Welcome to Yangzhou Shangyuan Intelligent Transportation Technology Co., Ltd.
Każdej nocy ponad 300 milionów latarni ulicznych oświetla drogi, chodniki i przestrzenie publiczne na całym świecie. Zużywana przez nie energia elektryczna stanowi około 19 procent światowego zapotrzebowania na energię oświetleniową. Wysokowydajne inteligentne oświetlenie uliczne LED typu smart city to technologia, polityka i platforma danych, które łączą się, aby przekształcić tę ogromną konsumpcję w nowy rodzaj infrastruktury miejskiej, która inteligentnie oświetla, dostosowuje się w czasie rzeczywistym i generuje inteligencję operacyjną, która stanowi podstawę szerszego ekosystemu inteligentnego miasta.
Miejskie oświetlenie uliczne leży na skrzyżowaniu bezpieczeństwa publicznego, komfortu życia w mieście, odpowiedzialności za emisję dwutlenku węgla i zarządzania finansami. Dla większości władz miejskich jest to jednocześnie jedna z największych pojedynczych pozycji wydatków na energię i jedna z najmniej kontrolowanych. Średniej wielkości europejskie miasto wyposażone w 80 000 konwencjonalnych wysokoprężnych opraw sodowych może wydać ponad 12 milionów euro rocznie na energię elektryczną do samego oświetlenia ulicznego, emitując jednocześnie dziesiątki tysięcy ton dwutlenku węgla z klasy aktywów, które przy odpowiednich inwestycjach można znacznie zwiększyć efektywność.
Konwencjonalne wysokoprężne lampy uliczne sodowe i metalohalogenkowe, które nadal stanowią większość zainstalowanej na całym świecie, działają ze skutecznością świetlną od 80 do 120 lumenów na wat, świecą ze stałą mocą niezależnie od tego, czy ktoś znajduje się na drodze poniżej, i wymagają wymiany lamp co 12 000 do 24 000 godzin. Wytwarzają światło w szerokim paśmie widmowym, które jest znacznie rozpraszane, a większość jego strumienia jest skierowana w górę lub na boki, a nie na powierzchnię chodnika tam, gdzie jest to potrzebne. Są głupi w ścisłym tego słowa znaczeniu: produkują światło i zużywają prąd i to wszystko, co robią.
Wysokowydajne oświetlenie uliczne LED typu smart city zmienia jednocześnie każdą z tych cech. Oprawy LED osiągają obecnie w produktach produkcyjnych skuteczność od 150 do 220 lumenów na wat, a w testach laboratoryjnych przekraczają 250. Wytwarzają sterowane kierunkowo światło, które umieszcza fotony precyzyjnie na powierzchniach docelowych, a nie na otaczającym niebie. Wytrzymują od 50 000 do 100 000 godzin bez wymiany lampy. A dzięki dodaniu sieciowych systemów sterowania, czujników i sprzętu komunikacyjnego stają się one aktywnymi węzłami miejskiej sieci danych, zdolnymi do reagowania na rzeczywiste warunki i wnoszenia informacji operacyjnych w całym mieście.
Miasta wymieniające HPS na inteligentne przyciemniane systemy LED konsekwentnie osiągają od 70 do 80 procent redukcji zużycia energii elektrycznej przez oświetlenie uliczne.
Oprawy LED klasy premium o wartości znamionowej L90 przekraczającej 100 000 godzin zapewniają ponad 20 lat pracy, zanim utrata wartości strumienia świetlnego będzie wymagała wymiany.
Adaptacyjne systemy sterowania, które przyciemniają oprawy w zależności od natężenia ruchu i pory nocy, zapewniają od 35 do 45 procent dalszych oszczędności wykraczających poza korzyści sprzętowe LED.
Aby zrozumieć, dlaczego technologia LED tak radykalnie zmienia ekonomikę oświetlenia ulicznego, konieczne jest zbadanie fizyki leżącej u podstaw wytwarzania światła zarówno w źródłach konwencjonalnych, jak i nowoczesnych diodach LED. Wysokoprężne lampy sodowe wytwarzają światło poprzez elektryczne wzbudzenie par sodu. Jest to proces, w wyniku którego powstaje charakterystyczne pomarańczowo-żółte widmo o współczynniku oddawania barw poniżej 25. To słabe oddawanie barw oznacza, że w oświetleniu HPS ludzki wzrok działa ze zmniejszoną ostrością w celu rozróżniania kolorów i rozpoznawania szczegółów peryferyjnych, czyli dwóch czynników niezwykle ważnych dla bezpieczeństwa pieszych i kierowców.
