Samkonnerade smarta städer ger vackra drömmar. I sådana städer väver digital teknik samman flera unika medborgarfunktioner för att förbättra driftseffektiviteten och intelligensen. Det uppskattas att år 2050 kommer 70% av världens befolkning att bo i smarta städer, där livet kommer att vara friskt, lyckligt och säkert. Av avgörande betydelse lovar det att vara grönt, mänsklighetens sista trumfkort mot förstörelsen av planeten.
Men smarta städer är hårt arbete. Ny teknik är dyra, lokala myndigheter är begränsade och politik skiftar till korta valcykler, vilket gör det svårt att uppnå en mycket operativ och ekonomisk effektiv centraliserad teknikutplaceringsmodell som återanvänds i stadsområden globalt eller nationellt. Faktum är att de flesta av de ledande smarta städerna i rubrikerna egentligen bara är en samling olika teknikexperiment och regionala sidoprojekt, med lite att se fram emot att expandera.
Låt oss titta på dumpare och parkeringsplatser, som är smarta med sensorer och analys; I detta sammanhang är avkastningen på investeringar (ROI) svårt att beräkna och standardisera, särskilt när myndigheter är så fragmenterade (mellan offentliga myndigheter och privata tjänster, samt mellan städer, städer, regioner och länder). Titta på övervakning av luftkvalitet; Hur är det lätt att beräkna effekterna av ren luft på hälsovårdstjänster i en stad? Logiskt sett är smarta städer svåra att implementera, men också svåra att förneka.
Det finns emellertid ett glimt av ljus i dimman av digital förändring. Gatbelysning i alla kommunala tjänster ger en plattform för städer att förvärva smarta funktioner och kombinera flera applikationer för första gången. Titta på de olika Smart Street Lighting -projekten som implementeras i San Diego i USA och Köpenhamn i Danmark, och de ökar i antal. Dessa projekt kombinerar matriser av sensorer med modulära hårdvaruenheter fixerade till ljusstolpar för att möjliggöra fjärrkontroll av själva belysningen och för att köra andra funktioner, såsom trafikräknare, luftkvalitetsmonitorer och till och med pistoldetektorer.
Från höjdpolens höjd har städer börjat ta itu med ”livskraft” på staden på gatan, inklusive trafikflöde och rörlighet, buller och luftföroreningar och nya affärsmöjligheter. Även parkeringssensorer, traditionellt begravda på parkeringsplatser, kan vara billigt och effektivt anslutna till belysningsinfrastrukturen. Hela städer kan plötsligt nätverkas och optimeras utan att gräva upp gator eller hyra utrymme eller lösa abstrakta datorproblem om hälsosammare levande och säkrare gator.
Detta fungerar eftersom smarta belysningslösningar för det mesta inte initialt beräknas med en satsning på besparingar från smarta lösningar. Istället är livskraften i den digitala revolutionen i urbana en oavsiktlig konsekvens av den samtidiga utvecklingen av belysning.
Energibesparingarna från att ersätta glödlampor med LED-belysning med fast tillstånd, tillsammans med lättillgängliga strömförsörjningar och omfattande belysningsinfrastruktur, gör smarta städer genomförbara.
Tempo på LED -omvandlingen är redan platt och smart belysning blomstrar. Cirka 90% av världens 363 miljoner gatuljus kommer att belysas av lysdioder år 2027, enligt Northeast Group, en smart infrastrukturanalytiker. En tredjedel av dem kommer också att köra smarta applikationer, en trend som startade för några år sedan. Tills betydande finansiering och ritningar har publicerats är gatubelysning bäst lämpad som en nätverksinfrastruktur för olika digitala tekniker i storskaliga smarta städer.
Spara LED -kostnad
Enligt tumreglerna som föreslagits av belysning och sensortillverkare kan smart belysning minska infrastrukturrelaterade administrativa och underhållskostnader med 50 till 70 procent. Men de flesta av dessa besparingar (cirka 50 procent, tillräckligt för att göra en skillnad) kan realiseras helt enkelt genom att byta till energieffektiva LED-glödlampor. Resten av besparingarna kommer från att ansluta och kontrollera belysare och överföra intelligent information om hur de arbetar över belysningsnätverket.
