पथदिवे आंतरजोडणी असलेल्या स्मार्ट शहरांसाठी एक आदर्श व्यासपीठ उपलब्ध करून देतात.

परस्परांशी जोडलेली स्मार्ट शहरे सुंदर स्वप्ने साकार करतात. अशा शहरांमध्ये, डिजिटल तंत्रज्ञान अनेक अद्वितीय नागरी कार्यांना एकत्र गुंफते, ज्यामुळे कार्यात्मक कार्यक्षमता आणि बुद्धिमत्ता सुधारते. असा अंदाज आहे की २०५० पर्यंत, जगातील ७०% लोकसंख्या स्मार्ट शहरांमध्ये राहील, जिथे जीवन निरोगी, आनंदी आणि सुरक्षित असेल. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, ते हरित असण्याचे वचन देते, जे पृथ्वीच्या विनाशाविरुद्ध मानवजातीचे शेवटचे हुकमी अस्त्र आहे.

पण स्मार्ट शहरे साकारणे हे एक कठीण काम आहे. नवीन तंत्रज्ञान महाग असते, स्थानिक सरकारांवर मर्यादा असतात आणि राजकारण कमी कालावधीच्या निवडणुकांकडे झुकते, ज्यामुळे जागतिक किंवा राष्ट्रीय स्तरावर शहरी भागांमध्ये पुन्हा वापरता येईल असे, अत्यंत कार्यक्षम आणि आर्थिकदृष्ट्या प्रभावी असे केंद्रीकृत तंत्रज्ञान उपयोजन मॉडेल साध्य करणे अवघड होते. खरे तर, चर्चेत असलेली बहुतेक प्रमुख स्मार्ट शहरे ही प्रत्यक्षात विविध तंत्रज्ञान प्रयोगांचा आणि प्रादेशिक लहान प्रकल्पांचा एक संग्रहच आहेत, ज्यांच्या विस्तारात पुढे पाहण्यासारखे फारसे काही नाही.

सेन्सर्स आणि ॲनालिटिक्सने सुसज्ज असलेल्या स्मार्ट कचराकुंड्या आणि पार्किंग लॉट्सकडे पाहूया; या संदर्भात, गुंतवणुकीवरील परतावा (ROI) मोजणे आणि त्याचे मानकीकरण करणे कठीण आहे, विशेषतः जेव्हा सरकारी संस्था (सार्वजनिक संस्था आणि खाजगी सेवा यांच्यात, तसेच शहरे, प्रदेश आणि देश यांच्यात) इतक्या विखुरलेल्या असतात. हवेच्या गुणवत्तेच्या देखरेखीकडे पाहा; शहरातील आरोग्य सेवांवर स्वच्छ हवेचा होणारा परिणाम मोजणे किती सोपे आहे? तार्किकदृष्ट्या, स्मार्ट शहरे अंमलात आणणे कठीण आहे, पण त्यांना नाकारणेही तितकेच कठीण आहे.

तथापि, डिजिटल बदलाच्या धुक्यात आशेचा एक किरण आहे. सर्व महानगरपालिका सेवांमधील पथदिवे शहरांना प्रथमच स्मार्ट कार्यप्रणाली मिळवण्यासाठी आणि अनेक अनुप्रयोगांना एकत्र आणण्यासाठी एक व्यासपीठ उपलब्ध करून देतात. अमेरिकेतील सॅन दिएगो आणि डेन्मार्कमधील कोपनहेगन येथे राबविण्यात येत असलेल्या विविध स्मार्ट पथदिव्यांच्या प्रकल्पांकडे पाहिल्यास, त्यांची संख्या वाढत असल्याचे दिसून येते. या प्रकल्पांमध्ये दिव्यांच्या खांबांवर बसवलेल्या मॉड्यूलर हार्डवेअर युनिट्ससोबत सेन्सर्सच्या समूहांचा वापर केला जातो, ज्यामुळे दिव्यांवर दूरस्थ नियंत्रण ठेवता येते आणि वाहतूक नियंत्रक, हवेच्या गुणवत्तेचे मॉनिटर्स आणि अगदी बंदूक शोधक यांसारखी इतर कार्येही चालवता येतात.