Generowanie światła LED odbywa się poprzez elektroluminescencję: elektrony łączą się z dziurami elektronowymi w materiale półprzewodnikowym, uwalniając energię w postaci fotonów. Wybierając związki półprzewodnikowe o odpowiednich energiach pasma wzbronionego i powlekając chipy emitujące kolor niebieski warstwami luminoforu, producenci wytwarzają białe światło o kontrolowanych temperaturach barwowych i wskaźnikach oddawania barw. Specyfikacje oświetlenia ulicznego zazwyczaj dotyczą temperatury barwowej od 3000 do 4000 Kelvinów, równoważąc zwiększenie czułości skotopowej chłodniejszego białego światła z redukcją blasku nieba i cieplejszym wyglądem preferowanym w środowiskach mieszkalnych, przy wartościach CRI od 70 do 80 dla zastosowań drogowych i ponad 80 dla pieszych i obszarów miejskich, gdzie rozpoznawanie twarzy ma znaczenie dla bezpieczeństwa osobistego.
Skuteczność świetlna oprawy ulicznej LED jest wypadkową wielu etapów efektywności: sprawności samego chipa LED przy podłączaniu do ściany, sprawności optycznej układu soczewki wtórnej i odbłyśnika, sprawności konwersji sterownika oraz efektywności zarządzania ciepłem, która utrzymuje temperaturę złącza w zakresie, w którym zachowana jest wydajność. Najlepsze oprawy produkcyjne osiągają ogólną skuteczność systemu powyżej 160 lumenów na wat dzięki połączeniu wysokowydajnych pakietów diod LED klasy 3 V, precyzyjnie formowanych układów optycznych o sprawności transmisji powyżej 90 procent, sterowników stałoprądowych z korekcją współczynnika mocy i wydajnością konwersji powyżej 93 procent oraz pasywnymi konstrukcjami aluminiowych radiatorów, które utrzymują temperaturę złączy LED poniżej 70 stopni Celsjusza przy pełnym obciążeniu w warunkach otoczenia o temperaturze 35 stopni Celsjusza.
Fotometria oświetlenia drogowego podlega międzynarodowym normom, w tym EN 13201 w Europie i ANSI/IES RP-8 w Ameryce Północnej, które definiują wymagania dotyczące luminancji i natężenia oświetlenia dla różnych klas dróg, od szybkich arterii po ciche ulice mieszkalne. Osiągnięcie zgodności przy jednoczesnej minimalizacji zużycia energii wymaga systemów optycznych, które precyzyjnie kształtują rozkład mocy oprawy, aby dopasować go do geometrii nawierzchni drogi, nie powodując olśnienia utrudniającego kierowcom ani wtargnięcia światła na sąsiednie posesje.
Nowoczesne oprawy uliczne LED wykorzystują formowaną wtryskowo optykę wtórną z poliwęglanu lub szkła z precyzyjnie obliczonymi mikropryzmatami i strukturami soczewek o swobodnym kształcie, które kierują światło w asymetryczne rozsyły dostosowane do rozstawu słupów i geometrii montażu każdej klasyfikacji dróg. Rozsyły typu II i III, które kierują światło do przodu i na boki z minimalną składową skierowaną w górę, są standardem w przypadku opraw montowanych jednostronnie na drogach o średniej szerokości. Projekty z pełnym odcięciem, które wytwarzają zerową moc światła skierowaną w górę, są coraz częściej stosowane w instalacjach zgodnych z ciemnym niebem i stały się standardem w obszarach wrażliwych ekologicznie i strefach mieszkalnych, gdzie zanieczyszczenie światłem wpływa na różnorodność biologiczną i jakość życia mieszkańców.
