Thế hệ ánh sáng đường phố tiếp theo sẽ được kết nối. Các thành phố trên toàn thế giới đang thử nghiệm các hệ thống chiếu sáng thông minh có thể được điều khiển từ xa. Họ giảm chi phí điện cho thành phố, cho phép chiếu sáng theo yêu cầu và giảm phát thải khí CO 2 . Các thiết kế hiện tại thậm chí còn đi xa hơn nữa: Các chuyên gia thấy đèn nối mạng như các nút trong các mạng truyền thông đa chức năng cho "thành phố thông minh".
Cho đến bây giờ, biến đêm thành ngày và chiếu sáng bóng tối đã là nhiệm vụ chính của chiếu sáng đường phố. Tuy nhiên, trong tương lai, đèn đường sẽ đáp ứng được nhiều chức năng hơn. Họ sẽ thông báo cho các dịch vụ thu gom rác thải bất cứ khi nào thùng rác khu vực phải được làm trống, hoặc đăng ký một sự thay đổi khối lượng giao thông và cấp dữ liệu vào một hệ thống vận tải thông minh (ITS). Ánh sáng đường phố sẽ không còn là một hình cầu tách biệt nữa mà là một phần của cơ sở hạ tầng đô thị nối mạng.
Thông tin hữu ích
Bảng báo giá đèn đường led
Cơ sở của tầm nhìn này là Internet of Things (IoT) đang nổi lên và khái niệm liên quan đến thành phố thông minh. Mọi vật thể và địa điểm dễ nhận thấy sẽ được kết nối: ô tô, thùng hàng, đèn đường và bãi đỗ xe - ngay cả đồng hồ đeo tay, kính đeo mắt và bút. Họ sẽ đo lường các thông số khác nhau trong môi trường của họ và số hóa những thách thức hàng ngày như tìm chỗ đậu xe. Trung tâm của sự thay đổi này là truyền thông giữa các máy (M2M), việc trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị nối mạng với nhau hoặc với một trung tâm điều khiển tự động.
Khu vực công đã nhận ra những cơ hội vốn có ở một mức độ liên kết ngang cao hơn. Các giải pháp thành phố thông minh được coi là chìa khóa trong việc giảm chi phí năng lượng và bảo trì, tuân thủ các yêu cầu pháp lý của bảo vệ khí hậu và cung cấp dịch vụ tốt hơn cho người dân. Ánh sáng đường phố thông minh đóng một vai trò trung tâm trong việc này. Trên thực tế, ở nhiều thành phố, đèn hỏng chiếm khoảng 20% tổng số khiếu nại của công dân và các hệ thống thông minh có thể tự động hóa quá trình sửa chữa. Kết hợp với đèn LED, một hệ thống quản lý ánh sáng có thể lập trình giảm chi phí điện năng đô thị lên đến 70%.
Lái xe thành phố nối mạng
Các hệ thống chiếu sáng thông minh đã được đưa ra thị trường trong vài năm. Tuy nhiên, họ hầu như không có được sự lan truyền rộng rãi ở bất kỳ thành phố hay thị trấn nào. Đó là thông qua việc định vị lại ánh sáng đường phố như là xương sống của thành phố nối mạng mà sự đột phá có thể sắp xảy ra. Các nhà chức trách, các công ty tư nhân và các tổ chức quốc gia như Liên minh Châu Âu đang tích cực thúc đẩy việc số hóa cơ sở hạ tầng đô thị.
Ủy ban châu Âu đã khởi động Sáng kiến Đổi mới Châu Âu về Thành phố Thông minh và Các Cộng đồng (EIP SCC). Từ năm 2014 đến năm 2020, chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 sẽ cung cấp khoảng 80 triệu euro (103,5 triệu đô la). Đèn tín hiệu khiêm tốn đặc biệt có ý nghĩa trong Kế hoạch thực hiện hoạt động của EIP-SCC là điểm khởi đầu sáng tạo của cơ sở hạ tầng đô thị nối mạng. Bên cạnh ánh sáng đường phố, một mạng lưới không liên quan đến ứng dụng có thể tạo điều kiện cho bất kỳ ứng dụng mong muốn nào - dù là giám sát chất lượng không khí, đo lường thông minh hay kiểm soát giao thông.