विजेच्या खांबाच्या उंचीवरून, शहरांनी रस्त्यावरील शहराच्या 'राहण्यायोग्यते'कडे लक्ष देण्यास सुरुवात केली आहे, ज्यामध्ये वाहतूक प्रवाह आणि गतिशीलता, ध्वनी आणि वायू प्रदूषण, तसेच उदयास येणाऱ्या व्यावसायिक संधी यांचा समावेश आहे. पारंपरिकरित्या पार्किंग लॉटमध्ये जमिनीखाली बसवलेले पार्किंग सेन्सर्ससुद्धा आता स्वस्तात आणि कार्यक्षमतेने प्रकाश व्यवस्थेशी जोडले जाऊ शकतात. रस्ते खोदल्याशिवाय, जागा भाड्याने घेतल्याशिवाय किंवा आरोग्यदायी जीवन आणि सुरक्षित रस्त्यांबद्दलच्या अमूर्त संगणकीय समस्या सोडवल्याशिवाय, संपूर्ण शहरे अचानकपणे नेटवर्कद्वारे जोडली आणि अनुकूलित केली जाऊ शकतात.

हे यशस्वी ठरते कारण, बहुतांश वेळा, स्मार्ट लाइटिंग सोल्यूशन्सची आखणी सुरुवातीला त्यातून होणाऱ्या बचतीच्या अपेक्षेने केली जात नाही. उलट, शहरी डिजिटल क्रांतीची व्यवहार्यता ही प्रकाशयोजनेच्या एकाच वेळी होणाऱ्या विकासाचा एक अनपेक्षित परिणाम आहे.

तापदीप्त दिव्यांच्या जागी सॉलिड-स्टेट एलईडी दिवे वापरल्याने होणारी ऊर्जेची बचत, तसेच सहज उपलब्ध होणारा वीजपुरवठा आणि व्यापक प्रकाशयोजना पायाभूत सुविधा, यांमुळे स्मार्ट शहरे व्यवहार्य ठरतात.

एलईडी रूपांतरणाचा वेग आधीच मंदावला आहे आणि स्मार्ट लाइटिंगमध्ये मोठी वाढ होत आहे. नॉर्थईस्ट ग्रुप या स्मार्ट पायाभूत सुविधा विश्लेषकाच्या मते, २०२७ पर्यंत जगातील ३६३ दशलक्ष पथदिव्यांपैकी सुमारे ९०% दिवे एलईडीने उजळले जातील. त्यापैकी एक तृतीयांश दिव्यांवर स्मार्ट ॲप्लिकेशन्सदेखील चालतील, हा ट्रेंड काही वर्षांपूर्वी सुरू झाला आहे. जोपर्यंत भरीव निधी आणि आराखडे प्रकाशित होत नाहीत, तोपर्यंत मोठ्या प्रमाणावरील स्मार्ट शहरांमध्ये विविध डिजिटल तंत्रज्ञानासाठी नेटवर्क पायाभूत सुविधा म्हणून पथदिवे सर्वोत्तम प्रकारे उपयुक्त ठरतील.

एलईडी खर्चात बचत करा

लाइटिंग आणि सेन्सर उत्पादकांनी सुचवलेल्या सर्वसाधारण नियमांनुसार, स्मार्ट लाइटिंगमुळे पायाभूत सुविधांशी संबंधित प्रशासकीय आणि देखभालीचा खर्च ५० ते ७० टक्क्यांनी कमी होऊ शकतो. परंतु यातील बहुतेक बचत (सुमारे ५० टक्के, जी लक्षणीय फरक घडवण्यासाठी पुरेशी आहे) केवळ ऊर्जा-कार्यक्षम एलईडी बल्ब वापरून साध्य करता येते. उर्वरित बचत ही प्रकाशयंत्रांना जोडण्याने, त्यांना नियंत्रित करण्याने आणि ते कसे कार्य करतात याबद्दलची बुद्धिमान माहिती संपूर्ण लाइटिंग नेटवर्कमध्ये प्रसारित करण्याने होते.