Inteligencja inteligentnego wdrożenia oświetlenia ulicznego LED w inteligentnym mieście nie leży w samej oprawie, ale w sieciowym systemie sterowania, który koordynuje zachowanie opraw w całej sieci drogowej w odpowiedzi na warunki rzeczywiste. Zrozumienie układu sterującego, od sterownika na poziomie oprawy po oprogramowanie do centralnego zarządzania, jest niezbędne dla miast oceniających opcje zakupów i dostawców.
Kontroler poziomu oprawy, często nazywany węzłem lub kontrolerem oświetlenia ulicznego, to mała jednostka elektroniczna montowana wewnątrz każdej oprawy lub do niej przymocowana, zapewniająca indywidualną adresowalność, kontrolę ściemniania, pomiary i wykrywanie. Kontrolery komunikują się z siecią za pomocą jednego z kilku protokołów bezprzewodowych: sieci radiowych typu mesh zgodnych z TALQ, działających w pasmach 868 MHz lub 915 MHz, połączeń komórkowych LTE-M lub NB-IoT do wdrożeń rozległych, siatki Zigbee Pro do gęstych sieci miejskich lub komunikacji po linii energetycznej w instalacjach, w których praca na częstotliwości radiowej jest ograniczona. Standardoweowe otwartego protokołu konsorcjum TALQ, przyjęty przez większość głównych dostawców systemów sterowania, zapewnia interoperacyjność pomiędzy sterownikami różnych producentów i oprogramowaniem do centralnego zarządzania od różnych dostawców.
Oprogramowanie do centralnego zarządzania agreguje dane z każdego sterownika poziomu oprawy w sieci w ujednolicony pulpit nawigacyjny, który umożliwia operatorom monitorowanie stanu, zużycia energii i stanu alarmowego każdego punktu świetlnego w czasie rzeczywistym. Moduły planowania umożliwiają operatorom definiowanie profili przyciemniania dla każdego odcinka drogi w oparciu o porę nocy, dzień tygodnia i porę roku, automatycznie zmniejszając moc światła do 50 lub 30 procent w nocnych okresach o małym natężeniu ruchu, przywracając pełną moc wraz ze zbliżaniem się świtu lub wzrostem natężenia ruchu. Algorytmy wykrywania usterek automatycznie identyfikują awarie opraw, usterki sterowników, przerwy w komunikacji i anomalie energetyczne, generując zlecenia pracy dla zespołów konserwacyjnych w terenie i eliminując tradycyjne poleganie na publicznych raportach o usterkach w celu identyfikacji przerw.
Najbardziej zaawansowane wdrożenia wychodzą poza przyciemnianie oparte na harmonogramie w stronę prawdziwie adaptacyjnych systemów, które zmieniają moc światła w odpowiedzi na sygnały wejściowe z czujników w czasie rzeczywistym. Pasywne czujniki radarowe na podczerwień i mikrofale wbudowane w oprawy lub zamontowane na osobnych słupach wykrywają obecność i ruch pojazdów, rowerzystów i pieszych. Po wykryciu aktywności oprawy w zbliżającej się strefie rozjaśniają się z pełną mocą; w miarę upływu czasu oprawy wleczone ponownie zmniejszają moc. To przyciemnianie dostosowane do obecności może zmniejszyć zużycie energii o kolejne 20–35 procent w porównaniu ze ściemnianiem o ustalonym harmonogramie, zapewniając jednocześnie, że każdy użytkownik drogi zawsze zbliża się do dobrze oświetlonej strefy, niezależnie od pory nocy.
