תאורת רחוב מספקת פלטפורמה אידיאלית לערים חכמות מחוברות זו לזו

ערים חכמות המקושרות זו לזו מביאות חלומות יפים. בערים כאלה, טכנולוגיות דיגיטליות שוזרות יחד מספר פונקציות אזרחיות ייחודיות כדי לשפר את היעילות התפעולית והבינה. ​​ההערכה היא שעד שנת 2050, 70% מאוכלוסיית העולם תחיה בערים חכמות, שבהן החיים יהיו בריאים, מאושרים ובטוחים. חשוב מכל, היא מבטיחה להיות ירוקה, הקלף המנצח האחרון של האנושות נגד חורבן כדור הארץ.

אבל ערים חכמות הן עבודה קשה. טכנולוגיות חדשות יקרות, הרשויות המקומיות מוגבלות, והפוליטיקה עוברת למחזורי בחירות קצרים, מה שמקשה על השגת מודל פריסה טכנולוגית מרכזי, יעיל ביותר מבחינה תפעולית וכלכלית, המשמש שוב ושוב באזורים עירוניים ברחבי העולם או ברמה הארצית. למעשה, רוב הערים החכמות המובילות בכותרות הן למעשה רק אוסף של ניסויים טכנולוגיים שונים ופרויקטים אזוריים צדדיים, עם מעט מאוד ציפיות להרחבה.

בואו נבחן פחי אשפה וחניונים, שהם חכמים עם חיישנים ואנליטיקה; בהקשר זה, קשה לחשב ולתקנן את התשואה על ההשקעה (ROI), במיוחד כאשר סוכנויות ממשלתיות כה מקוטעות (בין סוכנויות ציבוריות לשירותים פרטיים, כמו גם בין עיירות, ערים, אזורים ומדינות). נבחן ניטור איכות אוויר; כיצד קל לחשב את ההשפעה של אוויר נקי על שירותי בריאות בעיר? באופן הגיוני, ערים חכמות קשות ליישום, אך גם קשה להכחיש אותן.

עם זאת, יש ניצוץ של אור בערפל השינוי הדיגיטלי. תאורת רחוב בכל השירותים העירוניים מספקת פלטפורמה לערים לרכוש פונקציות חכמות ולשלב יישומים מרובים בפעם הראשונה. התבוננו בפרויקטים השונים של תאורת רחוב חכמה המיושמים בסן דייגו בארה"ב ובקופנהגן בדנמרק, והם הולכים וגדלים במספרם. פרויקטים אלה משלבים מערכי חיישנים עם יחידות חומרה מודולריות המוצמדות לעמודי תאורה כדי לאפשר שליטה מרחוק על התאורה עצמה ולהפעיל פונקציות אחרות, כגון מוני תנועה, ניטור איכות אוויר ואפילו גלאי נשק.

משיאו של עמוד התאורה, ערים החלו לטפל ב"יכולת החיים" של העיר ברחוב, כולל זרימת תנועה וניידות, רעש וזיהום אוויר, והזדמנויות עסקיות מתפתחות. אפילו חיישני חניה, שבדרך כלל קבורים בחניונים, ניתנים לחיבור בזול וביעילות לתשתית התאורה. ערים שלמות יכולות לפתע להיות מחוברות לרשת ואופטימיזציה מבלי לחפור רחובות או לשכור שטח או לפתור בעיות מחשוב מופשטות על חיים בריאים ורחובות בטוחים יותר.

זה עובד מכיוון שברוב המקרים, פתרונות תאורה חכמים אינם מחושבים בתחילה עם הימור על חיסכון מפתרונות חכמים. במקום זאת, הכדאיות של המהפכה הדיגיטלית העירונית היא תוצאה מקרית של פיתוח בו-זמני של תאורה.

החיסכון באנרגיה מהחלפת נורות ליבון בתאורת LED במצב מוצק, יחד עם ספקי כוח זמינים ותשתית תאורה נרחבת, הופכים ערים חכמות לאפשריות.

