Οι διασυνδεδεμένες έξυπνες πόλεις φέρνουν όμορφα όνειρα.Σε τέτοιες πόλεις, οι ψηφιακές τεχνολογίες συνδυάζουν πολλαπλές μοναδικές λειτουργίες του πολίτη για τη βελτίωση της λειτουργικής αποτελεσματικότητας και της ευφυΐας.Υπολογίζεται ότι μέχρι το 2050, το 70% του παγκόσμιου πληθυσμού θα ζει σε έξυπνες πόλεις, όπου η ζωή θα είναι υγιής, χαρούμενη και ασφαλής.Το κρίσιμο είναι ότι υπόσχεται να είναι πράσινο, το τελευταίο ατού της ανθρωπότητας ενάντια στην καταστροφή του πλανήτη.
Αλλά οι έξυπνες πόλεις είναι σκληρή δουλειά.Οι νέες τεχνολογίες είναι ακριβές, οι τοπικές κυβερνήσεις περιορίζονται και η πολιτική μετατοπίζεται σε σύντομους εκλογικούς κύκλους, καθιστώντας δύσκολη την επίτευξη ενός εξαιρετικά λειτουργικού και οικονομικά αποδοτικού μοντέλου κεντρικής ανάπτυξης τεχνολογίας που θα επαναχρησιμοποιηθεί σε αστικές περιοχές παγκοσμίως ή σε εθνικό επίπεδο.Στην πραγματικότητα, οι περισσότερες από τις κορυφαίες έξυπνες πόλεις στα πρωτοσέλιδα είναι στην πραγματικότητα απλώς μια συλλογή από διαφορετικά τεχνολογικά πειράματα και περιφερειακά παράπλευρα έργα, με ελάχιστα να προσδοκούμε να επεκταθούν.
Ας δούμε τους σκουπιδότοπους και τους χώρους στάθμευσης, που είναι έξυπνοι με αισθητήρες και αναλυτικά στοιχεία.Σε αυτό το πλαίσιο, η απόδοση επένδυσης (ROI) είναι δύσκολο να υπολογιστεί και να τυποποιηθεί, ειδικά όταν οι κρατικοί φορείς είναι τόσο κατακερματισμένοι (μεταξύ δημόσιων και ιδιωτικών υπηρεσιών, καθώς και μεταξύ πόλεων, πόλεων, περιφερειών 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 οδικός φωτισμός 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 έξυπνου φωτισμού δρόμων που υλοποιούνται στο Σαν Ντιέγκο στις ΗΠΑ και στην Κοπεγχάγη στη Δανία και αυξάνονται σε αριθμό.Αυτά τα έργα συνδυάζουν συστοιχίες αισθητήρων με αρθρωτές μονάδες υλικού στερεωμένες σε στύλους φωτισμού για να επιτρέπουν τον απομακρυσμένο έλεγχο του ίδιου του φωτισμού και να εκτελούν άλλες λειτουργίες, όπως μετρητές κυκλοφορίας, οθόνες ποιότητας αέρα, ακόμη και ανιχνευτές όπλων.
Από το ύψος του πόλου του φωτός, οι πόλεις έχουν αρχίσει να αντιμετωπίζουν τη «βιωσιμότητα» της πόλης στο δρόμο, συμπεριλαμβανομένης της κυκλοφορίας και της κινητικότητας, του θορύβου και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και των αναδυόμενων επιχειρηματικών ευκαιριών.Ακόμη και οι αισθητήρες στάθμευσης, παραδοσιακά θαμμένοι σε χώρους στάθμευσης, μπορούν να συνδεθούν φθηνά και αποτελεσματικά με την υποδομή φωτισμού.Ολόκληρες πόλεις μπορούν ξαφνικά να δικτυωθούν και να βελτιστοποιηθούν χωρίς να σκάψουν δρόμους ή να νοικιάσουν χώρο ή να λύσουν αφηρημένα υπολογιστικά προβλήματα σχετικά με πιο υγιεινή ζωή και ασφαλέστερους δρόμους.
Αυτό λειτουργεί επειδή, ως επί το πλείστον, οι λύσεις έξυπνου φωτισμού δεν υπολογίζονται αρχικά με ένα στοίχημα για εξοικονόμηση πόρων από έξυπνες λύσεις.Αντίθετα, η βιωσιμότητα της αστικής ψηφιακής επανάστασης είναι μια τυχαία συνέπεια της ταυτόχρονης ανάπτυξης του φωτισμού.
