Փողոցային լուսավորությունը իդեալական հարթակ է փոխկապակցված խելացի քաղաքների համար

Փոխկապակցված խելացի քաղաքները գեղեցիկ երազանքներ են բերում։ Նման քաղաքներում թվային տեխնոլոգիաները միահյուսում են բազմաթիվ եզակի քաղաքացիական գործառույթներ՝ գործառնական արդյունավետությունն ու ինտելեկտը բարելավելու համար։ Հաշվարկվում է, որ մինչև 2050 թվականը աշխարհի բնակչության 70%-ը կապրի խելացի քաղաքներում, որտեղ կյանքը կլինի առողջ, երջանիկ և անվտանգ։ Կարևորագույնն այն է, որ այն խոստանում է լինել կանաչ՝ մարդկության վերջին հաղթաթուղթը մոլորակի ոչնչացման դեմ։

Սակայն խելացի քաղաքները դժվար գործ են։ Նոր տեխնոլոգիաները թանկ են, տեղական ինքնակառավարման մարմինները սահմանափակված են, և քաղաքականությունը տեղափոխվում է կարճ ընտրական ցիկլերի, ինչը դժվարացնում է բարձր գործառնական և ֆինանսապես արդյունավետ կենտրոնացված տեխնոլոգիաների տեղակայման մոդելի ստեղծումը, որը վերօգտագործվում է քաղաքային տարածքներում ամբողջ աշխարհում կամ ամբողջ երկրում։ Իրականում, վերնագրերում ներկայացված առաջատար խելացի քաղաքների մեծ մասը իրականում պարզապես տարբեր տեխնոլոգիական փորձերի և տարածաշրջանային կողմնակի նախագծերի հավաքածու է, որոնք քիչ բան ունեն ընդլայնվելու ակնկալիքով։

Եկեք նայենք աղբամաններին և կայանատեղիներին, որոնք խելացի են՝ սենսորներով և վերլուծական նյութերով։ Այս համատեքստում ներդրումների վերադարձը (ROI) դժվար է հաշվարկել և ստանդարտացնել, հատկապես, երբ պետական ​​​​մարմինները այդքան մասնատված են (պետական ​​​​մարմինների և մասնավոր ծառայությունների, ինչպես նաև քաղաքների, շրջանների և երկրների միջև)։ Նայեք օդի որակի մոնիթորինգին. Ինչպե՞ս է հեշտ հաշվարկել մաքուր օդի ազդեցությունը քաղաքի առողջապահական ծառայությունների վրա։ Տրամաբանորեն, խելացի քաղաքները դժվար է իրականացնել, բայց նաև դժվար է ժխտել։

Այնուամենայնիվ, թվային փոփոխությունների մշուշի մեջ կա լույսի մի շող։ Բոլոր քաղաքային ծառայություններում փողոցային լուսավորությունը քաղաքներին հարթակ է տրամադրում խելացի գործառույթներ ձեռք բերելու և առաջին անգամ բազմաթիվ կիրառություններ համատեղելու համար։ Նայեք ԱՄՆ-ի Սան Դիեգոյում և Դանիայի Կոպենհագենում իրականացվող խելացի փողոցային լուսավորության տարբեր նախագծերին, և դրանց թիվն աճում է։ Այս նախագծերը համատեղում են սենսորների զանգվածները լուսային սյուներին ամրացված մոդուլային սարքավորումների հետ՝ թույլ տալով հեռակառավարել լուսավորությունը և գործարկել այլ գործառույթներ, ինչպիսիք են երթևեկության հաշվիչները, օդի որակի մոնիտորները և նույնիսկ զենքի դետեկտորները։

Լուսային սյան բարձունքից քաղաքները սկսել են լուծել քաղաքի «կենսունակության» հարցերը փողոցներում, ներառյալ երթևեկության հոսքը և շարժունակությունը, աղմուկը և օդի աղտոտվածությունը, ինչպես նաև ի հայտ եկող բիզնես հնարավորությունները: Նույնիսկ կայանատեղիի սենսորները, որոնք ավանդաբար թաղված են կայանատեղիներում, կարող են էժան և արդյունավետ կերպով միացվել լուսավորության ենթակառուցվածքին: Ամբողջ քաղաքները կարող են հանկարծակի ցանցավորվել և օպտիմալացվել՝ առանց փողոցներ փորելու, տարածք վարձակալելու կամ առողջ ապրելակերպի և անվտանգ փողոցների վերաբերյալ վերացական համակարգչային խնդիրներ լուծելու:

Սա աշխատում է, քանի որ, մեծ մասամբ, խելացի լուսավորության լուծումները սկզբում չեն հաշվարկվում խելացի լուծումներից խնայողությունների վրա խաղադրույք կատարելով։ Փոխարենը, քաղաքային թվային հեղափոխության կենսունակությունը լուսավորության միաժամանակյա զարգացման պատահական հետևանք է։

Շիկացման լամպերը պինդ վիճակում գտնվող LED լուսավորությամբ փոխարինելու միջոցով էներգախնայողությունը, զուգորդված հեշտությամբ հասանելի էլեկտրամատակարարման աղբյուրների և լուսավորության լայնածավալ ենթակառուցվածքների հետ, խելացի քաղաքները դարձնում են իրագործելի։

LED լամպերի փոխակերպման տեմպն արդեն իսկ անփոփոխ է, իսկ խելացի լուսավորությունը բուռն զարգացում է ապրում: Աշխարհի 363 միլիոն փողոցային լամպերի մոտ 90%-ը մինչև 2027 թվականը կլուսավորվի LED լամպերով, ըստ խելացի ենթակառուցվածքների վերլուծաբան Northeast Group-ի: Դրանց մեկ երրորդը նաև կօգտագործի խելացի հավելվածներ, մի միտում, որը սկսվել է մի քանի տարի առաջ: Մինչև զգալի ֆինանսավորման և նախագծերի հրապարակումը, փողոցային լուսավորությունը լավագույնս հարմար է որպես ցանցային ենթակառուցվածք տարբեր թվային տեխնոլոգիաների համար խոշոր խելացի քաղաքներում:

Խնայեք LED-ի արժեքը

Լուսավորության և սենսորների արտադրողների կողմից առաջարկվող հիմնական կանոնների համաձայն՝ խելացի լուսավորությունը կարող է 50-70 տոկոսով կրճատել ենթակառուցվածքների հետ կապված վարչական և սպասարկման ծախսերը: Սակայն այդ խնայողությունների մեծ մասը (մոտ 50 տոկոս, բավական է տարբերություն ստեղծելու համար) կարելի է իրականացնել պարզապես էներգաարդյունավետ LED լամպերի անցնելով: Մնացած խնայողությունները ստացվում են լուսավորության սարքերը միացնելու և կառավարելու, ինչպես նաև լուսավորության ցանցում դրանց աշխատանքի մասին խելացի տեղեկատվության փոխանցման միջոցով:

Միայն կենտրոնացված ճշգրտումներն ու դիտարկումները կարող են զգալիորեն կրճատել սպասարկման ծախսերը: Կան բազմաթիվ եղանակներ, և դրանք լրացնում են միմյանց՝ ժամանակացույց, սեզոնային վերահսկողություն և ժամանակացույցի ճշգրտում, անսարքությունների ախտորոշում և սպասարկման մեքենաների ներկայության նվազում: Ազդեցությունը մեծանում է լուսավորության ցանցի չափի հետ մեկտեղ և վերադառնում է սկզբնական ROI դեպքին: Շուկան ասում է, որ այս մոտեցումը կարող է իրեն արդարացնել մոտ հինգ տարվա ընթացքում և ունի ներուժ՝ իրեն արդարացնելու ավելի կարճ ժամանակում՝ ներառելով «ավելի մեղմ» խելացի քաղաքի հայեցակարգեր, ինչպիսիք են կայանման սենսորներով, երթևեկության մոնիտորներով, օդի որակի վերահսկմամբ և զենքի դետեկտորներով սարքերը:

Guidehouse Insights-ը՝ շուկայի վերլուծաբանը, հետևում է ավելի քան 200 քաղաքների՝ փոփոխությունների տեմպը գնահատելու համար։ Այն նշում է, որ քաղաքների մեկ քառորդը ներդնում է խելացի լուսավորության սխեմաներ։ Խելացի համակարգերի վաճառքը կտրուկ աճում է։ ABI Research-ը հաշվարկում է, որ համաշխարհային եկամուտները տասնապատիկ կաճեն՝ հասնելով 1.7 միլիարդ դոլարի մինչև 2026 թվականը։ Երկրի «լամպի պահը» այսպիսին է. փողոցային լուսավորության ենթակառուցվածքը, որը սերտորեն կապված է մարդկային գործունեության հետ, ավելի լայն համատեքստում խելացի քաղաքների համար առաջխաղացման ուղին է։ ABI-ն նշել է, որ արդեն 2022 թվականին փողոցային լուսավորության նոր տեղադրումների ավելի քան երկու երրորդը կապված կլինի կենտրոնական կառավարման հարթակի հետ՝ բազմաթիվ խելացի քաղաքների սենսորներից ստացված տվյալները ինտեգրելու համար։

ABI Research-ի գլխավոր վերլուծաբան Ադարշ Կրիշնանն ասել է. «Խելացի քաղաքների մատակարարների համար կան շատ ավելի շատ բիզնես հնարավորություններ, որոնք օգտագործում են քաղաքային լուսային սյուների ենթակառուցվածքը՝ տեղակայելով անլար կապ, շրջակա միջավայրի սենսորներ և նույնիսկ խելացի տեսախցիկներ: Խնդիրն այն է, որ գտնվեն կենսունակ բիզնես մոդելներ, որոնք կխրախուսեն հասարակությանը կիրառել բազմասենսորային լուծումներ մեծածավալ և ծախսարդյունավետ եղանակով»:

Հարցն այլևս այն չէ, թե արդյոք միանալ, այլ՝ ինչպես և որքանով։ Ինչպես նշում է Քրիշնանը, սա մասամբ վերաբերում է բիզնես մոդելներին, բայց գումարն արդեն իսկ հոսում է խելացի քաղաքներ՝ համագործակցային կոմունալ ծառայությունների մասնավորեցման (ՀԿՄ) միջոցով, որտեղ մասնավոր ընկերությունները ֆինանսական ռիսկեր են ստանձնում ռիսկային կապիտալի հաջողության դիմաց։ Բաժանորդագրության վրա հիմնված «որպես ծառայություն» պայմանագրերը բաշխում են ներդրումները վճարման ժամկետների միջև, ինչը նույնպես խթանում է գործունեությունը։

Ի հակադրություն դրա, Եվրոպայում փողոցային լուսավորության համակարգերը միացվում են ավանդական «մեղրամոմ» ցանցերին (սովորաբար 2G-ից մինչև LTE (4G)), ինչպես նաև նոր HONEYCOMB IoT ստանդարտ սարքին՝ LTE-M-ին: Գործի է մտնում նաև սեփական գերնեղաշերտ (UNB) տեխնոլոգիան, ինչպես նաև Zigbee-ն՝ ցածր էներգիայի Bluetooth-ի փոքր տեսակ, և IEEE 802.15.4 ածանցյալները:

Bluetooth տեխնոլոգիաների դաշինքը (SIG) հատուկ շեշտադրում է կատարում խելացի քաղաքների վրա: Խումբը կանխատեսում է, որ ցածր հզորությամբ Bluetooth-ի մատակարարումները խելացի քաղաքներում հաջորդ հինգ տարիների ընթացքում կաճի հնգապատիկ՝ հասնելով տարեկան 230 միլիոնի: Դրանց մեծ մասը կապված է հասարակական վայրերում, ինչպիսիք են օդանավակայանները, մարզադաշտերը, հիվանդանոցները, առևտրի կենտրոնները և թանգարանները, ակտիվների հետևման հետ: Այնուամենայնիվ, ցածր հզորությամբ Bluetooth-ը նախատեսված է նաև բացօթյա ցանցերի համար: «Ակտիվների կառավարման լուծումը բարելավում է խելացի քաղաքի ռեսուրսների օգտագործումը և օգնում է կրճատել քաղաքային շահագործման ծախսերը», - նշել է Bluetooth տեխնոլոգիաների դաշինքը:

Երկու տեխնիկաների համադրությունն ավելի լավ է!

