Međusobno povezani pametni gradovi donose prekrasne snove. U takvim gradovima, digitalne tehnologije isprepliću više jedinstvenih građanskih funkcija kako bi poboljšale operativnu efikasnost i inteligenciju. Procjenjuje se da će do 2050. godine 70% svjetske populacije živjeti u pametnim gradovima, gdje će život biti zdrav, sretan i siguran. Ključno je da obećava da će biti zelen, posljednji adut čovječanstva protiv uništenja planete.
Ali pametni gradovi su težak posao. Nove tehnologije su skupe, lokalne vlasti su ograničene, a politika se pomjera ka kratkim izbornim ciklusima, što otežava postizanje visoko operativnog i finansijski efikasnog centraliziranog modela implementacije tehnologije koji se ponovo koristi u urbanim područjima globalno ili nacionalno. U stvari, većina vodećih pametnih gradova u naslovima su zapravo samo skup različitih tehnoloških eksperimenata i regionalnih sporednih projekata, s malo potencijala za proširenje.
Pogledajmo kontejnere za otpad i parkirališta, koji su pametni sa senzorima i analitikom; U tom kontekstu, povrat ulaganja (ROI) je teško izračunati i standardizirati, posebno kada su vladine agencije toliko fragmentirane (između javnih agencija i privatnih usluga, kao i između gradova, regija i država). Pogledajmo praćenje kvalitete zraka; Kako je lako izračunati utjecaj čistog zraka na zdravstvene usluge u gradu? Logično, pametne gradove je teško implementirati, ali ih je i teško poreći.
Međutim, postoji tračak svjetla u magli digitalnih promjena. Ulična rasvjeta u svim komunalnim uslugama pruža platformu gradovima da po prvi put steknu pametne funkcije i kombinuju više aplikacija. Pogledajte razne projekte pametne ulične rasvjete koji se provode u San Diegu u SAD-u i Kopenhagenu u Danskoj, a njihov broj se povećava. Ovi projekti kombinuju nizove senzora sa modularnim hardverskim jedinicama pričvršćenim na stubove rasvjete kako bi omogućili daljinsko upravljanje samom rasvjetom i pokretanje drugih funkcija, kao što su brojači prometa, monitori kvalitete zraka, pa čak i detektori oružja.
Sa visine stubova rasvjete, gradovi su počeli da se bave „kvalitetom života“ u gradu na ulici, uključujući protok saobraćaja i mobilnost, buku i zagađenje vazduha, te nove poslovne prilike. Čak se i parking senzori, tradicionalno zakopani na parkiralištima, mogu jeftino i efikasno povezati sa rasvjetnom infrastrukturom. Čitavi gradovi mogu se odjednom umrežiti i optimizovati bez prekopavanja ulica, iznajmljivanja prostora ili rješavanja apstraktnih računarskih problema o zdravijem životu i sigurnijim ulicama.
Ovo funkcioniše jer, uglavnom, pametna rješenja za rasvjetu nisu inicijalno kalkulisana s uštedama od pametnih rješenja. Umjesto toga, održivost urbane digitalne revolucije je slučajna posljedica istovremenog razvoja rasvjete.
Ušteda energije zamjenom žarulja sa žarnom niti LED rasvjetom, zajedno s lako dostupnim izvorima napajanja i opsežnom infrastrukturom rasvjete, čini pametne gradove izvodljivim.
Tempo LED konverzije je već stagnirao, a pametna rasvjeta je u procvatu. Oko 90% od 363 miliona uličnih svjetala u svijetu bit će osvijetljeno LED diodama do 2027. godine, prema Northeast Group, analitičaru pametne infrastrukture. Trećina njih će također koristiti pametne aplikacije, trend koji je započeo prije nekoliko godina. Dok se ne objave značajna sredstva i nacrti, ulična rasvjeta je najprikladnija kao mrežna infrastruktura za različite digitalne tehnologije u velikim pametnim gradovima.
Uštedite troškove LED dioda
Prema pravilima koja predlažu proizvođači rasvjete i senzora, pametna rasvjeta može smanjiti administrativne troškove i troškove održavanja vezane za infrastrukturu za 50 do 70 posto. Ali većina tih ušteda (oko 50 posto, dovoljno da napravi razliku) mogla bi se ostvariti jednostavnim prelaskom na energetski efikasne LED sijalice. Ostatak uštede dolazi od povezivanja i upravljanja iluminatorima i prenošenja inteligentnih informacija o njihovom radu kroz mrežu rasvjete.