Η εξοικονόμηση ενέργειας από την αντικατάσταση των λαμπτήρων πυρακτώσεως με φωτισμό LED στερεάς κατάστασης, μαζί με τα άμεσα διαθέσιμα τροφοδοτικά και την εκτεταμένη υποδομή φωτισμού, καθιστούν εφικτές τις έξυπνες πόλεις.
Ο ρυθμός μετατροπής LED είναι ήδη χαμηλός και ο έξυπνος φωτισμός ανθεί.Περίπου το 90% των 363 εκατομμυρίων φώτων δρόμου στον κόσμο θα ανάβουν με led μέχρι το 2027, σύμφωνα με την Northeast Group, αναλυτή έξυπνων υποδομών.Το ένα τρίτο από αυτά θα τρέχει και έξυπνες εφαρμογές, μια τάση που ξεκίνησε πριν από μερικά χρόνια.Μέχρι να δημοσιευτούν ουσιαστική χρηματοδότηση και σχέδια, ο φωτισμός των δρόμων είναι ο καταλληλότερος ως υποδομή δικτύου για διάφορες ψηφιακές τεχνολογίες σε έξυπνες πόλεις μεγάλης κλίμακας.
Εξοικονομήστε κόστος LED
Σύμφωνα με τους εμπειρικούς κανόνες που προτείνουν οι κατασκευαστές φωτιστικών και αισθητήρων, ο έξυπνος φωτισμός μπορεί να μειώσει το κόστος διαχείρισης και συντήρησης που σχετίζεται με την υποδομή κατά 50 έως 70 τοις εκατό.Αλλά οι περισσότερες από αυτές τις εξοικονομήσεις (περίπου 50 τοις εκατό, αρκεί για να κάνουν τη διαφορά) θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν απλώς με τη μετάβαση σε ενεργειακά αποδοτικούς λαμπτήρες LED.Η υπόλοιπη εξοικονόμηση πόρων προέρχεται από τη σύνδεση και τον έλεγχο των συσκευών φωτισμού και τη μετάδοση έξυπνων πληροφοριών σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας τους στο δίκτυο φωτισμού.
Οι κεντρικές προσαρμογές και παρατηρήσεις από μόνες τους μπορούν να μειώσουν σημαντικά το κόστος συντήρησης.Υπάρχουν πολλοί τρόποι και αλληλοσυμπληρώνονται: προγραμματισμός, εποχιακός έλεγχος και προσαρμογή χρόνου.Διάγνωση βλαβών και μειωμένη προσέλευση φορτηγών συντήρησης.Η πρόσκρουση αυξάνεται με το μέγεθος του δικτύου φωτισμού και ρέει πίσω στην αρχική θήκη 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 «πιο ήπιες» έννοιες έξυπνης πόλης, όπως αυτές με αισθητήρες στάθμευσης, επιτηρητές κυκλοφορίας, έλεγχο ποιότητας αέρα και ανιχνευτές όπλων. .
Η Guidehouse Insights, ένας αναλυτής αγοράς, παρακολουθεί περισσότερες από 200 πόλεις για να μετρήσει το ρυθμό της αλλαγής.Λέει ότι το ένα τέταρτο των πόλεων εφαρμόζουν προγράμματα έξυπνου φωτισμού.Οι πωλήσεις έξυπνων συστημάτων εκτινάσσονται στα ύψη.Η ABI Research υπολογίζει ότι τα παγκόσμια έσοδα θα δεκαπλασιαστούν στα 1,7 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2026. Η «στιγμή του λαμπτήρα» της Γης είναι κάπως έτσι.Η υποδομή φωτισμού του 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 νέων εγκαταστάσεων οδικού φωτισμού θα συνδεθούν σε μια κεντρική πλατφόρμα διαχείρισης για την ενσωμάτωση δεδομένων από πολλούς έξυπνους αισθητήρες πόλης, δήλωσε η ABI.
