Bandar pintar yang saling terhubung membawa impian yang indah. Di bandar-bandar sedemikian, teknologi digital menggabungkan pelbagai fungsi sivik yang unik untuk meningkatkan kecekapan dan kecerdasan operasi. Dianggarkan menjelang 2050, 70% penduduk dunia akan tinggal di bandar pintar, di mana kehidupan akan sihat, bahagia dan selamat. Yang penting, ia menjanjikan kehijauan, kad truf terakhir manusia terhadap kemusnahan planet ini.
Tetapi bandar pintar adalah kerja keras. Teknologi baharu mahal, kerajaan tempatan terhad, dan politik beralih kepada kitaran pilihan raya yang pendek, menjadikannya sukar untuk mencapai model penggunaan teknologi berpusat yang sangat cekap operasi dan kewangan yang digunakan semula di kawasan bandar di seluruh dunia atau nasional. Malah, kebanyakan bandar pintar terkemuka dalam tajuk utama sebenarnya hanyalah koleksi eksperimen teknologi yang berbeza dan projek sampingan serantau, dengan sedikit harapan untuk berkembang.
Mari kita lihat tong sampah dan tempat letak kereta, yang pintar dengan sensor dan analitik; Dalam konteks ini, pulangan pelaburan (ROI) sukar untuk dikira dan diseragamkan, terutamanya apabila agensi kerajaan begitu berpecah-belah (antara agensi awam dan perkhidmatan swasta, serta antara bandar, pekan, wilayah dan negara). Lihat pemantauan kualiti udara; Bagaimanakah mudah untuk mengira kesan udara bersih terhadap perkhidmatan kesihatan di bandar? Secara logiknya, bandar pintar sukar untuk dilaksanakan, tetapi juga sukar untuk dinafikan.
Walau bagaimanapun, terdapat secercah cahaya dalam kabus perubahan digital. Lampu jalan dalam semua perkhidmatan perbandaran menyediakan platform untuk bandar-bandar memperoleh fungsi pintar dan menggabungkan pelbagai aplikasi buat kali pertama. Lihatlah pelbagai projek lampu jalan pintar yang dilaksanakan di San Diego di AS dan Copenhagen di Denmark, dan jumlahnya semakin meningkat. Projek-projek ini menggabungkan susunan sensor dengan unit perkakasan modular yang dipasang pada tiang lampu untuk membolehkan kawalan jauh pencahayaan itu sendiri dan untuk menjalankan fungsi lain, seperti kaunter trafik, monitor kualiti udara, dan juga pengesan senjata.
Dari ketinggian tiang lampu, bandar-bandar telah mula menangani "kebolehdiaman" bandar di jalanan, termasuk aliran dan mobiliti lalu lintas, pencemaran bunyi dan udara, serta peluang perniagaan yang baru muncul. Malah sensor tempat letak kereta, yang secara tradisinya ditanam di tempat letak kereta, boleh disambungkan dengan murah dan cekap kepada infrastruktur pencahayaan. Seluruh bandar tiba-tiba boleh dirangkaikan dan dioptimumkan tanpa menggali jalan atau menyewa ruang atau menyelesaikan masalah pengkomputeran abstrak tentang kehidupan yang lebih sihat dan jalan yang lebih selamat.
Ini berkesan kerana, sebahagian besarnya, penyelesaian pencahayaan pintar pada mulanya tidak dikira dengan pertaruhan pada penjimatan daripada penyelesaian pintar. Sebaliknya, daya maju revolusi digital bandar adalah akibat tidak sengaja daripada pembangunan pencahayaan serentak.
Penjimatan tenaga daripada menggantikan mentol pijar dengan lampu LED keadaan pepejal, berserta bekalan kuasa yang sedia ada dan infrastruktur pencahayaan yang meluas, menjadikan bandar pintar berdaya maju.
