परस्पर जोडलेल्या स्मार्ट शहरांसाठी स्ट्रीट लाइटिंग एक आदर्श प्लॅटफॉर्म प्रदान करते

एकमेकांशी जोडलेली स्मार्ट शहरे सुंदर स्वप्ने घेऊन येतात. अशा शहरांमध्ये, डिजिटल तंत्रज्ञानामुळे कार्यक्षमता आणि बुद्धिमत्ता सुधारण्यासाठी अनेक अद्वितीय नागरी कार्ये एकत्र येतात. असा अंदाज आहे की २०५० पर्यंत, जगातील ७०% लोकसंख्या स्मार्ट शहरांमध्ये राहील, जिथे जीवन निरोगी, आनंदी आणि सुरक्षित असेल. महत्त्वाचे म्हणजे, ते हिरवेगार राहण्याचे वचन देते, ग्रहाच्या विनाशाविरुद्ध मानवतेचे शेवटचे ट्रम्प कार्ड.

पण स्मार्ट शहरे ही कठीण कामाची असतात. नवीन तंत्रज्ञान महागडे असते, स्थानिक सरकारे अडचणीत असतात आणि राजकारण लहान निवडणूक चक्रांकडे वळते, ज्यामुळे जागतिक स्तरावर किंवा राष्ट्रीय स्तरावर शहरी भागात पुन्हा वापरला जाणारा उच्च कार्यक्षम आणि आर्थिकदृष्ट्या कार्यक्षम केंद्रीकृत तंत्रज्ञान उपयोजन मॉडेल साध्य करणे कठीण होते. खरं तर, मथळ्यांमध्ये असलेली बहुतेक आघाडीची स्मार्ट शहरे खरोखरच वेगवेगळ्या तंत्रज्ञान प्रयोगांचा आणि प्रादेशिक बाजूच्या प्रकल्पांचा संग्रह आहेत, ज्यांचा विस्तार होण्याची फारशी अपेक्षा नाही.

चला डंपस्टर आणि पार्किंग लॉट्स पाहूया, जे सेन्सर्स आणि विश्लेषणासह स्मार्ट आहेत; या संदर्भात, गुंतवणुकीवरील परतावा (ROI) मोजणे आणि प्रमाणित करणे कठीण आहे, विशेषतः जेव्हा सरकारी संस्था इतक्या विखुरलेल्या असतात (सार्वजनिक संस्था आणि खाजगी सेवांमध्ये, तसेच शहरे, शहरे, प्रदेश आणि देशांमध्ये). हवेच्या गुणवत्तेचे निरीक्षण पहा; शहरातील आरोग्य सेवांवर स्वच्छ हवेचा प्रभाव मोजणे कसे सोपे आहे? तार्किकदृष्ट्या, स्मार्ट शहरे अंमलात आणणे कठीण आहे, परंतु नाकारणे देखील कठीण आहे.

तथापि, डिजिटल बदलाच्या धुक्यात प्रकाशाचा एक झलक आहे. सर्व महानगरपालिका सेवांमधील स्ट्रीट लाइटिंग शहरांना स्मार्ट फंक्शन्स मिळविण्यासाठी आणि प्रथमच अनेक अनुप्रयोग एकत्र करण्यासाठी एक व्यासपीठ प्रदान करते. अमेरिकेतील सॅन दिएगो आणि डेन्मार्कमधील कोपनहेगन येथे राबविण्यात येत असलेल्या विविध स्मार्ट स्ट्रीट लाइटिंग प्रकल्पांकडे पहा आणि त्यांची संख्या वाढत आहे. हे प्रकल्प प्रकाशाच्या खांबांवर निश्चित केलेल्या मॉड्यूलर हार्डवेअर युनिट्ससह सेन्सर्सच्या अॅरे एकत्र करतात जेणेकरून प्रकाशाचे रिमोट कंट्रोल करता येईल आणि ट्रॅफिक काउंटर, एअर क्वालिटी मॉनिटर्स आणि अगदी गन डिटेक्टर सारखी इतर कार्ये चालतील.