| Technologia sterowania | Protokół komunikacyjny | Typowa oszczędność energii | Najlepsza aplikacja | Oznacz |
|---|---|---|---|---|
| Ściemnianie w oparciu o harmonogram | TALQ Mesh / PLC | 30 do 40% | Wszystkie typy dróg, wdrożenie podstawowe | Standard |
| Przyciemnianie adaptacyjne do obecności | Zigbee/LTE-M | 50 do 65% | Ulice osiedlowe, ścieżki parkowe, drogi o małym natężeniu ruchu | Zaawansowane |
| Zbieranie światła otoczenia | Zintegrowana fotokomórka | Dodatkowe 5 do 12%. | Wszystkie instalacje zewnętrzne przy zmiennych warunkach atmosferycznych | Standard |
| Rozjaśnianie wyzwalane przez pojazd | Czujnik radarowy, siatka | 55 do 70% | Drogi wiejskie, obszary obsługi autostrad | Zaawansowane |
| Planowanie predykcyjne AI | Chmura / sieć komórkowa | 60 do 75% | Duże sieci miejskie z integracją danych o ruchu | Premium |
| Pominięcie awaryjne / Niebieskie światło | Integracja służb ratunkowych | W całej sieci | Wdrożenie w całym mieście, korytarze krytyczne dla bezpieczeństwa | Premium |
Prawdziwy potencjał transformacyjny wysokowydajnego inteligentnego oświetlenia ulicznego LED w inteligentnych miastach wykracza daleko poza oszczędność energii dominującą w uzasadnieniach zamówień. Słup uliczny zajmuje już niezrównaną pozycję w środowisku miejskim: jest wszechobecny, ma moc, infrastrukturę komunikacyjną, jest na skalę ludzką i zapewnia widoczność na każdej ulicy w mieście. Po przekształceniu w inteligentną oprawę sieciową staje się logiczną platformą hosta dla szerokiej gamy czujników i usług miejskich.
Czujniki jakości powietrza mierzące stężenie cząstek stałych, dwutlenku azotu, ozonu i tlenku węgla można zintegrować z obudowami opraw oświetleniowych lub zamontować obok nich na słupie, tworząc gęste sieci monitorowania jakości powietrza w miastach za ułamek kosztów wdrożeń niezależnych stacji monitorujących. Dane z setek lub tysięcy węzłów czujnikowych umożliwiają miastom mapowanie jakości powietrza na poziomie bloku, identyfikowanie głównych punktów zanieczyszczeń, korelowanie zdarzeń związanych z jakością powietrza ze wzorcami ruchu lub działalnością przemysłową oraz zapewnianie mieszkańcom informacji o jakości powietrza w czasie rzeczywistym za pośrednictwem publicznych pulpitów nawigacyjnych i aplikacji mobilnych.
Kamery i czujniki radarowe zamontowane na inteligentnych słupach oświetlenia ulicznego generują w sposób ciągły dane dotyczące ruchu, prędkości i klasyfikacji bez zakłócania nawierzchni drogi i obciążeń konserwacyjnych związanych z pętlami indukcyjnymi. Wizja komputerowa oparta na uczeniu maszynowym zastosowana do obrazu z kamery może rozróżniać typy pojazdów, wykrywać jazdę pod prąd, liczyć przepływ pieszych i identyfikować zdarzenia potencjalnie wypadkowe w czasie rzeczywistym. Dane te zasilają adaptacyjne systemy sterowania sygnalizacją świetlną, stanowią podstawę planowania mobilności w mieście i stanowią bazę dowodową dla interwencji w zakresie bezpieczeństwa drogowego w rozdzielczości przestrzennej i zasięgu czasowym niemożliwym do osiągnięcia w przypadku konwencjonalnych ręcznych metod zliczania.
Zagęszczenie sieci komórkowych 5G wymaga umieszczania małych anten komórkowych w odstępach od 100 do 250 metrów w środowiskach miejskich, aby zapewnić wysokie szybkości transmisji danych i małe opóźnienia, jakie obiecuje 5G. Słupy oświetlenia ulicznego, rozmieszczone już w przybliżeniu w odpowiednich odstępach w sieci dróg miejskich, stanowią naturalną infrastrukturę hostującą te anteny. Programy inteligentnego miejskiego oświetlenia ulicznego LED, które obejmują przewody w fundamentach słupów i wystarczającą moc zasilania do obsługi sprzętu komunikacyjnego, radykalnie zmniejszają koszty i zakłócenia w późniejszym wdrażaniu małych ogniw, czyniąc inwestycję w oświetlenie uliczne warstwą fundamentową przyszłej infrastruktury cyfrowej miasta.
„Miasto, które instaluje inteligentne oświetlenie uliczne LED, nie tylko wymienia lampy. To uruchamia system nerwowy inteligentnego miasta: rozproszoną sieć zasilania, łączności i wykrywania, na której będzie opierać się każda kolejna usługa inteligentnego miasta”.
