Sujungti išmanieji miestai teikia gražių svajonių. Tokiuose miestuose skaitmeninės technologijos sujungia kelias unikalias pilietines funkcijas, siekdamos pagerinti veiklos efektyvumą ir išmanumą. Apskaičiuota, kad iki 2050 m. 70 % pasaulio gyventojų gyvens išmaniuosiuose miestuose, kur gyvenimas bus sveikas, laimingas ir saugus. Svarbiausia, kad žadama ekologiška aplinka – paskutinis žmonijos koziris prieš planetos sunaikinimą.
Tačiau išmaniųjų miestų kūrimas reikalauja daug darbo. Naujos technologijos yra brangios, vietos valdžia yra suvaržyta, o politika pereina prie trumpų rinkimų ciklų, todėl sunku pasiekti labai operatyvų ir finansiškai efektyvų centralizuotą technologijų diegimo modelį, kuris būtų pakartotinai naudojamas miestuose visame pasaulyje ar nacionaliniu mastu. Tiesą sakant, dauguma pirmaujančių išmaniųjų miestų, minimų antraštėse, tėra skirtingų technologijų eksperimentų ir regioninių šalutinių projektų rinkinys, kurio plėtrai nėra daug galimybių.
Pažvelkime į konteinerius ir automobilių stovėjimo aikšteles, kurios yra išmanios su jutikliais ir analitika; šiame kontekste investicijų grąžą (ROI) sunku apskaičiuoti ir standartizuoti, ypač kai vyriausybinės agentūros yra tokios susiskaidžiusios (tarp viešųjų agentūrų ir privačių paslaugų, taip pat tarp miestų, miestelių, regionų ir šalių). Pažvelkime į oro kokybės stebėseną; kaip lengva apskaičiuoti švaraus oro poveikį sveikatos priežiūros paslaugoms mieste? Logiškai mąstant, išmaniuosius miestus sunku įgyvendinti, bet taip pat sunku paneigti.
Tačiau skaitmeninių pokyčių migloje matosi ir šviesos blyksnis. Gatvių apšvietimas visose savivaldybių paslaugose suteikia miestams platformą įgyti išmaniųjų funkcijų ir pirmą kartą derinti kelias programas. Pažvelkite į įvairius išmaniojo gatvių apšvietimo projektus, įgyvendinamus San Diege (JAV) ir Kopenhagoje (Danijoje), ir jų skaičius auga. Šie projektai sujungia jutiklių masyvus su moduliniais aparatūros įrenginiais, pritvirtintais prie apšvietimo stulpų, kad būtų galima nuotoliniu būdu valdyti patį apšvietimą ir vykdyti kitas funkcijas, pvz., eismo skaitiklius, oro kokybės monitorius ir net ginklų detektorius.
Nuo apšvietimo stulpų aukščio miestai pradėjo spręsti miesto „gyvenamumo“ gatvėse klausimus, įskaitant eismo srautus ir mobilumą, triukšmą ir oro taršą bei atsirandančias verslo galimybes. Netgi tradiciškai automobilių stovėjimo aikštelėse įrengiami parkavimo jutikliai gali būti pigiai ir efektyviai prijungti prie apšvietimo infrastruktūros. Ištisi miestai staiga gali būti sujungti į tinklą ir optimizuoti neiškasant gatvių, nenuomojant patalpų ar sprendžiant abstrakčias skaičiavimo problemas, susijusias su sveikesniu gyvenimu ir saugesnėmis gatvėmis.
Tai veikia todėl, kad dažniausiai išmanieji apšvietimo sprendimai iš pradžių nėra skaičiuojami remiantis taupymu iš jų. Vietoj to, miesto skaitmeninės revoliucijos gyvybingumas yra atsitiktinė vienalaikio apšvietimo vystymosi pasekmė.
Energijos taupymas pakeitus kaitrines lemputes kietakūniu LED apšvietimu, kartu su lengvai prieinamais maitinimo šaltiniais ir plačia apšvietimo infrastruktūra leidžia sukurti išmaniuosius miestus.