Սակայն յուրաքանչյուր տեխնոլոգիա ունի իր հակասությունները, որոնցից մի քանիսը լուծվել են քննարկումների արդյունքում: Օրինակ՝ UNB-ն առաջարկում է ավելի խիստ սահմանափակումներ օգտակար բեռի և մատակարարման ժամանակացույցի վերաբերյալ՝ բացառելով բազմաթիվ սենսորային կիրառությունների զուգահեռ աջակցությունը կամ այն ​​պահանջող կիրառությունների, ինչպիսիք են տեսախցիկները, համար: Կարճ հեռավորության տեխնոլոգիան ավելի էժան է և ապահովում է ավելի մեծ թողունակություն լուսավորության որպես հարթակի կարգավորումներ մշակելու համար: Կարևոր է, որ դրանք կարող են նաև պահեստային դեր խաղալ WAN ազդանշանի անջատման դեպքում և տեխնիկներին հնարավորություն տալ անմիջապես կարդալ սենսորները՝ վրիպազերծման և ախտորոշման համար: Օրինակ՝ ցածր հզորության Bluetooth-ը աշխատում է շուկայում առկա գրեթե բոլոր սմարթֆոնների հետ:

Չնայած ավելի խիտ ցանցը կարող է բարձրացնել կայունությունը, դրա ճարտարապետությունը դառնում է բարդ և ավելի բարձր էներգիայի պահանջարկ է առաջացնում փոխկապակցված կետից կետ սենսորների վրա: Փոխանցման հեռավորությունը նույնպես խնդրահարույց է. Zigbee-ի և ցածր էներգիայի Bluetooth-ի միջոցով ծածկույթը առավելագույնը մի քանի հարյուր մետր է: Չնայած կարճ հեռավորության մի շարք տեխնոլոգիաներ մրցունակ են և հարմար են ցանցային, հարևանների լայնածավալ սենսորների համար, դրանք փակ ցանցեր են, որոնք, ի վերջո, պահանջում են դարպասների օգտագործում՝ ազդանշանները ամպին փոխանցելու համար:

Վերջում սովորաբար ավելացվում է մեղրամոմային միացում: Խելացի լուսավորության մատակարարների շրջանում միտումն այն է, որ օգտագործվի կետից ամպային մեղրամոմային միացում՝ 5-ից 15 կմ հեռավորության վրա դարպասի կամ սենսորային սարքի ծածկույթ ապահովելու համար: Beehive տեխնոլոգիան ապահովում է փոխանցման մեծ հեռավորություն և պարզություն. այն նաև ապահովում է պատրաստի ցանցային կապ և անվտանգության ավելի բարձր մակարդակ, ըստ Hive համայնքի:

Նիլ Յանգը, GSMA-ի (բջջային ցանցի օպերատորներ ներկայացնող արդյունաբերական մարմին) «Ինտերնետի իրերի ուղղահայաց» բաժնի ղեկավարը, ասել է. «Գործող օպերատորները… ունեն ամբողջ տարածքի ծածկույթը, հետևաբար, քաղաքային լուսավորության սարքերը և սենսորները միացնելու համար լրացուցիչ ենթակառուցվածքներ չեն պահանջվում: Լիցենզավորված սպեկտրի մեղրամոմային ցանցն ունի անվտանգություն և հուսալիություն, ինչը նշանակում է, որ օպերատորն ունի լավագույն պայմանները, կարող է բավարարել մեծ թվով կարիքներ, մարտկոցի շատ ավելի երկար աշխատանքային կյանք, նվազագույն սպասարկում և ցածրարժեք սարքավորումների երկար փոխանցման հեռավորություն»:

ABI-ի տվյալներով՝ բոլոր հասանելի կապի տեխնոլոգիաներից HONEYCOMB-ը կտեսնի ամենամեծ աճը առաջիկա տարիներին: 5G ցանցերի շուրջ աղմուկը և 5G ենթակառուցվածքներ տեղադրելու ջանքերը օպերատորներին դրդել են գրավել լուսային սյուները և լցնել քաղաքային միջավայրերում գտնվող փոքր մեղրամոմային բլոկները: Միացյալ Նահանգներում Լաս Վեգասը և Սակրամենտոն AT&T և Verizon օպերատորների միջոցով փողոցային լուսավորության վրա տեղադրում են LTE և 5G, ինչպես նաև խելացի քաղաքի սենսորներ: Հոնկոնգը հենց նոր հրապարակել է իր «խելացի քաղաք» նախաձեռնության շրջանակներում 400 5G-ով աշխատող լամպասյուներ տեղադրելու ծրագիրը:

Սարքավորումների սերտ ինտեգրում

Nielsen-ը հավելեց. «Nordic-ը առաջարկում է բազմառեժիմ կարճ և երկար հեռահարության արտադրանք, իր nRF52840 SoC-ով, որը աջակցում է ցածր հզորության Bluetooth-ին, Bluetooth Mesh-ին և Zigbee-ին, ինչպես նաև Thread-ին և սեփական 2.4GHz համակարգերին: Nordic-ի Honeycomb-ի վրա հիմնված nRF9160 SiP-ն առաջարկում է LTE-M և NB-iot աջակցություն: Երկու տեխնոլոգիաների համադրությունը ապահովում է արդյունավետության և գնի առավելություններ»:

Հաճախականության տարանջատումը թույլ է տալիս այս համակարգերին համակեցություն հաստատել, որտեղ առաջինը գործում է թույլտվություն չպահանջող 2.4 ԳՀց հաճախականության տիրույթում, իսկ երկրորդը՝ այնտեղ, որտեղ գտնվում է LTE-ն: Ցածր և բարձր հաճախականությունների դեպքում կա փոխզիջում ավելի լայն տարածքի ծածկույթի և ավելի մեծ փոխանցման հզորության միջև: Սակայն լուսավորության հարթակներում կարճ հեռավորության անլար տեխնոլոգիան սովորաբար օգտագործվում է սենսորների փոխկապակցման համար, եզրային հաշվողական հզորությունը՝ դիտարկման և վերլուծության համար, իսկ մեղրամոմային IoT-ն՝ տվյալները ամպ ուղարկելու, ինչպես նաև սենսորային կառավարման համար՝ ավելի բարձր սպասարկման մակարդակների համար:

Մինչ օրս կարճ և երկար հեռահարության ռադիոկայանների զույգը ավելացվել է առանձին, այլ ոչ թե ներկառուցված նույն սիլիկոնային չիպի մեջ։ Որոշ դեպքերում բաղադրիչները առանձնացված են, քանի որ լուսավորիչի, սենսորի և ռադիոկայանի խափանումները բոլորը տարբեր են։ Այնուամենայնիվ, կրկնակի ռադիոկայանների ինտեգրումը մեկ համակարգի մեջ կհանգեցնի ավելի սերտ տեխնոլոգիական ինտեգրման և ձեռքբերման ծախսերի նվազման, որոնք խելացի քաղաքների համար հիմնական նկատառումներ են։

Nordic-ը կարծում է, որ շուկան շարժվում է այդ ուղղությամբ: Ընկերությունը մշակողների մակարդակով ինտեգրել է կարճ հեռավորության անլար և մեղրամոմային IoT կապի տեխնոլոգիաները սարքավորումների և ծրագրային ապահովման մեջ, որպեսզի լուծումների արտադրողները կարողանան միաժամանակ գործարկել այս երկուսը փորձարկման ծրագրերում: Nordic-ի DK տախտակը nRF9160 SiP-ի համար նախատեսված է մշակողների համար՝ «իրենց մեղրամոմային IoT ծրագրերը աշխատեցնելու համար». Nordic Thingy:91-ը նկարագրվել է որպես «լիարժեք պատրաստի դարպաս», որը կարող է օգտագործվել որպես պատրաստի նախատիպերի հարթակ կամ վաղ արտադրանքի դիզայնի հայեցակարգի ապացույց:

Երկուսն էլ ունեն բազմառեժիմային nRF9160 մեղրամոմային SiP և բազմապրոտոկոլային կարճաժամկետ nRF52840 SoC: Nordic-ի տվյալներով՝ երկու տեխնոլոգիաները համատեղող ներդրված համակարգերը առևտրայնացումից ընդամենը «ամիսներ» են հեռու:

Nordic Nielsen-ը նշել է. «Խելացի քաղաքային լուսավորության հարթակը ստեղծվել է այս բոլոր միացման տեխնոլոգիաների համար։ Շուկայում շատ հստակ է, թե ինչպես կարելի է դրանք համատեղել, մենք լուծումներ ենք տրամադրել արտադրողների զարգացման խորհրդին, որպեսզի ստուգենք, թե ինչպես են դրանք համատեղ աշխատում։ Դրանք բիզնես լուծումների մեջ միավորելը պարզապես ժամանակի հարց է»։