Inteligentne słupy oświetlenia ulicznego są coraz częściej wyposażone w zintegrowaną możliwość ładowania pojazdów elektrycznych, szczególnie na obszarach miejskich, gdzie ładowanie przy krawężniku jest główną możliwością ładowania dla mieszkańców nieposiadających parkingu poza ulicą. Jednostki ładowania słupów oświetleniowych dostarczające moc ładowania prądu przemiennego od 3 do 7 kilowatów można zainstalować w istniejących konstrukcjach słupów, korzystając z istniejącego już źródła zasilania oprawy, zwiększając użyteczność każdej inwestycji w słupy, jednocześnie przyczyniając się do osiągnięcia celów w zakresie wprowadzenia pojazdów elektrycznych w mieście. Zaawansowane instalacje dynamicznie zarządzają połączonym obciążeniem oprawy i ładowarki, redukując moc oprawy w okresach ładowania o dużym zapotrzebowaniu, aby utrzymać pojemność znamionową istniejącego kabla zasilającego.
Wysokowydajne inteligentne oświetlenie uliczne LED w miastach oferuje niezwykłą możliwość zmniejszenia zanieczyszczenia światłem przy jednoczesnym zużyciu energii, ale wykorzystanie tej możliwości wymaga przemyślanych wyborów projektowych, a nie domyślnego założenia, że jaśniejsze jest lepsze.
Konwencjonalne oświetlenie uliczne HPS wytwarzało znaczne rozproszenie światła w górę i szerokie widmo, co wpływało zarówno na ludzkie rytmy dobowe, jak i zachowanie dzikich zwierząt na dużych obszarach. Niebiesko-białe widmo zamienników diod LED wczesnej generacji, choć energooszczędne, w niektórych przypadkach zapewnia większą poświatę nieba niż źródła o ciepłym widmie, które zastąpiły, ponieważ niebieskie światło o krótkiej długości fali skuteczniej rozprasza się w atmosferze. Odkrycie to, opublikowane w recenzowanych badaniach przeprowadzonych w obserwatoriach miejskich i potwierdzone analizą satelitarnych zdjęć nocnych, skłoniło do istotnego przemyślenia na nowo kwestii doboru temperatury barwowej w standardach oświetlenia ulicznego.
Obecny konsensus, odzwierciedlony w zaktualizowanych wytycznych Międzynarodowego Stowarzyszenia Ciemnego Nieba, Illuminating Engineering Society i krajowych organów normalizacyjnych w Europie i Ameryce Północnej, zaleca temperatury barwowe na poziomie 3000 kelwinów lub poniżej dla większości zastosowań oświetlenia zewnętrznego, przy czym wartości od 2200 do 2700 kelwinów są preferowane w strefach wrażliwych ekologicznie, takich jak obszary przybrzeżne, obrzeża lasów i parki. Funkcja inteligentnego przyciemniania zapewnia dalsze korzyści ekologiczne: zmniejszenie strumienia świetlnego do 20 lub 30 procent w godzinach od 1 do 5 rano, kiedy aktywność człowieka na większości ulic jest minimalna, radykalnie zmniejsza całkowity ślad fotoniczny instalacji oświetleniowej, nawet jeśli utrzymywany poziom w godzinach aktywności pozostaje niezmieniony.
Zapotrzebowanie kapitałowe na konwersję inteligentnego oświetlenia ulicznego LED w całym mieście jest znaczne. Średniej wielkości miasto wymieniające 60 000 opraw oświetleniowych po koszcie instalacji wynoszącym od 600 do 1200 euro za punkt musi ponieść całkowity koszt programu wynoszący od 36 do 72 milionów euro. Jednak oszczędności energii, obniżki kosztów utrzymania i przychody z kredytów węglowych dostępne w wyniku przejścia są zazwyczaj wystarczające, aby w pełni samofinansować inwestycję w okresie zwrotu z inwestycji od siedmiu do dwunastu lat, w zależności od istniejącej struktury taryfowej, wieku wymienianego sprzętu i głębokości osiągniętej poprawy wydajności.
