Οι διασυνδεδεμένες έξυπνες πόλεις φέρνουν όμορφα όνειρα. Σε τέτοιες πόλεις, οι ψηφιακές τεχνολογίες υφαίνουν μαζί πολλαπλές μοναδικές λειτουργίες του πολιτικού για τη βελτίωση της λειτουργικής αποτελεσματικότητας και της νοημοσύνης. Εκτιμάται ότι μέχρι το 2050, το 70% του παγκόσμιου πληθυσμού θα ζήσει σε έξυπνες πόλεις, όπου η ζωή θα είναι υγιής, ευτυχισμένη και ασφαλής. Βασικά, υπόσχεται να είναι πράσινο, η τελευταία κάρτα Trump της ανθρωπότητας ενάντια στην καταστροφή του πλανήτη.
Αλλά οι έξυπνες πόλεις είναι σκληρή δουλειά. Οι νέες τεχνολογίες είναι δαπανηρές, οι τοπικές κυβερνήσεις περιορίζονται και η πολιτική μετατοπίζεται σε κύκλους σύντομων εκλογών, καθιστώντας δύσκολη την επίτευξη ενός υψηλής λειτουργικής και οικονομικής αποδοτικής κεντρικής τεχνολογικής ανάπτυξης που επαναχρησιμοποιείται σε αστικές περιοχές παγκοσμίως ή σε εθνικό επίπεδο. Στην πραγματικότητα, οι περισσότερες από τις κορυφαίες έξυπνες πόλεις στους τίτλους είναι πραγματικά απλώς μια συλλογή από διαφορετικά πειράματα τεχνολογίας και περιφερειακά πλευρικά έργα, με λίγα να προσβλέπουν στην επέκταση.
Ας δούμε τους κάτοικους και τους χώρους στάθμευσης, οι οποίοι είναι έξυπνοι με αισθητήρες και αναλυτικά στοιχεία. Στο πλαίσιο αυτό, η απόδοση της επένδυσης (ROI) είναι δύσκολο να υπολογιστεί και να τυποποιηθεί, ειδικά όταν οι κυβερνητικές υπηρεσίες είναι τόσο κατακερματισμένες (μεταξύ δημόσιων οργανισμών και ιδιωτικών υπηρεσιών, καθώς και μεταξύ πόλεων, πόλεων, περιοχών και χωρών). Κοιτάξτε την παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα. Πώς είναι εύκολο να υπολογιστεί ο αντίκτυπος του καθαρού αέρα στις υπηρεσίες υγείας σε μια πόλη; Λογικά, οι έξυπνες πόλεις είναι δύσκολο να εφαρμοστούν, αλλά και δύσκολο να αρνηθούν.
Υπάρχει, ωστόσο, μια λάμψη φωτός στην ομίχλη της ψηφιακής αλλαγής. Ο φωτισμός δρόμου σε όλες τις δημοτικές υπηρεσίες παρέχει μια πλατφόρμα για τις πόλεις να αποκτήσουν έξυπνες λειτουργίες και να συνδυάσουν πολλαπλές εφαρμογές για πρώτη φορά. Κοιτάξτε τα διάφορα έργα φωτισμού Smart Street που εφαρμόζονται στο Σαν Ντιέγκο στις ΗΠΑ και την Κοπεγχάγη στη Δανία και αυξάνονται σε αριθμό. Αυτά τα έργα συνδυάζουν συστοιχίες αισθητήρων με αρθρωτές μονάδες υλικού που είναι σταθερές σε φωτεινούς πόλους για να επιτρέψουν το τηλεχειριστήριο του ίδιου του φωτισμού και την εκτέλεση άλλων λειτουργιών, όπως μετρητές κυκλοφορίας, οθόνες ποιότητας αέρα και ακόμη και ανιχνευτές πυροβόλων όπλων.