Centraliserade justeringar och observationer enbart kan minska underhållskostnaderna avsevärt. Det finns många sätt, och de kompletterar varandra: schemaläggning, säsongskontroll och justering av timing; Feldiagnos och minskat underhållsbil närvaro. Påverkan ökar med storleken på belysningsnätverket och flyter tillbaka till det första ROI -fallet. Marknaden säger att denna strategi kan betala för sig själv på cirka fem år och har potential att betala för sig själv på kortare tid genom att integrera "mjukare" smarta stadskoncept, såsom de med parkeringssensorer, trafikmonitorer, luftkvalitetskontroll och vapendetektorer.
GuideHouse Insights, en marknadsanalytiker, spårar mer än 200 städer för att mäta förändringstakten; Det säger att en fjärdedel av städerna rullar ut smarta belysningssystem. Försäljningen av smarta system är stigande. ABI Research beräknar att globala intäkter kommer att hoppa tiofaldigt till 1,7 miljarder dollar år 2026. Jordens ”glödlampa -ögonblick” är så här; Gatabelysningsinfrastruktur, som är nära besläktad med mänskliga aktiviteter, är vägen framåt som en plattform för smarta städer i ett bredare sammanhang. Redan 2022 kommer mer än två tredjedelar av nya gatubelysningsinstallationer att knytas till en central hanteringsplattform för att integrera data från flera smarta stadssensorer, sade Abi.
Adarsh Krishnan, huvudanalytiker vid ABI Research, sa: "Det finns många fler affärsmöjligheter för smarta stadsleverantörer som utnyttjar stadslättpolinfrastruktur genom att distribuera trådlös anslutning, miljökänsorer och till och med smarta kameror. Utmaningen är att hitta livskraftiga affärsmodeller som uppmuntrar samhället att distribuera multisensorlösningar i skala i en kostnadseffekt."
Frågan är inte längre om man ska ansluta, utan hur och hur mycket man ska ansluta i första hand. Som Krishnan observerar handlar en del av detta om affärsmodeller, men pengar flyter redan in i smarta städer genom kooperativ användbarhetsprivatisering (PPP), där privata företag tar ekonomisk risk i gengäld för framgång inom riskkapital. Prenumerationsbaserade "as-a-service" -kontrakt sprider investeringar under återbetalningsperioder, vilket också stimulerade aktivitet.
Däremot är gatuljus i Europa anslutna till traditionella honungskaknätverk (vanligtvis 2G upp till LTE (4G)) såväl som den nya Honeycomb IoT-standardenheten, LTE-M. Egenskapär Ultra-NarrowBand (UNB) -teknologi spelar också in, tillsammans med Zigbee, en liten spridning av Bluetooth med låg effekt och IEEE 802.15.4 Derivat.
Bluetooth Technology Alliance (SIG) lägger särskild tonvikt på smarta städer. Gruppen förutspår att transporter av lågmakt Bluetooth i smarta städer kommer att växa femfaldigt under de kommande fem åren, till 230 miljoner per år. De flesta är kopplade till tillgångsspårning på offentliga platser, till exempel flygplatser, stadioner, sjukhus, köpcentra och museer. Men Bluetooth med låg effekt riktar sig också till utomhusnätverk. "Assethanteringslösningen förbättrar användningen av smarta stadsresurser och hjälper till att minska driftskostnaderna i staden," sade Bluetooth Technology Alliance.
En kombination av de två teknikerna är bättre!
Varje teknik har sina kontroverser, av vilka några har lösts i debatt. Till exempel föreslår UNB strängare gränser för nyttolast och leveransplaner, utesluter parallellt stöd för flera sensorapplikationer eller för applikationer som kameror som kräver det. Kort räckvidd är billigare och ger större genomströmning för att utveckla belysning som en plattformsinställningar. Det är viktigt att de också kan spela en säkerhetskopieringsroll i händelse av WAN -signalavkoppling och ge ett medel för tekniker att läsa sensorer direkt för felsökning och diagnostik. Bluetooth med låg effekt arbetar till exempel med nästan varje smartphone på marknaden.
Även om ett tätare rutnät kan förbättra robustheten, blir dess arkitektur komplex och sätter högre energibehov på sammankopplade punkt-till-punkt-sensorer. Överföringsområdet är också problematiskt; Täckning med Zigbee och låg effekt Bluetooth är bara några hundra meter högst. Även om en mängd olika kortslutna tekniker är konkurrenskraftiga och väl lämpade för nätbaserade, grannomfattande sensorer, är de stängda nätverk som i slutändan kräver användning av gateways för att överföra signaler tillbaka till molnet.
