Gatvių apšvietimo sistemos: išmaniųjų technologijų gidas

Gatvių apšvietimo sistemos: nuo paprastų iki išmanių

Trumpa apžvalga

Šiuolaikinis gatvių apšvietimas jau seniai nebėra vien LED šviestuvų diegimas. Tai kompleksinės sistemos, kuriose integruojami valdikliai, jutikliai, adaptyvus apšvietimas, belaidis ryšys ir duomenų analitika. Anksčiau, pats paprasčiausias LED apšvietimas leisdavo sumažinti energijos sąnaudas dėl efektyvesnių šviesos šaltinių. Tačiau šmaniosios apšvietimo sistemos suteikia papildomų galimybių: leidžia valdyti apšvietimą nuotoliniu būdu, reaguoti į gedimus jų įvykimo momentu, integruoti įvairius IoT sprendimus ir pan. Tokias sistemas įgalina kelios pagrindinės technologijos, tokios kaip DALI, Zhaga, belaidžio ryšio tinklai (LoRaWAN, NB-IoT, LTE-M) ir TALQ. Europos rinkoje šios technologijos, dar žinomos kaip atvirieji standartai, vis dažniau yra laikomos ne papildomu privalumu, o baziniu reikalavimu. Tai lemia energijos efektyvumo reikalavimai, klimato tikslai ir vis didesnis dėmesys sistemų suderinamumui.

Gatvių apšvietimo sistemų evoliucija

Keturios gatvių apšvietimo sistemų kartos

1 karta. Tradicinės sistemos (iki 2010 m.)

• Aukšto slėgio natrio (HPS) arba metalo halogenų šviestuvai
• Paprastas valdymas per fotoelementą arba astronominį laikmatį
• Jokio nuotolinio stebėjimo ar diagnostikos
• Rankinė priežiūra (reaktyvi, ne prognozuojamoji)

2 karta. Bazinės LED gatvių apšvietimo sistemos (2010–2015 m.)

• LED šviestuvai pakeičia tradicinius šviesos šaltinius
• 50–60 % energijos sutaupymas, lyginant su natrio halogeno šviestuvais
• Dažniausiai išlaikomas tas pats paprastas valdymas (fotoelementas / laikmatis)
• Jokių išmanių funkcijų

3 karta. Programuojamos gatvių apšvietimo sistemos (2015–2020 m.)

• Programuojami pritemdymo grafikai
• Nuotolinis įjungimo / išjungimo valdymas
• Bazinis būsenos stebėjimas
• Komunikacija: dažniausiai nuosava arba pereinanti prie standartais pagrįstų sprendimų

4 karta. Išmanios (angl. „smart city“) gatvių apšvietimo sistemos (nuo 2020 m.)

• Adaptyvus valdymas pagal jutiklių duomenis realiu laiku
• Integracija su įvairiais daiktų interneto įrenginiais, pvz., oro taršos jutikliais
• Atvira, standartais pagrįsta architektūra (DALI, Zhaga, TALQ)
• Prognozuojamoji analitika ir priežiūra

Gatvių apšvietimo sistemų palyginimas

Pastaba: terminai „išmani” ir „protinga” sistema rinkoje naudojami kaip sinonimai siekiant apibūdinti pažangiausias sistemas. Daugelis esamų sistemų vis dar yra „programuojamos” sistemos (3 karta), kurias miestai neretai nori atnaujinti į pilnavertes išmaniąsias/protingas sistemas.

Pagrindinės technologijos šiuolaikinėse gatvių apšvietimo sistemose

1. Šviestuvų valdymas: DALI protokolas

Ką įgalina DALI:

• Individualus valdymas: kiekvienas šviestuvas valdomas atskirai
• Dvikryptė komunikacija: valdikliai ne tik siunčia komandas, bet ir gauna informaciją atgal. Tai leidžia vykdyti diagnostiką, stebėti energijos suvartojimą ir aptikti gedimus
• Jutiklių integracija: DALI leidžia integruoti įvairius jutiklius į valdymo sistemą
• Scenarijų valdymas: galima kurti ir automatiškai taikyti skirtingus apšvietimo scenarijus

Kodėl DALI svarbus:

DALI suteikia standartizuotą pagrindą šviestuvų valdymui naudojant jų valdiklius ir jutiklius. Tai leidžia įgyvendinti adaptyvų apšvietimą realiu laiku ir rinkti diagnostinius duomenis.