Από το ύψος του φωτός, οι πόλεις έχουν αρχίσει να αντιμετωπίζουν την "ευελιξία" της πόλης στο δρόμο, συμπεριλαμβανομένης της ροής της κυκλοφορίας και της κινητικότητας, του θορύβου και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και των αναδυόμενων επιχειρηματικών ευκαιριών. Ακόμη και οι αισθητήρες στάθμευσης, που παραδοσιακά θαμμένοι σε χώρους στάθμευσης, μπορούν να είναι φθηνά και αποτελεσματικά συνδεδεμένοι με την υποδομή φωτισμού. Ολόκληρες πόλεις μπορούν ξαφνικά να δικτυωθούν και να βελτιστοποιηθούν χωρίς να σκάβουν δρόμους ή να ενοικιάζουν χώρο ή να επιλύουν αφηρημένα προβλήματα υπολογιστών σχετικά με την υγιέστερη διαβίωση και τους ασφαλέστερους δρόμους.
Αυτό λειτουργεί επειδή, ως επί το πλείστον, οι έξυπνες λύσεις φωτισμού δεν υπολογίζονται αρχικά με ένα στοίχημα για εξοικονόμηση από έξυπνες λύσεις. Αντ 'αυτού, η βιωσιμότητα της αστικής ψηφιακής επανάστασης είναι μια τυχαία συνέπεια της ταυτόχρονης ανάπτυξης του φωτισμού.
Η εξοικονόμηση ενέργειας από την αντικατάσταση των βολβών πυρακτώσεως με φωτισμό LED στερεάς κατάστασης, μαζί με εύκολα διαθέσιμα τροφοδοτικά και εκτεταμένες υποδομές φωτισμού, καθιστούν τις έξυπνες πόλεις εφικτές.
Ο ρυθμός μετατροπής LED είναι ήδη επίπεδης και ο έξυπνος φωτισμός είναι ακμάζουσα. Περίπου το 90% των 363 εκατομμυρίων φώτων δρόμου στον κόσμο θα φωτίζεται από τα LED μέχρι το 2027, σύμφωνα με το Northeast Group, αναλυτή έξυπνης υποδομής. Το ένα τρίτο από αυτούς θα εκτελέσει επίσης έξυπνες εφαρμογές, μια τάση που ξεκίνησε πριν από λίγα χρόνια. Μέχρι να δημοσιευθούν σημαντικά χρηματοδότηση και σχέδια, ο φωτισμός του δρόμου ταιριάζει καλύτερα ως υποδομή δικτύου για διάφορες ψηφιακές τεχνολογίες σε μεγάλης κλίμακας έξυπνες πόλεις.
Αποθήκευση κόστους LED
Σύμφωνα με τους κανόνες που προτείνονται από τους κατασκευαστές φωτισμού και αισθητήρων, ο έξυπνος φωτισμός μπορεί να μειώσει το κόστος διοικητικής και συντήρησης που σχετίζονται με τις υποδομές κατά 50 έως 70 %. Αλλά οι περισσότερες από αυτές τις εξοικονομήσεις (περίπου 50 τοις εκατό, αρκετό για να κάνουν τη διαφορά) θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν απλώς με τη μετάβαση σε ενεργειακά αποδοτικούς λαμπτήρες LED. Οι υπόλοιπες αποταμιεύσεις προέρχονται από τη σύνδεση και τον έλεγχο των φωτιστικών και τη διέλευση έξυπνων πληροφοριών σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας τους σε όλο το δίκτυο φωτισμού.
Οι κεντρικές προσαρμογές και οι παρατηρήσεις μόνο μπορούν να μειώσουν σημαντικά το κόστος συντήρησης. Υπάρχουν πολλοί τρόποι και συμπληρώνουν ο ένας τον άλλον: προγραμματισμό, εποχιακός έλεγχος και ρύθμιση χρονισμού. Διάγνωση σφαλμάτων και μειωμένη παρακολούθηση φορτηγών συντήρησης. Η πρόσκρουση αυξάνεται με το μέγεθος του δικτύου φωτισμού και ρέει πίσω στην αρχική περίπτωση ROI. Η αγορά λέει ότι αυτή η προσέγγιση μπορεί να πληρώσει για τον εαυτό της σε περίπου πέντε χρόνια και έχει τη δυνατότητα να πληρώσει για τον εαυτό της σε λιγότερο χρόνο ενσωματώνοντας "μαλακότερες" έξυπνες έννοιες της πόλης, όπως εκείνες με αισθητήρες στάθμευσης, οθόνες κυκλοφορίας, έλεγχο ποιότητας αέρα και ανιχνευτές όπλων.
