Съвременни технологии в интелигентното улично осветление

Интелигентното улично осветление е динамично развиваща се технологична сфера. Все повече от съществуващите конвенционални публични осветителни системи в глобален мащаб биват подменяни със светодиодни и свързани решения, които се отличават с по-висока ефективност, по-дълъг експлоатационен живот и разнообразни възможности за управление. Освен изброените ползи LED осветлението осигурява и по-голяма екологосъобразност, тъй като отделя по-малко количество отпадна топлина и позволява димиране и изключване посредством сензори съобразно количеството дневна светлина и моментната необходимост от осветяване.

Пазарът на интелигентни публични осветителни системи се очаква да достигне близо 40 млрд. щатски долара до 2022 г., гласи актуална прогноза на агенция Infoholic Research. Експертите предвиждат, че за периода 2016-2022 г. продажбите на умно улично осветление ще регистрират комбиниран годишен темп на растеж от над 40%. Тази тенденция е породена от непрекъснатото популяризиране и все по-масовото внедряване на технологии за интелигентни градове по света, както и от развитието на платформата Internet of Things и нарастващия брой мрежово свързани умни устройства. Не на последно място, ръстът на този пазар е стимулиран и от възприемането на иновативни комуникационни технологии за високоскоростен безжичен трансфер на данни като Li-Fi.
Сегментът интелигентно улично осветление обхваща богат асортимент от продукти, включващи LED осветители, контролери и сензори, позволяващи на системата да изпраща информация към централна платформа за управление, както да комуникира с останалите елементи в мрежата.

Стимулиране на пазара

Нарастващата световна популация, населяваща предимно градовете (градското население ще съставлява над 58% от общото до 2025 г.), е един от основните двигатели за ръста на модерни улични осветителни решения. По пътя към трансформацията си в интелигентни екосистеми градовете са в постоянно търсене на технологии за повишаване на енергийната ефективност и по-добро управление на градската инфраструктура. Налице е и активна колаборация между държавите на международно ниво, стимулираща популяризирането на интегрираните и интелигентни градски системи и превръщането на осветлението в свързана услуга.
Този мащабен процес на трансформация включва въвеждането в експлоатация на голям брой и различни типове умни устройства за мониторинг на енергийното потребление, трафика, сигурността и т. н. Нарастването на пазара на свързано улично осветление е правопропорционално на броя реализирани проекти в тази сфера, а те непрекъснато се множат с модернизирането на средата във все повече градове по света съгласно концепцията Smart City.

Особености на съвременните технологии

Едно от най-важните предимства на интелигентните улични осветителни системи е именно възможността за управление на консумацията на електроенергия. Цялостните свързани осветителни платформи се състоят от светодиодни осветители, контролери и различни типове сензори, инсталирани в стълбовете. Обединява ги съответната комуникационна технология и единна централизирана система за управление на свързаните елементи в мрежата. Самата комуникация може да е кабелна или безжична, едно- или двупосочна, с възможности за събиране на данни и мониторинг на отделните устройства и различни променливи.

Интелигентните системи за улично осветление са способни да осъществяват самодиагностика и да регистрират различни проблеми и неизправности, включително нужда от обслужване или подмяна на даден осветител или устройство. Тази възможност на практика елиминира потребността от регулярна инспекция и поддръжка и свързаните с тези дейности разходи, повишавайки качеството и достъпността на осветителната услуга за гражданите.
Свързаните осветители изпращат към централната платформа за управление данни за стойностите на различни параметри като напрежение, температура, големина на тока и т. н. На база възможностите за димиране и изключване на отделни сектори от системата, които към момента не се използват (например поради липса на минувачи или достатъчно количество дневна светлина), се намалява и общото количество парникови газове, отделяни във връзка с експлоатацията на уличното осветление.
Статистиката сочи, че към момента Европа е най-големият пазар на такива решения в света. Най-популярните технологии, използвани за реализиране на проекти в сферата на свързаното публично осветление, са Wi-Fi, ZigBee Bluetooth, PLC (Power Line Communication) и радиочестотната комуникация.

IoT и интелигентна свързаност

Крачка напред в развитието на интелигентното улично осветление е внедряването на Internet of Things технологии в градската среда. Те спомагат за подобряване качеството на живот на гражданите, оптимизиране на разходите и осигуряване на допълнителни услуги чрез свързаната осветителна инфраструктура. IoT-свързаните системи позволяват регулиране на количеството светлина съобразно атмосферните условия например, на базата на информация, изпращана към контролната платформа от интегрираните в различните устройства сензори. Популярни са и така наречените "follow-me" стратегии за осветяване на уличните зони, при които дадени отсеци от системата се включват, изключват или димират, следвайки движението на хората или превозните средства. Свързаните осветителни системи правят възможна специална светлинна сигнализация и дори навигация на човекопотока и трафика по време на масови организирани събития. Едно от най-важните предимства на тази интелигентна свързаност е възможността за повишаване сигурността на градската среда чрез адаптивен отговор на осветлението към различни извънредни събития като пътни инциденти.

Клетъчни технологии

Най-популярната доскоро системна архитектура при интелигентното улично осветление се състои от малки сегменти от улични осветители, свързани към гейтуеи посредством нискочестотна комуникационна технология като PLC (power line carrier) или локална радиочестотна мрежова топология. Тази схема позволява и добавянето на клетъчен модем за резервно обезпечаване на комуникационната връзка към централната софтуерна платформа за управление. Такава конфигурация изисква технологична съвместимост между отделните мрежови елементи и прави трудно разширяването на системата, свързана е с по-високи общи разходи и среща редица експлоатационни ограничения.

С развитието на IoT решенията в практиката все по-често навлиза т. нар. "Point-to-point" (P2P) клетъчна технология, която елиминира нуждата от гейтуеи и сегментни контролери. При нея може да бъде инсталиран безжичен клетъчен модем на всеки стълб за улично осветление, който да бъде конфигуриран за поддръжка на трансфер на данни със съответната скорост и обем според приложението. Малка антена, монтирана на стълба, позволява директна комуникация от всяка точка до централната платформа за управление, създавайки гъвкава и лесно разширяема мрежа. Една такава системна архитектура прави възможно интегрирането на усъвършенствани сензорни и контролни технологии за задействане и изпълнение на различни допълнителни услуги.

Предимства на P2P архитектурата

P2P технологията предлага множество предимства в сравнение с цялостните свързани системи за улично осветление от един производител. Тя осигурява по-голям обхват, по-висока надеждност, ефективност и мащабируемост на инфраструктурното решение в зависимост от приложението. Възможни са и редица допълнителни интелигентни функции – от стандартно димиране до интегрирано видеонаблюдение. В системата за свързано улично осветление могат да бъдат обособени пунктове за спешни обаждания или станции за мониторинг на атмосферните условия и пътната обстановка със съответните сензори за качество на въздуха, шум и дори земетръсна активност. Дигиталната сигнатура на всеки уличен стълб в интелигентната система за публично осветление осигурява необходимата информация в реално време на шофьори, пешеходци и власти, и позволява незабавно локализиране на различни инциденти и извънредни събития.

От техническа гледна точка P2P комуникацията прави по-лесна и гъвкава инсталацията и поддръжката на устройствата в отделните точки. Веднъж свързан, клетъчният модем започва незабавен процес на комуникация със съществуващата мрежа. В допълнение, модемите разполагат с вградена GPS технология, елиминираща нуждата от допълнителни GPS устройства. Това намалява разходите и съкращава етапа на въвеждане в експлоатация.