Umowy o poprawę efektywności energetycznej pozostają na całym świecie najpowszechniej stosowanym modelem finansowania zakrojonych na szeroką skalę programów konwersji oświetlenia ulicznego. W ramach umowy EPC specjalistyczna firma projektuje, finansuje, instaluje i konserwuje nowy system oświetleniowy, gwarantując minimalny poziom oszczędności energii i spłacając się ze zweryfikowanego strumienia oszczędności w okresie obowiązywania umowy trwającym zazwyczaj od 10 do 20 lat. Gmina przejmuje na własność w pełni spłacone aktywa na koniec umowy, nie ponosząc żadnych początkowych kosztów kapitałowych i nie przyjmując na siebie żadnego ryzyka związanego z wydajnością technologii przez cały okres obowiązywania umowy.
Gminy mające dostęp do rynków kapitałowych w coraz większym stopniu finansują programy konwersji oświetlenia ulicznego poprzez emisje zielonych obligacji, w przypadku których zweryfikowane wyniki programu oświetleniowego w zakresie redukcji emisji dwutlenku węgla i efektywności energetycznej stanowią kryteria certyfikacji ekologicznej, które umożliwiają sprzedaż obligacji inwestorom zorientowanym na ESG po preferencyjnych stawkach. London Green Finance Institute, Climate Bonds Initiative i równoważne organy w innych jurysdykcjach zapewniają ramy certyfikacji, które określają ilościowo korzyści klimatyczne wynikające z programów oświetlenia ulicznego w warunkach akceptowalnych przez agencje ratingowe obligacji i inwestorów instytucjonalnych.
Niezależna analiza ukończonych programów inteligentnego oświetlenia ulicznego LED w 40 miastach europejskich wykazała, że średni prosty okres zwrotu inwestycji wynosi 8,2 roku w przypadku uznania samych oszczędności energii i spada do 5,7 lat, gdy w obliczeniach uwzględniono redukcję kosztów konserwacji i uniknięcie wydatków kapitałowych na wymianę lamp. W kilku przypadkach w przypadku programów, w ramach których monetyzowano dodatkowe przychody z usług danych pochodzących z monitorowania jakości powietrza i ruchu drogowego, okres zwrotu inwestycji był krótszy niż pięć lat.
Pomyślna realizacja wielkoskalowego programu inteligentnego oświetlenia ulicznego LED dla inteligentnych miast wymaga zdyscyplinowanego podejścia sekwencyjnego, które zarządza jednocześnie ryzykiem wyboru technologii, kolejnością instalacji, złożonością rozruchu i komunikacją publiczną.
Globalne doświadczenie w zakresie konwersji inteligentnego oświetlenia ulicznego LED w miastach obejmuje obecnie setki ukończonych programów w miastach każdej wielkości i o różnym kontekście gospodarczym, zapewniając bogatą bazę danych, z której zespoły zakupowe mogą wyciągać wnioski.
W Los Angeles zakończono jedną z największych wczesnych konwersji oświetlenia ulicznego LED, wymieniając ponad 140 000 opraw począwszy od 2009 r. Program zmniejszył zużycie energii przez oświetlenie uliczne o około 63 procent i przypisuje się mu oszczędności rzędu ponad 8 milionów dolarów rocznie na kosztach energii elektrycznej. Późniejsze dodanie sieciowych elementów sterujących i czujników stworzyło jedną z najwcześniejszych wielkoskalowych sieci danych miejskich na podstawie infrastruktury oświetlenia ulicznego.
Program oświetlenia ulicznego w Kopenhadze integrował konwersję diod LED ze sterowaniem adaptacyjnym i szeroko zakrojonym rozmieszczeniem czujników w ramach ogólnomiejskiego celu neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla. Podejście miasta polegające na określeniu opraw o mocy 2200 kelwinów w strefach mieszkalnych i 3000 kelwinów na drogach głównych jest powszechnie cytowane jako model równoważenia wydajności, ekologii i akceptacji społecznej w kontekście północnoeuropejskim.
Singapur's Land Transport Authority deployed smart LED street lighting with integrated traffic sensing across major arterial roads, enabling the first fully automated adaptive lighting system tied directly to expressway traffic management. Luminaire output on monitored corridors varies dynamically with measured traffic density, achieving verified energy savings of 72 percent while maintaining full compliance with road lighting standards during all measured periods.