Ο Guidehouse Insights, αναλυτής της αγοράς, παρακολουθεί περισσότερες από 200 πόλεις για να μετρήσει το ρυθμό της αλλαγής. Λέει ότι το ένα τέταρτο των πόλεων εκτοξεύει έξυπνα σχήματα φωτισμού. Οι πωλήσεις έξυπνων συστημάτων αυξάνονται. Η ABI Research υπολογίζει ότι τα παγκόσμια έσοδα θα πηδήξουν δέκα φορές στα 1,7 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2026. Η "στιγμή του λαμπτήρα της Γης" είναι έτσι. Η υποδομή φωτισμού δρόμου, η οποία συνδέεται στενά με τις ανθρώπινες δραστηριότητες, είναι ο δρόμος προς τα εμπρός ως πλατφόρμα για έξυπνες πόλεις σε ένα ευρύτερο πλαίσιο. Ήδη από το 2022, περισσότερα από τα δύο τρίτα των εγκαταστάσεων φωτισμού New Street θα συνδεθούν με μια κεντρική πλατφόρμα διαχείρισης για την ενσωμάτωση δεδομένων από πολλούς αισθητήρες Smart City, δήλωσε ο Abi.
Ο Adarsh Krishnan, κύριος αναλυτής της ABI Research, δήλωσε: "Υπάρχουν πολλές περισσότερες επιχειρηματικές ευκαιρίες για έξυπνες πωλητές πόλεων που αξιοποιούν τις πολυεπίπεδες-πόλες υποδομής με την ανάπτυξη ασύρματων συνδεσιμότητας, τους περιβαλλοντικούς αισθητήρες και ακόμη και τις έξυπνες κάμερες.
Το ερώτημα δεν είναι πλέον να συνδεθεί, αλλά πώς και πόσο να συνδεθείτε στην πρώτη θέση. Όπως παρατηρεί ο Krishnan, μέρος αυτού αφορά τα επιχειρηματικά μοντέλα, αλλά τα χρήματα ήδη ρέουν σε έξυπνες πόλεις μέσω της ιδιωτικοποίησης της συνεργασίας (PPP), όπου οι ιδιωτικές εταιρείες αναλαμβάνουν οικονομικό κίνδυνο σε αντάλλαγμα επιτυχίας στο κεφάλαιο επιχειρηματικών κεφαλαίων. Οι συμβάσεις "AS-A-SERVICE" που βασίζονται σε συνδρομές εξαπλώνουν τις επενδύσεις σε περιόδους αποπληρωμής, οι οποίες επίσης ώθησαν τη δραστηριότητα.
Αντίθετα, τα φώτα του δρόμου στην Ευρώπη συνδέονται με τα παραδοσιακά δίκτυα κηρήθρας (συνήθως 2G μέχρι το LTE (4G)) καθώς και τη νέα Honeycomb IoT Standard Device, LTE-M. Η ιδιόκτητη τεχνολογία Ultra-Narrowband (UNB) έρχεται επίσης στο παιχνίδι, μαζί με το Zigbee, μια μικρή εξάπλωση της χαμηλής ισχύος Bluetooth και των παραγώγων IEEE 802.15.4.
Η Τεχνολογία Bluetooth (SIG) δίνει ιδιαίτερη έμφαση στις έξυπνες πόλεις. Η ομάδα προβλέπει ότι οι αποστολές Bluetooth χαμηλής ισχύος σε έξυπνες πόλεις θα αυξηθούν πενταπλάσια τα επόμενα πέντε χρόνια, σε 230 εκατομμύρια ετησίως. Οι περισσότεροι συνδέονται με την παρακολούθηση περιουσιακών στοιχείων σε δημόσιους χώρους, όπως αεροδρόμια, γήπεδα, νοσοκομεία, εμπορικά κέντρα και μουσεία. Ωστόσο, το Bluetooth χαμηλής ισχύος στοχεύει επίσης σε υπαίθρια δίκτυα. "Η λύση διαχείρισης περιουσιακών στοιχείων βελτιώνει τη χρήση των έξυπνων πόρων της πόλης και συμβάλλει στη μείωση των αστικών λειτουργικών δαπανών", ανέφερε η Alliance της Bluetooth Technology Alliance.
Ένας συνδυασμός των δύο τεχνικών είναι καλύτερος!
