Smart Connectivity for Solar Street Lights: Byggordning

Hvor de flesta ställen faktiskt befinner sig

Låt oss vara ärliga: En stor del av de installerade lampanna fungerar enkelt baserat på tidsreglering eller en fotosell som slår lampan på vid skymning och av vid gryning. Det är inte smart connectivity – det är bara en klocka med en ljusberoende resistor. Allt som kommer efter detta utgör ytterligare funktioner, och byggordningen är viktigare än funktionell lista.

Lager 1 – Sensoring

Sensing (det sensorensystemet) är det billigaste lagret och det som först “betalar sig självt” genom att öka effektiviteten och nytan.

• Ljussensor: Mäter omgivningsljusstyrkan og styr dimmningen: ju heller omgivningsljus, desto lägre ljusstyrka från panelen; ju mörkare omgivning, desto högre ljusstyrka. Detta är grunden för alla energisparande dimmningssystem, og en högpräcis sensor gör övergångerna naturliga – utan tydliga steg i ljusstyrkan.
• Temperatursensor: Temperaturen påverkar både ljusstyrkan från panelen och batteriets kapacitet. Genom att mäta temperaturen på panelen och batteriet kan systemet justera sin drift. Vid varma batterier är det denna information som aktiverar eller stänger av värmen.
• Felupptäckt: Kontrollern känner redan till lampans strömstyrka, batteriets spänning och laddningsstatus. Om det uppstår avvikelser (t.ex. lampan lyser inte som förväntat, eller batteriets spänning varierar plötsligt) sendes en alarm till styrsystemet – istället för att en förbipasserande upptäcker att lampaen inte fungerar.

I vår fabrik är dessa tre sensorer standard på alla anslutna enheter. De “smarta” funktioner som ofta är avstängda i praktiken beror nästan aldrig på sensorerna själva, utan på att ingen har loggat in på systemet efter installationen.

Layer 2 – En uppkopplingslösning, vald för dataöverföring

Layer 2 representerar den uppkopplingslösning som används för dataöverföring mellan enheter.

Fyra alternativer, og valet beror på mängden data och omfattningen:

Bluetooth används vid kommissionering av anordningar samt för att dela information om ljusnivåer mellan angränsande enheter, så att anordningarna kan dimmas samtidigt. ZigBee bygger stora, självorganiserade nätverk där varje anordning fungerar som en nod som samlar in sina egna data och vidarebefordrar dem till det centrala styrsystemet. 4G/5G används för allt som kräver hög bandbredd – t.ex. konsumtionsloggar, feletillkännagivningar samt videoinnehåll. LoRaWAN, som beskrivs i vår guida för fjärrstyrning, möjliggör samma telemetrifunktioner till en bråkdel av de vanliga kostnaderna, förutsatt att en gateway finns på platsen.

Vår standardlösning för kommunala fordon är LoRaWAN-telemetrii, samt 4G-anslutning – endast där en kamera eller frekventa firmware-uppdateringar gör det rimligt att använda en SIM-kort. Att anlaga en separat mobildataplan för varje enhet, som endast transporterar några hundratals byte data om dagen, är ett misstag i kostnadskontrollen, inte en valmöjlighet vad gäller anslutningsmöjligheter.

Layer 3 – plattformen, och vad den egentligen syftar till

Den molnbaserade delen av systemet lagrar de uppladdade dataerna och utför analysen. Två viktiga funktioner är:

Operativ synlighet. Lagring, grafisk representation av statusen på enheterna samt energiförbrukningen, samt möjlighet till fjärrstyrning av funktioner (t.ex. dimning) via webbläsare eller appar. Detta är grundläggande för att sensorerna överhuvudtaget är värd att installera.

Förutsägande underhåll. Langsiktiga driftsdata avslöjar användningsmönster och tendenser till fel, vilket gör det möjligt för underhållspersonalen att agera proaktivt – istället för att reagera passivt efter klager. Detta leder till planerade insatser innan enheterna faktiskt slutar fungera. Effekterna av årstid och väder på belysningsbehov påverkar också strategin: lägre belysningsnivåer på områden med låg trafik, högre belysningsstyrka på områden med mycket trafik under stormer.

Den ärliga gränsen: För prediktiv underhållning behövs historiska data, och historiska data kräver en flotta som har fungerat tillräckligt länge för att dessa data ska kunna samlas in. En anläggning med tio enheter har inte ett stort dataproblem – den har helt enkelt tio enheter.

Implementering, uppgraderingar kontra nybyggnader

Uppgraderingar: Hårdvaran läggs till i etapper: Kommunikationsmoduler (Bluetooth, ZigBee eller 4G/5G, beroende på val) samt sensoren fästs på de befintliga enheterna, därefter skapas ett lokalt nätverk (en undernätverk via Bluetooth eller ZigBee, som sedan ansluts till 4G/5G via en gateway), och först därefter ansluts plattformen.

Nybyggnader: För nybyggnader bör anslutningsmöjligheterna behandlas som en del av designprocessen – integrerade smarta moduler och sensorer ska väljas redan vid utformningsstadiet, så att nivån av anslutningsmöjligheterna är fastlagd från början. Att uppgradera en enhet som aldrig var utformad för sådana moduler är alltid dyrrare än att utforma den från början.

Tillämpningar: Mobila applikationer för statusövervakning och styrning med realtidsinformation om fel, samt strategiska applikationer som automatiskt justerar ljusstyrkan beroende på tid och trafikmönster.

De tre utmaningarna – och våra svar

Säkerhet. En förbunden anordning är en inbyggd enhet som befinner sig på en fientlig nätverk. Kryptera telemetri- och kommandodata under överföringen, autentisera enheten individuellt, håll kontrollern bort från det offentliga internetet och placera den bakom en molntjänst, samt genomföra regelbundna granskningar av säkerhetsbrister på plattformen.

Kostnad. Smart anslutning medför ökade kostnader för hårdvara och nätverksdrift. Det handlar inte bara om billigare komponenter, utan också om nätverksarkitektur och datamåttet. Överföring på begäran istället för kontinuerlig strömning minskar nätverksbelastningen avsevärt, och användning av LoRaWAN istället för SIM-kort för varje anordning reducerar återkommande kostnader nästan till noll.

Kompatibilitet. Enheter från olika tillverkare kanske inte kan samarbeta. Industriens lösning är enhetliga standarder; projektets lösning är disciplin i inköp: Köp hela flottan från en enda leverantör så att komponenter, sensorer och plattformen är validerade som ett integrerat system. Det är på detta sätt vi levererar förbundna anordningar – kontroller, kommunikationsmoduler och plattform från en enda leveranslista (BOM – Bill of Material).

När smart teknologi slutar vara lönsam…

Slut dig ved en konfiguration som omfattar en sensor samt en upplink, när stället är litet, besättningen är lokal, og ingen kommer att logga in i en kontrollpanel. Lägg till plattformen när flottan är tillräckligt stor så att det kostar mer att gå den resan än att betala för abonnementet. Det är hela beslutet.

Vad denna sida inte täcker

Denna sida behandlar konnektivitetsarkitektur för självständiga solgatellampor. Den täcker inte integrationen av trafikljus, interoperabiliteten mellan mätningssystem eller köp av plattformar för smarta städer. För information om protokollnivåsmekanik för telemetri och kommandon, se Fjärrstyrning av solgatellampor. För solgatellampor med anslutna enheter, se vår serie All-in-one-solgatellampor.