更有效地利用城市資源以及納稅人的稅金。利用有關(guān)城市系統和基礎設施的實(shí)時(shí)數據，城市官員和市民可以更輕松地評估城市項目的效率，并在必要時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。目前，國際標準化組織編制了14類(lèi)指標，用以測量智慧城市項目成功與否。這其中包括教育、衛生、城市財政及其它指標，智慧城市技術(shù)的快速發(fā)展意味著(zhù)這個(gè)名單肯定會(huì )在未來(lái)幾年中變得更長(cháng)。以下是智慧城市項目目前如何惠及當地社區的一些真實(shí)例子：

韓國首爾市以更低的成本實(shí)現更好的廢物收集：許多大城市每天都會(huì )涌出數百萬(wàn)通勤者和旅行者，并且必須處理他們在穿過(guò)城市時(shí)產(chǎn)生的廢物。 在首爾，廢物成為一個(gè)重大問(wèn)題，因為裝滿(mǎn)溢出的公共廢物箱會(huì )造成垃圾遺灑問(wèn)題，這將增加保持城市清潔的成本。 過(guò)去，該城市不知道垃圾箱裝滿(mǎn)的速度，或者哪些垃圾箱已經(jīng)裝滿(mǎn)。 隨著(zhù)智能垃圾箱的安裝，城市能夠跟蹤每個(gè)垃圾箱的填充水平，并能夠追蹤廢物收集的效率。 該解決方案的好處是更少的垃圾遺灑和更清潔的公共場(chǎng)所，并將垃圾箱收集清理的頻率降低了66％，從而帶來(lái)了83％的費用降低，回收利用率增加46％。

美國內華達州卡爾森市的并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電：卡爾森市的城市領(lǐng)導人發(fā)現，太陽(yáng)能相關(guān)的技術(shù)在出現風(fēng)雪天氣時(shí)就能夠引起廣泛的關(guān)注，這些風(fēng)雪是城市氣候的一部分。此外，在傳統電力生產(chǎn)和太陽(yáng)能設備之間的有效轉換，對于在陰天或夜間保持容量是重要的。該城市轉而采用智慧城市技術(shù)來(lái)管理這種基礎設施，包括虛擬化技術(shù)和通過(guò)移動(dòng)計算設備來(lái)獲取預報。結果是提高了現場(chǎng)運營(yíng)者和管理層的效率，其中包括運營(yíng)人員減少了15％，同時(shí)將太陽(yáng)能發(fā)電量產(chǎn)生的清潔能源提高到近75萬(wàn)千瓦時(shí)。

降低法國里昂市和格勒諾布爾市的能源成本：在部署物聯(lián)網(wǎng)以幫助消費者監測其電能使用情況時(shí)，他們將擁有可用的工具來(lái)幫助減少其能耗，從而節省資金并有可能減少溫室氣體的排放。相互鄰近城市里昂市和格勒諾布爾市合作開(kāi)發(fā)了一個(gè)可以根據諸如鍋爐和熱水器等設備類(lèi)型來(lái)監測能耗的平臺，并提供了一個(gè)可為消費者帶來(lái)的經(jīng)濟回報的單獨系統。結果是取暖成本降低了16％，從而使消費者更快樂(lè )并更有能源意識，帶來(lái)了環(huán)境保護效益并能夠推遲建設昂貴的新能源發(fā)電設施。正如這些例子所證明的那樣，智慧城市技術(shù)可以對城市及其公民的財政與財務(wù)、城市的宜居性和環(huán)境產(chǎn)生重大影響。

為什么LoRa是智慧城市應用的游戲規則改變者

Semtech的LoRa技術(shù)為智慧城市應用帶來(lái)了技術(shù)和商業(yè)雙方面優(yōu)勢。

技術(shù)優(yōu)勢

•資產(chǎn)部署成本低，原因如下：

優(yōu)異的室內穿透性：以一臺網(wǎng)關(guān)為中心即可構建一個(gè)星形網(wǎng)絡(luò )，其中的傳感器可在遠達20公里范圍內直接與網(wǎng)關(guān)通信。傳感器可以位于室內或室外，不需要像網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )解決方案那樣進(jìn)行復雜的覆蓋分析。

易于安裝：由電池驅動(dòng)的傳感器能夠持續工作長(cháng)達20年（視采用的應用而定），這意味著(zhù)傳感器不需要電源接線(xiàn)，因而與諸如GSM、LTE或WiFi等現有的解決方案完全不同。

•安全：內置AES-128加密。

•開(kāi)放標準：LoRaWAN™規范由LoRa Alliance™支持和維護，允許無(wú)縫和便捷的可擴展性。

•定位技術(shù)：LoRa技術(shù)利用了無(wú)GPS定位技術(shù)，無(wú)需消耗額外的電能。

•連接成本低：LoRa技術(shù)運行在無(wú)需許可的ISM頻段，這意味著(zhù)沒(méi)有或非常低的頻譜費用（如果依靠外部服務(wù)提供商，可能會(huì )有很低的連接費用）。

商業(yè)利益

•現在立即就可以用于公共的或者私有的部署

•與諸如LTE-M和NB-IoT等新興的、基于蜂窩通信的解決方案相比，部署和運營(yíng)成本較低。

•開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò )

城市當局具有了在多個(gè)相互競爭的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)提供商中進(jìn)行選擇的能力，有助于降低價(jià)格。

城市可以部署其自己的本地化市域網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)可以承載多種應用。通過(guò)將帶寬出租給城市內想要運行自有應用的公司，可以最大限度地降低成本。

•充分利用已部署的資產(chǎn)：即使在密集的城市地區，LoRa技術(shù)強大的信號體制能夠穿透建筑物以實(shí)現廣泛的覆蓋，可支持一臺基于LoRa的網(wǎng)關(guān)有能力去覆蓋2公里范圍內的多個(gè)建筑物。

•不斷擴大的生態(tài)系統：快速擴大的LoRa Alliance™目前包括400多家正在使用LoRaWAN規范來(lái)創(chuàng )建解決方案的公司。 LoRa Alliance™聯(lián)盟包括重要的行業(yè)參與者和許多其他的初創(chuàng )企業(yè)，以及許多網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商。當他們結合在一起的時(shí)候，該生態(tài)系統提供了從通信芯片到網(wǎng)絡(luò )、再到基于服務(wù)器的應用平臺等多種產(chǎn)品及服務(wù)來(lái)源。為了確?；ネㄐ?，LoRa聯(lián)盟還對傳感器和其他設備進(jìn)行認證。

結論

隨著(zhù)城市轉向效率，智慧城市技術(shù)可以為更智能、更完善的城市服務(wù)提供新的解決方案?？蓴U展和低成本的IoT網(wǎng)絡(luò )是智慧城市計劃的基石，基于LoRa的設備和LoRaWAN規范提供了高容量、低功耗的網(wǎng)絡(luò )，它們?yōu)槌晒Φ闹腔鄢鞘薪鉀Q方案打下了基礎。