توفر الإضاءة في الشوارع منصة مثالية للمدن الذكية المترابطة

المدن الذكية المترابطة تجلب أحلام جميلة. في مثل هذه المدن ، تنسج التقنيات الرقمية بين العديد من الوظائف المدنية الفريدة لتحسين الكفاءة التشغيلية والذكاء. تشير التقديرات إلى أنه بحلول عام 2050 ، سيعيش 70 ٪ من سكان العالم في المدن الذكية ، حيث ستكون الحياة صحية وسعيدة وآمنة. من الأهمية بمكان ، أن تكون خضراء ، آخر بطاقة ترامب للإنسانية ضد تدمير الكوكب.

لكن المدن الذكية عمل شاق. التكنولوجيات الجديدة باهظة الثمن ، والحكومات المحلية مقيدة ، وتحولات السياسة إلى دورات الانتخابات القصيرة ، مما يجعل من الصعب تحقيق نموذج نشر للتكنولوجيا المركزية في المناطق الحضرية على الصعيد العالمي أو الوطني. في الواقع ، فإن معظم المدن الذكية الرائدة في العناوين هي مجرد مجموعة من التجارب التكنولوجية المختلفة والمشاريع الجانبية الإقليمية ، مع القليل لتتطلع إلى التوسع.

دعونا نلقي نظرة على مكبات النفايات ومواقف السيارات ، والتي تكون ذكية مع أجهزة الاستشعار والتحليلات ؛ في هذا السياق ، يصعب حساب العائد على الاستثمار (ROI) ، خاصةً عندما تكون الوكالات الحكومية مجزأة للغاية (بين الوكالات العامة والخدمات الخاصة ، وكذلك بين المدن والمدن والمناطق والبلدان). انظر إلى مراقبة جودة الهواء ؛ كيف يسهل حساب تأثير الهواء النظيف على الخدمات الصحية في المدينة؟ من الناحية المنطقية ، يصعب تنفيذ المدن الذكية ، ولكن من الصعب أيضًا إنكارها.

ومع ذلك ، هناك بصيص من الضوء في ضباب التغيير الرقمي. توفر إضاءة الشوارع في جميع الخدمات البلدية منصة للمدن لاكتساب وظائف ذكية ودمج تطبيقات متعددة لأول مرة. انظر إلى مختلف مشاريع إضاءة الشوارع الذكية التي يتم تنفيذها في سان دييغو في الولايات المتحدة وكوبنهاغن في الدنمارك ، وهي تتزايد في العدد. تجمع هذه المشاريع بين صفائف المستشعرات ووحدات الأجهزة المعيارية المثبتة على أعمدة الضوء للسماح بالتحكم عن بعد للإضاءة نفسها وتشغيل وظائف أخرى ، مثل عدادات حركة المرور ، وشاشات جودة الهواء ، وحتى كاشفات الأسلحة.

من ذروة القطب الخفيف ، بدأت المدن في معالجة "قابلية" المدينة في الشارع ، بما في ذلك تدفق حركة المرور والتنقل ، والضوضاء وتلوث الهواء ، وفرص العمل الناشئة. حتى أجهزة استشعار وقوف السيارات ، التي يتم دفنها تقليديًا في مواقف السيارات ، يمكن أن تكون رخيصة وكفاءة بالبنية التحتية للإضاءة. يمكن أن تكون المدن بأكملها فجأة متصلاً بالشبكة وتحسينها دون حفر الشوارع أو استئجار مساحة أو حل مشاكل الحوسبة المجردة حول الشوارع الأكثر صحة وأكثر أمانًا.

يعمل هذا لأنه ، في معظم الأحيان ، لا يتم حساب حلول الإضاءة الذكية في البداية مع رهان على التوفير من الحلول الذكية. بدلاً من ذلك ، فإن صلاحية الثورة الرقمية الحضرية هي نتيجة عرضية للتطور المتزامن للإضاءة.

إن وفورات الطاقة من استبدال المصابيح المتوهجة بإضاءة LED ذات الحالة الصلبة ، إلى جانب إمدادات الطاقة المتاحة بسهولة والبنية التحتية الإضاءة الواسعة ، تجعل المدن الذكية ممكنة.

