Sammankopplade smarta städer ger vackra drömmar.I sådana städer väver digital teknik samman flera unika samhällsfunktioner för att förbättra operativ effektivitet och intelligens.Det uppskattas att år 2050 kommer 70 % av världens befolkning att bo i smarta städer, där livet kommer att vara hälsosamt, lyckligt och säkert.Avgörande är att det lovar att bli grönt, mänsklighetens sista trumfkort mot planetens förstörelse.
Men smarta städer är hårt arbete.Ny teknik är dyra, lokala myndigheter är begränsade och politiken övergår till korta valcykler, vilket gör det svårt att uppnå en mycket operativ och ekonomiskt effektiv centraliserad teknikutvecklingsmodell 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 soptunnor och parkeringsplatser, som är smarta med sensorer och analyser;I detta sammanhang är avkastningen på investeringen (ROI) svår att beräkna och standardisera, särskilt när statliga myndigheter är så splittrade (mellan offentliga myndigheter och privata tjänster, såväl som mellan städer, städer, regioner och länder).Titta på övervakning av luftkvalitet;Hur är det lätt att beräkna effekten av ren luft på hälso- och sjukvården i en stad?Logiskt är smarta städer svåra att implementera, men också svåra att förneka.
Det finns dock en glimt av ljus i dimman av digital förändring.Gatubelysning i alla kommunala tjänster ger en plattform för städer att skaffa smarta funktioner och kombinera flera applikationer för första gången.Titta på de olika smarta gatubelysningsprojekt som genomförs i San Diego i USA och Köpenhamn i Danmark, och de ökar i antal.Dessa projekt kombinerar uppsättningar av sensorer med modulära hårdvaruenheter fästa på ljusstolpar för att möjliggöra fjärrstyrning av själva belysningen och för att köra andra funktioner, såsom trafikräknare, luftkvalitetsmonitorer och till och med pistoldetektorer.
Från höjden av ljusstolpen har städer börjat ta itu med stadens "livsbarhet" på gatan, inklusive trafikflöde och mobilitet, buller och luftföroreningar och nya affärsmöjligheter.Även parkeringssensorer, traditionellt nedgrävda på parkeringsplatser, kan billigt och effektivt kopplas till belysningsinfrastrukturen.Hela städer kan plötsligt kopplas ihop och optimeras utan att gräva upp gator eller hyra utrymme eller lösa abstrakta datorproblem om hälsosammare liv och säkrare gator.
Detta fungerar eftersom smarta belysningslösningar till en början inte beräknas med en satsning på besparingar från smarta lösningar.Istället är livskraften för den urbana digitala revolutionen en oavsiktlig konsekvens av den samtidiga utvecklingen av belysning.
Energibesparingarna genom att byta ut glödlampor med solid-state LED-belysning, tillsammans med lättillgängliga strömförsörjningar och omfattande belysningsinfrastruktur, gör smarta städer genomförbara.
Takten för LED-konvertering är redan oförändrad och smart belysning blomstrar.Cirka 90 % av världens 363 miljoner gatubelysning kommer att vara upplysta 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.Fram tills betydande finansiering och ritningar publiceras är gatubelysning bäst lämpad som nätverksinfrastruktur för olika digitala teknologier i storskaliga smarta städer.
Spara LED-kostnad
Enligt de tumregler som föreslagits av belysnings- och sensortillverkare kan smart belysning minska infrastrukturrelaterade administrations- och underhållskostnader med 50 till 70 procent.Men de flesta av dessa besparingar (cirka 50 procent, tillräckligt för att göra skillnad) kunde realiseras helt enkelt genom att byta till energieffektiva LED-lampor.Resten av besparingarna kommer från att ansluta och styra belysningsinstrument och skicka intelligent information om hur de fungerar över belysningsnätverket.
Enbart centraliserade justeringar och observationer kan minska underhållskostnaderna avsevärt.Det finns många sätt, och de kompletterar varandra: schemaläggning, säsongskontroll och timingjustering;Feldiagnos och minskad underhållslastbil.Effekten ökar med storleken på belysningsnätverket och flyter tillbaka till det initiala ROI-fallet.Marknaden säger att detta tillvägagångssätt kan betala sig själv på cirka fem år och har potential att betala för sig själv på kortare tid genom att införliva "mjukare" smarta stadskoncept, som de med parkeringssensorer, trafikmonitorer, luftkvalitetskontroll och pistoldetektorer .