En honungskakanslutning läggs vanligtvis till i slutet. Trenden för smarta belysningsförsäljare är att använda pek-till-moln-honungskakanslutning för att ge 5 till 15 km avstånd gateway eller sensorenhetstäckning. Bikupteknik ger stort överföringsområde och enkelhet; Det ger också nätverk utanför hyllan och en högre säkerhetsnivå, enligt Hive-samhället.
Neill Young, head of the Internet of Things Vertical at the GSMA, an industry body representing mobile network operators, said: “Action operators… has all the coverage of the entire area, therefore requires no additional infrastructure to connect the urban lighting devices and sensors. In the licensed spectrum honeycomb network has safety and reliability, means that the operator has the best conditions, can support a large number of needs a much longer battery life and minimal maintenance and long transmission distance of lågkostnadsutrustning. ”
Av alla tillgängliga anslutningsteknologier kommer honungskaka att se den största tillväxten under de kommande åren, enligt ABI. Buzz About 5G -nätverk och Scramble för att vara värd för 5G -infrastruktur har fått operatörerna att ta tag i den ljusa polen och fylla små honungskakaenheter i stadsmiljöer. I USA distribuerar Las Vegas och Sacramento LTE och 5G, såväl som smarta stadssensorer, på gatuljus genom transportörer AT&T och Verizon. Hong Kong har just avslöjat en plan för att installera 400 5G-aktiverade lyktstolpar som en del av sitt Smart City-initiativ.
Tät integration av hårdvara
Nielsen tillade: ”Nordic erbjuder kortdistansprodukter med flera lägen och långväga produkter, med sina NRF52840 SOC som stöder lågmakt Bluetooth, Bluetooth Mesh och Zigbee, samt tråd och proprietära 2.4GHz-system. Nordic's Honeycomb Based NRF9160 SIP-erbjudanden både LTE-M och NB-Ib-Ib-System. fördelar. ”
Frekvensseparation gör det möjligt för dessa system att samexistera, med den förstnämnda som körs i det tillståndsfria 2,4 GHz-bandet och det senare som körs varhelst LTE är beläget. Vid lägre och högre frekvenser finns det en avvägning mellan bredare täckning av området och större överföringskapacitet. Men i belysningsplattformar används vanligtvis trådlös teknik för kort räckvidd för att sammankoppla sensorer, kantberäkningskraft används för observation och analys, och honungskaka IoT används för att skicka data tillbaka till molnet, samt sensorkontroll för högre underhållsnivåer.
Hittills har paret med kortdistans- och långväga radioapparater lagts till separat, inte inbyggt i samma kiselchip. I vissa fall separeras komponenterna på grund av att illuminator, sensor och radio är alla olika. Att integrera dubbla radioapparater i ett enda system kommer emellertid att resultera i närmare teknikintegration och lägre förvärvskostnader, som är viktiga överväganden för smarta städer.
Nordic tror att marknaden rör sig i den riktningen. Företaget har integrerat trådlösa och Honeycomb IoT-anslutningstekniker i hårdvara och programvara på utvecklarnivå så att lösningstillverkare kan köra paret samtidigt i testapplikationer. Nordics styrelse DK för NRF9160 SIP designades för utvecklare för att "få sina Honeycomb IoT -applikationer att fungera"; Nordic Thingy: 91 har beskrivits som en "fullfjädrad off-the-hyll-gateway" som kan användas som en prototypplattform utanför hyllan eller proof-of-concept för tidiga produktdesign.
Båda har multi-läge Honeycomb NRF9160 SIP och Multi-Protocol kortdistans NRF52840 SOC. Inbäddade system som kombinerar de två teknologierna för kommersiella IoT -distributioner är bara "månader" borta från kommersialisering, enligt Nordic.
Nordic Nielsen sa: "Smart City Lighting Platform har inrättats all denna anslutningsteknik; marknaden är mycket tydligt hur vi kombinerar dem tillsammans, vi har tillhandahållit lösningar för tillverkarens utvecklingskort, för att testa hur de arbetar tillsammans. De kombineras till affärslösningar är absolut nödvändigt, bara en tidsfråga."
Posttid: Mar-29-2022