وتيرة تحويل LED مسطحة بالفعل ، والإضاءة الذكية تزدهر. سيتم إضاءة حوالي 90 ٪ من مصابيح الشوارع التي تبلغ 363 مليون شخص في العالم بواسطة LEDS بحلول عام 2027 ، وفقًا لمجموعة Northeast Group ، وهي محلل للبنية التحتية الذكية. سيقوم ثلثهم أيضًا بتشغيل تطبيقات ذكية ، وهو اتجاه بدأ قبل بضع سنوات. حتى يتم نشر تمويل ومخططات كبيرة ، فإن إضاءة الشوارع هي الأنسب باعتبارها بنية تحتية للشبكة لمختلف التقنيات الرقمية في المدن الذكية على نطاق واسع.

حفظ تكلفة LED

وفقًا لقواعد الإبهام التي اقترحتها مصنعي الإضاءة والمستشعرات ، يمكن للإضاءة الذكية أن تقلل من تكاليف الإدارية والصيانة المتعلقة بالبنية التحتية بنسبة 50 إلى 70 في المائة. ولكن يمكن تحقيق معظم هذه المدخرات (حوالي 50 في المائة ، بما يكفي لإحداث فرق) ببساطة عن طريق التحول إلى مصابيح LED الموفرة للطاقة. تأتي بقية المدخرات من التوصيل والتحكم في الإضاءة وتمرير معلومات ذكية حول كيفية عملها عبر شبكة الإضاءة.

التعديلات المركزية والملاحظات وحدها يمكن أن تقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة. هناك العديد من الطرق ، وهي تكمل بعضها البعض: الجدولة ، والتحكم الموسمي وتعديل التوقيت ؛ تشخيص الخطأ وتقليل حضور شاحنة الصيانة. يزداد التأثير مع حجم شبكة الإضاءة ويتدفق إلى حالة العائد على الاستثمار الأولية. يقول السوق إن هذا النهج يمكن أن يدفع ثمنه في غضون خمس سنوات تقريبًا ، ولديه القدرة على دفع ثمن نفسه في وقت أقل من خلال دمج مفاهيم المدن الذكية "الأكثر ليونة" ، مثل تلك التي لديها أجهزة استشعار وقوف السيارات وشاشات المرور ومراقبة جودة الهواء وكاشفات الأسلحة.

تتبع دليل دليل Guidehouse ، وهو محلل في السوق ، أكثر من 200 مدينة لقياس وتيرة التغيير ؛ تقول أن ربع المدن تطرح مخططات الإضاءة الذكية. مبيعات الأنظمة الذكية ترتفع. تحسب ABI Research أن الإيرادات العالمية ستقفز عشرة أضعاف إلى 1.7 مليار دولار بحلول عام 2026. "لحظة المصباح الكهربائي" للأرض مثل هذا ؛ البنية التحتية للإضاءة في الشوارع ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالأنشطة البشرية ، هي الطريق إلى الأمام كمنصة للمدن الذكية في سياق أوسع. في وقت مبكر من عام 2022 ، سيتم ربط أكثر من ثلثي منشآت إضاءة الشوارع الجديدة بمنصة إدارية مركزية لدمج البيانات من أجهزة استشعار مدن ذكية متعددة.

وقال أدارش كريشنان ، المحلل الرئيسي في ABI Research: "هناك العديد من الفرص التجارية الأخرى لبائعي المدن الأذكياء الذين يستفيدون من البنية التحتية للضوء الحضري عن طريق نشر التوصيلية اللاسلكية ، وأجهزة الاستشعار البيئية وحتى الكاميرات الذكية.

لم يعد السؤال ما إذا كان يجب الاتصال ، ولكن كيف ، وكم للاتصال في المقام الأول. كما يلاحظ كريشنان ، فإن جزءًا من هذا يدور حول نماذج الأعمال ، لكن الأموال تتدفق بالفعل إلى مدن ذكية من خلال خصخصة المرافق التعاونية (PPP) ، حيث تتحمل الشركات الخاصة مخاطر مالية مقابل النجاح في رأس المال الاستثماري. تنشر عقود "AS-A-Service" القائمة على الاشتراك الاستثمار خلال فترات الاسترداد ، مما حفز أيضًا النشاط.