קצב המעבר לתאורת LED כבר שטוח, ותאורה חכמה נמצאת בצמיחה מתמדת. כ-90% מ-363 מיליון פנסי הרחוב בעולם יוארו על ידי נורת'איסט גרופ עד 2027. שליש מהם ירצו גם יישומים חכמים, מגמה שהחלה לפני מספר שנים. עד לפרסום מימון ותוכניות משמעותיות, תאורת רחוב מתאימה ביותר כתשתית רשת עבור טכנולוגיות דיגיטליות שונות בערים חכמות בקנה מידה גדול.

חסכו בעלויות LED

על פי כללי האצבע המוצעים על ידי יצרני תאורה וחיישנים, תאורה חכמה יכולה להפחית את עלויות הניהול והתחזוקה הקשורות לתשתיות ב-50 עד 70 אחוזים. אך רוב החיסכון הזה (כ-50 אחוזים, מספיק כדי לעשות את ההבדל) יכול להתממש פשוט על ידי מעבר לנורות LED חסכוניות באנרגיה. שאר החיסכון מגיע מחיבור ובקרה של גופי תאורה והעברת מידע חכם על אופן פעולתם ברחבי רשת התאורה.

התאמות ותצפיות מרכזיות לבדן יכולות להפחית משמעותית את עלויות התחזוקה. ישנן דרכים רבות, והן משלימות זו את זו: תזמון, בקרה עונתית והתאמת תזמון; אבחון תקלות והפחתת נוכחות במשאיות תחזוקה. ההשפעה גוברת עם גודל רשת התאורה וחוזרת לתרחיש ה-ROI הראשוני. השוק אומר שגישה זו יכולה להחזיר את עצמה תוך כחמש שנים, ויש לה פוטנציאל להחזיר את עצמה בפחות זמן על ידי שילוב קונספטים "רכים" יותר של עיר חכמה, כגון כאלה עם חיישני חניה, ניטורי תנועה, בקרת איכות אוויר וגלאי נשק.

גיידהאוס אינסייטס, אנליסט שוק, עוקבת אחר יותר מ-200 ערים כדי להעריך את קצב השינוי; היא אומרת שרבע מהערים פורסות תוכניות תאורה חכמה. מכירות של מערכות חכמות עולות בשיאן. ABI Research מחשבת כי ההכנסות העולמיות יזנקו פי עשרה ל-1.7 מיליארד דולר עד 2026. "רגע נורת החשמל" של כדור הארץ הוא כזה; תשתית תאורת רחוב, הקשורה קשר הדוק לפעילויות אנושיות, היא הדרך קדימה כפלטפורמה לערים חכמות בהקשר רחב יותר. כבר בשנת 2022, יותר משני שלישים מהתקנות תאורת הרחוב החדשות יהיו קשורות לפלטפורמת ניהול מרכזית כדי לשלב נתונים מחיישני עיר חכמה מרובים, אמרה ABI.

אדרש קרישנן, אנליסט ראשי ב-ABI Research, אמר: "ישנן הזדמנויות עסקיות רבות נוספות עבור ספקי ערים חכמות הממנפים תשתית עמודי תאורה עירוניים על ידי פריסת קישוריות אלחוטית, חיישנים סביבתיים ואפילו מצלמות חכמות. האתגר הוא למצוא מודלים עסקיים ברי-קיימא שמעודדים את החברה לפרוס פתרונות מרובי חיישנים בקנה מידה גדול ובצורה חסכונית."

השאלה אינה עוד האם להתחבר, אלא כיצד, וכמה להתחבר מלכתחילה. כפי שקרישנן מציין, חלק מזה נוגע למודלים עסקיים, אך כסף כבר זורם לערים חכמות באמצעות הפרטת שירותים שיתופית (PPP), שבה חברות פרטיות לוקחות על עצמן סיכון פיננסי בתמורה להצלחה בהון סיכון. חוזי "כשירות" מבוססי מנוי מפזרים את ההשקעה על פני תקופות החזר, מה שגם דרבן את הפעילות.