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 skjuter i höjden.ABI Research beräknar att de globala intäkterna kommer att tiodubblas till 1,7 miljarder dollar till 2026. Jordens "glödlampsögonblick" är så här;Gatubelysningsinfrastruktur, som är nära relaterad till mänskliga aktiviteter, är vägen framåt som en plattform för smarta städer i ett bredare sammanhang.Så tidigt som 2022 kommer mer än två tredjedelar av nya gatubelysningsinstallationer att vara knutna till en central förvaltningsplattform för att integrera data från flera smarta stadssensorer, sa ABI.
Adarsh Krishnan, huvudanalytiker vid ABI Research, sa: "Det finns många fler affärsmöjligheter för leverantörer av smarta städer som utnyttjar urbana ljusstolpars infrastruktur genom att distribuera trådlös anslutning, miljösensorer och till och med smarta kameror.Utmaningen är att hitta livskraftiga affärsmodeller som uppmuntrar samhället att implementera multisensorlösningar i stor skala på ett kostnadseffektivt sätt.”
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 flödar redan till smarta städer genom kooperativa privatiseringar (PPP), där privata företag tar på sig finansiella risker i utbyte mot framgång i riskkapital.Prenumerationsbaserade "as-a-service"-kontrakt sprider investeringar över återbetalningsperioder, vilket också stimulerade aktivitet.
Däremot ansluts Streetlights i Europa till traditionella bikakenätverk (vanligtvis 2G upp till LTE (4G)) samt den nya HONEYCOMB Iot-standardenheten, LTE-M.Proprietär ultra-narrowband (UNB)-teknik kommer också in, tillsammans med Zigbee, en liten spridning av Low-power Bluetooth och IEEE 802.15.4-derivat.
Bluetooth Technology Alliance (SIG) lägger särskild vikt vid smarta städer.Gruppen förutspår att leveranser av lågeffekts Bluetooth i smarta städer kommer att femdubblas under de kommande fem åren, till 230 miljoner per år.De flesta är kopplade till tillgångsspårning på offentliga platser, såsom flygplatser, arenor, sjukhus, köpcentra och museer.Dock är Bluetooth med låg effekt även inriktat på utomhusnätverk."Aset management-lösningen förbättrar utnyttjandet av smarta stadsresurser och hjälper till att minska stadsdriftskostnaderna," sa Bluetooth Technology Alliance.
En kombination av de två teknikerna är bättre!
Varje teknik har sina kontroverser, men några av dem har lösts i debatten.Till exempel föreslår UNB strängare gränser för nyttolast och leveransscheman, vilket utesluter parallellt stöd för flera sensorapplikationer eller för applikationer som kameror som kräver det.Kortdistansteknik är billigare och ger större genomströmning för att utveckla belysning som plattformsinställningar.Viktigt är att de också kan spela en reservroll i händelse av frånkoppling av WAN-signalen och tillhandahålla ett sätt för tekniker att läsa sensorer direkt för felsökning och diagnostik.Lågeffekt Bluetooth fungerar till exempel med nästan alla smartphones på marknaden.
Även om ett tätare rutnät kan öka robustheten, blir dess arkitektur komplex och ställer högre energikrav på sammankopplade punkt-till-punkt-sensorer.Överföringsräckvidden är också problematisk;Täckningen med Zigbee och Low-power Bluetooth är som mest bara några hundra meter.Även om en mängd olika kortdistansteknologier är konkurrenskraftiga och väl lämpade för nätbaserade, granntäckande sensorer, är de slutna nätverk som i slutändan kräver användning av gateways för att överföra signaler tillbaka till molnet.
En bikakekoppling läggs vanligtvis till i slutet.Trenden för leverantörer av smart belysning är att använda punkt-till-moln-bikakeanslutning för att tillhandahålla en gateway- eller sensorenhetstäckning på 5 till 15 km.Bikupeteknik ger stort överföringsområde och enkelhet;Det ger också off-the-shelf nätverk och en högre nivå av säkerhet, enligt Hive community.
