Az összekapcsolt okosvárosok gyönyörű álmokat teremtenek. Az ilyen városokban a digitális technológiák több egyedi polgári funkciót szövnek össze a működési hatékonyság és az intelligencia javítása érdekében. A becslések szerint 2050-re a világ népességének 70%-a okosvárosokban fog élni, ahol az élet egészséges, boldog és biztonságos lesz. Ami a legfontosabb, a zöld környezet ígérete, amely az emberiség utolsó ütőkártyája a bolygó pusztulása ellen.
Az okosvárosok azonban kemény munkát igényelnek. Az új technológiák drágák, a helyi önkormányzatok korlátozottak, és a politika a rövid választási ciklusokra tolódik el, ami megnehezíti egy nagymértékben működőképes és pénzügyileg hatékony, központosított technológia-fejlesztési modell elérését, amelyet globálisan vagy országosan újra felhasználnak a városi területeken. Valójában a címlapokon szereplő vezető okosvárosok többsége valójában csak különböző technológiai kísérletek és regionális mellékprojektek gyűjteménye, amelyek bővítésére kevés lehetőség van.
Nézzük meg a konténereket és a parkolókat, amelyek okosak, érzékelőkkel és analitikával vannak felszerelve; Ebben az összefüggésben a megtérülést (ROI) nehéz kiszámítani és szabványosítani, különösen akkor, amikor a kormányzati szervek ennyire széttagoltak (az állami szervek és a magánszolgáltatások között, valamint a városok, települések, régiók és országok között). Nézzük meg a levegőminőség-monitorozást; Hogyan könnyű kiszámítani a tiszta levegő hatását az egészségügyi szolgáltatásokra egy városban? Logikusan az intelligens városokat nehéz megvalósítani, de nehéz tagadni is.
Van azonban egy fénysugár a digitális változás ködében. Az összes önkormányzati szolgáltatásban alkalmazott utcai világítás platformot biztosít a városok számára az intelligens funkciók elsajátításához és több alkalmazás első alkalommal történő kombinálásához. Vegyük például a San Diegóban (USA) és Koppenhágában (Dánia) megvalósuló különféle intelligens utcai világítási projekteket, és ezek száma egyre növekszik. Ezek a projektek érzékelőtömböket kombinálnak a villanyoszlopokhoz rögzített moduláris hardveregységekkel, lehetővé téve magának a világításnak a távvezérlését, és más funkciók, például forgalomszámlálók, levegőminőség-ellenőrzők és akár fegyverérzékelők futtatását is.
A villanyoszlopok magasságából kiindulva a városok elkezdték kezelni a város „élhetőségét” az utcákon, beleértve a forgalom áramlását és a mobilitást, a zaj- és légszennyezést, valamint az újonnan felmerülő üzleti lehetőségeket. Még a hagyományosan a parkolókban elásott parkolási érzékelők is olcsón és hatékonyan csatlakoztathatók a világítási infrastruktúrához. Egész városok hirtelen hálózatba köthetők és optimalizálhatók anélkül, hogy utcákat kellene ásni, helyet kellene bérelni, vagy elvont számítási problémákat kellene megoldani az egészségesebb élettel és a biztonságosabb utcákkal kapcsolatban.
Ez azért működik, mert az intelligens világítási megoldásokat többnyire nem az intelligens megoldásokból származó megtakarításokra alapozva tervezik. Ehelyett a városi digitális forradalom életképessége a világítás egyidejű fejlődésének véletlenszerű következménye.
Az izzólámpák szilárdtest LED-es világításra való cseréjéből származó energiamegtakarítás, valamint a könnyen elérhető tápegységek és a kiterjedt világítási infrastruktúra lehetővé teszi az intelligens városok megvalósítását.