Κάθε τεχνολογία έχει τις αντιπαραθέσεις της, ωστόσο, μερικές από τις οποίες έχουν επιλυθεί σε συζήτηση. Για παράδειγμα, η UNB προτείνει αυστηρότερα όρια στο ωφέλιμο φορτίο και τα χρονοδιαγράμματα παράδοσης, αποκλείοντας παράλληλη υποστήριξη για πολλαπλές εφαρμογές αισθητήρων ή για εφαρμογές όπως κάμερες που το απαιτούν. Η τεχνολογία μικρής εμβέλειας είναι φθηνότερη και παρέχει μεγαλύτερη απόδοση για την ανάπτυξη ρυθμίσεων φωτισμού ως πλατφόρμες. Είναι σημαντικό ότι μπορούν επίσης να διαδραματίσουν εφεδρικό ρόλο σε περίπτωση αποσύνδεσης σήματος WAN και να παρέχουν ένα μέσο για τους τεχνικούς να διαβάζουν τους αισθητήρες απευθείας για εντοπισμό σφαλμάτων και διαγνωστικών. Η χαμηλή ισχύς Bluetooth, για παράδειγμα, συνεργάζεται με σχεδόν κάθε smartphone στην αγορά.
Αν και ένα πυκνότερο πλέγμα μπορεί να ενισχύσει την ευρωστία, η αρχιτεκτονική του γίνεται πολύπλοκη και θέτει υψηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις σε διασυνδεδεμένους αισθητήρες από σημείο σε σημείο. Το εύρος μετάδοσης είναι επίσης προβληματικό. Η κάλυψη που χρησιμοποιεί το ZigBee και το Bluetooth χαμηλής ισχύος είναι μόνο μερικές εκατοντάδες μέτρα το πολύ. Παρόλο που μια ποικιλία τεχνολογιών μικρής εμβέλειας είναι ανταγωνιστικές και κατάλληλες για αισθητήρες που βασίζονται σε γειτονιά, είναι κλειστά δίκτυα που τελικά απαιτούν τη χρήση πύλης για τη μετάδοση σήματος πίσω στο σύννεφο.
Μια σύνδεση με κηρήθρα προστίθεται συνήθως στο τέλος. Η τάση για τους έξυπνους πωλητές φωτισμού είναι η χρήση συνδεσιμότητας κηρήθρας από σημείο σε cloud για να παρέχει κάλυψη από απόσταση από απόσταση 5 έως 15 χλμ. Η τεχνολογία BEEHIVE φέρνει μεγάλο εύρος μεταφοράς και απλότητα. Παρέχει επίσης δικτύωση εκτός του ραφιού και υψηλότερο επίπεδο ασφάλειας, σύμφωνα με την κοινότητα των κυψελών.
Ο Neill Young, επικεφαλής του Διαδικτύου των πραγμάτων κάθετα στο GSMA, ένα σώμα της βιομηχανίας που αντιπροσωπεύει τους φορείς εκμετάλλευσης κινητών δικτύων, δήλωσε: "Οι φορείς εκμετάλλευσης δράσης ... έχουν όλη την κάλυψη ολόκληρης της περιοχής, επομένως δεν απαιτείται καμία πρόσθετη υποδομή για να συνδέει και να διατηρείται η διατήρηση και η μακρά μετάδοση του χειριστή. εξοπλισμός χαμηλού κόστους. "
Από όλες τις διαθέσιμες τεχνολογίες συνδεσιμότητας, η Honeycomb θα δει τη μεγαλύτερη ανάπτυξη τα επόμενα χρόνια, σύμφωνα με την ABI. Το buzz περίπου 5G δίκτυα και ο αγώνας για να φιλοξενήσουν την υποδομή 5G ώθησε τους φορείς εκμετάλλευσης να αρπάξει τον ελαφρύ πόλο και να γεμίσει μικρές μονάδες κηρήθρας σε αστικά περιβάλλοντα. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το Λας Βέγκας και το Σακραμέντο αναπτύσσουν LTE και 5G, καθώς και έξυπνες αισθητήρες πόλης, σε φώτα δρόμου μέσω μεταφορέων AT & T και Verizon. Το Χονγκ Κονγκ μόλις αποκάλυψε ένα σχέδιο για την εγκατάσταση 400 Lampposts με δυνατότητα 5G ως μέρος της πρωτοβουλίας της Smart City.