Nhiều hơn ánh sáng nhân tạo
Để hiểu được ánh sáng đường phố thông minh sẽ phát triển như thế nào, nó giúp để nhìn vào các kịch bản hoạt động khác liên quan đến máy truyền thông. Trong lĩnh vực công nghiệp, ví dụ, M2M được sử dụng để bảo trì máy móc, thiết bị từ xa. Kỹ thuật viên có thể nhìn thấy tình trạng của bộ phận mặc và hàng tiêu dùng từ xa. Ngay khi một lỗi xuất hiện hoặc hệ thống phát hiện một mẫu được xác định trước, nó sẽ tự động thông báo cho nhân viên. Điều này tạo ra một mức độ minh bạch mới về quy trình sản xuất, bảo trì và sử dụng các nguồn lực. Hệ thống chiếu sáng thông minh cung cấp những lợi ích tương tự. Để xác định được những bóng đèn bị lỗi, thành phố sẽ không còn lệ thuộc vào ban đêm trong các chuyến đi khám và khiếu nại từ người dân. Hệ thống sẽ tiết lộ tình trạng của ánh sáng thành phố kết nối ngay tại trung tâm của nó.
Khi mọi thứ xung quanh chúng ta trở nên thông minh, phạm vi chức năng của họ sẽ mở rộng. Ví dụ ở Boston, MA, có những băng ghế công viên thông minh, nơi công dân có thể tính phí điện thoại thông minh và máy tính bảng của họ. Đồng thời, các băng ghế công viên cũng đo các yếu tố môi trường như chất lượng không khí và mức độ ồn. Vì vậy, băng ghế băng chéo cung cấp nhiều chỗ ngồi hơn. Họ đột nhập vào các trạm sạc và dụng cụ đo cho không gian đô thị bền vững. Tương tự, đèn đường nối mạng không chỉ là dụng cụ cho ánh sáng nhân tạo. Họ trở thành các nút trong một mạng đa chức năng.
Kiến trúc cơ bản của ánh sáng thông minh
Yêu cầu nào phải đáp ứng được một giải pháp chiếu sáng thông minh để hoạt động như một mạng đa chức năng? Cấu trúc cơ bản của nó phải tương ứng với sự đa dạng của các giải pháp thị trường hiện tại. Thứ nhất, các kỹ thuật viên trang bị cho đèn với các thiết bị điện tử bằng cách đặt phần cứng vào một hộp nhỏ gắn bên ngoài của đèn đường hoặc lắp thêm các thiết bị vào bộ fixture. Ngoài ra, nhà sản xuất đèn sẽ tích hợp phần cứng trực tiếp. Tất nhiên, một số đèn mô hình cũ hơn có thể cần phải cập nhật để LED hiệu quả hơn. Sau khi nâng cấp, đèn có thể được tích hợp vào một mạng lưới đường ngắn.
Ngoài phần cứng trong đèn, cổng thông tin di động được sử dụng để trao đổi dữ liệu trên các khoảng cách dài. Chúng có thể được gắn vào các cột đèn hoặc nằm trong lưới phân phối điện. Thông thường, chúng được định vị sao cho mỗi cổng đến một số nút tối đa. Trong giải pháp Quản lý Chiếu sáng Đường phố, một cổng duy nhất hỗ trợ tối đa 200 nút. Nó nhận được thông tin từ các nút và chuyển tiếp nó tới một cơ sở hạ tầng máy chủ trong đám mây hoặc tới máy chủ cục bộ của thành phố. Tương tự như vậy, gateway gửi các lệnh điều khiển trở lại các nút và hướng dẫn họ bật đèn và tắt đèn hoặc làm mờ chúng.
Con đường thần kinh của thành phố thông minh
Sự kết hợp của các nút và gateways tạo ra một mạng đôi lớp. Mạng lưới các nút hẹp của các nút được đặt trước cho các ứng dụng dựa trên cảm biến như đo lường thông minh. Mạng băng thông rộng của các gateway có ý nghĩa cho các ứng dụng đòi hỏi nhiều dữ liệu như giám sát lưu lượng với các camera video. Mạng lưới lưới tạo thành topo mạng. Mỗi nút do đó được kết nối với một hoặc nhiều nút khác. Theo quy định, lưới lưới là tự chữa bệnh và do đó rất đáng tin cậy. Bất cứ khi nào một nút bị hỏng, mạng sẽ tự động chuyển dữ liệu qua các nút khác.