केवळ केंद्रीकृत समायोजन आणि निरीक्षणांमुळे देखभालीचा खर्च लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकतो. यासाठी अनेक मार्ग आहेत आणि ते एकमेकांना पूरक आहेत: वेळापत्रक, हंगामी नियंत्रण आणि वेळेचे समायोजन; दोष निदान आणि देखभालीसाठी येणाऱ्या ट्रकची कमी उपस्थिती. प्रकाशयोजना नेटवर्कच्या आकारानुसार याचा प्रभाव वाढतो आणि त्याचा परिणाम सुरुवातीच्या गुंतवणुकीवरील परताव्यावर (ROI) होतो. बाजारपेठेनुसार, हा दृष्टिकोन सुमारे पाच वर्षांत स्वतःचा खर्च वसूल करू शकतो आणि पार्किंग सेन्सर्स, वाहतूक मॉनिटर्स, हवेच्या गुणवत्तेचे नियंत्रण आणि बंदूक शोधक यांसारख्या "सॉफ्ट" स्मार्ट सिटी संकल्पनांचा समावेश करून कमी वेळेतही स्वतःचा खर्च वसूल करण्याची क्षमता यात आहे.

गाइडहाऊस इनसाइट्स, एक बाजार विश्लेषक, बदलाचा वेग मोजण्यासाठी २०० हून अधिक शहरांचा मागोवा घेते; त्यांच्या मते एक चतुर्थांश शहरे स्मार्ट लाइटिंग योजना राबवत आहेत. स्मार्ट सिस्टीमची विक्री गगनाला भिडत आहे. एबीआय रिसर्चच्या गणनेनुसार, २०२६ पर्यंत जागतिक महसूल दहा पटीने वाढून १.७ अब्ज डॉलर्सपर्यंत पोहोचेल. पृथ्वीचा हा ‘प्रकाशझोत क्षण’ असा आहे की; पथदिव्यांची पायाभूत सुविधा, जी मानवी क्रियाकलापांशी जवळून संबंधित आहे, ती व्यापक संदर्भात स्मार्ट शहरांसाठी एक व्यासपीठ म्हणून पुढे जाण्याचा मार्ग आहे. एबीआयने म्हटले आहे की, २०२२ पर्यंत, दोन-तृतीयांशपेक्षा जास्त नवीन पथदिव्यांची स्थापना एका केंद्रीय व्यवस्थापन प्लॅटफॉर्मशी जोडली जाईल, जेणेकरून अनेक स्मार्ट सिटी सेन्सरमधून डेटा एकत्रित करता येईल.

एबीआय रिसर्चचे मुख्य विश्लेषक आदर्श कृष्णन म्हणाले: “वायरलेस कनेक्टिव्हिटी, पर्यावरणीय सेन्सर्स आणि स्मार्ट कॅमेरे तैनात करून शहरी विजेच्या खांबांच्या पायाभूत सुविधांचा लाभ घेणाऱ्या स्मार्ट सिटी विक्रेत्यांसाठी व्यवसायाच्या अनेक संधी आहेत. समाजाला कमी खर्चात मोठ्या प्रमाणावर मल्टी-सेन्सर सोल्यूशन्स तैनात करण्यास प्रोत्साहित करणारे व्यवहार्य व्यवसाय मॉडेल शोधणे हे एक आव्हान आहे.”

आता प्रश्न जोडणी करायची की नाही हा राहिलेला नाही, तर मुळात ती कशी आणि किती करायची हा आहे. कृष्णन यांच्या निरीक्षणानुसार, याचा काही भाग व्यवसाय मॉडेलशी संबंधित आहे, परंतु सहकारी उपयुक्तता खाजगीकरण (PPP) द्वारे स्मार्ट शहरांमध्ये आधीच पैसा येत आहे, जिथे खाजगी कंपन्या उद्यम भांडवलातील यशाच्या बदल्यात आर्थिक जोखीम स्वीकारतात. वर्गणी-आधारित “सेवा-स्वरूपातील” (as-a-service) करारांमुळे गुंतवणुकीची परतफेड वेगवेगळ्या कालावधीत होते, ज्यामुळे या क्षेत्रातील हालचालींनाही चालना मिळाली.