लाईट पोलच्या उंचीवरून, शहरांनी रस्त्यावरील शहराच्या "राहण्यायोग्यते"कडे लक्ष देण्यास सुरुवात केली आहे, ज्यामध्ये वाहतूक प्रवाह आणि गतिशीलता, ध्वनी आणि वायू प्रदूषण आणि उदयोन्मुख व्यवसाय संधींचा समावेश आहे. पारंपारिकपणे पार्किंग लॉटमध्ये पुरलेले पार्किंग सेन्सर देखील स्वस्त आणि कार्यक्षमतेने प्रकाश पायाभूत सुविधांशी जोडले जाऊ शकतात. रस्ते खोदल्याशिवाय किंवा जागा भाड्याने न घेता किंवा निरोगी राहणीमान आणि सुरक्षित रस्त्यांबद्दल अमूर्त संगणकीय समस्या सोडवल्याशिवाय संपूर्ण शहरे अचानक नेटवर्क आणि ऑप्टिमाइझ केली जाऊ शकतात.

हे कार्य करते कारण, बहुतेक भागांसाठी, स्मार्ट लाइटिंग सोल्यूशन्स सुरुवातीला स्मार्ट सोल्यूशन्समधून बचतीवर पैज लावून मोजले जात नाहीत. त्याऐवजी, शहरी डिजिटल क्रांतीची व्यवहार्यता ही प्रकाशयोजनेच्या एकाच वेळी विकासाचा अपघाती परिणाम आहे.

इनॅन्डेसेंट बल्बऐवजी सॉलिड-स्टेट एलईडी लाइटिंग वापरल्याने होणारी ऊर्जा बचत, सहज उपलब्ध वीजपुरवठा आणि व्यापक प्रकाश पायाभूत सुविधा यामुळे स्मार्ट शहरे शक्य होतात.

एलईडी रूपांतरणाची गती आधीच स्थिर आहे आणि स्मार्ट लाइटिंग तेजीत आहे. स्मार्ट इन्फ्रास्ट्रक्चर विश्लेषक नॉर्थईस्ट ग्रुपच्या मते, २०२७ पर्यंत जगातील ३६३ दशलक्ष स्ट्रीट लाइट्सपैकी सुमारे ९०% एलईडीने प्रकाशित होतील. त्यापैकी एक तृतीयांश स्मार्ट अॅप्लिकेशन्स देखील चालवतील, हा ट्रेंड काही वर्षांपूर्वी सुरू झाला होता. जोपर्यंत मोठ्या प्रमाणात निधी आणि ब्लूप्रिंट प्रकाशित होत नाहीत तोपर्यंत, मोठ्या प्रमाणात स्मार्ट शहरांमध्ये विविध डिजिटल तंत्रज्ञानासाठी नेटवर्क इन्फ्रास्ट्रक्चर म्हणून स्ट्रीट लाइटिंग सर्वात योग्य आहे.

एलईडी खर्च वाचवा

प्रकाशयोजना आणि सेन्सर उत्पादकांनी सुचवलेल्या नियमांनुसार, स्मार्ट प्रकाशयोजना पायाभूत सुविधांशी संबंधित प्रशासकीय आणि देखभाल खर्चात ५० ते ७० टक्के कपात करू शकते. परंतु त्यापैकी बहुतेक बचत (सुमारे ५० टक्के, फरक पाडण्यासाठी पुरेशी) फक्त ऊर्जा-कार्यक्षम एलईडी बल्बवर स्विच करून साध्य करता येते. उर्वरित बचत इल्युमिनेटर कनेक्ट करून आणि नियंत्रित करून आणि ते लाईटिंग नेटवर्कमध्ये कसे कार्य करतात याबद्दल बुद्धिमान माहिती प्रसारित करून येते.