2. Fizinė jutiklių integracija: Zhaga

Ką įgalina Zhaga:

• Modulinis jutiklių prijungimas. Standartizuotos jungtys (ypač Book 18) leidžia lengvai prijungti jutiklius („plug-and-play“ metodas)
• Kelių tiekėjų pasirinkimas. Galima naudoti skirtingų gamintojų įrenginius, pvz., vieno gamintojo valdymo sistemą ir kito gamintojo šviestuvų valdiklius
• Ateities lankstumas. Nauji įrenginiai gali būti pridedami nekeičiant šviestuvų
• Fazuotas diegimas. Iš pradžių gali būti įrengiami šviestuvai, o papildomi valdikliai pridedami vėliau

Kodėl Zhaga standartas yra svarbus:

Šiuolaikinis miestų apšvietimas tampa daiktų interneto infrastruktūros dalimi. O Zhaga leidžia šią infrastruktūrą plėsti be sudėtingų ir brangių keitimų.

3. Belaidis ryšys

Pagrindinės technologijos:

LoRaWAN

• Mažas energijos suvartojimas, didelis veikimo atstumas (iki ~15 km kaimo vietovėse, 2–5 km mieste)
• Tinka jutiklių duomenims perduoti
• Plačiai naudojamas Europoje

NB-IoT

• Mobiliojo ryšio pagrindas
• Geras signalas tankioje miesto aplinkoje
• Patikimas didesniems tinklams

LTE-M

• Taip pat mobiliojo ryšio technologija
• Didesnis pralaidumas
• Tinka sudėtingesnėms, didesnio duomenų kiekio perdavimo reikalaujantiems įrenginiams ir sistemoms

4. Tinklo valdymas: TALQ

Ką įgalina TALQ:

• Tiekėjų valdymas. Viena valdymo platforma gali valdyti skirtingų gamintojų įrangą
• Sistemų integracija. Apšvietimas gali būti integruojamas su įvairiais jutikliais, pvz., oro taršos
• Programinės įrangos lankstumas. Savivaldybės nėra pririštos prie vieno tiekėjo

Kodėl TALQ yra svarbus:

TALQ leidžia centralizuotai valdyti sistemą ir integruoti ją su kitomis miesto reikmėmis, o tai yra būtina efektyviam miesto infrastruktūros valdymui.

5. Duomenų analitika

Ką suteikia duomenų analizė:

• Naudojimo modelių atpažinimas. Leidžia optimizuoti energijos suvartojimą
• Anomalijų aptikimas. Padeda laiku pastebėti gedimus
• Prognozuojamoji priežiūra. Įrangos atnaujinimas numatomas iš anksto, remiantis veikimo duomenimis
• Automatinis optimizavimas. Apšvietimo scenarijai nuolat koreguojami pagal realias sąlygas

Dažnas klausimas: ar sistema veikia dingus ryšiui?

Taip, jei ji tinkamai suprojektuota. Pažangių sistemų valdikliai gali veikti autonomiškai, t.y., dingus ryšiui, sistema toliau veikia pagal numatytus scenarijus

Gatvių apšvietimo sistemų architektūra

Pažangios gatvių apšvietimo sistemos paprastai kuriamos pagal lygmenų architektūrą:

1 lygmuo. Šviestuvai

• LED šviestuvai su DALI sąsajomis
• Zhaga Book 18 jungtys

2 lygmuo. Šviestuvų valdikliai ir ryšio valdikliai bei jutikliai

• Duomenų surinkimas iš kelių šviestuvų
• Šviestuvo lygmens valdymo logika
• Belaidis ryšys su centrine valdymo sistema

3 lygmuo. Komunikacijos tinklas

• LoRaWAN, NB-IoT, LTE-M ryšys
• Duomenų perdavimas tarp įrenginių ir centrinės valdymo platformos

4 lygmuo. Centrinė valdymo platforma

• Visos infrastruktūros stebėjimas ir valdymas
• Analitika, įspėjimai ir ataskaitos

Europos rinka gatvių apšvietimo sistemoms

Reguliaciniai ir politiniai veiksniai

• ES energijos efektyvumo direktyvos. Europos Sąjungos direktyvos vis dažniau reikalauja ne tik efektyvių šviestuvų, bet ir efektyvaus valdymo.
• Klimato tikslai. Miestai, siekiantys CO2 neutralumo, ieško sprendimų, kurie leidžia tiksliai stebėti ir analizuoti energijos suvartojimą.
• Standartų reikalavimai. Viešųjų pirkimų politika vis labiau akcentuoja nepriklausomybę nuo tiekėjų, todėl standartais pagrįsti sprendimai tampa norma.