याउलट, युरोपमधील पथदिवे पारंपरिक हनीकॉम्ब नेटवर्क्स (सामान्यतः 2G ते LTE (4G) पर्यंत) तसेच नवीन हनीकॉम्ब आयओटी मानक उपकरण, LTE-M शी जोडले जात आहेत. मालकीचे अल्ट्रा-नॅरोबँड (UNB) तंत्रज्ञान, झिगबी, कमी-ऊर्जा ब्लूटूथचा मर्यादित प्रसार आणि IEEE 802.15.4 चे उपप्रकार यांचाही वापर केला जात आहे.

ब्लूटूथ टेक्नॉलॉजी अलायन्स (SIG) स्मार्ट शहरांवर विशेष भर देते. या गटाचा अंदाज आहे की, पुढील पाच वर्षांत स्मार्ट शहरांमध्ये कमी-ऊर्जा ब्लूटूथची विक्री पाच पटीने वाढून वर्षाला २३० दशलक्ष होईल. यातील बहुतेक उपकरणे विमानतळ, स्टेडियम, रुग्णालये, शॉपिंग मॉल्स आणि संग्रहालये यांसारख्या सार्वजनिक ठिकाणी मालमत्ता ट्रॅकिंगशी संबंधित आहेत. तथापि, कमी-ऊर्जा ब्लूटूथचा उद्देश बाह्य नेटवर्कसाठी देखील आहे. ब्लूटूथ टेक्नॉलॉजी अलायन्सने म्हटले आहे की, "मालमत्ता व्यवस्थापन प्रणाली स्मार्ट सिटीच्या संसाधनांचा वापर सुधारते आणि शहरी परिचालन खर्च कमी करण्यास मदत करते."

दोन्ही तंत्रांचा एकत्रित वापर अधिक चांगला आहे!

प्रत्येक तंत्रज्ञानाचे स्वतःचे वाद आहेत, तथापि, त्यापैकी काही चर्चेतून सोडवले गेले आहेत. उदाहरणार्थ, UNB पेलोड आणि वितरण वेळापत्रकांवर अधिक कठोर मर्यादा प्रस्तावित करते, ज्यामुळे एकाधिक सेन्सर ॲप्लिकेशन्ससाठी किंवा कॅमेऱ्यांसारख्या आवश्यक ॲप्लिकेशन्ससाठी समांतर समर्थन नाकारले जाते. शॉर्ट-रेंज तंत्रज्ञान स्वस्त आहे आणि 'लायटिंग ॲज-अ-प्लॅटफॉर्म' सेटिंग्ज विकसित करण्यासाठी अधिक थ्रुपुट प्रदान करते. महत्त्वाचे म्हणजे, WAN सिग्नल डिस्कनेक्शन झाल्यास ते बॅकअपची भूमिका देखील बजावू शकतात आणि तंत्रज्ञांना डीबगिंग व डायग्नोस्टिक्ससाठी थेट सेन्सर्स वाचण्याचे साधन प्रदान करतात. उदाहरणार्थ, लो-पॉवर ब्लूटूथ बाजारातील जवळजवळ प्रत्येक स्मार्टफोनसोबत काम करते.

जरी अधिक दाट ग्रीडमुळे मजबुती वाढू शकते, तरी त्याची रचना गुंतागुंतीची होते आणि त्यामुळे एकमेकांशी जोडलेल्या पॉइंट-टू-पॉइंट सेन्सर्सवर ऊर्जेचा अधिक भार पडतो. ट्रान्समिशनची रेंज ही देखील एक समस्या आहे; झिगबी (Zigbee) आणि लो-पॉवर ब्लूटूथ (Low-power Bluetooth) वापरून मिळणारे कव्हरेज जास्तीत जास्त काहीशे मीटर इतकेच असते. जरी विविध शॉर्ट-रेंज तंत्रज्ञान स्पर्धात्मक आणि ग्रीड-आधारित, शेजारी-व्यापी सेन्सर्ससाठी सुयोग्य असले, तरी ती बंद नेटवर्क्स आहेत ज्यांना क्लाउडवर सिग्नल परत पाठवण्यासाठी अखेरीस गेटवेजच्या वापराची आवश्यकता असते.