Neill Young, chef för Internet of Things Vertical vid GSMA, ett branschorgan som representerar mobilnätsoperatörer, sa: "Action-operatörer... har all täckning över hela området, kräver därför ingen ytterligare infrastruktur för att ansluta stadsbelysningsenheter och sensorer .I det licensierade spektrumet har honeycomb-nätverket säkerhet och tillförlitlighet, innebär att operatören har de bästa förutsättningarna, kan stödja ett stort antal behov en mycket längre batterilivslängd och minimalt underhåll och långt överföringsavstånd för lågkostnadsutrustning.”
Av alla tillgängliga anslutningsteknologier kommer HONEYCOMB att se den största tillväxten under de kommande åren, enligt ABI.Suset om 5G-nätverk och försöket att vara värd för 5G-infrastruktur har fått operatörer att ta tag i ljusstolpen och fylla små bikakeenheter i stadsmiljöer.I USA distribuerar Las Vegas och Sacramento LTE och 5G, såväl som smarta stadssensorer, på gatubelysning via operatörerna AT&T och Verizon.Hongkong har precis presenterat en plan för att installera 400 5G-aktiverade lyktstolpar som en del av sitt initiativ för smart stad.
Tät integration av hårdvara
Nielsen tillade: "Nordic erbjuder produkter med kort räckvidd och lång räckvidd i flera lägen, med sin nRF52840 SoC som stöder lågeffekts Bluetooth, Bluetooth Mesh och Zigbee, samt Thread och proprietära 2,4ghz-system.Nordics Honeycomb-baserade nRF9160 SiP erbjuder både LTE-M och NB-iot-stöd.Kombinationen av de två teknologierna ger prestanda- och kostnadsfördelar."
Frekvensseparation tillåter dessa system att samexistera, med det förra körs i det behörighetsfria 2,4 GHz-bandet och det senare körs varhelst LTE finns.Vid lägre och högre frekvenser finns en avvägning mellan bredare områdestäckning och större överföringskapacitet.Men i belysningsplattformar används vanligtvis trådlös teknik med kort räckvidd för att koppla ihop sensorer, kantberäkningskraft används för observation och analys, och honeycomb iot används för att skicka data tillbaka till molnet, samt sensorkontroll för högre underhållsnivåer.
Hittills har paret kort- och långdistansradioer lagts till separat, inte inbyggda i samma kiselchip.I vissa fall är komponenterna separerade eftersom felen i belysningsinstrumentet, sensorn och radion alla är olika.Men att integrera dubbla radioapparater i ett enda system kommer att resultera i närmare teknikintegration och lägre anskaffningskostnader, vilket är nyckelfaktorer för smarta städer.
Nordic tycker att marknaden går i den riktningen.Företaget har integrerat kortdistans trådlösa och bikakeformade IoT-anslutningstekniker i hårdvara och mjukvara på utvecklarnivå så att lösningstillverkare kan köra paret samtidigt i testapplikationer.Nordics styrelse DK för nRF9160 SiP är designad för utvecklare att "få deras Honeycomb iot-applikationer att fungera";Nordic Thingy:91 har beskrivits som en "fullfjädrad off-the-shelf gateway" som kan användas som en off-the-shelf prototypplattform eller proof-of-concept för tidiga produktdesigner.
Båda har multi-mode honeycomb nRF9160 SiP och multi-protocol short-range nRF52840 SoC.Inbäddade system som kombinerar de två teknologierna för kommersiella IoT-distributioner är bara "månader" från kommersialisering, enligt Nordic.
Nordic Nielsen sa: "Smart stadsbelysningsplattform har satts upp all denna anslutningsteknik;marknaden är mycket tydligt hur man kombinerar dem tillsammans, vi har tillhandahållit lösningar för tillverkares utvecklingskort, för att testa hur de fungerar tillsammans.De kombineras till affärslösningar är absolut nödvändigt, på bara en tidsfråga.”
Posttid: Mar-29-2022