على النقيض من ذلك ، يتم توصيل ضوء الشوارع في أوروبا بشبكات قرص العسل التقليدية (عادةً 2G حتى LTE (4G)) بالإضافة إلى جهاز HoneyComb IOT القياسي الجديد ، LTE-M. تدخل تقنية الملكية الفائقة النارواند (UNF) أيضًا ، إلى جانب Zigbee ، وهي مجموعة صغيرة من مشتقات Bluetooth منخفض الطاقة ، ومشتقات IEEE 802.15.4.

يركز تحالف تقنية Bluetooth (SIG) بشكل خاص على المدن الذكية. تتنبأ المجموعة بأن شحنات البلوتوث منخفضة الطاقة في المدن الذكية ستنمو خمسة أضعاف على مدار السنوات الخمس المقبلة ، إلى 230 مليون في السنة. يرتبط معظمهم بتتبع الأصول في الأماكن العامة ، مثل المطارات والملاعب والمستشفيات ومراكز التسوق والمتاحف. ومع ذلك ، فإن Bluetooth منخفض الطاقة يهدف أيضًا إلى الشبكات الخارجية. وقال تحالف تقنية Bluetooth: "يحسن حل إدارة الأصول من استخدام موارد المدينة الذكية ويساعد على تقليل تكاليف التشغيل الحضري".

مزيج من التقنيتين أفضل!

كل تقنية لها خلافاتها ، ومع ذلك ، تم حل بعضها في النقاش. على سبيل المثال ، تقترح UNC حدود أكثر صرامة على جداول الحمولة والتسليم ، وإرسال الدعم الموازي لتطبيقات المستشعرات المتعددة أو لتطبيقات مثل الكاميرات التي تتطلب ذلك. التكنولوجيا قصيرة المدى أرخص وتوفر إنتاجية أكبر لتطوير إعدادات الإضاءة. الأهم من ذلك ، يمكنهم أيضًا لعب دور احتياطي في حالة قطع اتصال إشارة WAN ، وتوفير وسيلة للفنيين لقراءة المستشعرات مباشرة للتصحيح والتشخيص. يعمل Bluetooth منخفض الطاقة ، على سبيل المثال ، مع كل هاتف ذكي تقريبًا في السوق.

على الرغم من أن شبكة كثافة يمكن أن تعزز المتانة ، إلا أن بنيةها تصبح معقدة وتضع متطلبات طاقة أعلى على أجهزة الاستشعار المترابطة من نقطة إلى نقطة. نطاق النقل هو أيضا مشكلة. التغطية باستخدام Zigbee و Bluetooth منخفضة الطاقة هي على بعد بضع مئات من الأمتار على الأكثر. على الرغم من أن مجموعة متنوعة من التقنيات قصيرة المدى تنافسية ومناسبة تمامًا لأجهزة الاستشعار التي تعتمد على الشبكة ، فهي شبكات مغلقة تتطلب في النهاية استخدام البوابات لنقل الإشارات إلى السحابة.

عادة ما تتم إضافة اتصال قرص العسل في النهاية. يتمثل اتجاه بائعي الإضاءة الذكية في استخدام اتصال قرص العسل من نقطة إلى سحابة لتوفير تغطية بوابة مسافة من 5 إلى 15 كم أو جهاز استشعار. تقنية Beehive تجلب نطاقًا كبيرًا للإرسال والبساطة ؛ كما يوفر شبكة شبكات خارجية ومستوى أعلى من الأمان ، وفقًا لمجتمع Hive.