Ο Adarsh Krishnan, κύριος αναλυτής της ABI Research, δήλωσε: «Υπάρχουν πολλές περισσότερες επιχειρηματικές ευκαιρίες για πωλητές έξυπνων πόλεων που αξιοποιούν τις αστικές υποδομές πόλων φωτός αναπτύσσοντας ασύρματη συνδεσιμότητα, περιβαλλοντικούς αισθητήρες και ακόμη και έξυπνες κάμερες.Η πρόκληση είναι να βρεθούν βιώσιμα επιχειρηματικά μοντέλα που ενθαρρύνουν την κοινωνία να αναπτύξει λύσεις πολλαπλών αισθητήρων σε κλίμακα με οικονομικά αποδοτικό τρόπο».
Το ερώτημα δεν είναι πλέον αν θα συνδεθείτε, αλλά πώς και πόσο να συνδεθείτε αρχικά.Όπως παρατηρεί ο Krishnan, μέρος αυτού αφορά τα επιχειρηματικά μοντέλα, αλλά τα χρήματα ρέουν ήδη σε έξυπνες πόλεις μέσω της ιδιωτικοποίησης συνεταιριστικών υπηρεσιών κοινής ωφέλειας (ΣΔΙΤ), όπου οι ιδιωτικές εταιρείες αναλαμβάνουν χρηματοοικονομικό ρίσκο με αντάλλαγμα την επιτυχία στο επιχειρηματικό κεφάλαιο.Τα συμβόλαια «ως υπηρεσίας» που βασίζονται σε συνδρομές κατανέμουν τις επενδύσεις σε περιόδους απόσβεσης, οι οποίες επίσης ώθησαν τη δραστηριότητα.
Αντίθετα, τα Streetlights στην Ευρώπη συνδέονται με παραδοσιακά δίκτυα κηρήθρας (συνήθως 2G έως LTE (4G)), καθώς και με τη νέα στάνταρ συσκευή HONEYCOMB Iot, LTE-M.Η αποκλειστική τεχνολογία εξαιρετικά στενής ζώνης (UNB) μπαίνει επίσης στο παιχνίδι, μαζί με το Zigbee, μια μικρή εξάπλωση του Bluetooth χαμηλής κατανάλωσης και τα παράγωγα IEEE 802.15.4.
Η Bluetooth Technology Alliance (SIG) δίνει ιδιαίτερη έμφαση στις έξυπνες πόλεις.Η ομάδα προβλέπει ότι οι αποστολές Bluetooth χαμηλής κατανάλωσης σε έξυπνες πόλεις θα πενταπλασιαστούν τα επόμενα πέντε χρόνια, σε 230 εκατομμύρια ετησίως.Τα περισσότερα συνδέονται με την παρακολούθηση περιουσιακών στοιχείων σε δημόσιους χώρους, όπως αεροδρόμια, στάδια, νοσοκομεία, εμπορικά κέντρα και μουσεία.Ωστόσο, το Bluetooth χαμηλής κατανάλωσης απευθύνεται και σε εξωτερικά δίκτυα.«Η λύση διαχείρισης περιουσιακών στοιχείων βελτιώνει τη χρήση των πόρων της έξυπνης πόλης και συμβάλλει στη μείωση του κόστους λειτουργίας της πόλης», δήλωσε η Bluetooth Technology Alliance.
Ένας συνδυασμός των δύο τεχνικών είναι καλύτερος!
Κάθε τεχνολογία έχει τις διαμάχες της, ωστόσο, ορισμένες από τις οποίες έχουν επιλυθεί σε συζήτηση.Για παράδειγμα, το UNB προτείνει αυστηρότερα όρια στο ωφέλιμο φορτίο και τα χρονοδιαγράμματα παράδοσης, αποκλείοντας την παράλληλη υποστήριξη για εφαρμογές πολλαπλών αισθητήρων ή για εφαρμογές όπως οι κάμερες που το απαιτούν.Η τεχνολογία μικρής εμβέλειας είναι φθηνότερη και παρέχει μεγαλύτερη απόδοση για την ανάπτυξη ρυθμίσεων φωτισμού ως πλατφόρμας.Είναι σημαντικό ότι μπορούν επίσης να παίξουν έναν εφεδρικό ρόλο σε περίπτωση αποσύνδεσης του σήματος WAN και να παρέχουν στους τεχνικούς ένα μέσο για να διαβάζουν τους αισθητήρες απευθείας για εντοπισμό σφαλμάτων και διαγνωστικά.Το Bluetooth χαμηλής κατανάλωσης, για παράδειγμα, λειτουργεί με σχεδόν κάθε smartphone της αγοράς.