לעומת זאת, פנסי רחוב באירופה מחוברים לרשתות חלת דבש מסורתיות (בדרך כלל 2G עד LTE (4G)) כמו גם למכשיר הסטנדרטי החדש של HONEYCOMB Iot, LTE-M. טכנולוגיית פס צר במיוחד (UNB) קניינית נכנסת גם היא לתמונה, יחד עם Zigbee, גרסה קטנה של Bluetooth בעל צריכת חשמל נמוכה, ונגזרות IEEE 802.15.4.

ברית טכנולוגיית בלוטות' (SIG) שמה דגש מיוחד על ערים חכמות. הקבוצה צופה כי משלוחי בלוטות' בעלי צריכת חשמל נמוכה בערים חכמות יגדלו פי חמישה בחמש השנים הקרובות, ל-230 מיליון בשנה. רובם קשורים למעקב אחר נכסים במקומות ציבוריים, כגון שדות תעופה, אצטדיונים, בתי חולים, קניונים ומוזיאונים. עם זאת, בלוטות' בעלי צריכת חשמל נמוכה מכוון גם לרשתות חיצוניות. "פתרון ניהול הנכסים משפר את ניצול משאבי הערים החכמות ומסייע בהפחתת עלויות תפעול עירוניות", מסרה ברית טכנולוגיית בלוטות'.

שילוב של שתי הטכניקות עדיף!

לכל טכנולוגיה יש מחלוקות משלה, חלקן נפתרו בוויכוח. לדוגמה, UNB מציעה מגבלות מחמירות יותר על לוחות זמנים של מטען ואספקה, ופוסלת תמיכה מקבילה ביישומי חיישנים מרובים או עבור יישומים כמו מצלמות הדורשים זאת. טכנולוגיה לטווח קצר זולה יותר ומספקת תפוקה גדולה יותר לפיתוח הגדרות תאורה כפלטפורמה. חשוב לציין, הן יכולות גם למלא תפקיד גיבוי במקרה של ניתוק אות WAN, ולספק אמצעי לטכנאים לקרוא חיישנים ישירות לצורך ניפוי שגיאות ואבחון. Bluetooth חסכוני בצריכת חשמל, לדוגמה, עובד כמעט עם כל סמארטפון בשוק.

למרות שרשת צפופה יותר יכולה לשפר את החוסן, הארכיטקטורה שלה הופכת למורכבת ומציבה דרישות אנרגיה גבוהות יותר מחיישני נקודה לנקודה המחוברים זה לזה. טווח השידור גם הוא בעייתי; הכיסוי באמצעות זיגבי ובלוטות' בעל צריכת חשמל נמוכה הוא רק כמה מאות מטרים לכל היותר. למרות שמגוון טכנולוגיות לטווח קצר הן תחרותיות ומתאימות היטב לחיישנים מבוססי רשת, הפועלים ברחבי השכנים, הן רשתות סגורות שבסופו של דבר דורשות שימוש בשערים כדי להעביר אותות בחזרה לענן.

חיבור חלת דבש נוסף בדרך כלל בסוף. המגמה בקרב ספקי תאורה חכמה היא להשתמש בקישוריות חלת דבש מנקודה לענן כדי לספק כיסוי של שער או התקני חיישנים למרחק של 5 עד 15 ק"מ. טכנולוגיית Beehive מביאה טווח שידור גדול ופשטות; היא גם מספקת רשת מוכנה לשימוש ורמת אבטחה גבוהה יותר, על פי קהילת Hive.

ניל יאנג, ראש תחום האינטרנט של הדברים ב-GSMA, גוף תעשייתי המייצג מפעילי רשתות סלולריות, אמר: "מפעילי רשתות סלולריות... מכסים את כל האזור, ולכן אינם דורשים תשתית נוספת לחיבור מכשירי תאורה וחיישנים עירוניים. בספקטרום המורשה, רשת חלת הדבש בעלת בטיחות ואמינות, מה שאומר שלמפעיל יש את התנאים הטובים ביותר, יכול לתמוך במספר רב של צרכים, חיי סוללה ארוכים בהרבה, תחזוקה מינימלית ומרחק שידור ארוך של ציוד בעלות נמוכה."

