Prepojené inteligentné mestá prinášajú krásne sny. V takýchto mestách digitálne technológie spájajú viacero jedinečných občianskych funkcií s cieľom zlepšiť prevádzkovú efektivitu a inteligenciu. Odhaduje sa, že do roku 2050 bude 70 % svetovej populácie žiť v inteligentných mestách, kde bude život zdravý, šťastný a bezpečný. Rozhodujúce je, že sľubuje, že bude zeleným, posledným tromfom ľudstva proti zničeniu planéty.
Inteligentné mestá sú však náročná práca. Nové technológie sú drahé, miestne samosprávy sú obmedzené a politika sa presúva na krátke volebné cykly, čo sťažuje dosiahnutie vysoko prevádzkového a finančne efektívneho centralizovaného modelu nasadenia technológií, ktorý sa opätovne používa v mestských oblastiach globálne alebo celoštátne. V skutočnosti je väčšina popredných inteligentných miest v titulkoch v skutočnosti len zbierkou rôznych technologických experimentov a regionálnych vedľajších projektov, pričom na rozširovanie sa nemožno tešiť.
Pozrime sa na kontajnery a parkoviská, ktoré sú inteligentné so senzormi a analytikmi; V tomto kontexte je ťažké vypočítať a štandardizovať návratnosť investícií (ROI), najmä keď sú vládne agentúry také roztrieštené (medzi verejnými agentúrami a súkromnými službami, ako aj medzi mestami, regiónmi a krajinami). Pozrite sa na monitorovanie kvality ovzdušia; Ako je ľahké vypočítať vplyv čistého ovzdušia na zdravotnícke služby v meste? Je logické, že inteligentné mestá je ťažké implementovať, ale aj poprieť.
V hmle digitálnych zmien je však záblesk svetla. Pouličné osvetlenie vo všetkých komunálnych službách poskytuje mestám platformu na získanie inteligentných funkcií a po prvý raz na kombináciu viacerých aplikácií. Pozrite sa na rôzne projekty inteligentného pouličného osvetlenia, ktoré sa realizujú v San Diegu v USA a Kodani v Dánsku, a ich počet rastie. Tieto projekty kombinujú polia senzorov s modulárnymi hardvérovými jednotkami upevnenými na stĺpoch osvetlenia, ktoré umožňujú diaľkové ovládanie samotného osvetlenia a spúšťajú ďalšie funkcie, ako sú počítadlá premávky, monitory kvality ovzdušia a dokonca aj detektory zbraní.
Z výšky svetelného stĺpa začali mestá riešiť „životnosť“ mesta na ulici, vrátane plynulosti dopravy a mobility, hluku a znečistenia ovzdušia a vznikajúcich obchodných príležitostí. Dokonca aj parkovacie senzory, tradične zakopané na parkoviskách, sa dajú lacno a efektívne pripojiť k osvetľovacej infraštruktúre. Celé mestá môžu byť zrazu prepojené a optimalizované bez rozkopávania ulíc, prenajímania priestorov či riešenia abstraktných výpočtových problémov o zdravšom živote a bezpečnejších uliciach.
Funguje to preto, lebo inteligentné riešenia osvetlenia sa spočiatku nepočítajú so stávkou na úspory z inteligentných riešení. Namiesto toho je životaschopnosť mestskej digitálnej revolúcie náhodným dôsledkom súčasného vývoja osvetlenia.
Úspory energie pri výmene žiaroviek za polovodičové LED osvetlenie spolu s ľahko dostupnými zdrojmi napájania a rozsiahlou infraštruktúrou osvetlenia umožňujú inteligentné mestá.
Tempo konverzie LED je už ploché a inteligentné osvetlenie zažíva boom. Asi 90 % z 363 miliónov svetových pouličných svetiel bude do roku 2027 osvetlených LED diódami, tvrdí Northeast Group, analytik inteligentnej infraštruktúry. Tretina z nich bude spúšťať aj inteligentné aplikácie, čo je trend, ktorý začal pred niekoľkými rokmi. Kým nebudú zverejnené značné finančné prostriedky a plány, pouličné osvetlenie je najvhodnejšie ako sieťová infraštruktúra pre rôzne digitálne technológie vo veľkých inteligentných mestách.
Ušetrite náklady na LED
Podľa všeobecných pravidiel navrhnutých výrobcami osvetlenia a senzorov môže inteligentné osvetlenie znížiť náklady na administratívu a údržbu súvisiace s infraštruktúrou o 50 až 70 percent. Väčšinu týchto úspor (približne 50 percent, dosť na to, aby sa to zmenilo) by však bolo možné dosiahnuť jednoducho prechodom na energeticky úsporné LED žiarovky. Zvyšok úspor pochádza z pripojenia a ovládania iluminátorov a odovzdávania inteligentných informácií o tom, ako fungujú v rámci siete osvetlenia.