قال نيل يونغ ، رئيس إنترنت الأشياء العمودي في GSMA ، وهي هيئة صناعية تمثل مشغلو الشبكات المحمولة: "يتمتع مشغلي الحركة ... بكل تغطية المنطقة بأكملها ، وبالتالي لا تتطلب أي بنية تحتية إضافية لربط أجهزة الإضاءة الحضرية وأجهزة الاستشعار الطويلة ، وتبديد عدد من الاحتياجات الطويلة ، والبليطة الطويلة ، والبالغ عددهم أقل من الاحتياجات. معدات منخفضة التكلفة. "

من بين جميع تقنيات الاتصال المتاحة ، سيشهد Honeycomb أكبر نمو في السنوات القادمة ، وفقًا لـ ABI. دفعت الطنانة حول شبكات 5G و Scramble لاستضافة البنية التحتية 5G المشغلين للاستيلاء على عمود الضوء وملء وحدات قرص العسل الصغيرة في البيئات الحضرية. في الولايات المتحدة ، تقوم لاس فيجاس وساكرامنتو بنشر LTE و 5G ، بالإضافة إلى أجهزة استشعار المدينة الذكية ، على أضواء الشوارع عبر شركات النقل AT&T و Verizon. كشفت هونغ كونغ للتو عن خطة لتثبيت 400 Lampposts التي تدعمها 400 جرام كجزء من مبادرة المدينة الذكية.

تكامل ضيق للأجهزة

وأضاف Nielsen: "توفر Nordic منتجات قصيرة المدى متعددة الأوضاع ، مع NRF52840 SOC تدعم تقنية Bluetooth منخفضة الطاقة ، شبكة Bluetooth و zigbee ، بالإضافة إلى أنظمة LTE و CASTANGE و THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE THE.

يتيح فصل التردد أن تتعايش هذه الأنظمة ، مع تشغيل السابق في نطاق 2.4 جيجا هرتز خالي من الإذن والآخر في أي مكان LTE. في الترددات المنخفضة والأعلى ، هناك مفاضلة بين تغطية المنطقة الأوسع وسعة الإرسال أكبر. ولكن في منصات الإضاءة ، يتم استخدام التكنولوجيا اللاسلكية قصيرة المدى عادة لربط المستشعرات ، وتستخدم طاقة الحوسبة الحافة للمراقبة والتحليل ، ويتم استخدام IoT عسل IoT لإعادة البيانات إلى السحابة ، وكذلك التحكم في المستشعر لمستويات الصيانة الأعلى.

حتى الآن ، تمت إضافة زوج من أجهزة الراديو قصيرة المدى وطويلة المدى بشكل منفصل ، غير مدمج في نفس شريحة السيليكون. في بعض الحالات ، يتم فصل المكونات لأن إخفاقات الإضاءة والمستشعر والراديو كلها مختلفة. ومع ذلك ، فإن دمج أجهزة الراديو المزدوجة في نظام واحد سيؤدي إلى تكامل تقنية أوثق وخفض تكاليف الاستحواذ ، والتي تعد اعتبارات رئيسية للمدن الذكية.

تعتقد الشمال أن السوق يتحرك في هذا الاتجاه. قامت الشركة بدمج تقنيات الاتصال اللاسلكية و IoT قصيرة المدى في أجهزة وبرامج على مستوى المطور بحيث يمكن لمصنعي الحلول تشغيل الزوج في وقت واحد في تطبيقات الاختبار. تم تصميم لوحة Nordic's DK لـ NRF9160 SIP للمطورين "لجعل تطبيقات IoT الخاصة بهم تعمل" ؛ تم وصف Nordic Thingy: 91 بأنه "بوابة كاملة عن الجرف" يمكن استخدامها كمنصة نماذج أولية خارج الجهة أو إثبات المفهوم لتصميم المنتجات المبكرة.

كلاهما يتميزان بعسل متعدد الأوضاع NRF9160 SIP و NRF52840 SOC متعدد البروتوكول. الأنظمة المدمجة التي تجمع بين التقنيتين لنشر إنترنت الأشياء التجارية هي فقط "أشهر" عن التسويق ، وفقًا لشمال الشمال.

قال Nordic Nielsen: "تم إنشاء منصة إضاءة المدن الذكية في جميع تقنيات الاتصال هذه ؛ فإن السوق بوضوح شديد في كيفية الجمع بينها معًا ، لقد قدمنا ​​حلولًا لمجلس تطوير الشركات المصنعة ، لاختبار كيفية عملها معًا. يتم دمجها في حلول الأعمال أمر ضروري ، في وقت طويل".