Finansowana przez EPC modernizacja 62 000 latarni ulicznych w Guadalajarze, ukończona w 2016 r., pokazała wykonalność modelu kontraktowania wyników w kontekście gospodarki rozwijającej się. Zweryfikowane oszczędności energii przekroczyły zakontraktowane minimum o 11 procent, generując nadwyżkę przychodów, która sfinansowała wczesną rozbudowę sieci czujników poza pierwotny zakres programu. Projekt powielono w kilku innych meksykańskich miastach, stosując te same ramy umowne.
Obecna generacja wysokowydajnego inteligentnego oświetlenia ulicznego LED dla inteligentnych miast, choć już imponująca pod względem wydajności, stanowi punkt na trajektorii technologicznej, która nadal szybko rozwija się w kilku wymiarach.
Light fidelity, czyli Li-Fi, to technologia komunikacji bezprzewodowej, która moduluje intensywność światła LED na częstotliwościach niedostrzegalnych dla ludzkiego oka, aby przesyłać dane z szybkością konkurencyjną w porównaniu z Wi-Fi. Oprawy oświetlenia ulicznego, które wytwarzają ciągły strumień światła widzialnego w przestrzeni publicznej, stanowią naturalną infrastrukturę transmisyjną Li-Fi. W ramach programów pilotażowych w kilku europejskich miastach testowane są oprawy oświetleniowe obsługujące Li-Fi, które zapewniają bezpłatną, szybką transmisję danych pieszym i rowerzystom w oświetlonych strefach, skutecznie zamieniając każdą latarnię uliczną w punkt dostępu do łączności bez wymagań licencyjnych dotyczących widma częstotliwości radiowych, które są charakterystyczne dla konwencjonalnych sieci bezprzewodowych.
Na obszarach miejskich o dużym nasłonecznieniu oraz na obszarach wiejskich i podmiejskich pozbawionych sieci, zintegrowane inteligentne oświetlenie uliczne zasilane energią słoneczną całkowicie eliminuje połączenie z siecią. Nowoczesne słoneczne systemy oświetlenia ulicznego łączą wysokowydajne monokrystaliczne panele fotowoltaiczne z akumulatorami litowo-żelazowo-fosforanowymi o wymiarach wystarczających na wiele kolejnych pochmurnych dni autonomii, oprawy LED ze zintegrowanym sterowaniem adaptacyjnym i łącznością komórkową do zdalnego monitorowania. Inteligencja systemu zarządza równowagą pomiędzy pozyskiwaniem energii, stanem przechowywania, przewidywanym natężeniem napromieniowania z danych pogodowych API i adaptacyjnym planowaniem wyjścia, aby utrzymać oświetlenie przez dłuższe okresy niskiego natężenia promieniowania bez nadmiernego zwiększania pojemności akumulatora. Systemy te są coraz bardziej konkurencyjne w stosunku do instalacji podłączonych do sieci w lokalizacjach, w których koszt rozbudowy sieci przekracza cenę niezależnych jednostek fotowoltaicznych.
Uczenie maszynowe zastosowane do strumienia danych operacyjnych dużej sieci oświetlenia ulicznego stwarza możliwości optymalizacji, do których nie mają dostępu systemy sterowania oparte na regułach. Systemy planowania oparte na sztucznej inteligencji, wyszkolone na podstawie wieloletnich danych dotyczących wzorców ruchu, zapisów pogody i historii taryf energetycznych, mogą przewidywać profile zapotrzebowania na oświetlenie z wystarczającą dokładnością, aby zaplanować profile przyciemniania, które zapewniają zgodność z przepisami, jednocześnie minimalizując koszty, uwzględniając interakcję między strukturą taryf, sygnałami intensywności emisji dwutlenku węgla w sieci i wzorcami zapotrzebowania w danej porze dnia. Modele konserwacji predykcyjnej wyszkolone na podstawie danych dotyczących wydajności sterowników, historii temperatury roboczej i skumulowanych godzin pracy mogą prognozować awarie poszczególnych opraw na kilka tygodni przed ich wystąpieniem, umożliwiając zespołom terenowym łączenie wielu wymian podczas jednej wizyty i osiągnięcie redukcji kosztów konserwacji o 30 do 40 procent w porównaniu z systemami reaktywnego reagowania na awarie.