מכל טכנולוגיות הקישוריות הזמינות, HONEYCOMB תחווה את הצמיחה הגדולה ביותר בשנים הקרובות, על פי ABI. הרעש סביב רשתות 5G והמאבק לארח תשתית 5G הניעו מפעילים לתפוס את עמודי התאורה ולמלא יחידות חלת דבש קטנות בסביבות עירוניות. בארצות הברית, לאס וגאס וסקרמנטו פורסים LTE ו-5G, כמו גם חיישני עיר חכמה, על תאורת רחוב דרך חברות התקשורת AT&T ו-Verizon. הונג קונג חשפה זה עתה תוכנית להתקנת 400 עמודי תאורה התומכים ב-5G כחלק מיוזמת העיר החכמה שלה.

אינטגרציה הדוקה של חומרה

נילסן הוסיפה: "נורדיק מציעה מוצרים רב-מצבים לטווח קצר ולטווח ארוך, כאשר ה-nRF52840 SoC שלה תומך ב-Bluetooth בעל צריכת חשמל נמוכה, Bluetooth Mesh ו-Zigbee, כמו גם ב-Thread ובמערכות 2.4ghz קנייניות. ה-nRF9160 SiP מבוסס Honeycomb של נורדיק מציע תמיכה הן ב-LTE-M והן ב-NB-iot. השילוב של שתי הטכנולוגיות מביא יתרונות ביצועים ועלויות."

הפרדת תדרים מאפשרת למערכות אלו להתקיים יחד, כאשר הראשונה פועלת בתחום התדרים 2.4GHz ללא הרשאות והשנייה פועלת בכל מקום בו נמצא LTE. בתדרים נמוכים וגבוהים יותר, ישנה פשרה בין כיסוי שטח רחב יותר לבין קיבולת שידור גדולה יותר. אך בפלטפורמות תאורה, טכנולוגיית אלחוטית לטווח קצר משמשת בדרך כלל לחיבור חיישנים, כוח מחשוב קצה משמש לתצפית וניתוח, ו-honeycomb IoT משמש לשליחת נתונים בחזרה לענן, כמו גם בקרת חיישנים לרמות תחזוקה גבוהות יותר.

עד כה, שני מכשירי הרדיו לטווח קצר ולטווח ארוך נוספו בנפרד, ולא נבנו באותו שבב סיליקון. במקרים מסוימים, הרכיבים מופרדים מכיוון שהכשלים של התאורה, החיישן והרדיו שונים כולם. עם זאת, שילוב מכשירי רדיו כפולים במערכת אחת יביא לשילוב טכנולוגי קרוב יותר ולעלויות רכישה נמוכות יותר, שהן שיקולים מרכזיים עבור ערים חכמות.

חברת Nordic סבורה שהשוק נע בכיוון הזה. החברה שילבה טכנולוגיות קישוריות אלחוטית לטווח קצר וטכנולוגיות קישוריות IoT בצורת חלת דבש בחומרה ובתוכנה ברמת המפתחים, כך שיצרני הפתרונות יוכלו להריץ את הצמד בו זמנית ביישומי בדיקה. הלוח DK של Nordic עבור nRF9160 SiP תוכנן עבור מפתחים כדי "לגרום ליישומי Honeycomb IoT שלהם לעבוד"; Nordic Thingy:91 תואר כ"שער מלא מוכן לשימוש" שניתן להשתמש בו כפלטפורמת אב טיפוס מוכנה או כ"הוכחת היתכנות" עבור עיצובי מוצרים מוקדמים.

שניהם כוללים nRF9160 SiP בעל חלת דבש רב-מצבית ו-nRF52840 SoC רב-פרוטוקולי לטווח קצר. מערכות משובצות המשלבות את שתי הטכנולוגיות לפריסת IoT מסחרית נמצאות במרחק "חודשים" בלבד ממסחור, על פי Nordic.

חברת Nordic Nielsen אמרה: "פלטפורמת תאורת עיר חכמה הוקמה כדי לשלב את כל טכנולוגיות החיבור הללו; השוק יודע בבירור כיצד לשלב אותן יחד, סיפקנו פתרונות ללוחות פיתוח של יצרנים, כדי לבדוק כיצד הן פועלות יחד. שילובן לפתרונות עסקיים הוא הכרחי, תוך זמן קצר."