全球范圍內(nèi)城市化的進(jìn)程都在加速，根據(jù)聯(lián)合國(guó)的預(yù)測(cè)，當(dāng)今全球有54%的人居住在城市，預(yù)計(jì)到2050年這個(gè)數(shù)字將達(dá)到66%。而當(dāng)越來越多的人口涌入城市，人們?cè)谙硎艹鞘猩顜淼奈拿骱捅憷畷r(shí)，也免不了會(huì)受到“城市病”的襲擾。

這很容易理解，城市的擴(kuò)張就像是一個(gè)人機(jī)體的生長(zhǎng)，如果某些功能性的機(jī)能發(fā)育過于迅速，而掌控人體的神經(jīng)系統(tǒng)卻跟不上這種成長(zhǎng)的腳步，最后難免會(huì)發(fā)育成一個(gè)“蠢萌”的怪咖。類比到城市，如果一個(gè)城市管理的智能化水平，與城市發(fā)展的節(jié)奏脫節(jié)，各種各樣的城市病也會(huì)不請(qǐng)自來。這也是為什么世界各國(guó)都在倡導(dǎo)“智慧城市”建設(shè)的最根本性的原因。

如果將作為智慧城市基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)看做是人體的神經(jīng)系統(tǒng)，必須有一種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)以億計(jì)的“神經(jīng)元”與“大腦”的連接，人們?cè)跇?gòu)建智慧城市的同時(shí)，也一直在尋找這樣一種可堪重用的技術(shù)。原有的局域網(wǎng)無(wú)線連接技術(shù)，如ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi等，覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量都有限，達(dá)不到一個(gè)城市所需的尺度要求；

而坐擁數(shù)十億用戶規(guī)模的蜂窩移動(dòng)通信，雖然符合城市廣域覆蓋的要求，但是功耗和成本太高，并不符合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的調(diào)性……直到LPWAN（低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)）出現(xiàn)，這種長(zhǎng)距離、低功耗、低速率、低成本的無(wú)線通信技術(shù)開始迅速發(fā)展成為未來智慧城市的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

目前，世界各地的電信運(yùn)營(yíng)商都在積極推進(jìn)NB-IoT 和 eMTC——這兩種脫胎于移動(dòng)蜂窩技術(shù)、工作于授權(quán)頻段的LPWAN——的部署和商用，在智慧城市領(lǐng)域跑馬圈地；

與此同時(shí)，Sigfox、LoRa、RPMA等非授權(quán)頻段的LPWAN技術(shù)也在提供企業(yè)級(jí)的解決方案、更為個(gè)性化的用戶體驗(yàn)方面不斷攻城略地；而且諸多LPWAN技術(shù)正在從競(jìng)爭(zhēng)走向競(jìng)合，通過“混合組網(wǎng)”等方式去適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)碎片化的應(yīng)用需求。

總之，LPWAN正在向人們展示如何以一種有“技術(shù)含量”的手段，去預(yù)防和治愈城市發(fā)展中可能遇到的種種“病痛”。

城市交通

在“城市病”的排行榜上，日益擁堵的交通，絕對(duì)名列榜首。單單一個(gè)“停車難”的問題就可以讓你車輪上的城市生活從“享受”變成一種“煎熬”。因此在LPWAN的目標(biāo)應(yīng)用中，智能停車系統(tǒng)也是被置于優(yōu)先考慮的位置上。

基于NB-IoT的路邊智能停車系統(tǒng)是一個(gè)被寄予厚望的解決方案。只需在路面上埋設(shè)一個(gè)含有傳感器和NB-IoT通信模塊的裝置，就可以將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)皆贫送＼嚬芾硐到y(tǒng)，完成車位查詢、計(jì)時(shí)、繳費(fèi)等一系列服務(wù)。

據(jù)估算，由于無(wú)需額外的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，與傳統(tǒng)智能停車解決方案相比NB-IoT智能停車管理系統(tǒng)的設(shè)備、部署和維護(hù)成本可降低30%，而且隨著規(guī)模部署還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。如果考慮到由此節(jié)省的收費(fèi)管理等人力成本，以及未來與城市其他智能交通系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)后的想象空間，這一方案的價(jià)值就更顯著了。

而且LPWAN還可以與其他技術(shù)相結(jié)合，提供更具有創(chuàng)意的應(yīng)用場(chǎng)景。比如安富利在Sigfox上集成了GPS和超聲波等感測(cè)的功能，除了5-10公里的廣域覆蓋，還可以對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)的車輛提供更精準(zhǔn)的定位，未來城市小區(qū)、商業(yè)設(shè)施可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)出更加個(gè)性化的停車管理服務(wù)。