केवळ केंद्रीकृत समायोजन आणि निरीक्षणे देखभाल खर्चात लक्षणीय घट करू शकतात. असे अनेक मार्ग आहेत आणि ते एकमेकांना पूरक आहेत: वेळापत्रक, हंगामी नियंत्रण आणि वेळेचे समायोजन; दोष निदान आणि देखभाल ट्रकची कमी उपस्थिती. प्रकाश नेटवर्कच्या आकारासह प्रभाव वाढतो आणि सुरुवातीच्या ROI प्रकरणात परत येतो. बाजार म्हणतो की हा दृष्टिकोन सुमारे पाच वर्षांत स्वतःसाठी पैसे देऊ शकतो आणि पार्किंग सेन्सर्स, ट्रॅफिक मॉनिटर्स, एअर क्वालिटी कंट्रोल आणि गन डिटेक्टरसारख्या "मऊ" स्मार्ट सिटी संकल्पना समाविष्ट करून कमी वेळेत स्वतःसाठी पैसे देण्याची क्षमता आहे.

गाईडहाऊस इनसाइट्स, एक बाजार विश्लेषक, बदलाचा वेग मोजण्यासाठी २०० हून अधिक शहरांचा मागोवा घेते; असे म्हटले आहे की एक चतुर्थांश शहरे स्मार्ट लाइटिंग योजना राबवत आहेत. स्मार्ट सिस्टीमची विक्री वाढत आहे. एबीआय रिसर्चचा अंदाज आहे की २०२६ पर्यंत जागतिक महसूल दहापट वाढून १.७ अब्ज डॉलर्स होईल. पृथ्वीचा "लाइट बल्ब मोमेंट" असा आहे; स्ट्रीट लाइटिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर, जो मानवी क्रियाकलापांशी जवळून संबंधित आहे, तो व्यापक संदर्भात स्मार्ट शहरांसाठी एक व्यासपीठ म्हणून पुढे जाण्याचा मार्ग आहे. २०२२ च्या सुरुवातीला, दोन तृतीयांश पेक्षा जास्त नवीन स्ट्रीट लाइटिंग इंस्टॉलेशन्स एका केंद्रीय व्यवस्थापन प्लॅटफॉर्मशी जोडले जातील जे अनेक स्मार्ट सिटी सेन्सर्समधील डेटा एकत्रित करेल, असे एबीआयने म्हटले आहे.

एबीआय रिसर्चचे प्रमुख विश्लेषक आदर्श कृष्णन म्हणाले: "वायरलेस कनेक्टिव्हिटी, पर्यावरणीय सेन्सर्स आणि अगदी स्मार्ट कॅमेरे तैनात करून शहरी लाईट-पोल पायाभूत सुविधांचा फायदा घेणाऱ्या स्मार्ट सिटी विक्रेत्यांसाठी अनेक व्यवसाय संधी उपलब्ध आहेत. समाजाला किफायतशीर पद्धतीने मल्टी-सेन्सर सोल्यूशन्स मोठ्या प्रमाणात तैनात करण्यास प्रोत्साहित करणारे व्यवहार्य व्यवसाय मॉडेल शोधण्याचे आव्हान आहे."

प्रश्न आता कनेक्ट करायचा की नाही हा नाही, तर कसा आणि किती कनेक्ट करायचा हा आहे. कृष्णन यांच्या निरीक्षणानुसार, याचा एक भाग व्यवसाय मॉडेल्सबद्दल आहे, परंतु सहकारी उपयुक्तता खाजगीकरण (पीपीपी) द्वारे स्मार्ट शहरांमध्ये आधीच पैसा ओतला जात आहे, जिथे खाजगी कंपन्या व्हेंचर कॅपिटलमध्ये यशाच्या बदल्यात आर्थिक जोखीम घेतात. सबस्क्रिप्शन-आधारित "अ‍ॅज-अ-सर्व्हिस" करार परतफेड कालावधीत गुंतवणूक पसरवतात, ज्यामुळे क्रियाकलापांना देखील चालना मिळते.

