Smart anslutning för solcellsbelysning: Byggordning

Var de flesta platser faktiskt befinner sig

Låt oss vara ärliga: En stor del av de installerade belysningsanläggningarna fungerar enkelt baserat på tidsinställningar eller fotoceller som slår på ljuset vid skymning och stänger av det vid gryning. Det är inte smart anslutning – det är bara en klocka med en ljusberoende resistor. Allt som kommer efter detta utgör ytterligare funktioner, och byggordningen är viktigare än funktionell listan.

Lager 1 – Sensordelarbetet

Sensordelarbetet är det billigaste lagret och det som först ger ekonomisk vinning.

Ljussensor: Mäter omgivningsljusstyrkan och styr dimningen – ju högre omgivningsljus, desto lägre ljusstyrka från panelen; ju lägre omgivningsljus, desto högre ljusstyrka. Detta är grunden för alla energisparande dimningssystem, och en högprecisionssensor gör att övergångarna mellan olika ljusstyrkor sker naturligt, utan att det blir märkbara steg i ljusstyrkan. Temperatursensor: Temperaturen påverkar både ljusstyrkan från panelen och batteriets kapacitet. Genom att mäta temperaturerna på panelen och batteriet kan systemet anpassa sin drift. Vid höga temperaturer aktiveras eller stänger av värmenheterna i batteriet. Felupptäckt: Kontrollern känner redan till lampans strömstyrka, batteriets spänning och laddningsstatus. Om dessa värden avviker från normalvärden (t.ex. om lampan inte ger rätt ljusstyrka eller om batteriets spänning plötsligt förändras) skickas en alarm till centralen.

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

Lager 2 – En uppkopplingslösning, vald för dataöverföring

Lösningen för dataöverföring mellan enheter och centralen har varit välvald för sin effektivitet och säkerhet.

Fyra alternativ, och valet beror på mängden data och omfattningen:

Bluetooth används vid inställning av anordningar samt för att dela information om ljusnivåer mellan angränsande enheter, så att alla enheter 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 styrenheten. 4G/5G används för allt som kräver hög bandbredd – t.ex. konsumtionsloggar, varningssignaler och videoinnehåll. LoRaWAN, som beskrivs i vår guida för fjärrkontroll, möjliggör samma telemetrifunktioner till en bråkdel av de vanliga kostnaderna, förutsatt att en gateway finns på platsen.

Vår standardlösning för kommunala fordon är LoRaWAN-telemetri, samt 4G-anslutning endast där en kamera eller frekventa firmware-uppdateringar gör det nödvändigt att använda en SIM-kort. Att anlita ett separat mobilabonnemang för varje enhet – för att överföra endast några hundratals byte data per dag – är ett misstag när det gäller kostnadskontroll, inte ett val baserat på nödvändiga anslutningsmöjligheter.

Lager 3 – plattformen, och vad den egentligen syftar till

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

Operativ synlighet. Lagring, grafisk representation samt visning av statusinformation och energiförbrukning för varje enhet, tillsammans med möjlighet till fjärrstyrning av funktioner (t.ex. dimning) via webbläsare eller appar. Detta är avgörande för att sensorn överhuvudtaget är värd att installera.

Förutsägande underhåll. Langsiktiga operativa data visar användningsmönster och tendenser till fel, vilket gör det möjligt att underhållsarbete sker i förväg – istället för att repareringar bara sker när ett problem uppstår. Effekterna av säsonger och väder på belysningsbehov ingår också i strategiska beslut: t.ex. lägre belysningsnivåer på lågtrafikområden på natten, högre belysningsstyrka på områden med mycket trafik under stormar.

Det ärliga gränssnittet: Förutsägande underhåll kräver historiska data, och historiska data kräver en flotta som har fungerat tillräckligt länge för att dessa data ska kunna genereras. En anläggning med tio enheter har inte ett stort dataproblem – den har helt enkelt tio enheter.

Implementering, uppgraderingar jämfört med nybyggnader

Uppgraderingar: Hårdvaran laddas upp i etapper: kommunikationsmoduler (Bluetooth, ZigBee eller 4G/5G, beroende på val) samt sensorn läggs till på de befintliga enheterna, därefter skapas ett lokalt nätverk (en undernätverk via Bluetooth eller ZigBee, kopplat till 4G/5G via en gateway), och först därefter ansluts plattformen.

Nybyggnader: Anslutningsmöjligheterna bör tas hänsyn till redan vid designstadiet – välj integrerade smarta moduler och sensorer så att nivån av anslutningsmöjligheterna är fastställd från början. Att uppgradera en enhet som aldrig designats för sådana moduler är alltid dyrare än att utforma den från början.

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

De tre utmaningarna – och våra svar

Säkerhet. En ansluten enhet är en inbyggd enhet som befinner sig i en fientlig nätverkssammanhang. Kryptera telemetriedata och kommandon under överföring, autentisera varje enhet, håll kontrollern bort från den offentliga interneten och använd en molntjänst för kommunikation, samt genomföra regelbundna granskningar av säkerhetsbrister i plattformen.

Kostnad. Smarta anslutningsmöjligheter medför extra kostnader för hårdvara och nätverksdrift. Det handlar inte bara om billigare komponenter, utan också om nätverksarkitektur och datamåttning. Överföring på begäran istället för kontinuerlig strömning minskar nätverksbelastningen avsevärt, och användning av LoRaWAN istället för SIM-kort för varje enhet minskar de upprepade kostnaderna nästan till noll.

Kompatibilitet. Enheter från olika tillverkare kanske inte kan samarbeta med varandra. Industriens lösning är enhetliga standarder; ett projektets lösning är strikt inköpsregler: Köp hela flottan från en enda leverantör så att komponenterna, sensorn och plattformen är validerade som ett integrerat system. Det är så vi levererar anslutna enheter – kontroller, kommunikationsmoduler och plattform från en och samma leveranslista (BOM – Bill of Material).

När smarta teknologier inte längre är lönsamma…

Sluta med funktionerna “sensing” samt “uplink” när platsen är liten, besättningen är lokalt och ingen kommer att logga in i en kontrollpanel. Lägg till plattformen när flottan är tillräckligt stor så att det kostar mer att gå längs rutan än att betala för prenumerationen. Det är hela beslutet.

Vad denna sida inte täcker

Denna sida behandlar anslutningsarkitektur för självständiga solcellsbelysningar. Den täcker inte integrationen av trafikljus, interoperabiliteten hos mätningssystem eller inköp av plattformar för smarta städer. För information om protokollnivåsmekaniker för telemetri och kommandon, se fjärrstyrning av solcellsbelysningar. För solcellsbelysningar med anslutna enheter, se vår serie all-in-one solcellsbelysningar.