Ühendatud nutikad linnad toovad kaasa kauneid unistusi. Sellistes linnades põimivad digitehnoloogiad kokku mitu ainulaadset linnafunktsiooni, et parandada tegevuse tõhusust ja intelligentsust. Hinnanguliselt elab 2050. aastaks 70% maailma elanikkonnast nutikates linnades, kus elu on tervislik, õnnelik ja turvaline. Mis kõige tähtsam, see lubab olla roheline – inimkonna viimane trump planeedi hävingu vastu.
Kuid nutikad linnad on raske töö. Uued tehnoloogiad on kallid, kohalikud omavalitsused on piiratud ja poliitika nihkub lühikeste valimistsüklite poole, mistõttu on raske saavutada väga operatiivset ja finantsiliselt tõhusat tsentraliseeritud tehnoloogia juurutamise mudelit, mida saaks linnapiirkondades ülemaailmselt või riiklikul tasandil taaskasutada. Tegelikult on enamik pealkirjades kajastatud juhtivaid nutikaid linnu lihtsalt erinevate tehnoloogiliste katsete ja piirkondlike kõrvalprojektide kogum, mille laienemist on vähe oodata.
Vaatame prügikonteinereid ja parklaid, mis on nutikad andurite ja analüütika abil; selles kontekstis on investeeringutasuvust (ROI) keeruline arvutada ja standardiseerida, eriti kui valitsusasutused on nii killustatud (avaliku ja erasektori teenuste vahel, aga ka linnade, asulate, piirkondade ja riikide vahel). Vaadake õhukvaliteedi seiret; kui lihtne on arvutada puhta õhu mõju linna tervishoiuteenustele? Loogiliselt võttes on nutikaid linnu raske rakendada, aga ka raske eitada.
Digitaalsete muutuste udus on siiski valgusekiir. Tänavavalgustus kõigis munitsipaalteenustes pakub linnadele platvormi nutikate funktsioonide omandamiseks ja mitme rakenduse esmakordseks kombineerimiseks. Vaadake erinevaid nutika tänavavalgustuse projekte, mida rakendatakse San Diegos USAs ja Kopenhaagenis Taanis, ja nende arv kasvab pidevalt. Need projektid ühendavad andurite massiive modulaarsete riistvaraüksustega, mis on kinnitatud valgustuspostidele, et võimaldada valgustuse enda kaugjuhtimist ja muude funktsioonide, näiteks liiklusloendurite, õhukvaliteedi monitoride ja isegi relvadetektorite käitamist.
Linnad on hakanud juba valguspostide kõrguselt tegelema linna „elukeskkonna“ aspektidega tänavatel, sh liiklusvoo ja liikuvuse, müra ja õhusaaste ning tekkivate ärivõimalustega. Isegi parkimisandureid, mis on traditsiooniliselt parklatesse maetud, saab odavalt ja tõhusalt valgustusinfrastruktuuriga ühendada. Terveid linnu saab äkki võrku ühendada ja optimeerida ilma tänavaid üles kaevamata, ruume rentides või abstraktseid arvutusprobleeme tervislikuma eluviisi ja ohutumate tänavatega seoses lahendamata.
See toimib seetõttu, et enamasti ei ole nutikad valgustuslahendused algselt kavandatud panustades nutikate lahenduste abil saavutatavale kokkuhoiule. Selle asemel on linna digirevolutsiooni elujõulisus valgustuse samaaegse arengu juhuslik tagajärg.
Hõõglampide asendamine tahkis-LED-valgustusega energiasäästu abil koos kergesti kättesaadavate toiteallikate ja ulatusliku valgustusinfrastruktuuriga muudab nutikad linnad teostatavaks.
LED-valgustitele ülemineku tempo on juba paigal ja nutikas valgustus õitseb. Nutika infrastruktuuri analüütiku Northeast Groupi andmetel on 2027. aastaks umbes 90% maailma 363 miljonist tänavavalgustist LED-valgustatud. Kolmandik neist käitab ka nutikaid rakendusi – see trend algas paar aastat tagasi. Kuni märkimisväärse rahastamise ja kavandite avaldamiseni sobib tänavavalgustus kõige paremini võrguinfrastruktuuriks mitmesugustele digitaaltehnoloogiatele suurtes nutikates linnades.