Kadar penukaran LED sudah mendatar, dan pencahayaan pintar sedang berkembang pesat. Kira-kira 90% daripada 363 juta lampu jalan di dunia akan diterangi oleh LED menjelang 2027, menurut Northeast Group, seorang penganalisis infrastruktur pintar. Satu pertiga daripadanya juga akan menjalankan aplikasi pintar, satu trend yang bermula beberapa tahun yang lalu. Sehingga pembiayaan dan pelan tindakan yang besar diterbitkan, pencahayaan jalan paling sesuai sebagai infrastruktur rangkaian untuk pelbagai teknologi digital di bandar pintar berskala besar.
Jimat kos LED
Mengikut peraturan praktikal yang dicadangkan oleh pengeluar pencahayaan dan sensor, pencahayaan pintar boleh mengurangkan kos pentadbiran dan penyelenggaraan berkaitan infrastruktur sebanyak 50 hingga 70 peratus. Tetapi kebanyakan penjimatan tersebut (kira-kira 50 peratus, cukup untuk membuat perbezaan) boleh direalisasikan hanya dengan beralih kepada mentol LED yang cekap tenaga. Penjimatan selebihnya datang daripada menyambung dan mengawal pencahayaan dan menyampaikan maklumat pintar tentang cara ia berfungsi merentasi rangkaian pencahayaan.
Pelarasan dan pemerhatian berpusat sahaja boleh mengurangkan kos penyelenggaraan dengan ketara. Terdapat banyak cara, dan ia saling melengkapi: penjadualan, kawalan bermusim dan pelarasan masa; Diagnosis kerosakan dan pengurangan kehadiran trak penyelenggaraan. Kesannya meningkat dengan saiz rangkaian pencahayaan dan mengalir kembali ke dalam kes ROI awal. Pasaran mengatakan pendekatan ini boleh membayar sendiri dalam masa kira-kira lima tahun, dan berpotensi untuk membayar sendiri dalam masa yang lebih singkat dengan menggabungkan konsep bandar pintar yang "lebih lembut", seperti yang mempunyai sensor tempat letak kereta, pemantau trafik, kawalan kualiti udara dan pengesan senjata.
Guidehouse Insights, seorang penganalisis pasaran, menjejaki lebih 200 bandar untuk mengukur kadar perubahan; Ia mengatakan satu perempat daripada bandar sedang melancarkan skim pencahayaan pintar. Jualan sistem pintar melonjak naik. ABI Research mengira bahawa pendapatan global akan melonjak sepuluh kali ganda kepada $1.7 bilion menjelang 2026. "Detik mentol lampu" Bumi adalah seperti ini; Infrastruktur pencahayaan jalanan, yang berkait rapat dengan aktiviti manusia, adalah jalan ke hadapan sebagai platform untuk bandar pintar dalam konteks yang lebih luas. Seawal tahun 2022, lebih daripada dua pertiga daripada pemasangan lampu jalan baharu akan dikaitkan dengan platform pengurusan pusat untuk mengintegrasikan data daripada pelbagai sensor bandar pintar, kata ABI.
Adarsh Krishnan, penganalisis utama di ABI Research, berkata: “Terdapat lebih banyak peluang perniagaan untuk vendor bandar pintar yang memanfaatkan infrastruktur tiang lampu bandar dengan menggunakan sambungan tanpa wayar, sensor alam sekitar dan juga kamera pintar. Cabarannya adalah untuk mencari model perniagaan yang berdaya maju yang menggalakkan masyarakat menggunakan penyelesaian berbilang sensor pada skala besar dengan cara yang kos efektif.”
Persoalannya bukan lagi sama ada untuk berhubung, tetapi bagaimana dan berapa banyak untuk berhubung. Seperti yang diperhatikan oleh Krishnan, sebahagian daripadanya adalah tentang model perniagaan, tetapi wang sudah mengalir ke bandar pintar melalui penswastaan utiliti koperasi (PPP), di mana syarikat swasta mengambil risiko kewangan sebagai balasan untuk kejayaan dalam modal teroka. Kontrak "sebagai-perkhidmatan" berasaskan langganan mengagihkan pelaburan sepanjang tempoh pembayaran balik, yang turut memacu aktiviti.