हनीकॉम्ब कनेक्शन सहसा शेवटी जोडले जाते. स्मार्ट लायटिंग विक्रेत्यांसाठी ५ ते १५ किमी अंतरापर्यंत गेटवे किंवा सेन्सर उपकरणांना कव्हरेज देण्यासाठी पॉइंट-टू-क्लाउड हनीकॉम्ब कनेक्टिव्हिटी वापरण्याचा ट्रेंड आहे. हाईव्ह कम्युनिटीच्या मते, बीहाईव्ह तंत्रज्ञान मोठी ट्रान्समिशन रेंज आणि सुलभता आणते; तसेच ते रेडीमेड नेटवर्किंग आणि उच्च पातळीची सुरक्षा देखील प्रदान करते.

मोबाईल नेटवर्क ऑपरेटर्सचे प्रतिनिधित्व करणारी उद्योग संस्था असलेल्या GSMA मधील 'इंटरनेट ऑफ थिंग्ज' विभागाचे प्रमुख नील यंग म्हणाले: “ऑपरेटर्सकडे संपूर्ण क्षेत्राचे कव्हरेज असते, त्यामुळे शहरी प्रकाशयोजना उपकरणे आणि सेन्सर्स जोडण्यासाठी कोणत्याही अतिरिक्त पायाभूत सुविधांची आवश्यकता नसते. परवानाधारक स्पेक्ट्रममधील हनीकॉम्ब नेटवर्कमध्ये सुरक्षितता आणि विश्वसनीयता असते, याचा अर्थ ऑपरेटरला सर्वोत्तम परिस्थिती मिळते, तो मोठ्या संख्येने गरजा पूर्ण करू शकतो, त्याला खूप जास्त बॅटरी लाईफ, कमीतकमी देखभाल आणि कमी किमतीच्या उपकरणांद्वारे जास्त अंतरापर्यंत प्रसारण करण्याची क्षमता मिळते.”

एबीआयच्या मते, उपलब्ध असलेल्या सर्व कनेक्टिव्हिटी तंत्रज्ञानांपैकी, येत्या काही वर्षांत हनीकॉम्बमध्ये सर्वाधिक वाढ दिसून येईल. 5G नेटवर्कबद्दलची चर्चा आणि 5G पायाभूत सुविधा उभारण्यासाठी सुरू असलेल्या धडपडीमुळे ऑपरेटर्सनी शहरी भागांतील विजेचे खांब ताब्यात घेऊन त्यावर लहान हनीकॉम्ब युनिट्स बसवण्यास सुरुवात केली आहे. अमेरिकेत, लास वेगास आणि सॅक्रामेंटो हे एटी अँड टी (AT&T) आणि व्हेरिझॉन (Verizon) या कंपन्यांच्या माध्यमातून रस्त्यावरील दिव्यांवर एलटीई (LTE) आणि 5G, तसेच स्मार्ट सिटी सेन्सर्स तैनात करत आहेत. हाँगकाँगने आपल्या स्मार्ट सिटी उपक्रमाचा भाग म्हणून ४०० 5G-सक्षम दिव्यांचे खांब बसवण्याची योजना नुकतीच जाहीर केली आहे.

हार्डवेअरचे घट्ट एकत्रीकरण

नील्सनने पुढे म्हटले: “नॉर्डिक मल्टी-मोड शॉर्ट-रेंज आणि लाँग-रेंज उत्पादने सादर करते, ज्यामध्ये त्यांचा nRF52840 SoC कमी पॉवर ब्लूटूथ, ब्लूटूथ मेश आणि झिगबी, तसेच थ्रेड आणि मालकीच्या २.४ गिगाहर्ट्झ सिस्टीमना सपोर्ट करतो. नॉर्डिकचा हनीकॉम्ब आधारित nRF9160 SiP एलटीई-एम (LTE-M) आणि एनबी-आयओटी (NB-iot) या दोन्हींना सपोर्ट करतो. या दोन तंत्रज्ञानांच्या संयोजनामुळे कार्यक्षमता आणि खर्चात फायदे मिळतात.”