Samo centralizirana podešavanja i zapažanja mogu značajno smanjiti troškove održavanja. Postoji mnogo načina, i oni se međusobno nadopunjuju: raspoređivanje, sezonska kontrola i podešavanje vremena; dijagnostika kvarova i smanjeno prisustvo kamiona za održavanje. Uticaj se povećava s veličinom mreže rasvjete i vraća se u početni slučaj povrata ulaganja. Tržište tvrdi da se ovaj pristup može isplatiti za oko pet godina i ima potencijal da se isplati za kraće vrijeme uključivanjem „mekših“ koncepata pametnog grada, kao što su oni sa senzorima za parkiranje, monitorima saobraćaja, kontrolom kvaliteta zraka i detektorima oružja.
Guidehouse Insights, tržišni analitičar, prati više od 200 gradova kako bi procijenio tempo promjena; navodi se da četvrtina gradova uvodi pametne sisteme rasvjete. Prodaja pametnih sistema raste. ABI Research izračunava da će globalni prihodi do 2026. godine porasti deset puta na 1,7 milijardi dolara. Zemljin "trenutak sijalice" je ovakav; infrastruktura ulične rasvjete, koja je usko povezana s ljudskim aktivnostima, put je naprijed kao platforma za pametne gradove u širem kontekstu. Već 2022. godine, više od dvije trećine novih instalacija ulične rasvjete bit će povezano s centralnom platformom za upravljanje kako bi se integrirali podaci s više senzora pametnih gradova, saopštio je ABI.
Adarsh Krishnan, glavni analitičar u ABI Researchu, rekao je: „Postoji mnogo više poslovnih prilika za dobavljače pametnih gradova koji koriste infrastrukturu urbanih rasvjetnih stubova primjenom bežične povezivosti, senzora za okoliš, pa čak i pametnih kamera. Izazov je pronaći održive poslovne modele koji potiču društvo da primjenjuje višesenzorska rješenja u velikim razmjerima na isplativ način.“
Pitanje više nije da li se povezati, već kako i koliko se uopće povezati. Kao što Krishnan primjećuje, dio ovoga se odnosi na poslovne modele, ali novac već priliva u pametne gradove kroz zadružnu privatizaciju komunalnih preduzeća (JPP), gdje privatne kompanije preuzimaju finansijski rizik u zamjenu za uspjeh u rizičnom kapitalu. Ugovori „kao usluga“ zasnovani na pretplati raspoređuju investiciju tokom perioda otplate, što je također podstaklo aktivnost.
Nasuprot tome, ulična svjetla u Evropi se povezuju na tradicionalne saćaste mreže (obično od 2G do LTE (4G)), kao i na novi HONEYCOMB Iot standardni uređaj, LTE-M. Vlasnička ultra-uskopojasna (UNB) tehnologija također dolazi do izražaja, zajedno sa Zigbee-om, malom varijantom Bluetooth-a niske snage i IEEE 802.15.4 derivatima.
Alijansa za Bluetooth tehnologiju (SIG) stavlja poseban naglasak na pametne gradove. Grupa predviđa da će isporuke Bluetooth uređaja male snage u pametnim gradovima porasti pet puta u narednih pet godina, na 230 miliona godišnje. Većina je povezana s praćenjem imovine na javnim mjestima, kao što su aerodromi, stadioni, bolnice, trgovački centri i muzeji. Međutim, Bluetooth uređaji male snage namijenjeni su i vanjskim mrežama. „Rješenje za upravljanje imovinom poboljšava korištenje resursa pametnih gradova i pomaže u smanjenju troškova gradskog poslovanja“, saopštila je Alijansa za Bluetooth tehnologiju.
Kombinacija dvije tehnike je bolja!
Svaka tehnologija ima svoje kontroverze, od kojih su neke riješene debatom. Na primjer, UNB predlaže stroža ograničenja korisnog tereta i rasporeda isporuke, isključujući paralelnu podršku za više senzorskih aplikacija ili za aplikacije poput kamera koje to zahtijevaju. Tehnologija kratkog dometa je jeftinija i pruža veći protok za razvoj postavki rasvjete kao platforme. Važno je napomenuti da one također mogu igrati rezervnu ulogu u slučaju prekida WAN signala i pružiti tehničarima sredstva za direktno očitavanje senzora radi otklanjanja grešaka i dijagnostike. Bluetooth male snage, na primjer, radi sa gotovo svim pametnim telefonima na tržištu.
Iako gušća mreža može poboljšati robusnost, njena arhitektura postaje složena i stavlja veće energetske zahtjeve na međusobno povezane senzore od tačke do tačke. Domet prijenosa je također problematičan; pokrivenost korištenjem Zigbee-a i Bluetootha male snage je najviše nekoliko stotina metara. Iako su razne tehnologije kratkog dometa konkurentne i dobro prilagođene senzorima baziranim na mreži, koji pokrivaju cijelo susjedstvo, one su zatvorene mreže koje u konačnici zahtijevaju upotrebu pristupnika za prijenos signala natrag u oblak.