Αν και ένα πιο πυκνό πλέγμα μπορεί να ενισχύσει την ευρωστία, η αρχιτεκτονική του γίνεται πολύπλοκη και απαιτεί υψηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις σε διασυνδεδεμένους αισθητήρες σημείο σε σημείο.Το εύρος μετάδοσης είναι επίσης προβληματικό.Η κάλυψη με χρήση Zigbee και Bluetooth χαμηλής κατανάλωσης είναι μόνο μερικές εκατοντάδες μέτρα το πολύ.Αν και μια ποικιλία τεχνολογιών μικρής εμβέλειας είναι ανταγωνιστικές και κατάλληλες για αισθητήρες που βασίζονται σε δίκτυο, γειτονικά, είναι κλειστά δίκτυα που απαιτούν τελικά τη χρήση πυλών για τη μετάδοση σημάτων πίσω στο νέφος.
Στο τέλος προστίθεται συνήθως μια κυψελοειδής σύνδεση.Η τάση για τους προμηθευτές έξυπνου φωτισμού είναι να χρησιμοποιούν συνδεσιμότητα κηρήθρας από σημείο σε σύννεφο για την παροχή κάλυψης πύλης ή συσκευής αισθητήρα απόστασης 5 έως 15 χιλιομέτρων.Η τεχνολογία της κυψέλης προσφέρει μεγάλη εμβέλεια μετάδοσης και απλότητα.Παρέχει επίσης δικτύωση εκτός ραφιού και υψηλότερο επίπεδο ασφάλειας, σύμφωνα με την κοινότητα Hive.
Ο Neill Young, επικεφαλής του Internet of Things Vertical στο GSMA, ένα βιομηχανικό όργανο που εκπροσωπεί τους φορείς εκμετάλλευσης δικτύων κινητής τηλεφωνίας, δήλωσε: «Οι φορείς εκμετάλλευσης ενεργειών… έχουν όλη την κάλυψη ολόκληρης της περιοχής, επομένως δεν απαιτείται πρόσθετη υποδομή για τη σύνδεση των συσκευών και αισθητήρων αστικού φωτισμού .Στο αδειοδοτημένο δίκτυο κυψελοειδών φάσματος έχει ασφάλεια και αξιοπιστία, σημαίνει ότι ο χειριστής έχει τις καλύτερες συνθήκες, μπορεί να υποστηρίξει μεγάλο αριθμό αναγκών, πολύ μεγαλύτερη διάρκεια μπαταρίας και ελάχιστη συντήρηση και μεγάλη απόσταση μετάδοσης εξοπλισμού χαμηλού κόστους.
Από όλες τις διαθέσιμες τεχνολογίες συνδεσιμότητας, η HONEYCOMB θα δει τη μεγαλύτερη ανάπτυξη τα επόμενα χρόνια, σύμφωνα με την ABI.Ο θόρυβος σχετικά με τα δίκτυα 5G και η προσπάθεια φιλοξενίας υποδομής 5G έχει ωθήσει τους φορείς εκμετάλλευσης να αρπάξουν το στύλο του φωτός και να γεμίσουν μικρές μονάδες κηρήθρας σε αστικά περιβάλλοντα.Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το Λας Βέγκας και το Σακραμέντο αναπτύσσουν LTE και 5G, καθώς και έξυπνους αισθητήρες πόλης, στα φώτα του δρόμου μέσω των εταιρειών AT&T και Verizon.Το Χονγκ Κονγκ μόλις αποκάλυψε ένα σχέδιο για την εγκατάσταση 400 λαμπτήρων με δυνατότητα 5G ως μέρος της πρωτοβουλίας του για έξυπνες πόλεις.