A LED-es átállás üteme már most is stagnál, az intelligens világítás pedig robbanásszerűen növekszik. A Northeast Group, egy intelligens infrastruktúra-elemző cég szerint 2027-re a világ 363 millió utcai lámpájának körülbelül 90%-át LED-ek fogják világítani. Ezek egyharmada intelligens alkalmazásokat is fog futtatni, ez a tendencia néhány évvel ezelőtt kezdődött. Amíg jelentős finanszírozás és tervrajzok nem kerülnek közzétételre, az utcai világítás leginkább hálózati infrastruktúraként alkalmas a különféle digitális technológiák számára a nagyméretű intelligens városokban.
Spóroljon LED-költségeket
A világítástechnikai és érzékelőgyártók által javasolt ökölszabályok szerint az intelligens világítás 50-70 százalékkal csökkentheti az infrastruktúrával kapcsolatos adminisztratív és karbantartási költségeket. De ezeknek a megtakarításoknak a nagy része (körülbelül 50 százalék, ami elég ahhoz, hogy változást hozzon) egyszerűen az energiatakarékos LED-izzókra való átállással érhető el. A megtakarítás többi része a megvilágítók csatlakoztatásából és vezérléséből, valamint a működésükkel kapcsolatos intelligens információk világítási hálózaton keresztüli továbbításából származik.
A központosított beállítások és megfigyelések önmagukban is jelentősen csökkenthetik a karbantartási költségeket. Számos módszer létezik, és ezek kiegészítik egymást: ütemezés, szezonális vezérlés és időzítési beállítás; hibadiagnózis és a karbantartó teherautók számának csökkentése. A hatás a világítási hálózat méretével növekszik, és visszahat a kezdeti megtérülési esetre. A piac szerint ez a megközelítés körülbelül öt éven belül megtérülhet, és potenciálisan kevesebb idő alatt is megtérülhet a „puhább” intelligens város koncepciók, például a parkolóradarokkal, forgalomfigyelőkkel, levegőminőség-szabályozással és fegyverérzékelőkkel ellátott koncepciók beépítésével.
A Guidehouse Insights piacelemző cég több mint 200 várost követ nyomon a változások ütemének felmérése érdekében; szerint a városok negyede vezet be intelligens világítási rendszereket. Az intelligens rendszerek értékesítése szárnyal. Az ABI Research számításai szerint a globális bevételek 2026-ra tízszeresére, 1,7 milliárd dollárra ugranak. A Föld „villanáspillanata” ehhez hasonló; Az utcai világítási infrastruktúra, amely szorosan kapcsolódik az emberi tevékenységekhez, az intelligens városok platformjaként a jövő útja tágabb kontextusban. Az ABI szerint már 2022-re az új utcai világítási berendezések több mint kétharmada egy központi kezelőplatformhoz lesz kötve, hogy integrálja a több intelligens városi érzékelőből származó adatokat.
Adarsh Krishnan, az ABI Research vezető elemzője elmondta: „Sok további üzleti lehetőség kínálkozik az okosváros-szolgáltatók számára, akik a városi villanyoszlop-infrastruktúrát vezeték nélküli kapcsolat, környezeti érzékelők és akár intelligens kamerák telepítésével használják ki. A kihívás az, hogy olyan életképes üzleti modelleket találjunk, amelyek ösztönzik a társadalmat a többérzékelős megoldások költséghatékony és nagy léptékű alkalmazására.”
A kérdés már nem az, hogy csatlakozzunk-e, hanem az, hogy hogyan és mennyit. Ahogy Krishnan megjegyzi, ennek egy része az üzleti modellekről szól, de a pénz már most is áramlik az intelligens városokba a kooperatív közműprivatizáció (PPP) révén, ahol a magánvállalatok pénzügyi kockázatot vállalnak a kockázati tőke sikeréért cserébe. Az előfizetésen alapuló „szolgáltatásként” szerződések a befektetést a megtérülési időszakokra osztják el, ami szintén ösztönözte a tevékenységet.
Ezzel szemben az európai utcai lámpákat hagyományos méhsejthálózatokhoz (jellemzően 2G-től LTE-ig (4G)), valamint az új HONEYCOMB IoT szabványú eszközhöz, az LTE-M-hez csatlakoztatják. A saját fejlesztésű ultra-keskeny sávú (UNB) technológia is megjelenik, a Zigbee-vel, az alacsony fogyasztású Bluetooth egy kis csoportjával és az IEEE 802.15.4 származékaival együtt.