Các giải pháp chiếu sáng đường phố có thể thiết lập mạng lưới đa năng.
Về truyền tải dữ liệu, tiêu chuẩn IP sẽ tạo thành cơ sở. Đối tượng và vị trí có địa chỉ IP được gán và do đó có thể nhận dạng được rõ ràng. Giao thức Internet IPv6 được coi là điều kiện tiên quyết cho IoT và thành phố thông minh. So với giao thức trước đó, IPv4, nó mở rộng không gian địa chỉ từ 2 32 đến 2 128 địa chỉ duy nhất và do đó đảm bảo không gian địa chỉ trong thành phố nối mạng sẽ không hết. Đặc biệt hứa hẹn cũng là IPv6 qua giao thức mạng cá nhân không dây tốc độ thấp (6LoWPAN). Là một công nghệ vô tuyến tiết kiệm năng lượng hiệu quả năng lượng, 6LoWPAN đặc biệt lý tưởng cho các mạng cảm biến.
Hệ điều hành cho thành phố
Ngoài các tiêu chuẩn để truyền dữ liệu, phần mềm hệ thống quản lý khả năng tương tác là cần thiết. Phần lớn các giải pháp chiếu sáng thông minh cung cấp cổng thông tin dựa trên Web, qua đó các đèn được lập trình và quản lý. Ở đây, có thể quy định các chu kỳ trong đó đèn bật và tắt. Một khi kết hợp với cảm biến độ sáng và chuyển động, các mẫu phức tạp có thể. Khi bầu trời tối lại, ánh sáng chiếu sáng hơn. Trong những khu vực hiếm khi ghé thăm, đèn sẽ chỉ bật khi cảm biến chuyển động phát hiện người đi ngang qua.
Để hỗ trợ nhiều ứng dụng thành phố thông minh hơn, phần mềm quản lý cho chiếu sáng thành phố không được giữ kín. Nó nên được mở rộng bằng các ứng dụng của bên thứ ba. Thành phố sẽ thực hiện một cổng quản lý độc lập ứng dụng - một loại hệ điều hành cho các khu đô thị sẽ cung cấp điểm neo đậu cho các cơ quan chính phủ, công dân và khu vực tư nhân.
Yêu cầu hợp tác
Bên cạnh nguồn tài chính, sự phức tạp vốn có rất phức tạp đã trở thành một trở ngại trong bước đột phá của một giải pháp thông minh tại thành phố. Nó đòi hỏi sự hợp tác của các ngành công nghiệp khác nhau với năng lực khác nhau, và điều này đặc biệt đúng với các hệ thống chiếu sáng thông minh. Ngoài các nhà sản xuất đèn và bóng đèn truyền thống, các nhà sản xuất phần cứng, các nhà cung cấp phần mềm, và các nhà cung cấp dịch vụ kết nối đều tham gia. Đàm phán các hợp đồng cá nhân với từng người chơi này có thể rất khó khăn đối với khách hàng - đặc biệt là tính tương thích của các linh kiện đang được sử dụng phải cảnh giác.
Để tạo thuận lợi cho thủ tục này, các nhà khai thác di động quốc tế như DeutscheTelekom sẽ có thể bước vào thị trường này bằng cách gói tất cả các thành phần cần thiết vào cung cấp hoàn chỉnh. Nền tảng cho việc này là một mạng lưới đối tác rộng khắp bao gồm tất cả các hốc của hệ sinh thái nối mạng. Ví dụ, đèn đường phố lịch sử đại diện cho một thách thức điển hình. Để nâng cấp chúng, các thành phần cụ thể cũng như kiến thức sâu về phục hồi là rất cần thiết. Mạng lưới đối tác bao gồm các công ty nhỏ hơn có chuyên môn trong việc khôi phục lại đèn đường lịch sử cũng như trong tất cả các hàng thủ công liên quan. Những thách thức như phục hồi đèn hoặc thậm chí tích hợp các hệ thống CNTT khác nhau có thể được giải quyết hợp lý. Hợp tác là chìa khóa cho thành phố nối mạng, và chiếu sáng đường phố thông minh là một điểm khởi đầu đầy hứa hẹn.