Sebaliknya, Lampu Jalan di Eropah disambungkan ke rangkaian sarang lebah tradisional (biasanya 2G sehingga LTE (4G)) serta peranti standard IoT HONEYCOMB baharu, LTE-M. Teknologi ultra-jalur sempit proprietari (UNB) juga mula digunakan, bersama-sama dengan Zigbee, sebilangan kecil Bluetooth Kuasa Rendah dan derivatif IEEE 802.15.4.
Bluetooth Technology Alliance (SIG) memberi penekanan khusus kepada bandar pintar. Kumpulan itu meramalkan bahawa penghantaran Bluetooth berkuasa rendah di bandar pintar akan meningkat lima kali ganda dalam tempoh lima tahun akan datang, kepada 230 juta setahun. Kebanyakannya dikaitkan dengan penjejakan aset di tempat awam, seperti lapangan terbang, stadium, hospital, pusat membeli-belah dan muzium. Walau bagaimanapun, Bluetooth berkuasa rendah juga disasarkan untuk rangkaian luar. "Penyelesaian pengurusan aset meningkatkan penggunaan sumber bandar pintar dan membantu mengurangkan kos operasi bandar," kata Bluetooth Technology Alliance.
Gabungan Dua Teknik Ini Lebih Baik!
Walau bagaimanapun, setiap teknologi mempunyai kontroversinya, yang sebahagiannya telah diselesaikan dalam perdebatan. Contohnya, UNB mencadangkan had yang lebih ketat pada jadual muatan dan penghantaran, menolak sokongan selari untuk berbilang aplikasi sensor atau untuk aplikasi seperti kamera yang memerlukannya. Teknologi jarak dekat adalah lebih murah dan menyediakan daya pemprosesan yang lebih besar untuk membangunkan Tetapan pencahayaan sebagai platform. Yang penting, ia juga boleh memainkan peranan sandaran sekiranya berlaku pemutusan isyarat WAN dan menyediakan cara untuk juruteknik membaca sensor secara langsung untuk penyahpepijatan dan diagnostik. Bluetooth berkuasa rendah, sebagai contoh, berfungsi dengan hampir setiap telefon pintar di pasaran.
Walaupun grid yang lebih padat dapat meningkatkan keteguhan, seni binanya menjadi kompleks dan memberikan permintaan tenaga yang lebih tinggi pada sensor titik ke titik yang saling berkaitan. Julat penghantaran juga bermasalah; Liputan menggunakan Zigbee dan Bluetooth Kuasa Rendah hanya beberapa ratus meter sahaja. Walaupun pelbagai teknologi jarak dekat adalah kompetitif dan sesuai untuk sensor berasaskan grid, seluruh jiran, ia adalah rangkaian tertutup yang akhirnya memerlukan penggunaan gerbang untuk menghantar isyarat kembali ke awan.
Sambungan sarang lebah biasanya ditambah pada penghujungnya. Trend bagi vendor pencahayaan pintar adalah menggunakan sambungan sarang lebah titik-ke-awan untuk menyediakan liputan pintu masuk atau peranti sensor jarak 5 hingga 15 km. Teknologi sarang lebah membawakan julat penghantaran yang besar dan kesederhanaan; Ia juga menyediakan rangkaian sedia ada dan tahap keselamatan yang lebih tinggi, menurut komuniti Hive.
Neill Young, ketua Internet of Things Vertical di GSMA, sebuah badan industri yang mewakili pengendali rangkaian mudah alih, berkata: “Pengendali tindakan… mempunyai semua liputan seluruh kawasan, oleh itu tidak memerlukan infrastruktur tambahan untuk menyambungkan peranti dan sensor pencahayaan bandar. Dalam rangkaian sarang lebah spektrum berlesen mempunyai keselamatan dan kebolehpercayaan, bermakna pengendali mempunyai keadaan terbaik, boleh menyokong sejumlah besar keperluan hayat bateri yang lebih lama dan penyelenggaraan minimum serta jarak penghantaran yang jauh untuk peralatan kos rendah.”