LED konversijos tempas jau yra sustojęs, o išmanusis apšvietimas sparčiai auga. Pasak išmaniosios infrastruktūros analitikės „Northeast Group“, iki 2027 m. apie 90 % iš 363 milijonų pasaulio gatvių žibintų bus apšviesti LED lemputėmis. Trečdalis jų taip pat veiks su išmaniosiomis programomis – ši tendencija prasidėjo prieš kelerius metus. Kol nebus paskelbtas didelis finansavimas ir planai, gatvių apšvietimas geriausiai tinka kaip tinklo infrastruktūra įvairioms skaitmeninėms technologijoms dideliuose išmaniuosiuose miestuose.
Sutaupykite LED sąnaudų
Remiantis apšvietimo ir jutiklių gamintojų pasiūlytomis nykščio taisyklėmis, išmanusis apšvietimas gali sumažinti su infrastruktūra susijusias administracines ir priežiūros išlaidas 50–70 procentų. Tačiau didžiąją dalį šių sutaupymų (apie 50 procentų, kurių pakanka, kad būtų skirtumas) būtų galima pasiekti tiesiog pereinant prie energiją taupančių LED lempučių. Likusią sutaupymų dalį sudaro šviestuvų prijungimas ir valdymas bei išmaniosios informacijos apie jų veikimą perdavimas apšvietimo tinklui.
Vien centralizuotas reguliavimas ir stebėjimas gali gerokai sumažinti priežiūros išlaidas. Tam yra daug būdų, ir jie vienas kitą papildo: planavimas, sezoninis valdymas ir laiko koregavimas; gedimų diagnostika ir mažesnis techninės priežiūros sunkvežimių lankomumas. Poveikis didėja didėjant apšvietimo tinklo dydžiui ir atsispindi pradinėje investicijų grąžos prognozėje. Rinkos atstovai teigia, kad šis metodas gali atsipirkti maždaug per penkerius metus ir turi potencialą atsipirkti greičiau, įtraukiant „švelnesnes“ išmaniojo miesto koncepcijas, tokias kaip parkavimo jutikliai, eismo stebėjimo sistemos, oro kokybės kontrolė ir ginklų detektoriai.
Rinkos analitikė „Guidehouse Insights“ stebi daugiau nei 200 miestų, kad įvertintų pokyčių tempą; teigia, kad ketvirtadalis miestų diegia išmaniąsias apšvietimo schemas. Išmaniųjų sistemų pardavimai sparčiai auga. „ABI Research“ skaičiuoja, kad iki 2026 m. pasaulinės pajamos išaugs dešimteriopai ir pasieks 1,7 mlrd. JAV dolerių. Štai kaip atrodo Žemės „lemputės akimirka“: gatvių apšvietimo infrastruktūra, glaudžiai susijusi su žmogaus veikla, yra kelias į priekį kaip išmaniųjų miestų platforma platesniame kontekste. Jau 2022 m. daugiau nei du trečdaliai naujų gatvių apšvietimo įrenginių bus susieti su centrine valdymo platforma, skirta integruoti duomenis iš kelių išmaniųjų miestų jutiklių, teigė ABI.
Adarshas Krishnanas, pagrindinis „ABI Research“ analitikas, teigė: „Išmaniųjų miestų tiekėjams, kurie naudojasi miesto apšvietimo stulpų infrastruktūra, diegdami belaidį ryšį, aplinkos jutiklius ir net išmaniąsias kameras, atsiveria daug daugiau verslo galimybių. Iššūkis – rasti perspektyvius verslo modelius, kurie skatintų visuomenę diegti daugiajutiklius sprendimus dideliu mastu ir ekonomiškai efektyviai.“
Klausimas nebėra, ar jungtis, o kaip ir kiek iš viso prijungti. Kaip pastebi Krishnanas, iš dalies tai susiję su verslo modeliais, tačiau pinigai jau teka į išmaniuosius miestus per kooperatinę komunalinių paslaugų privatizaciją (PPP), kai privačios įmonės prisiima finansinę riziką mainais už sėkmę rizikos kapitalo srityje. Prenumeratos pagrindu sudarytos „kaip paslauga“ sutartys paskirsto investicijas per atsipirkimo laikotarpius, o tai taip pat paskatino veiklą.
