早在公元前 500 年，北京就有“固定位置照明”的記載，倫敦和阿姆斯特丹也在16世紀引入了公共街道照明。巴黎則是廣泛普及街道照明的典范，首先是法國國王路易十五在18世紀中葉將油燈引入城市；隨后，1818年引入了大規模煤氣照明，1878 年又引入了電力照明。從那時起，公共街道照明成為每個城市必不可少的基礎設施。在巴黎公用事業工程師設置公共照明的時候，路燈的作用就是讓人們更安全、更方便地在漆黑的城市道路上行駛或行走，直到今日也是如此。此外，當局還希望最大限度地發揮這些街道隨處可見的設施的潛力，將其作為智慧城市的基石。通過為廣泛存在的路燈基礎設施增加連接性和計算能力，路燈可以變得智能，而不僅僅是照明。

智慧燈桿優勢

使用節能型 LED燈取代傳統街燈照明是減少能耗和相關排放的有效方法。僅將傳統公共照明燈換成 LED燈就能減少50%的能耗。如果這些公共照明燈結合連接能力和自動調光及路人檢測功能，節能效果最高可以達到90%。所謂的智慧燈桿可以優化自身的功耗，并對產生照明的 LED 陣列的工作狀態提供反饋。不僅如此，智慧燈桿還能為具有邊緣處理能力的傳感器提供平臺。

熙枚智慧燈桿

每盞路燈都有可能安裝人行道監控和交通攝像頭、空氣質量監測、天氣監測、洪水檢測、信息顯示、應急服務聯系、公共廣播，甚至是Wi-Fi熱點和電動汽車(EV) 充電裝置。

國內外市場狀況

2022年Grand View Research對智能燈桿市場的估值已達到89.0億美元，預計從2023年到2030 年，智能燈桿市場的復合年增長率(CAGR)將達到20.8%。分析機構ABI research表示，預計到2030年全球范圍智能燈桿的數量將超過1080萬根。中國、韓國和印度等亞洲國家正在實施雄心勃勃的智能燈桿計劃。根據《中國日報》報道，到2020年底中國智能燈桿市場價值已達170億美元。在歐洲地區，歐盟的Humble Lamppost Project旨在升級歐盟各大城市的 1,000 萬根燈柱，以“啟動”智慧城市建設。根據歐盟估計，街道照明成本達到一個城市高達50%的能源支出，而通過在整個歐洲采用 LED照明，可以節省高達19億歐元(20.7億美元)的能源。在美國，弗吉尼亞州漢普頓市于2021年宣布了一項“數字化轉型項目”，將用太陽能路燈桿取代街道照明裝置。這些路燈桿將提供充電端口和Wi-Fi接入，并將配備安全攝像頭。

利用傳感器提升城市智能化

智慧燈桿可以利用光傳感器分析自然光照趨勢，在不浪費電力的情況下提供必要的照明。例如，太陽在夏季升起早，落得晚，這意味著路燈只需要在較短的時間內開啟。有了光線自動檢測功能，路燈桿就能根據這些變化進行調整。而在陰天或遮陽較多的地區，路燈則可以補償較低的光照水平，并通過提前開啟和延長開啟時間來提高安全性，甚至在正常的“白天”時間內也是如此。另外，智慧燈桿可以實現預測性維護。通過連接，可以快速、頻繁地報告LED 照明設備的總體健康狀況，如照明輸出和能耗，這些信息可用于提前預測故障。然后就可以派遣維護人員更換 LED燈。除了帶來成本效益之外，預測性維護還能提高安全性，因為它能確保城市中的各個區域不會陷入黑暗之中。

隨著許多大城市的交通擁堵日益嚴重，監測空氣污染變得更加重要。智能燈桿可以利用傳感器監測汽車尾氣排放的一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)和二氧化硫(SO2)。這樣，政策制定者就可以了解到哪些時間和地區經常出現空氣質量差的問題，并采取相應的措施。路燈照明的最初目的是為了提高普通民眾的安全，智能燈桿旨在進一步提高公眾的福祉。通過安裝更多的安全攝像頭和監控街道交通，智慧燈桿可以幫助保護個人安全。

數據處理

Nordic nRF91系列SiP、LTE-M/NB-IoT 蜂窩IoT 和 DECT NR+等現代連接解決方案配備了功能強大的微處理器、充足的內存和機器學習(ML)算法，可在本地分析傳感器信息。然后，只將值得注意的信息轉發到云端。通過僅在必要時進行傳輸操作，蜂窩物聯網設備可以降低功耗并節省數據費用。例如，智能燈桿可能會檢測到人行道上夜間長時間沒有人流，因此不會發送任何數據。但是，如果突然發現有幾個人在不尋常的時間在路上快速奔跑，就可以將這些數據傳送給有關部門進行調查。又或者，智能燈桿檢測到一輛車在濕滑的路面上失控撞墻，這樣觸發不尋常數據流的事件就會被報告。

智慧城市中的無線技術力量

蜂窩物聯網連接是連接智能燈桿的理想技術。蜂窩基礎設施(尤其是在經常部署智能燈桿的大城市)擁有近乎普遍性、成熟性和安全性，這使得蜂窩物聯網成為理想的選擇。通過將蜂窩物聯網與LwM2M 輕量級機器對機器 (包含在Nordic 的nRF Connect SDK中)等標準協議相結合，可以利用完全標準化的IPv6端到端解決方案來構建智慧城市。蜂窩基礎設施日益普及，提供了將智能燈桿的優勢從城市引入城鎮和小型居住區的機會，從而使更多人受益。結合低功耗藍牙，每根路燈桿都可以成為一個網關，用于連接功耗很低的低功耗藍牙傳感器。

除蜂窩物聯網之外，DECT NR+將在街道照明應用中發揮重要的作用。對于高密度地區或沒有蜂窩網絡覆蓋的地區，或者智慧城市不想依賴移動網絡運營商(MNO)的地區，現在可以使用Nordic nRF9161 實現專用 5G 網絡與路燈桿互聯，然后使用網關提供與云端的連接。

數百年來，路燈一直是人類城市的基本組成部分，它不僅保障了人們的安全，也為人們的生活帶來了便利。通過增加連接性，這類既有的基礎設施現在可以為城市人口提供更多的服務，同時通過減少碳排放幫助人們應對氣候變化的挑戰。

審核編輯 黃宇