Daripada semua teknologi sambungan yang tersedia, HONEYCOMB akan menyaksikan pertumbuhan terbesar dalam beberapa tahun akan datang, menurut ABI. Kegemparan tentang rangkaian 5G dan perebutan untuk menjadi tuan rumah infrastruktur 5G telah mendorong pengendali untuk mengambil alih tiang lampu dan mengisi unit sarang lebah kecil di persekitaran bandar. Di Amerika Syarikat, Las Vegas dan Sacramento sedang menggunakan LTE dan 5G, serta sensor bandar pintar, pada lampu jalan melalui syarikat penerbangan AT&T dan Verizon. Hong Kong baru sahaja mendedahkan rancangan untuk memasang 400 tiang lampu yang didayakan 5G sebagai sebahagian daripada inisiatif bandar pintarnya.
Integrasi Perkakasan yang Ketat
Nielsen menambah: “Nordic menawarkan produk jarak dekat dan jarak jauh berbilang mod, dengan SoC nRF52840 yang menyokong Bluetooth berkuasa rendah, Bluetooth Mesh dan Zigbee, serta Thread dan sistem 2.4ghz proprietari. nRF9160 SiP berasaskan Honeycomb Nordic menawarkan sokongan LTE-M dan NB-iot. Gabungan kedua-dua teknologi ini memberikan kelebihan prestasi dan kos.”
Pemisahan frekuensi membolehkan sistem ini wujud bersama, dengan yang pertama berjalan dalam jalur 2.4ghz tanpa kebenaran dan yang kedua berjalan di mana sahaja LTE berada. Pada frekuensi yang lebih rendah dan lebih tinggi, terdapat pertukaran antara liputan kawasan yang lebih luas dan kapasiti penghantaran yang lebih besar. Tetapi dalam platform pencahayaan, teknologi tanpa wayar jarak dekat biasanya digunakan untuk menghubungkan sensor, kuasa pengkomputeran pinggir digunakan untuk pemerhatian dan analisis, dan iot sarang lebah digunakan untuk menghantar data kembali ke awan, serta kawalan sensor untuk tahap penyelenggaraan yang lebih tinggi.
Setakat ini, pasangan radio jarak dekat dan jarak jauh telah ditambah secara berasingan, bukan dibina dalam cip silikon yang sama. Dalam beberapa kes, komponen dipisahkan kerana kegagalan pencahayaan, sensor dan radio semuanya berbeza. Walau bagaimanapun, penyepaduan dwi-radio ke dalam satu sistem akan menghasilkan penyepaduan teknologi yang lebih erat dan kos pemerolehan yang lebih rendah, yang merupakan pertimbangan utama untuk bandar pintar.
Nordic berpendapat pasaran sedang bergerak ke arah itu. Syarikat itu telah mengintegrasikan teknologi sambungan IoT tanpa wayar jarak dekat dan sarang lebah ke dalam perkakasan dan perisian di peringkat pembangun supaya pengeluar penyelesaian boleh menjalankan pasangan ini secara serentak dalam aplikasi ujian. Papan DK Nordic untuk nRF9160 SiP direka bentuk untuk pembangun bagi “menjadikan aplikasi iot Honeycomb mereka berfungsi”; Nordic Thingy:91 telah digambarkan sebagai “gerbang sedia ada sepenuhnya” yang boleh digunakan sebagai platform prototaip sedia ada atau bukti konsep untuk reka bentuk produk awal.
Kedua-duanya mempunyai ciri sarang lebah berbilang mod nRF9160 SiP dan SoC nRF52840 pelbagai protokol jarak pendek. Sistem terbenam yang menggabungkan kedua-dua teknologi untuk penggunaan IoT komersial hanya "berbulan" lagi daripada pengkomersialan, menurut Nordic.
Nordic Nielsen berkata: "Platform pencahayaan bandar pintar telah menyediakan semua teknologi sambungan ini; pasaran sangat jelas bagaimana untuk menggabungkannya bersama-sama, kami telah menyediakan penyelesaian untuk lembaga pembangunan pengeluar, untuk menguji bagaimana ia berfungsi bersama. Ia digabungkan menjadi penyelesaian perniagaan adalah penting, hanya dalam masa yang singkat."
Masa siaran: 29 Mac 2022