Σφιχτή ενσωμάτωση υλικού
Η Nielsen πρόσθεσε: «Η Nordic προσφέρει προϊόντα μικρής και μεγάλης εμβέλειας πολλαπλών λειτουργιών, με το SoC nRF52840 που υποστηρίζει χαμηλής ισχύος Bluetooth, Bluetooth Mesh και Zigbee, καθώς και Thread και ιδιόκτητα συστήματα 2,4 GHz.Το Honeycomb nRF9160 SiP της Nordic προσφέρει υποστήριξη LTE-M και NB-iot.Ο συνδυασμός των δύο τεχνολογιών φέρνει πλεονεκτήματα απόδοσης και κόστους».
Ο διαχωρισμός συχνότητας επιτρέπει σε αυτά τα συστήματα να συνυπάρχουν, με το πρώτο να τρέχει στη ζώνη 2,4 GHz χωρίς άδεια και το δεύτερο να λειτουργεί όπου κι αν βρίσκεται το LTE.Σε χαμηλότερες και υψηλότερες συχνότητες, υπάρχει μια αντιστάθμιση μεταξύ ευρύτερης κάλυψης περιοχής και μεγαλύτερης ικανότητας μετάδοσης.Αλλά στις πλατφόρμες φωτισμού, η ασύρματη τεχνολογία μικρής εμβέλειας χρησιμοποιείται συνήθως για τη διασύνδεση αισθητήρων, η υπολογιστική ισχύς άκρων χρησιμοποιείται για παρατήρηση και ανάλυση και το honeycomb iot για την αποστολή δεδομένων πίσω στο cloud, καθώς και τον έλεγχο αισθητήρων για υψηλότερα επίπεδα συντήρησης.
Μέχρι στιγμής, το ζεύγος ραδιόφωνων μικρής και μεγάλης εμβέλειας έχουν προστεθεί χωριστά, όχι ενσωματωμένα στο ίδιο τσιπ πυριτίου.Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα εξαρτήματα διαχωρίζονται επειδή οι βλάβες του φωτιστή, του αισθητήρα και του ραδιοφώνου είναι όλες διαφορετικές.Ωστόσο, η ενσωμάτωση διπλών ραδιοφώνων σε ένα ενιαίο σύστημα θα έχει ως αποτέλεσμα στενότερη ολοκλήρωση της τεχνολογίας και χαμηλότερο κόστος απόκτησης, τα οποία είναι βασικά ζητήματα για τις έξυπνες πόλεις.
Η Nordic πιστεύει ότι η αγορά κινείται προς αυτή την κατεύθυνση.Η εταιρεία έχει ενσωματώσει τεχνολογίες ασύρματης και κυψελωτής συνδεσιμότητας IoT μικρής εμβέλειας σε υλικό και λογισμικό σε επίπεδο προγραμματιστή, έτσι ώστε οι κατασκευαστές λύσεων να μπορούν να εκτελούν το ζευγάρι ταυτόχρονα σε δοκιμαστικές εφαρμογές.Η πλακέτα της Nordic DK για nRF9160 SiP σχεδιάστηκε για προγραμματιστές για να «κάνουν τις εφαρμογές Honeycomb iot να λειτουργούν».Το Nordic Thingy:91 έχει περιγραφεί ως μια "πλήρης πύλη εκτός ραφιού" που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πλατφόρμα πρωτοτύπων εκτός ραφιού ή ως proof-of-concept για πρώιμα σχέδια προϊόντων.
Και τα δύο διαθέτουν κηρήθρα πολλαπλών λειτουργιών nRF9160 SiP και nRF52840 SoC μικρής εμβέλειας πολλαπλών πρωτοκόλλων.Τα ενσωματωμένα συστήματα που συνδυάζουν τις δύο τεχνολογίες για εμπορικές αναπτύξεις IoT απέχουν μόνο «μήνες» από την εμπορευματοποίηση, σύμφωνα με τη Nordic.
Η Nordic Nielsen είπε: «Η έξυπνη πλατφόρμα φωτισμού πόλης έχει δημιουργηθεί όλη αυτή η τεχνολογία σύνδεσης.Η αγορά είναι πολύ ξεκάθαρο πώς να τα συνδυάσουμε μαζί, έχουμε παράσχει λύσεις για τους κατασκευαστές του πίνακα ανάπτυξης, για να δοκιμάσουμε πώς συνεργάζονται.Συνδυάζονται σε επιχειρηματικές λύσεις είναι επιτακτική ανάγκη, σε ένα θέμα χρόνου».
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-29-2022