圖1，Sigfox智能停車管理解決方案，集成了GPS和超聲波等感測(cè)等擴(kuò)展功能

公共設(shè)施

居住在城市之中，我們可能會(huì)不時(shí)聽到某處地下管道破裂，或是某個(gè)井蓋丟失給居民造成人身傷害等新聞。以往人們應(yīng)對(duì)的方法，只能是“亡羊補(bǔ)牢”，而如果能夠?qū)@些公共設(shè)施狀態(tài)做到有效監(jiān)控，防患于未然，才是理想的境界。

LPWAN在這方面可以發(fā)揮獨(dú)特的作用。比如基于LoRa或NB-IoT的環(huán)境傳感監(jiān)控模塊，可以定期收集和反饋目標(biāo)數(shù)據(jù)，讓管理者隨時(shí)了解城市基礎(chǔ)設(shè)施所處的環(huán)境及自身的“健康”狀況，由于系統(tǒng)低功耗的特性，甚至可以與能量收集技術(shù)結(jié)合，進(jìn)一步降低設(shè)備維護(hù)的成本。

而且，很多LPWAN技術(shù)都對(duì)覆蓋增益進(jìn)行了優(yōu)化，通俗地講就是“穿墻”能力更強(qiáng)，所以對(duì)于收集城市“地下空間”中各種管線的數(shù)據(jù)再合適不過。這些信息的不斷匯集，無(wú)疑將會(huì)為智慧城市積累一筆寶貴的數(shù)據(jù)財(cái)富。

圖2，安富利運(yùn)用muRata LoRa模塊搭配Cisco網(wǎng)關(guān)的能力，可提供LoRa環(huán)境監(jiān)控解決方案

能源管理

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，城市消耗能源的胃口也在增加。而以往由于技術(shù)手段的滯后，相當(dāng)一部分能源是被白白浪費(fèi)掉了。對(duì)于城市能源管理的優(yōu)化，人們首先盯上的就是路燈。基于常識(shí)我們就可以得知，當(dāng)夜深人靜的時(shí)候，街上人流量開始減少，而路燈總是“長(zhǎng)明”的，由此導(dǎo)致的能源浪費(fèi)相當(dāng)可觀。

如果我們通過LPWAN對(duì)于路燈使用情況進(jìn)行管理和監(jiān)控，完全可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于路燈的使用進(jìn)行靈活調(diào)度，采取全亮、全關(guān)、調(diào)光、隔桿亮燈等定制化的節(jié)能策略，而且能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)路燈故障報(bào)修，減少傳統(tǒng)運(yùn)維上巨大的人力資源投入。根據(jù)廣州中科院軟件應(yīng)用技術(shù)研究所的實(shí)驗(yàn)，他們對(duì)18盞路燈進(jìn)行了智能化的改造后，節(jié)能率高達(dá)78.73%；如果通過LPWAN對(duì)這一試點(diǎn)成果推而廣之，為城市公共資源節(jié)能帶來的效益無(wú)疑是巨大的。

圖3，用于路燈控制的inteliLIGHT LoRa控制器

食品安全

隨著城市人口密度的激增，食品安全的壓力也日顯突出。為了確保食品安全，人們的投入是巨大的，美國(guó)農(nóng)業(yè)部的一項(xiàng)調(diào)查顯示，食品零售商每年在易腐貨物物流倉(cāng)儲(chǔ)上由于“失察”造成的損失高達(dá)1620億美元。對(duì)于食品在物流倉(cāng)儲(chǔ)過程進(jìn)行更有效地監(jiān)控，做到全程可追溯，勢(shì)在必行。

在此領(lǐng)域，LPWAN同樣可以提供相應(yīng)的解決方案。特別值得一提的是eMTC技術(shù)由于支持定位和移動(dòng)——理論上時(shí)速在300公里以內(nèi)都可以保持通信連接——而且支持語(yǔ)音，所以在物流追蹤領(lǐng)域具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。而據(jù)悉在最新版的NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)中，也將增加對(duì)于移動(dòng)和定位等功能的支持，所以在食品物流領(lǐng)域未來用戶可選的技術(shù)方案會(huì)更豐富。

數(shù)據(jù)顯示，2017年中國(guó)在智慧城市的市場(chǎng)規(guī)模將超過6萬(wàn)億元，2021年將達(dá)到18.7萬(wàn)億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為32.64%。所有這些不遺余力的投入，都是在為大家營(yíng)造一個(gè)擺脫“城市病”困擾的城市生活。現(xiàn)在，我們不過剛剛叩響了智慧城市之門，未來的圖景會(huì)超出我們的想象。