Säästa LED-i kulusid
Valgustus- ja anduritootjate pakutud rusikareeglite kohaselt võib nutikas valgustus vähendada infrastruktuuriga seotud haldus- ja hoolduskulusid 50–70 protsenti. Kuid suurema osa sellest kokkuhoiust (umbes 50 protsenti, mis on piisav, et midagi muuta) saaks saavutada lihtsalt energiasäästlikele LED-pirnidele üleminekuga. Ülejäänud kokkuhoid tuleb valgustite ühendamisest ja juhtimisest ning intelligentse teabe edastamisest nende tööpõhimõtte kohta valgustusvõrgus.
Juba ainuüksi tsentraliseeritud reguleerimine ja vaatlused võivad hoolduskulusid märkimisväärselt vähendada. Selleks on palju viise ja need täiendavad üksteist: ajastamine, hooajaline juhtimine ja ajastuse kohandamine; rikete diagnoosimine ja hooldusautode kohaloleku vähendamine. Mõju suureneb koos valgustusvõrgu suurusega ja kajastub esialgses investeeringutasuvuse näites. Turu väitel võib see lähenemisviis end ära tasuda umbes viie aastaga ja sellel on potentsiaali end ära tasuda lühema ajaga, kaasates „pehmemaid“ nutika linna kontseptsioone, näiteks parkimisandurite, liiklusmonitoride, õhukvaliteedi kontrolli ja relvadetektoritega kontseptsioone.
Turuanalüütik Guidehouse Insights jälgib enam kui 200 linna, et hinnata muutuste tempot; ettevõtte andmetel on veerand linnadest kasutusele võtnud nutikaid valgustussüsteeme. Nutisüsteemide müük kasvab hüppeliselt. ABI Research arvutab, et ülemaailmsed tulud hüppavad 2026. aastaks kümme korda 1,7 miljardi dollarini. Maa „lambipirni hetk“ on selline: tänavavalgustuse infrastruktuur, mis on tihedalt seotud inimtegevusega, on laiemas kontekstis nutikate linnade platvormina edasine tee. ABI teatel on juba 2022. aastaks enam kui kaks kolmandikku uutest tänavavalgustuspaigaldistest seotud keskse haldusplatvormiga, et integreerida andmeid mitmelt nutika linna andurilt.
ABI Researchi peaanalüütik Adarsh Krishnan ütles: „Nutikate linnade pakkujatel, kes kasutavad linnavalgustuspostide taristut traadita ühenduvuse, keskkonnasensorite ja isegi nutikate kaamerate abil, on palju rohkem ärivõimalusi. Väljakutse seisneb elujõuliste ärimudelite leidmises, mis julgustavad ühiskonda mitme sensoriga lahendusi kulutõhusalt ja ulatuslikult kasutusele võtma.“
Küsimus ei ole enam selles, kas ühenduda, vaid selles, kuidas ja kui palju üldse ühendada. Nagu Krishnan märgib, on see osaliselt seotud ärimudelitega, kuid raha voolab nutikatesse linnadesse juba kooperatiivse kommunaalteenuste erastamise (PPP) kaudu, kus eraettevõtted võtavad riskikapitali edu nimel finantsriski. Tellimusel põhinevad „teenusena” lepingud jaotavad investeeringud tasuvusaegade peale, mis samuti tegevust ergutas.
Seevastu Euroopa tänavavalgustus ühendatakse traditsiooniliste kärgstruktuuriga võrkudega (tavaliselt 2G kuni LTE (4G)) ja uue HONEYCOMB IoT-standardi seadmega LTE-M. Mängu tuleb ka patenteeritud ülikitsasribaline (UNB) tehnoloogia, lisaks Zigbee, väike energiatarbega Bluetoothi ja IEEE 802.15.4 derivaatidele.
Bluetooth Technology Alliance (SIG) paneb erilist rõhku nutikatele linnadele. Grupp ennustab, et väikese energiatarbega Bluetoothi tarned nutikatesse linnadesse kasvavad järgmise viie aasta jooksul viiekordseks, ulatudes 230 miljonini aastas. Enamik neist on seotud varade jälgimisega avalikes kohtades, nagu lennujaamad, staadionid, haiglad, kaubanduskeskused ja muuseumid. Väikese energiatarbega Bluetooth on aga suunatud ka välistingimustes kasutatavatele võrkudele. „Varade haldamise lahendus parandab nutika linna ressursside kasutamist ja aitab vähendada linna tegevuskulusid,“ teatas Bluetooth Technology Alliance.