Samotné centralizované úpravy a pozorovania môžu výrazne znížiť náklady na údržbu. Existuje mnoho spôsobov a navzájom sa dopĺňajú: plánovanie, sezónna kontrola a úprava načasovania; Diagnostika porúch a znížená obsluha nákladného vozidla údržby. Vplyv sa zvyšuje s veľkosťou siete osvetlenia a prúdi späť do počiatočného prípadu ROI. Trh hovorí, že tento prístup sa môže vyplatiť približne do piatich rokov a má potenciál splatiť sa v kratšom čase začlenením „mäkších“ konceptov inteligentných miest, ako sú napríklad parkovacie senzory, dopravné monitory, kontrola kvality vzduchu a detektory zbraní. .
Guidehouse Insights, analytik trhu, sleduje viac ako 200 miest, aby zmeral tempo zmien; Hovorí sa, že štvrtina miest zavádza schémy inteligentného osvetlenia. Predaj inteligentných systémov prudko stúpa. Spoločnosť ABI Research vypočítala, že globálne príjmy do roku 2026 poskočia desaťnásobne na 1,7 miliardy USD. „Moment žiarovky“ Zeme je takýto; Infraštruktúra pouličného osvetlenia, ktorá úzko súvisí s ľudskou činnosťou, je cestou vpred ako platforma pre inteligentné mestá v širšom kontexte. Už v roku 2022 budú viac ako dve tretiny nových inštalácií pouličného osvetlenia prepojené s centrálnou riadiacou platformou na integráciu údajov z viacerých senzorov inteligentných miest, uviedla ABI.
Adarsh Krishnan, hlavný analytik spoločnosti ABI Research, povedal: „Pre predajcov inteligentných miest existuje oveľa viac obchodných príležitostí, ktorí využívajú mestskú infraštruktúru svetelných stĺpov nasadením bezdrôtového pripojenia, environmentálnych senzorov a dokonca inteligentných kamier. Výzvou je nájsť životaschopné obchodné modely, ktoré podnietia spoločnosť nasadzovať multisenzorové riešenia vo veľkom meradle a nákladovo efektívnym spôsobom.“
Otázkou už nie je, či sa pripojiť, ale ako a v akom rozsahu sa pripojiť. Ako poznamenáva Krishnan, čiastočne ide o obchodné modely, ale peniaze už prúdia do inteligentných miest prostredníctvom družstevnej privatizácie verejných služieb (PPP), kde súkromné spoločnosti preberajú finančné riziko výmenou za úspech v oblasti rizikového kapitálu. Zmluvy „ako služba“ založené na predplatnom rozložili investície do období návratnosti, čo tiež podnietilo aktivitu.
Na rozdiel od toho sa Streetlights v Európe pripájajú k tradičným voštinovým sieťam (typicky 2G až LTE (4G)), ako aj k novému štandardnému zariadeniu HONEYCOMB Iot, LTE-M. Do hry vstupuje aj patentovaná technológia ultra-narrowband (UNB) spolu so Zigbee, malým rozšírením Low-power Bluetooth, a derivátmi IEEE 802.15.4.
Bluetooth Technology Alliance (SIG) kladie osobitný dôraz na inteligentné mestá. Skupina predpovedá, že dodávky nízkoenergetického Bluetooth v inteligentných mestách sa v priebehu nasledujúcich piatich rokov päťnásobne zvýšia na 230 miliónov ročne. Väčšina je spojená so sledovaním majetku na verejných miestach, ako sú letiská, štadióny, nemocnice, nákupné centrá a múzeá. Bluetooth s nízkou spotrebou však mieri aj do vonkajších sietí. „Riešenie správy majetku zlepšuje využitie zdrojov inteligentných miest a pomáha znižovať prevádzkové náklady v mestách,“ uviedla Bluetooth Technology Alliance.
Kombinácia týchto dvoch techník je lepšia!
Každá technológia má svoje kontroverzie, z ktorých niektoré boli vyriešené diskusiou. Napríklad UNB navrhuje prísnejšie limity pre užitočné zaťaženie a harmonogramy dodávok, čím vylučuje paralelnú podporu pre aplikácie viacerých senzorov alebo pre aplikácie, ako sú kamery, ktoré to vyžadujú. Technológia krátkeho dosahu je lacnejšia a poskytuje väčšiu priepustnosť pri vývoji nastavení osvetlenia ako platformy. Dôležité je, že môžu hrať aj záložnú úlohu v prípade odpojenia signálu WAN a poskytnúť technikom prostriedok na priame čítanie senzorov na ladenie a diagnostiku. Napríklad Bluetooth s nízkou spotrebou funguje takmer s každým smartfónom na trhu.
Hoci hustejšia sieť môže zvýšiť robustnosť, jej architektúra sa stáva komplexnou a kladie vyššie energetické nároky na vzájomne prepojené senzory typu point-to-point. Problematický je aj dosah prenosu; Pokrytie pomocou Zigbee a Low-power Bluetooth je maximálne len niekoľko stoviek metrov. Aj keď sú rôzne technológie krátkeho dosahu konkurencieschopné a dobre sa hodia pre sieťové, susedné senzory, ide o uzavreté siete, ktoré v konečnom dôsledku vyžadujú použitie brán na prenos signálov späť do cloudu.