Στερεότερη ενσωμάτωση υλικού
Ο Nielsen πρόσθεσε: "Το Nordic προσφέρει προϊόντα πολλαπλών ρυθμών μικρής εμβέλειας και μεγάλης εμβέλειας, με το NRF52840 SOC που υποστηρίζει το LTE-M, το BLUETOOTH MESH και το COMBISING OF THERINGINE και τα Performies και τα Performary.
Ο διαχωρισμός συχνότητας επιτρέπει σε αυτά τα συστήματα να συνυπάρχουν, με τους πρώτους να τρέχουν στη ζώνη 2.4GHz χωρίς άδεια και η τελευταία που τρέχει όπου βρίσκεται το LTE. Σε χαμηλότερες και υψηλότερες συχνότητες, υπάρχει μια αντιστάθμιση μεταξύ της ευρύτερης κάλυψης της περιοχής και της μεγαλύτερης χωρητικότητας μετάδοσης. Αλλά σε πλατφόρμες φωτισμού, η ασύρματη τεχνολογία μικρής εμβέλειας χρησιμοποιείται τυπικά για τη διασύνδεση των αισθητήρων, η υπολογιστική ισχύς χρησιμοποιείται για παρατήρηση και ανάλυση και το Honeycomb IoT χρησιμοποιείται για την αποστολή δεδομένων πίσω στο σύννεφο, καθώς και για τον έλεγχο των αισθητήρων για υψηλότερα επίπεδα συντήρησης.
Μέχρι στιγμής, το ζευγάρι ραδιοφωνικών σταθμών μικρής εμβέλειας και μεγάλης εμβέλειας έχει προστεθεί χωριστά, όχι ενσωματωμένα στο ίδιο τσιπ πυριτίου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα εξαρτήματα διαχωρίζονται επειδή οι αποτυχίες του φωτισμού, του αισθητήρα και του ραδιοφώνου είναι διαφορετικές. Ωστόσο, η ενσωμάτωση διπλών ραδιοφωνικών σταθμών σε ένα μόνο σύστημα θα οδηγήσει σε στενότερη ολοκλήρωση τεχνολογίας και χαμηλότερο κόστος απόκτησης, τα οποία αποτελούν βασικές εκτιμήσεις για τις έξυπνες πόλεις.
Ο Nordic πιστεύει ότι η αγορά κινείται προς αυτή την κατεύθυνση. Η εταιρεία έχει ενσωματώσει τις τεχνολογίες συνδεσιμότητας ασύρματων και κηρήθρων IoT σε υλικό και λογισμικό σε επίπεδο προγραμματιστή, έτσι ώστε οι κατασκευαστές λύσεων να μπορούν να εκτελούν το ζευγάρι ταυτόχρονα σε εφαρμογές δοκιμών. Το διοικητικό συμβούλιο της Nordic για το NRF9160 SIP σχεδιάστηκε για τους προγραμματιστές να "κάνουν τις εφαρμογές τους Honeycomb IoT". Το Nordic Thingy: 91 έχει περιγραφεί ως μια "πλήρης πύλη εκτός του ραφιού" που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πλατφόρμα πρωτότυπου προτύπου ή απόδειξη για τα σχέδια των πρώιμων προϊόντων.
Και οι δύο διαθέτουν κηρήθρα Multi-Mode NRF9160 SIP και Multi-Protocol μικρής εμβέλειας NRF52840 SOC. Τα ενσωματωμένα συστήματα που συνδυάζουν τις δύο τεχνολογίες για την ανάπτυξη των εμπορικών IoT απέχουν μόνο "μήνες" μακριά από την εμπορευματοποίηση, σύμφωνα με τη Nordic.
Η Nordic Nielsen δήλωσε: "Η πλατφόρμα φωτισμού Smart City έχει δημιουργηθεί όλη αυτή την τεχνολογία σύνδεσης · η αγορά είναι σαφώς πώς να τα συνδυάσουμε μαζί, έχουμε παράσχει λύσεις στο Board Development Board, για να δοκιμάσουν τον τρόπο με τον οποίο συνεργάζονται.
Χρόνος δημοσίευσης: Μαρ-29-2022