A Bluetooth Technology Alliance (SIG) különös hangsúlyt fektet az intelligens városokra. A csoport előrejelzése szerint az intelligens városokban az alacsony fogyasztású Bluetooth-ok szállítása az elkövetkező öt évben ötszörösére fog nőni, elérve az évi 230 millió darabot. Ezek nagy része nyilvános helyeken, például repülőtereken, stadionokban, kórházakban, bevásárlóközpontokban és múzeumokban található eszközök nyomon követéséhez kapcsolódik. Az alacsony fogyasztású Bluetooth azonban a kültéri hálózatokat is célozza. „Az eszközkezelési megoldás javítja az intelligens város erőforrásainak kihasználását, és segít csökkenteni a városi üzemeltetési költségeket” – közölte a Bluetooth Technology Alliance.
A két technika kombinációja a jobb!
Minden technológiának megvannak a maga ellentmondásai, amelyek közül néhányat vita során megoldottak. Például az UNB szigorúbb korlátozásokat javasol a hasznos terhelésre és a szállítási ütemtervekre vonatkozóan, kizárva a több érzékelős alkalmazás vagy az azt igénylő kamerák párhuzamos támogatását. A rövid hatótávolságú technológia olcsóbb, és nagyobb átviteli sebességet biztosít a világítási platformbeállítások fejlesztéséhez. Fontos, hogy tartalék szerepet is betölthetnek a WAN-jel megszakadása esetén, és lehetővé teszik a technikusok számára, hogy közvetlenül olvassák le az érzékelőket hibakeresés és diagnosztika céljából. Az alacsony fogyasztású Bluetooth például szinte minden piacon lévő okostelefonnal működik.
Bár egy sűrűbb hálózat növelheti a robusztusságot, architektúrája összetetté válik, és nagyobb energiaigényt támaszt az összekapcsolt pont-pont érzékelőkkel szemben. Az átviteli hatótávolság is problémás; a Zigbee és az alacsony fogyasztású Bluetooth használatával a lefedettség legfeljebb néhány száz méter. Bár számos rövid hatótávolságú technológia versenyképes és jól alkalmazható a hálózatalapú, szomszédos érzékelőkhöz, ezek zárt hálózatok, amelyek végső soron átjárók használatát igénylik a jelek felhőbe való visszaküldéséhez.
A méhsejt-kapcsolatot általában a végén adják hozzá. Az intelligens világítástechnikai gyártók körében a trend a pont-felhő méhsejt-kapcsolat használata, hogy 5-15 km-es távolságú átjárót vagy érzékelőeszköz-lefedettséget biztosítsanak. A Beehive technológia nagy átviteli tartományt és egyszerűséget kínál; emellett azonnal használható hálózatépítést és magasabb szintű biztonságot is biztosít a Hive közösség szerint.
Neill Young, a mobilhálózat-üzemeltetőket képviselő iparági testület, a GSMA (Interface of Things) Vertical vezetője elmondta: „Az üzemeltetők… teljes területi lefedettséggel rendelkeznek, ezért nincs szükség további infrastruktúrára a városi világítóberendezések és érzékelők csatlakoztatásához. Az engedélyezett spektrumú méhsejthálózat biztonsággal és megbízhatósággal rendelkezik, ami azt jelenti, hogy az üzemeltető a legjobb feltételekkel rendelkezik, számos igényt képes kielégíteni, sokkal hosszabb akkumulátor-üzemidővel, minimális karbantartással és nagy átviteli távolsággal, alacsony költségű berendezésekkel.”
