專家視點:智慧城市的新連接趨勢

智慧城市是提高公民生活質量和減少碳排放的關鍵。監測電力、空氣和水質以及運輸需要在堅固、經濟高效的網絡中使用可靠的低成本傳感器。

公共事業運營商是物聯網 (IoT) 技術的早期采用者,這些城市需要提高可持續性并改善市民和游客的生活質量。物聯網傳感器網絡的最大機遇之一是提高效率和更好地管理自然資源。

了解與天氣相關的條件(例如雨量和水位)如何實時變化有助于更快地準備和應對潛在危險,從而更好地保護基礎設施和社區。連接的傳感器支持這種數據捕獲,高級分析揭示關鍵見解,并且遠程連接非常重要,因為傳感器處于戶外和惡劣環境中。

低功耗傳感器和網絡

由電池或太陽能電池供電的低功率無線傳感器可以為此類物聯網網絡提供關鍵數據,無論是供水、電力、智能建筑還是物流。電池支持的傳感器可以放置在許多位置以提供盡可能多的數據,LPWAN 提供具有數十年電池壽命的長距離鏈路,通過避免定期更換電池周期的需要,最大限度地降低部署監控網絡的成本。

所有這些數據都可以被提取到機器學習數據庫中,這些數據庫可以識別模式,突出可能即將發生故障的設備,并允許更準確地提供資源。這是優化利用日益稀缺的資源和提高城市公民生活質量的基本要素。

事實上,根據世界經濟論壇和物聯網分析聯合報告,目前 84% 的物聯網部署正在解決聯合國定義的可持續發展目標 (SDG) 目標。

這些傳感器網絡以幾種不同的方式在智慧城市的許多地方提供這種可操作的數據。早期的實施已經看到用于智能路燈、空氣質量傳感器和交通監控的 sub-GHz 網絡。

所有這些數據都可以被提取到機器學習數據庫中,這些數據庫可以識別模式,突出可能即將發生故障的設備,并允許更準確地提供資源。

LPWAN 網絡的長距離和低功耗允許將傳感器放置在最有意義的位置以提供必要的數據,而不是根據可用功率或連接性放置。這些傳感器鏈接到網關,網關將數據反饋到企業軟件系統中以進行實時監控。

網絡的范圍和強大的設計意味著只需要幾個網關即可覆蓋一個城市,這些網關可以由市政府、LPWAN 網絡運營商甚至擁有寬帶連接的公民在方便的位置快速輕松地推出。網關。

隨著城市努力變得更加可持續,公共照明基礎設施提供了一個機會,通過基于云的監控和管理以及與智能計量等其他城市物聯網功能的集成來提高能源效率。

智能建筑 

智能建筑中的傳感器可以提供更多關于哪里需要資源的數據。城市需要優化資源的使用,因為它們通常消耗最多的能源并產生最多的廢物。配電網難以平衡生產與消費。從 LPWAN 網絡提供高度準確的實時數據使提供商能夠采取更靈活和敏捷的管理方法,將關鍵決策基于可操作的數據。

使用 sub-GHz LPWAN 網絡可提高室內滲透率,允許傳感器監控房間占用率,并允許建筑系統管理溫度、濕度和照明,從而最有效地利用資源。

從 LPWAN 網絡提供高度準確的實時數據,使供應商能夠采取更靈活、更敏捷的管理方法,將關鍵決策基于可操作的數據。

通過在歐洲以 868MHz 或在美國以 912MHz 運行的低功率鏈路,這些傳感器甚至可以自供電,從建筑物中收集光能或熱能。

還有一種趨勢是使用 2.4GHz 頻段,該頻段也被 wifi 和 Zigbee(或現在稱為 Matter)等其他協議占用。使用來自 LPWAN 網絡的堅固協議以及來自世界任何地方的單一 2.4GHz 設計帶來的規模經濟,可以為使用電池支持傳感器的智能建筑提供成本更低、更可靠的監控網絡。

智能家居網絡

智能建筑 LPWAN 技術也正在進入家庭。雖然 wifi 和藍牙是主要的智能家居技術,但 LPWAN 技術也用于為各種智能設備提供可靠的監控和設置。例如,借助智能揚聲器中的 LPWAN 技術,可以輕松地將智能設備添加到家庭網絡中。

這種能力正在以多種方式進一步擴展。將智能揚聲器用作具有遠距離的 LPWAN 網關,可以獲取來自相鄰傳感器的數據,從而對局部區域進行更多分析。

雖然 wifi 和藍牙是主要的智能家居技術,但 LPWAN 技術也用于提供可靠的監控。

例如, Amazon的Sidewalk項目就是這樣做的,它在城市周圍提供了一個智能揚聲器網絡,充當從人行道及其他地方收集數據的網關。

提供相同功能的對等網絡也在出現。通過正確的網絡架構和激勵措施,還可以向鄰居和地方當局提供在房屋中設置的用于收集傳感器和安全數據的網關,以提供安全的數據收集服務。

供應鏈管理和物流

智能傳感器網絡也可用于整個物流鏈,跟蹤從工廠到智慧城市再到零售的產品。借助標準化的 LPWAN 技術,用于在設備通過生產線時跟蹤設備的相同低成本傳感器可用于在設備運送到在線分銷倉庫或商店并運送到客戶時安全地跟蹤設備。

來自傳感器的數據甚至可用于設置智能家居中的設備并設置任何保修或擔保安排。

物聯網分析和連接技術的結合將加速智能決策并提高整體響應時間,以優化資源和應對自然災害。

如果設備在運輸途中或從倉庫、商店或家中被盜,LPWAN 傳感器可以提供位置,甚至可能禁用操作,阻止盜竊并減少浪費。憑借低功耗運行,微型紐扣電池可提供多年的這種能力。

雖然這些跟蹤傳感器可以利用國家 LPWAN 網絡,但它們越來越多地利用智能家居網絡來提供位置數據。智慧城市中的鄰里網絡可以獲取來自一個單元的跟蹤數據,以在交付期間和其他時間(如有必要)以最低成本提供實時更新。

實現 LPWAN 的價值

對于智慧城市來說,低功耗、遠程無線網絡的價值才剛剛實現。低功耗、有電池支持或無電池的傳感器可以提供對基礎設施的實時監控,提供優化整個城市稀缺資源所需的數據,減少浪費并節省成本。

物聯網分析和連接技術的結合將加速智能決策并提高整體響應時間,以優化資源和應對自然災害。

雖然這些網絡的基礎設施已經在全國范圍內推出,但通過新興的商業和點對點服務在智能家居中本地實施也有趨勢。

這些是通過 sub-GHz 網絡的遠程功能實現的,為本地傳感器提供連接并跟蹤整個智慧城市的供應鏈管理,而 2.4GHz 版本有助于監控和優化智能建筑的使用。  

本文作者:Alistair Fulton:Semtech 無線和傳感產品集團副總裁兼總經理