Xem thêm:
Báo cáo ước tính tiết kiệm năng lượng
Cho đến bây giờ, biến đêm thành ngày và chiếu sáng bóng tối đã là nhiệm vụ chính của chiếu sáng đường phố. Tuy nhiên, trong tương lai, đèn đường sẽ đáp ứng được nhiều chức năng hơn. Họ sẽ thông báo cho các dịch vụ thu gom rác thải bất cứ khi nào thùng rác khu vực phải được làm trống, hoặc đăng ký một sự thay đổi khối lượng giao thông và cấp dữ liệu vào một hệ thống vận tải thông minh (ITS). Ánh sáng đường phố sẽ không còn là một hình cầu tách biệt nữa mà là một phần của cơ sở hạ tầng đô thị nối mạng.
Thông tin hữu ích
Bảng báo giá đèn đường led
Cơ sở của tầm nhìn này là Internet of Things (IoT) đang nổi lên và khái niệm liên quan đến thành phố thông minh. Mọi vật thể và địa điểm dễ nhận thấy sẽ được kết nối: ô tô, thùng hàng, đèn đường và bãi đỗ xe - ngay cả đồng hồ đeo tay, kính đeo mắt và bút. Họ sẽ đo lường các thông số khác nhau trong môi trường của họ và số hóa những thách thức hàng ngày như tìm chỗ đậu xe. Trung tâm của sự thay đổi này là truyền thông giữa các máy (M2M), việc trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị nối mạng với nhau hoặc với một trung tâm điều khiển tự động.
Khu vực công đã nhận ra những cơ hội vốn có ở một mức độ liên kết ngang cao hơn. Các giải pháp thành phố thông minh được coi là chìa khóa trong việc giảm chi phí năng lượng và bảo trì, tuân thủ các yêu cầu pháp lý của bảo vệ khí hậu và cung cấp dịch vụ tốt hơn cho người dân. Ánh sáng đường phố thông minh đóng một vai trò trung tâm trong việc này. Trên thực tế, ở nhiều thành phố, đèn hỏng chiếm khoảng 20% tổng số khiếu nại của công dân và các hệ thống thông minh có thể tự động hóa quá trình sửa chữa. Kết hợp với đèn LED, một hệ thống quản lý ánh sáng có thể lập trình giảm chi phí điện năng đô thị lên đến 70%.
Lái xe thành phố nối mạng
Các hệ thống chiếu sáng thông minh đã được đưa ra thị trường trong vài năm. Tuy nhiên, họ hầu như không có được sự lan truyền rộng rãi ở bất kỳ thành phố hay thị trấn nào. Đó là thông qua việc định vị lại ánh sáng đường phố như là xương sống của thành phố nối mạng mà sự đột phá có thể sắp xảy ra. Các nhà chức trách, các công ty tư nhân và các tổ chức quốc gia như Liên minh Châu Âu đang tích cực thúc đẩy việc số hóa cơ sở hạ tầng đô thị.
Ủy ban châu Âu đã khởi động Sáng kiến Đổi mới Châu Âu về Thành phố Thông minh và Các Cộng đồng (EIP SCC). Từ năm 2014 đến năm 2020, chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 sẽ cung cấp khoảng 80 triệu euro (103,5 triệu đô la). Đèn tín hiệu khiêm tốn đặc biệt có ý nghĩa trong Kế hoạch thực hiện hoạt động của EIP-SCC là điểm khởi đầu sáng tạo của cơ sở hạ tầng đô thị nối mạng. Bên cạnh ánh sáng đường phố, một mạng lưới không liên quan đến ứng dụng có thể tạo điều kiện cho bất kỳ ứng dụng mong muốn nào - dù là giám sát chất lượng không khí, đo lường thông minh hay kiểm soát giao thông.