Tuo tarpu Europoje gatvių žibintai jungiami prie tradicinių korio tipo tinklų (paprastai nuo 2G iki LTE (4G)), taip pat prie naujojo „HONEYCOMB Iot“ standarto įrenginio LTE-M. Taip pat pradedama naudoti patentuota itin siaurajuostė (UNB) technologija, taip pat „Zigbee“ – nedidelė mažos galios „Bluetooth“ atmaina ir IEEE 802.15.4 dariniai.
„Bluetooth“ technologijų aljansas (SIG) ypatingą dėmesį skiria išmaniesiems miestams. Grupė prognozuoja, kad per ateinančius penkerius metus mažos galios „Bluetooth“ įrenginių tiekimas išmaniesiems miestams išaugs penkis kartus ir pasieks 230 milijonų per metus. Dauguma jų susiję su turto sekimu viešose vietose, tokiose kaip oro uostai, stadionai, ligoninės, prekybos centrai ir muziejai. Tačiau mažos galios „Bluetooth“ įrenginiai taip pat skirti lauko tinklams. „Turto valdymo sprendimas pagerina išmaniųjų miestų išteklių panaudojimą ir padeda sumažinti miesto eksploatavimo išlaidas“, – teigė „Bluetooth“ technologijų aljansas.
Dviejų technikų derinys yra geresnis!
Tačiau kiekviena technologija turi savo ginčų, kai kurie iš jų buvo išspręsti diskusijų metu. Pavyzdžiui, UNB siūlo griežtesnius naudingosios apkrovos ir pristatymo grafikų apribojimus, atmesdamas lygiagretų palaikymą keliems jutiklių taikymams arba tokioms programoms kaip kameros, kurioms to reikia. Trumpojo nuotolio technologija yra pigesnė ir užtikrina didesnį pralaidumą kuriant apšvietimo kaip platformos nustatymus. Svarbu tai, kad jos taip pat gali atlikti atsarginį vaidmenį nutrūkus WAN signalui ir suteikti technikams galimybę tiesiogiai nuskaityti jutiklius derinimo ir diagnostikos tikslais. Pavyzdžiui, mažos galios „Bluetooth“ veikia su beveik visais rinkoje esančiais išmaniaisiais telefonais.
Nors tankesnis tinklas gali padidinti patikimumą, jo architektūra tampa sudėtinga ir kelia didesnius energijos poreikius tarpusavyje sujungtiems taškiniams jutikliams. Perdavimo atstumas taip pat yra problemiškas; aprėptis naudojant „ZigBee“ ir mažos galios „Bluetooth“ yra ne daugiau kaip keli šimtai metrų. Nors įvairios trumpojo nuotolio technologijos yra konkurencingos ir puikiai tinka tinkle pagrįstiems, kaimyniniams jutikliams, tai yra uždari tinklai, kuriems signalams perduoti atgal į debesį galiausiai reikia naudoti šliuzus.
Paprastai pabaigoje pridedamas korio formos ryšys. Išmaniųjų apšvietimo tiekėjų tendencija yra naudoti taškinį-debesų korio formos ryšį, kad būtų užtikrintas 5–15 km atstumo šliuzo ar jutiklių įrenginio aprėptis. „Beehive“ technologija užtikrina didelį perdavimo diapazoną ir paprastumą; ji taip pat suteikia standartinį tinklą ir aukštesnį saugumo lygį, teigia „Hive“ bendruomenė.
Neill Young, GSMA, mobiliojo ryšio operatoriams atstovaujančios pramonės organizacijos, daiktų interneto vertikalios dalies vadovas, teigė: „Operatoriai... turi visą teritorijos aprėptį, todėl nereikia jokios papildomos infrastruktūros miesto apšvietimo įrenginiams ir jutikliams prijungti. Licencijuotas korinis tinklas yra saugus ir patikimas, o tai reiškia, kad operatorius turi geriausias sąlygas, gali patenkinti daugybę poreikių, turi daug ilgesnį baterijos veikimo laiką, minimalią priežiūrą ir ilgą perdavimo atstumą, palyginti su pigia įranga.“
Pasak ABI, iš visų prieinamų ryšio technologijų „HONEYCOMB“ artimiausiais metais patirs didžiausią augimą. Ažiotažas dėl 5G tinklų ir kova dėl 5G infrastruktūros paskatino operatorius griebtis apšvietimo stulpų ir užpildyti juos mažomis korio formos sistemomis miesto aplinkoje. Jungtinėse Amerikos Valstijose Las Vegase ir Sakramente, per operatorius AT&T ir „Verizon“, gatvių apšvietime diegiami LTE ir 5G, taip pat išmaniųjų miestų jutikliai. Honkongas ką tik pristatė planą įrengti 400 5G ryšį palaikančių šviestuvų, kaip savo išmaniųjų miestų iniciatyvos dalį.