Na koniec sa zvyčajne pridáva voštinové spojenie. Trendom predajcov inteligentného osvetlenia je používať voštinovú konektivitu typu point-to-cloud na zabezpečenie pokrytia bránou alebo senzorovým zariadením na vzdialenosť 5 až 15 km. Technológia Beehive prináša veľký prenosový rozsah a jednoduchosť; Podľa komunity Hive tiež poskytuje sieťové pripojenie a vyššiu úroveň zabezpečenia.
Neill Young, vedúci Internet of Things Vertical v GSMA, priemyselnom orgáne zastupujúcom operátorov mobilných sietí, povedal: „Akční operátori... majú celé pokrytie celej oblasti, preto si na pripojenie zariadení a senzorov mestského osvetlenia nevyžaduje žiadnu dodatočnú infraštruktúru. . V licencovanom spektre má voštinová sieť bezpečnosť a spoľahlivosť, čo znamená, že operátor má najlepšie podmienky, dokáže podporiť veľké množstvo potrieb, oveľa dlhšiu životnosť batérie a minimálnu údržbu a dlhú prenosovú vzdialenosť nízkonákladových zariadení.“
Podľa ABI zo všetkých dostupných technológií konektivity zažije HONEYCOMB v najbližších rokoch najväčší rast. Hluk o sieťach 5G a honba za hostiteľskou infraštruktúrou 5G podnietili operátorov, aby uchopili stĺp osvetlenia a naplnili malé plástové jednotky v mestskom prostredí. V Spojených štátoch Las Vegas a Sacramento nasadzujú LTE a 5G, ako aj inteligentné mestské senzory na pouličné osvetlenie prostredníctvom operátorov AT&T a Verizon. Hongkong práve predstavil plán na inštaláciu 400 5G lampových stĺpov ako súčasť svojej iniciatívy pre inteligentné mestá.
Úzka integrácia hardvéru
Nielsen dodal: „Nordic ponúka multirežimové produkty krátkeho a dlhého dosahu, pričom jeho nRF52840 SoC podporuje nízkoenergetické Bluetooth, Bluetooth Mesh a Zigbee, ako aj Thread a proprietárne 2,4 GHz systémy. Nordic's Honeycomb založený nRF9160 SiP ponúka podporu LTE-M aj NB-iot. Kombinácia týchto dvoch technológií prináša výhody v oblasti výkonu a nákladov.“
Frekvenčné oddelenie umožňuje koexistenciu týchto systémov, pričom prvé bežia v pásme 2,4 GHz bez povolenia a druhé fungujú kdekoľvek, kde sa nachádza LTE. Pri nižších a vyšších frekvenciách existuje kompromis medzi širším pokrytím územia a väčšou prenosovou kapacitou. V osvetľovacích platformách sa však na prepojenie senzorov zvyčajne používa bezdrôtová technológia krátkeho dosahu, na pozorovanie a analýzu sa používa hraničný výpočtový výkon a na odosielanie údajov späť do cloudu sa používa včelí plást, ako aj na ovládanie senzorov pre vyššie úrovne údržby.
Dvojica rádií s krátkym a dlhým dosahom bola zatiaľ pridaná samostatne, nie zabudovaná do rovnakého kremíkového čipu. V niektorých prípadoch sú komponenty oddelené, pretože poruchy iluminátora, snímača a rádia sú rôzne. Integrácia duálnych rádií do jedného systému však povedie k užšej integrácii technológií a nižším obstarávacím nákladom, čo sú kľúčové úvahy pre inteligentné mestá.
Nordic si myslí, že trh sa uberá týmto smerom. Spoločnosť integrovala do hardvéru a softvéru na úrovni vývojárov bezdrôtové a voštinové technológie pripojenia IoT s krátkym dosahom, aby výrobcovia riešení mohli tieto dvojice súčasne spúšťať v testovacích aplikáciách. Doska Nordic DK pre nRF9160 SiP bola navrhnutá pre vývojárov, aby „umožnili fungovanie svojich aplikácií Honeycomb iot“; Nordic Thingy:91 bol opísaný ako „plnohodnotná štandardná brána“, ktorú možno použiť ako hotovú prototypovú platformu alebo ako dôkaz koncepcie pre prvé návrhy produktov.
Obidva sú vybavené viacrežimovým voštinovým nRF9160 SiP a multiprotokolovým nRF52840 SoC s krátkym dosahom. Vstavané systémy, ktoré kombinujú tieto dve technológie pre komerčné nasadenie internetu vecí, sú podľa Nordic len „mesiace“ od komercializácie.
Nordic Nielsen povedal: „Platforma inteligentného osvetlenia mesta bola vytvorená pre všetky tieto technológie pripojenia; na trhu je veľmi jasné, ako ich kombinovať, poskytli sme riešenia pre vývojové dosky výrobcov, aby sme otestovali, ako spolu fungujú. Ich spojenie do obchodných riešení je nevyhnutné, a to len otázkou času.“
Čas odoslania: 29. marca 2022