फ्रिक्वेन्सी विभक्तीकरणामुळे या प्रणाली एकत्र काम करू शकतात, ज्यात पहिली प्रणाली परवानगीशिवाय चालणाऱ्या २.४ गिगाहर्ट्झ बँडमध्ये चालते आणि दुसरी प्रणाली जिथे एलटीई (LTE) उपलब्ध आहे तिथे चालते. कमी आणि जास्त फ्रिक्वेन्सीवर, विस्तृत क्षेत्र व्याप्ती आणि अधिक प्रसारण क्षमता यांच्यात एक तडजोड करावी लागते. परंतु लाइटिंग प्लॅटफॉर्ममध्ये, सेन्सर्सना एकमेकांशी जोडण्यासाठी सामान्यतः शॉर्ट-रेंज वायरलेस तंत्रज्ञानाचा वापर केला जातो, निरीक्षण आणि विश्लेषणासाठी एज कॉम्प्युटिंग शक्तीचा उपयोग होतो, आणि डेटा क्लाउडवर परत पाठवण्यासाठी, तसेच उच्च स्तरावरील देखभालीसाठी सेन्सर नियंत्रणाकरिता हनीकॉम्ब आयओटीचा वापर केला जातो.

आतापर्यंत, शॉर्ट-रेंज आणि लाँग-रेंज रेडिओची जोडी एकाच सिलिकॉन चिपमध्ये तयार न करता, स्वतंत्रपणे जोडली जात असे. काही प्रकरणांमध्ये, हे घटक वेगळे ठेवले जातात कारण इल्युमिनेटर, सेन्सर आणि रेडिओमधील बिघाड वेगवेगळे असतात. तथापि, दोन रेडिओ एकाच प्रणालीमध्ये एकत्रित केल्याने तंत्रज्ञानाचे अधिक घनिष्ठ एकीकरण होईल आणि खरेदीचा खर्च कमी होईल, जे स्मार्ट शहरांसाठी महत्त्वाचे घटक आहेत.

नॉर्डिकला वाटते की बाजारपेठ त्या दिशेने वाटचाल करत आहे. कंपनीने डेव्हलपर स्तरावर हार्डवेअर आणि सॉफ्टवेअरमध्ये शॉर्ट-रेंज वायरलेस आणि हनीकॉम्ब IoT कनेक्टिव्हिटी तंत्रज्ञान एकत्रित केले आहे, जेणेकरून सोल्यूशन उत्पादक चाचणी ॲप्लिकेशन्समध्ये ही जोडी एकाच वेळी चालवू शकतील. नॉर्डिकचे nRF9160 SiP साठीचे बोर्ड DK हे डेव्हलपर्सना त्यांचे हनीकॉम्ब IoT ॲप्लिकेशन्स कार्यान्वित करण्यासाठी डिझाइन केले होते; नॉर्डिक थिंगी:९१ चे वर्णन "एक संपूर्ण ऑफ-द-शेल्फ गेटवे" असे केले गेले आहे, जे सुरुवातीच्या उत्पादन डिझाइनसाठी ऑफ-द-शेल्फ प्रोटोटाइपिंग प्लॅटफॉर्म किंवा प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट म्हणून वापरले जाऊ शकते.

दोन्हींमध्ये मल्टी-मोड हनीकॉम्ब nRF9160 SiP आणि मल्टी-प्रोटोकॉल शॉर्ट-रेंज nRF52840 SoC यांचा समावेश आहे. नॉर्डिकच्या मते, व्यावसायिक IoT उपयोजनांसाठी या दोन तंत्रज्ञानांना एकत्रित करणाऱ्या एम्बेडेड सिस्टीम्स व्यापारीकरणापासून फक्त “काही महिने” दूर आहेत.

नॉर्डिक नील्सनने म्हटले: “स्मार्ट सिटी लायटिंग प्लॅटफॉर्मवर हे सर्व कनेक्शन तंत्रज्ञान उभारण्यात आले आहे; त्यांना एकत्र कसे आणायचे हे बाजाराला अगदी स्पष्ट आहे, आम्ही उत्पादकांना डेव्हलपमेंट बोर्डसाठी उपाययोजना पुरवल्या आहेत, जेणेकरून ते एकत्र कसे काम करतात याची चाचणी घेता येईल. त्यांना व्यावसायिक उपायांमध्ये एकत्रित करणे अत्यावश्यक आहे, आणि तेही केवळ काही काळात.”