Az ABI szerint az összes elérhető csatlakozási technológia közül a HONEYCOMB fogja a legnagyobb növekedést produkálni az elkövetkező években. Az 5G hálózatok körüli felhajtás és az 5G infrastruktúra kiépítéséért folytatott küzdelem arra késztette a szolgáltatókat, hogy megragadják a villanyoszlopokat, és kis méhsejt-szerkezetű egységeket telepítsenek a városi környezetben. Az Egyesült Államokban Las Vegas és Sacramento az AT&T és a Verizon szolgáltatókon keresztül telepít LTE és 5G technológiát, valamint intelligens városi érzékelőket az utcai lámpákon. Hongkong nemrégiben bejelentette, hogy 400 5G-képes lámpaoszlopot telepít az intelligens város kezdeményezés részeként.
A hardverek szoros integrációja
Nielsen hozzátette: „A Nordic többmódusú, rövid és nagy hatótávolságú termékeket kínál, az nRF52840 SoC pedig támogatja az alacsony fogyasztású Bluetooth, Bluetooth Mesh és Zigbee, valamint a Thread és a saját fejlesztésű 2,4 GHz-es rendszereket. A Nordic méhsejt alapú nRF9160 SiP-je LTE-M és NB-iot támogatást is kínál. A két technológia kombinációja teljesítmény- és költségelőnyöket biztosít.”
A frekvenciaszétválasztás lehetővé teszi ezeknek a rendszereknek az egymás melletti létezését, az előbbiek az engedélymentes 2,4 GHz-es sávban, az utóbbiak pedig mindenhol, ahol LTE található. Alacsonyabb és magasabb frekvenciákon kompromisszumot kell kötni a szélesebb területi lefedettség és a nagyobb átviteli kapacitás között. A világítástechnikai platformokban azonban a rövid hatótávolságú vezeték nélküli technológiát jellemzően az érzékelők összekapcsolására, az edge computing teljesítményét megfigyelésre és elemzésre, a méhsejt-alapú IoT-ot pedig az adatok felhőbe való visszaküldésére, valamint a magasabb karbantartási szintek érdekében az érzékelők vezérlésére használják.
Eddig a rövid és nagy hatótávolságú rádiók párját külön-külön építették be, nem ugyanabba a szilíciumchipbe. Bizonyos esetekben az alkatrészek külön vannak, mivel a megvilágító, az érzékelő és a rádió meghibásodásai mind eltérőek. A kettős rádiók egyetlen rendszerbe integrálása azonban szorosabb technológiai integrációt és alacsonyabb beszerzési költségeket eredményez, amelyek kulcsfontosságú szempontok az intelligens városok esetében.
A Nordic úgy gondolja, hogy a piac ebbe az irányba halad. A vállalat fejlesztői szinten integrálta a rövid hatótávolságú vezeték nélküli és méhsejt-alapú IoT-kapcsolati technológiákat a hardverbe és a szoftverbe, így a megoldásgyártók egyszerre futtathatják a párost tesztalkalmazásokban. A Nordic DK nRF9160 SiP-hez készült kártyáját a fejlesztők számára tervezték, hogy „működőképessé tegyék a méhsejt-alapú IoT-alkalmazásaikat”; a Nordic Thingy:91-et „teljes értékű, polcról leemelhető átjáróként” írták le, amely polcról leemelhető prototípus-platformként vagy koncepcióbizonyításként használható a korai terméktervekhez.
Mindkettő többmódusú méhsejtszerkezetű nRF9160 SiP-vel és többprotokollos, rövid hatótávolságú nRF52840 SoC-vel rendelkezik. A Nordic szerint a két technológiát ötvöző beágyazott rendszerek kereskedelmi IoT-telepítésekhez már csak „hónapok” választják el őket a kereskedelmi forgalomba hozataltól.
A Nordic Nielsen elmondta: „Egy intelligens városi világítási platformot hoztak létre mindezen csatlakozási technológiákkal; a piac nagyon világosan látja, hogyan lehet ezeket kombinálni, megoldásokat kínáltunk a gyártók fejlesztő testületének, hogy teszteljék, hogyan működnek együtt. Az üzleti megoldásokká való kombinálásuk elengedhetetlen, időn belül.”
Közzététel ideje: 2022. márc. 29.