याउलट, युरोपमधील स्ट्रीटलाइट्स पारंपारिक हनीकॉम्ब नेटवर्क्स (सामान्यत: 2G ते LTE (4G)) तसेच नवीन HONEYCOMB Iot मानक उपकरण, LTE-M शी जोडले जात आहेत. कमी-शक्तीच्या ब्लूटूथचा एक छोटासा प्रसार, Zigbee आणि IEEE 802.15.4 डेरिव्हेटिव्ह्जसह, प्रोप्रायटरी अल्ट्रा-नॅरोबँड (UNB) तंत्रज्ञान देखील अस्तित्वात येत आहे.

ब्लूटूथ टेक्नॉलॉजी अलायन्स (SIG) स्मार्ट शहरांवर विशेष भर देते. या गटाचा अंदाज आहे की स्मार्ट शहरांमध्ये कमी-शक्तीच्या ब्लूटूथची शिपमेंट पुढील पाच वर्षांत पाच पटीने वाढेल, म्हणजेच दरवर्षी २३० दशलक्ष होईल. बहुतेक सार्वजनिक ठिकाणी, जसे की विमानतळ, स्टेडियम, रुग्णालये, शॉपिंग मॉल आणि संग्रहालये, मालमत्ता ट्रॅकिंगशी जोडलेले आहेत. तथापि, कमी-शक्तीचे ब्लूटूथ हे बाह्य नेटवर्कसाठी देखील आहे. "मालमत्ता व्यवस्थापन उपाय स्मार्ट सिटी संसाधनांचा वापर सुधारतो आणि शहरी ऑपरेटिंग खर्च कमी करण्यास मदत करतो," ब्लूटूथ टेक्नॉलॉजी अलायन्सने म्हटले आहे.

दोन्ही तंत्रांचे संयोजन चांगले!

प्रत्येक तंत्रज्ञानाचे स्वतःचे वाद असतात, परंतु त्यापैकी काही वादविवादात सोडवले गेले आहेत. उदाहरणार्थ, UNB पेलोड आणि डिलिव्हरी वेळापत्रकांवर कठोर मर्यादा प्रस्तावित करते, अनेक सेन्सर अनुप्रयोगांसाठी किंवा कॅमेऱ्यांसारख्या अनुप्रयोगांसाठी समांतर समर्थन नाकारते. शॉर्ट-रेंज तंत्रज्ञान स्वस्त आहे आणि प्लॅटफॉर्म सेटिंग्ज म्हणून प्रकाशयोजना विकसित करण्यासाठी जास्त थ्रूपुट प्रदान करते. महत्त्वाचे म्हणजे, ते WAN सिग्नल डिस्कनेक्शन झाल्यास बॅकअप भूमिका देखील बजावू शकतात आणि तंत्रज्ञांना डीबगिंग आणि डायग्नोस्टिक्ससाठी थेट सेन्सर वाचण्याचे साधन प्रदान करतात. उदाहरणार्थ, कमी-शक्तीचे ब्लूटूथ, बाजारात जवळजवळ प्रत्येक स्मार्टफोनसह कार्य करते.

जरी घनदाट ग्रिड मजबूती वाढवू शकतो, तरी त्याची रचना गुंतागुंतीची बनते आणि परस्पर जोडलेल्या पॉइंट-टू-पॉइंट सेन्सर्सवर जास्त ऊर्जा मागणी करते. ट्रान्समिशन रेंज देखील समस्याप्रधान आहे; झिग्बी आणि लो-पॉवर ब्लूटूथ वापरण्याचे कव्हरेज जास्तीत जास्त काहीशे मीटर आहे. जरी विविध प्रकारच्या लघु-श्रेणी तंत्रज्ञान स्पर्धात्मक आहेत आणि ग्रिड-आधारित, शेजारी-व्यापी सेन्सर्ससाठी योग्य आहेत, तरीही ते बंद नेटवर्क आहेत ज्यांना शेवटी क्लाउडवर सिग्नल परत पाठवण्यासाठी गेटवेचा वापर करावा लागतो.