Nhiều hơn ánh sáng nhân tạo
Để hiểu được ánh sáng đường phố thông minh sẽ phát triển như thế nào, nó giúp để nhìn vào các kịch bản hoạt động khác liên quan đến máy truyền thông. Trong lĩnh vực công nghiệp, ví dụ, M2M được sử dụng để bảo trì máy móc, thiết bị từ xa. Kỹ thuật viên có thể nhìn thấy tình trạng của bộ phận mặc và hàng tiêu dùng từ xa. Ngay khi một lỗi xuất hiện hoặc hệ thống phát hiện một mẫu được xác định trước, nó sẽ tự động thông báo cho nhân viên. Điều này tạo ra một mức độ minh bạch mới về quy trình sản xuất, bảo trì và sử dụng các nguồn lực. Hệ thống chiếu sáng thông minh cung cấp những lợi ích tương tự. Để xác định được những bóng đèn bị lỗi, thành phố sẽ không còn lệ thuộc vào ban đêm trong các chuyến đi khám và khiếu nại từ người dân. Hệ thống sẽ tiết lộ tình trạng của ánh sáng thành phố kết nối ngay tại trung tâm của nó.
Khi mọi thứ xung quanh chúng ta trở nên thông minh, phạm vi chức năng của họ sẽ mở rộng. Ví dụ ở Boston, MA, có những băng ghế công viên thông minh, nơi công dân có thể tính phí điện thoại thông minh và máy tính bảng của họ. Đồng thời, các băng ghế công viên cũng đo các yếu tố môi trường như chất lượng không khí và mức độ ồn. Vì vậy, băng ghế băng chéo cung cấp nhiều chỗ ngồi hơn. Họ đột nhập vào các trạm sạc và dụng cụ đo cho không gian đô thị bền vững. Tương tự, đèn đường nối mạng không chỉ là dụng cụ cho ánh sáng nhân tạo. Họ trở thành các nút trong một mạng đa chức năng.
Kiến trúc cơ bản của ánh sáng thông minh
Yêu cầu nào phải đáp ứng được một giải pháp chiếu sáng thông minh để hoạt động như một mạng đa chức năng? Cấu trúc cơ bản của nó phải tương ứng với sự đa dạng của các giải pháp thị trường hiện tại. Thứ nhất, các kỹ thuật viên trang bị cho đèn với các thiết bị điện tử bằng cách đặt phần cứng vào một hộp nhỏ gắn bên ngoài của đèn đường hoặc lắp thêm các thiết bị vào bộ fixture. Ngoài ra, nhà sản xuất đèn sẽ tích hợp phần cứng trực tiếp. Tất nhiên, một số đèn mô hình cũ hơn có thể cần phải cập nhật để LED hiệu quả hơn. Sau khi nâng cấp, đèn có thể được tích hợp vào một mạng lưới đường ngắn.
Ngoài phần cứng trong đèn, cổng thông tin di động được sử dụng để trao đổi dữ liệu trên các khoảng cách dài. Chúng có thể được gắn vào các cột đèn hoặc nằm trong lưới phân phối điện. Thông thường, chúng được định vị sao cho mỗi cổng đến một số nút tối đa. Trong giải pháp Quản lý Chiếu sáng Đường phố, một cổng duy nhất hỗ trợ tối đa 200 nút. Nó nhận được thông tin từ các nút và chuyển tiếp nó tới một cơ sở hạ tầng máy chủ trong đám mây hoặc tới máy chủ cục bộ của thành phố. Tương tự như vậy, gateway gửi các lệnh điều khiển trở lại các nút và hướng dẫn họ bật đèn và tắt đèn hoặc làm mờ chúng.
Con đường thần kinh của thành phố thông minh
Sự kết hợp của các nút và gateways tạo ra một mạng đôi lớp. Mạng lưới các nút hẹp của các nút được đặt trước cho các ứng dụng dựa trên cảm biến như đo lường thông minh. Mạng băng thông rộng của các gateway có ý nghĩa cho các ứng dụng đòi hỏi nhiều dữ liệu như giám sát lưu lượng với các camera video. Mạng lưới lưới tạo thành topo mạng. Mỗi nút do đó được kết nối với một hoặc nhiều nút khác. Theo quy định, lưới lưới là tự chữa bệnh và do đó rất đáng tin cậy. Bất cứ khi nào một nút bị hỏng, mạng sẽ tự động chuyển dữ liệu qua các nút khác.
Các giải pháp chiếu sáng đường phố có thể thiết lập mạng lưới đa năng.