Naukowcy z kilku uniwersytetów demonstrują przestrajalne oprawy uliczne LED, które dynamicznie zmieniają temperaturę barwową w nocy, wytwarzając cieplejszą moc wyjściową o wartości 2000 kelwinów w godzinach szczytu wrażliwości ekologicznej po północy i przechodzącą na chłodniejszą moc wyjściową o wartości 4000 kelwinów o świcie, kiedy priorytetem staje się lepsza widoczność dla osób dojeżdżających do pracy. W połączeniu z przyciemnianiem dostosowanym do rytmu dobowego, które uwzględnia krzywe wrażliwości na tłumienie ludzkiej melatoniny, systemy te stanowią przyszłość, w której oświetlenie uliczne projektuje się nie tylko pod kątem widoczności i efektywności energetycznej, ale jednocześnie z myślą o zdrowiu biologicznym człowieka i integralności ekologicznej miasta.
W miarę jak sieci oświetlenia ulicznego stają się sieciową infrastrukturą obliczeniową, zyskują implikacje związane z bezpieczeństwem i zarządzaniem, charakterystyczne dla każdego połączonego systemu miejskiego. Inteligentna sieć oświetlenia ulicznego, do której można uzyskać zdalny dostęp w celu przyciemnienia lub wygaszenia opraw w całym mieście, również jest celem cyberataku, a konsekwencje udanego ataku obejmują ciemność w okolicy lub zakłócenia w działaniu służb ratunkowych.
Wymogi cyberbezpieczeństwa dla inteligentnych systemów oświetlenia ulicznego są uwzględniane w nowych normach, w tym ETSI EN 303 645 dla konsumenckich urządzeń IoT, wytyczne NIST dotyczące bezpieczeństwa IoT w Stanach Zjednoczonych oraz wymagania dotyczące zamówień publicznych dla poszczególnych miast, które nakładają obowiązek szyfrowania całej komunikacji między sterownikami opraw oświetleniowych a centralnym oprogramowaniem zarządzającym, wieloczynnikowego uwierzytelniania dostępu administracyjnego, możliwości automatycznego wdrażania poprawek zabezpieczeń oraz segmentacji sieci, która zapobiega wykorzystywaniu systemów sterowania oświetleniem ulicznym jako punktu wejścia do innych systemów miejskich.
Pytania dotyczące zarządzania danymi wynikają z ładunków czujników, które coraz częściej przenoszą inteligentne sieci oświetleniowe. Słupy wyposażone w kamery umożliwiające identyfikację osób budzą uzasadnione obawy dotyczące wolności obywatelskich, które wymagają jasnych ram polityki określających, jakie dane są gromadzone, jak długo są przechowywane, kto może uzyskać do nich dostęp oraz w ramach jakich organów prawnych można uruchomić funkcje nadzoru. Miasta, które poradziły sobie z tymi pytaniami, najskuteczniej poradziły sobie z tym dzięki przejrzystym procesom konsultacji społecznych, które zapewniły zgodę społeczności i jasne zasady zarządzania przed wdrożeniem czujników, zamiast próbować modernizować zarządzanie w już działającej infrastrukturze nadzoru.
Wysokowydajne inteligentne oświetlenie uliczne LED w inteligentnych miastach to pojedyncza inwestycja infrastrukturalna o największym wpływie, z której obecnie korzysta większość władz miejskich, pod względem stosunku korzyści uzyskanych w takich wymiarach jak energia, emisja dwutlenku węgla, bezpieczeństwo, dane i komfort życia w miastach do włożonego kapitału. Technologia jest dojrzała, modele finansowania sprawdzone, ramy regulacyjne zostały ustalone, a wyniki setek ukończonych programów są jednoznaczne. Miasta, które opóźniają to przejście, co noc płacą możliwe do uniknięcia koszty energii, emitują możliwy do uniknięcia dwutlenek węgla z każdą godziną ciemności i odkładają na później infrastrukturę danych, która będzie stanowić podstawę każdej usługi inteligentnego miasta, której będą oczekiwać ich mieszkańcy.
+86 150 6287 9911 
[email protected] 
Zdarzanie koncentracji przemysłowej drogi, Songqiao Town, Gaoyou City, Jiangsu, Chiny. Copyright © Yangzhou Shangyuan Intelligent Transportation Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
Prywatność
Eng