सहसा शेवटी हनीकॉम्ब कनेक्शन जोडले जाते. स्मार्ट लाइटिंग विक्रेत्यांचा ट्रेंड पॉइंट-टू-क्लाउड हनीकॉम्ब कनेक्टिव्हिटी वापरण्याचा आहे जेणेकरून ५ ते १५ किमी अंतराचे गेटवे किंवा सेन्सर डिव्हाइस कव्हरेज मिळेल. बीहाइव्ह तंत्रज्ञानामुळे मोठी ट्रान्समिशन रेंज आणि साधेपणा येतो; हायव्ह समुदायाच्या मते, ते ऑफ-द-शेल्फ नेटवर्किंग आणि उच्च पातळीची सुरक्षा देखील प्रदान करते.

मोबाईल नेटवर्क ऑपरेटर्सचे प्रतिनिधित्व करणाऱ्या उद्योग संस्थेतील GSMA येथील इंटरनेट ऑफ थिंग्ज व्हर्टिकलचे प्रमुख नील यंग म्हणाले: "अ‍ॅक्शन ऑपरेटर्स... संपूर्ण क्षेत्राचे संपूर्ण कव्हरेज आहे, म्हणून शहरी प्रकाश उपकरणे आणि सेन्सर्सना जोडण्यासाठी कोणत्याही अतिरिक्त पायाभूत सुविधांची आवश्यकता नाही. परवानाधारक स्पेक्ट्रममध्ये हनीकॉम्ब नेटवर्कमध्ये सुरक्षितता आणि विश्वासार्हता असते, म्हणजेच ऑपरेटरकडे सर्वोत्तम परिस्थिती असते, मोठ्या संख्येने गरजा पूर्ण करू शकते, बॅटरीचे आयुष्य जास्त असते आणि कमीत कमी देखभाल आणि कमी किमतीच्या उपकरणांचे लांब ट्रान्समिशन अंतर असते."

ABI च्या मते, येत्या काही वर्षांत उपलब्ध असलेल्या सर्व कनेक्टिव्हिटी तंत्रज्ञानांपैकी HONEYCOMB मध्ये सर्वाधिक वाढ होईल. 5G नेटवर्कबद्दलच्या चर्चेमुळे आणि 5G पायाभूत सुविधांसाठीच्या धावपळीमुळे ऑपरेटर्सना शहरी वातावरणात लाईट पोल ताब्यात घेण्यास आणि लहान हनीकॉम्ब युनिट्स भरण्यास प्रवृत्त केले आहे. युनायटेड स्टेट्समध्ये, लास वेगास आणि सॅक्रामेंटो हे वाहक AT&T आणि Verizon द्वारे रस्त्यावरील दिव्यांवर LTE आणि 5G तसेच स्मार्ट सिटी सेन्सर्स तैनात करत आहेत. हाँगकाँगने त्यांच्या स्मार्ट सिटी उपक्रमाचा भाग म्हणून 400 5G-सक्षम लॅम्पपोस्ट बसवण्याची योजना नुकतीच उघड केली आहे.

हार्डवेअरचे घट्ट एकत्रीकरण

निल्सन पुढे म्हणाले: “नॉर्डिक मल्टी-मोड शॉर्ट-रेंज आणि लाँग-रेंज उत्पादने ऑफर करते, त्यांच्या nRF52840 SoC द्वारे कमी पॉवर ब्लूटूथ, ब्लूटूथ मेश आणि झिग्बी, तसेच थ्रेड आणि मालकीच्या 2.4ghz सिस्टीमना समर्थन दिले जाते. नॉर्डिकचा हनीकॉम्ब आधारित nRF9160 SiP LTE-M आणि NB-iot दोन्ही सपोर्ट देतो. दोन्ही तंत्रज्ञानाचे संयोजन कामगिरी आणि किमतीचे फायदे आणते.”