Về truyền tải dữ liệu, tiêu chuẩn IP sẽ tạo thành cơ sở. Đối tượng và vị trí có địa chỉ IP được gán và do đó có thể nhận dạng được rõ ràng. Giao thức Internet IPv6 được coi là điều kiện tiên quyết cho IoT và thành phố thông minh. So với giao thức trước đó, IPv4, nó mở rộng không gian địa chỉ từ 2 32 đến 2 128 địa chỉ duy nhất và do đó đảm bảo không gian địa chỉ trong thành phố nối mạng sẽ không hết. Đặc biệt hứa hẹn cũng là IPv6 qua giao thức mạng cá nhân không dây tốc độ thấp (6LoWPAN). Là một công nghệ vô tuyến tiết kiệm năng lượng hiệu quả năng lượng, 6LoWPAN đặc biệt lý tưởng cho các mạng cảm biến.
Hệ điều hành cho thành phố
Ngoài các tiêu chuẩn để truyền dữ liệu, phần mềm hệ thống quản lý khả năng tương tác là cần thiết. Phần lớn các giải pháp chiếu sáng thông minh cung cấp cổng thông tin dựa trên Web, qua đó các đèn được lập trình và quản lý. Ở đây, có thể quy định các chu kỳ trong đó đèn bật và tắt. Một khi kết hợp với cảm biến độ sáng và chuyển động, các mẫu phức tạp có thể. Khi bầu trời tối lại, ánh sáng chiếu sáng hơn. Trong những khu vực hiếm khi ghé thăm, đèn sẽ chỉ bật khi cảm biến chuyển động phát hiện người đi ngang qua.
Để hỗ trợ nhiều ứng dụng thành phố thông minh hơn, phần mềm quản lý cho chiếu sáng thành phố không được giữ kín. Nó nên được mở rộng bằng các ứng dụng của bên thứ ba. Thành phố sẽ thực hiện một cổng quản lý độc lập ứng dụng - một loại hệ điều hành cho các khu đô thị sẽ cung cấp điểm neo đậu cho các cơ quan chính phủ, công dân và khu vực tư nhân.
Yêu cầu hợp tác
Bên cạnh nguồn tài chính, sự phức tạp vốn có rất phức tạp đã trở thành một trở ngại trong bước đột phá của một giải pháp thông minh tại thành phố. Nó đòi hỏi sự hợp tác của các ngành công nghiệp khác nhau với năng lực khác nhau, và điều này đặc biệt đúng với các hệ thống chiếu sáng thông minh. Ngoài các nhà sản xuất đèn và bóng đèn truyền thống, các nhà sản xuất phần cứng, các nhà cung cấp phần mềm, và các nhà cung cấp dịch vụ kết nối đều tham gia. Đàm phán các hợp đồng cá nhân với từng người chơi này có thể rất khó khăn đối với khách hàng - đặc biệt là tính tương thích của các linh kiện đang được sử dụng phải cảnh giác.
Để tạo thuận lợi cho thủ tục này, các nhà khai thác di động quốc tế như DeutscheTelekom sẽ có thể bước vào thị trường này bằng cách gói tất cả các thành phần cần thiết vào cung cấp hoàn chỉnh. Nền tảng cho việc này là một mạng lưới đối tác rộng khắp bao gồm tất cả các hốc của hệ sinh thái nối mạng. Ví dụ, đèn đường phố lịch sử đại diện cho một thách thức điển hình. Để nâng cấp chúng, các thành phần cụ thể cũng như kiến thức sâu về phục hồi là rất cần thiết. Mạng lưới đối tác bao gồm các công ty nhỏ hơn có chuyên môn trong việc khôi phục lại đèn đường lịch sử cũng như trong tất cả các hàng thủ công liên quan. Những thách thức như phục hồi đèn hoặc thậm chí tích hợp các hệ thống CNTT khác nhau có thể được giải quyết hợp lý. Hợp tác là chìa khóa cho thành phố nối mạng, và chiếu sáng đường phố thông minh là một điểm khởi đầu đầy hứa hẹn.
Xem thêm:
Báo cáo ước tính tiết kiệm năng lượng
Posted in
0 nhận xét :
Đăng nhận xét