Glaudi aparatinės įrangos integracija
„Nielsen“ pridūrė: „„Nordic“ siūlo daugiarežimius trumpojo ir ilgojo nuotolio gaminius, o jos nRF52840 SoC palaiko mažos galios „Bluetooth“, „Bluetooth Mesh“ ir „Zigbee“, taip pat „Thread“ ir patentuotas 2,4 GHz sistemas. „Nordic“ korio pagrindu sukurtas nRF9160 SiP palaiko ir LTE-M, ir NB-IoT. Šių dviejų technologijų derinys suteikia našumo ir kainos pranašumų.“
Dažnių atskyrimas leidžia šioms sistemoms egzistuoti kartu: pirmoji veikia leidimų nereikalaujančioje 2,4 GHz dažnių juostoje, o antroji – visur, kur yra LTE ryšys. Esant žemesniems ir aukštesniems dažniams, reikia ieškoti kompromiso tarp platesnės aprėpties ir didesnio perdavimo pajėgumo. Tačiau apšvietimo platformose trumpojo nuotolio belaidė technologija paprastai naudojama jutikliams sujungti, kraštinių skaičiavimų galia – stebėjimui ir analizei, o korio tipo daiktų internetas – duomenims siųsti atgal į debesį, taip pat jutiklių valdymui, kad būtų užtikrintas didesnis priežiūros lygis.
Iki šiol trumpojo ir ilgojo nuotolio radijo imtuvų pora buvo pridedama atskirai, o ne įmontuota į tą patį silicio lustą. Kai kuriais atvejais komponentai yra atskirti, nes apšvietiklio, jutiklio ir radijo imtuvo gedimai yra skirtingi. Tačiau dviejų radijo imtuvų integravimas į vieną sistemą užtikrins glaudesnę technologijų integraciją ir mažesnes įsigijimo išlaidas, o tai yra pagrindiniai išmaniųjų miestų aspektai.
„Nordic“ mano, kad rinka juda ta linkme. Bendrovė kūrėjų lygmeniu integravo trumpojo nuotolio belaidžio ir korinio daiktų interneto ryšio technologijas į aparatinę ir programinę įrangą, kad sprendimų gamintojai galėtų jas vienu metu naudoti bandymų programose. „Nordic“ plokštė DK, skirta „nRF9160 SiP“, buvo sukurta kūrėjams, kad „priverstų savo korinio daiktų interneto programas veikti“; „Nordic Thingy:91“ buvo apibūdintas kaip „visavertis, standartinis šliuzas“, kurį galima naudoti kaip standartinę prototipų kūrimo platformą arba koncepcijos įrodymą ankstyviesiems produktų projektams.
Abu jie turi daugiarežimį korio struktūros nRF9160 SiP ir daugiaprotokolinį trumpojo nuotolio nRF52840 SoC. Pasak „Nordic“, įterptosios sistemos, kurios sujungia šias dvi technologijas komerciniam daiktų interneto diegimui, yra parduodamos vos už kelių mėnesių.
„Nordic Nielsen“ teigė: „Sukurta išmanioji miesto apšvietimo platforma, apimanti visas šias sujungimo technologijas; rinka labai aiškiai žino, kaip jas sujungti. Mes pateikėme sprendimus gamintojų plėtros tarybai, kad išbandytume, kaip jos veikia kartu. Jas sujungti į verslo sprendimus yra būtina vos per trumpą laiką.“
Įrašo laikas: 2022 m. kovo 29 d.