Saćasta veza se obično dodaje na kraju. Trend kod dobavljača pametne rasvjete je korištenje saćaste veze od tačke do oblaka kako bi se osigurala pokrivenost gateway-a ili senzorskog uređaja na udaljenosti od 5 do 15 km. Beehive tehnologija donosi veliki domet prijenosa i jednostavnost; Također pruža standardno umrežavanje i viši nivo sigurnosti, prema Hive zajednici.
Neill Young, šef odjela za vertikalni pristup internetu stvari pri GSMA-i, industrijskom tijelu koje predstavlja operatere mobilnih mreža, rekao je: „Akcija operatera... pokriva cijelo područje, stoga ne zahtijeva dodatnu infrastrukturu za povezivanje uređaja za urbanu rasvjetu i senzora. U licenciranoj mreži sa saćastim spektrom, to znači da operater ima najbolje uslove, može podržati veliki broj potreba, mnogo duži vijek trajanja baterije, minimalno održavanje i velike udaljenosti prijenosa jeftine opreme.“
Od svih dostupnih tehnologija povezivanja, HONEYCOMB će doživjeti najveći rast u narednim godinama, prema ABI-ju. Praskanje oko 5G mreža i borba za postavljanje 5G infrastrukture potaknuli su operatere da se angažuju za ulične rasvjetne stupove i popune male saćaste jedinice u urbanim sredinama. U Sjedinjenim Državama, Las Vegas i Sacramento postavljaju LTE i 5G, kao i senzore pametnih gradova, na ulične svjetiljke putem operatera AT&T i Verizon. Hong Kong je upravo predstavio plan za postavljanje 400 uličnih rasvjetnih stupova s omogućenom 5G mrežom kao dio svoje inicijative za pametne gradove.
Čvrsta integracija hardvera
Nielsen je dodao: „Nordic nudi višemodne proizvode kratkog i dugog dometa, a njegov nRF52840 SoC podržava Bluetooth niske potrošnje energije, Bluetooth Mesh i Zigbee, kao i Thread i vlasničke sisteme od 2,4 GHz. Nordicov nRF9160 SiP baziran na Honeycombu nudi podršku i za LTE-M i za NB-IoT. Kombinacija ove dvije tehnologije donosi prednosti u performansama i troškovima.“
Frekvencijsko razdvajanje omogućava koegzistenciju ovih sistema, pri čemu prvi rade u opsegu od 2,4 GHz bez dozvole, a drugi rade gdje god se nalazi LTE. Na nižim i višim frekvencijama postoji kompromis između šire pokrivenosti područja i većeg kapaciteta prijenosa. Ali kod rasvjetnih platformi, bežična tehnologija kratkog dometa se obično koristi za međusobno povezivanje senzora, snaga računarstva na rubu mreže se koristi za posmatranje i analizu, a saćasti IoT se koristi za slanje podataka nazad u oblak, kao i za kontrolu senzora za više nivoe održavanja.
Do sada su par radio uređaja kratkog i dugog dometa dodavani odvojeno, a ne ugrađeni u isti silikonski čip. U nekim slučajevima, komponente su odvojene jer su kvarovi iluminatora, senzora i radija različiti. Međutim, integracija dvostrukih radio uređaja u jedan sistem rezultirat će bližom integracijom tehnologije i nižim troškovima nabavke, što su ključni faktori za pametne gradove.
Nordic smatra da se tržište kreće u tom smjeru. Kompanija je integrirala bežične tehnologije kratkog dometa i tehnologije povezivanja sa saćastim IoT-om u hardver i softver na nivou programera tako da proizvođači rješenja mogu istovremeno pokretati par u testnim aplikacijama. Nordicova ploča DK za nRF9160 SiP dizajnirana je za programere kako bi "natjerali svoje Honeycomb IoT aplikacije da rade"; Nordic Thingy:91 je opisan kao "potpuno razvijeni gotovi pristupnik" koji se može koristiti kao gotova platforma za izradu prototipova ili dokaz koncepta za rane dizajne proizvoda.
Oba imaju višemodni saćasti nRF9160 SiP i višeprotokolni kratkodometni nRF52840 SoC. Ugrađeni sistemi koji kombinuju ove dvije tehnologije za komercijalne IoT implementacije udaljeni su samo "mjeseci" od komercijalizacije, prema Nordicu.
Nordic Nielsen je izjavio: „Platforma za pametnu gradsku rasvjetu uspostavljena je za sve ove tehnologije povezivanja; tržište je vrlo jasno kako ih kombinirati, pružili smo rješenja za razvojne ploče proizvođača kako bismo testirali kako funkcioniraju zajedno. Njihovo kombiniranje u poslovna rješenja je imperativ, samo je pitanje vremena.“
Vrijeme objave: 29. mart 2022.