Rinkos raidos etapai

• Ankstyvieji diegimai (2015–2020 m.). Europos didieji miestai intensyviai pradeda investuot į išmanaus apšvietimo projektus.
• Pagrindinis diegimo etapas (2020–2025 m.). Likę Europos miestai po truputį pereina prie išmaniųjų sprendimų kaip standartinio pasirinkimo.
• Dabartinė situacija (2025–2026 m.). Pažangios funkcijos jau laikomos baziniu reikalavimu naujuose projektuose.

Geografiniai skirtumai

• Šiaurės Europa: aukščiausias pažangių sprendimų įsisavinimas
• Vakarų ir Centrinė Europa: spartus augimas
• Pietų ir Rytų Europa: skubi plėtra, skatinama ES finansavimo

Dažniausiai pasitaikantys mitai

Mitas nr. 1. Bet kuris LED šviestuvas yra išmanus.

Realybė: LED šviestuvas savaime nereiškia išmanumo. Automatinis jo įjungimas/išjungimas nėra pažangi sistema. Išmanus apšvietimas reiškia nuotolinę, centralizuotą tinklo ir infrastruktūros kontrolę ir stebėjimą 24/7, momentinį gedimų identifikavimą, avarinį tinklo išjungimą, visus įmanomus apšvietimo scenarijus ir bet kokių apšvietimo pakeitimų įvykdymą kada tik prireikus.

Mitas nr. 2. Pažangios sistemos yra per sudėtingos.

Realybė: tinkamai suprojektuotos sistemos nėra sudėtingos. Atvirus standartus atitinkančios gatvės apšvietimo valdymo sistemos paprastai yra ypač paprastos naudoti. Pavyzdžiui, miestų valdymo sistema HORIZON buvo sukurta bendradarbiaujant su Lietuvos savivaldybėmis. Be to, ji nuolat yra tobulinama atsižvelgiant į miestų komandų atsiliepimus, tad yra visiškai pritaikyta naudoti miestų lygmeniu.

Mitas nr. 3. Savivaldybėms nereikia jokių išmanių valdymo sistemų.

Realybė: Griežtėjantis ES reguliavimas, kylančios energijos kainos ir intensyvėjantys klimato tikslai daro šias sistemas būtinybe.

Mitas nr. 4. Apšvietimo sistemoms nėra būtina naudoti atvirus standartus, tokius kaip Zhaga ar TALQ.

Realybė: miestui įsigijus sistemą, kuri nepalaiko atvirų standartų, iš pradžių viskas veiks puikiai. Tačiau jau kelerių metų bėgyje, norint prijungti papildomus valdiklius ar jutiklius iškils problema: juos bus galima įsigyti tik iš vieno gamintojo. Ir viskas. Atviri standartai užtikrina, kad miestas yra nepriklausomas nuo tiekėjų ir gali rinktis skirtingus gamintojus bėgant metams.

Pagrindinės įžvalgos

• Gatvių apšvietimo sistemos evoliucionavo nuo tradicinių iki pažangių platformų
• Šiuolaikiniai sprendimai apjungia DALI, Zhaga, TALQ standartus
• Atviri standartai yra būtini miestų lankstumui ir nepriklausomybės nuo gamintojų užtikrinimui
• Išmanios funkcijos tampa baziniu reikalavimu Europoje

Turite klausimų apie išmanųjį miestų apšvietimą, atvirus standartus ar jų naudojimą? Mielai pasidalinsime praktine patirtimi.

Parašykite mums el. laišką: info@lusety.com
Paskambinkite mums: +370 649 912 22

Pastaba: šis straipsnis pateikia bendrą techninę apžvalgą. Dėl konkrečių sprendimų visada remkitės gamintojų dokumentacija.