फ्रिक्वेन्सी सेपरेशनमुळे या सिस्टीम एकत्र राहू शकतात, पहिली परवानगी-मुक्त 2.4ghz बँडमध्ये चालते आणि दुसरी जिथे LTE असेल तिथे चालते. कमी आणि जास्त फ्रिक्वेन्सीवर, विस्तृत क्षेत्र कव्हरेज आणि जास्त ट्रान्समिशन क्षमता यांच्यात तडजोड होते. परंतु लाइटिंग प्लॅटफॉर्ममध्ये, शॉर्ट-रेंज वायरलेस तंत्रज्ञानाचा वापर सामान्यतः सेन्सर्सना एकमेकांशी जोडण्यासाठी केला जातो, एज कंप्युटिंग पॉवर निरीक्षण आणि विश्लेषणासाठी वापरली जाते आणि हनीकॉम्ब आयओटीचा वापर क्लाउडवर डेटा परत पाठवण्यासाठी तसेच उच्च देखभाल पातळीसाठी सेन्सर नियंत्रणासाठी केला जातो.

आतापर्यंत, शॉर्ट-रेंज आणि लाँग-रेंज रेडिओची जोडी स्वतंत्रपणे जोडली गेली आहे, एकाच सिलिकॉन चिपमध्ये तयार केलेली नाही. काही प्रकरणांमध्ये, घटक वेगळे केले जातात कारण इल्युमिनेटर, सेन्सर आणि रेडिओचे अपयश सर्व वेगळे असतात. तथापि, एकाच सिस्टीममध्ये दुहेरी रेडिओ एकत्रित केल्याने तंत्रज्ञानाचे जवळचे एकत्रीकरण होईल आणि अधिग्रहण खर्च कमी होईल, जे स्मार्ट शहरांसाठी महत्त्वाचे विचार आहेत.

नॉर्डिकला वाटते की बाजार त्या दिशेने वाटचाल करत आहे. कंपनीने डेव्हलपर स्तरावर हार्डवेअर आणि सॉफ्टवेअरमध्ये शॉर्ट-रेंज वायरलेस आणि हनीकॉम्ब आयओटी कनेक्टिव्हिटी तंत्रज्ञान एकत्रित केले आहे जेणेकरून सोल्यूशन उत्पादक चाचणी अनुप्रयोगांमध्ये एकाच वेळी ही जोडी चालवू शकतील. नॉर्डिकचा बोर्ड डीके फॉर एनआरएफ९१६० एसआयपी डेव्हलपर्सना "त्यांच्या हनीकॉम्ब आयओटी अनुप्रयोगांना कार्य करण्यास" सक्षम करण्यासाठी डिझाइन करण्यात आला होता; नॉर्डिक थिंगी:९१ चे वर्णन "पूर्णपणे विकसित ऑफ-द-शेल्फ गेटवे" म्हणून केले गेले आहे जे ऑफ-द-शेल्फ प्रोटोटाइपिंग प्लॅटफॉर्म किंवा सुरुवातीच्या उत्पादन डिझाइनसाठी प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट म्हणून वापरले जाऊ शकते.

दोन्हीमध्ये मल्टी-मोड हनीकॉम्ब nRF9160 SiP आणि मल्टी-प्रोटोकॉल शॉर्ट-रेंज nRF52840 SoC आहे. नॉर्डिकच्या मते, व्यावसायिक IoT तैनातींसाठी दोन्ही तंत्रज्ञान एकत्रित करणाऱ्या एम्बेडेड सिस्टीम व्यावसायिकीकरणापासून फक्त "महिने" दूर आहेत.

नॉर्डिक निल्सन म्हणाले: "स्मार्ट सिटी लाइटिंग प्लॅटफॉर्मवर या सर्व कनेक्शन तंत्रज्ञानाची स्थापना करण्यात आली आहे; त्यांना एकत्र कसे करायचे हे बाजारपेठेत अगदी स्पष्टपणे दिसून येते, आम्ही उत्पादक विकास मंडळासाठी उपाय प्रदान केले आहेत, ते एकत्र कसे काम करतात याची चाचणी घेण्यासाठी. त्यांना व्यवसाय उपायांमध्ये एकत्रित करणे अत्यावश्यक आहे, फक्त काही वेळात."