Kahe tehnika kombinatsioon on parem!
Igal tehnoloogial on aga oma vastuolud, millest mõned on arutelude käigus lahendatud. Näiteks pakub UNB välja rangemad piirangud kandevõimele ja tarnegraafikutele, välistades paralleelse toe mitmele andurirakendusele või rakendustele, näiteks kaameratele, mis seda vajavad. Lühikese ulatusega tehnoloogia on odavam ja pakub suuremat läbilaskevõimet valgustusplatvormi seadete arendamiseks. Oluline on see, et need võivad WAN-signaali katkemise korral mängida ka varufunktsiooni ning pakkuda tehnikutele võimalust andureid otse lugeda silumiseks ja diagnostikaks. Näiteks väikese energiatarbega Bluetooth töötab peaaegu iga turul oleva nutitelefoniga.
Kuigi tihedam võrk võib suurendada töökindlust, muutub selle arhitektuur keerukamaks ja seab omavahel ühendatud punkt-punkti anduritele suuremad energiavajadused. Ka edastusulatus on problemaatiline; Zigbee ja väikese energiatarbega Bluetoothi kaasamine hõlmab vaid mõnesaja meetri ulatust. Kuigi mitmesugused lühikese ulatusega tehnoloogiad on konkurentsivõimelised ja sobivad hästi võrgupõhiste, naabriüleste andurite jaoks, on need suletud võrgud, mis nõuavad signaalide pilve tagasi edastamiseks lõppkokkuvõttes väravate kasutamist.
Tavaliselt lisatakse kärgstruktuuriga ühendus lõpus. Nutika valgustuse müüjate trend on kasutada punkt-pilv kärgstruktuuriga ühendust, et pakkuda 5–15 km kauguse lüüsi või anduriseadme leviala. Hive'i kogukonna sõnul pakub see ka valmisvõrgulahendusi ja kõrgemat turvalisuse taset.
Mobiilsideoperaatoreid esindava tööstusorganisatsiooni GSMA asjade interneti vertikaali juht Neill Young ütles: „Operaatorite tegevus... katab kogu piirkonna, mistõttu pole vaja linnavalgustusseadmete ja andurite ühendamiseks täiendavat infrastruktuuri. Litsentseeritud spektris on kärgstruktuuriga võrk ohutu ja töökindel, mis tähendab, et operaatoril on parimad tingimused, mis suudavad rahuldada suure hulga vajadusi, palju pikema aku tööea, minimaalse hoolduse ja odavate seadmete pika edastuskauguse tõttu.“
ABI andmetel näeb HONEYCOMB lähiaastatel kõigist saadaolevatest ühenduvustehnoloogiatest suurimat kasvu. 5G-võrkude ümber käiv kära ja 5G-taristu majutamise nimel võitlemine on ajendanud operaatoreid haarama valgustusmaste ja täitma linnakeskkonnas väikeseid kärgstruktuuriga üksusi. Ameerika Ühendriikides juurutavad Las Vegas ja Sacramento operaatorite AT&T ja Verizon kaudu tänavavalgustitesse LTE-d ja 5G-d, aga ka nutika linna andureid. Hongkong avalikustas äsja plaani paigaldada oma nutika linna algatuse raames 400 5G-toega laternaposti.
Riistvara tihe integreerimine
Nielsen lisas: „Nordic pakub mitme režiimiga lühi- ja pikamaatooteid, mille nRF52840 SoC toetab väikese energiatarbega Bluetoothi, Bluetooth Meshi ja Zigbeed, aga ka Threadi ja patenteeritud 2,4 GHz süsteeme. Nordicu kärgstruktuuril põhinev nRF9160 SiP pakub nii LTE-M kui ka NB-IoT tuge. Kahe tehnoloogia kombinatsioon toob kaasa jõudluse ja kulude eelised.“
Sageduseraldus võimaldab neil süsteemidel koos eksisteerida, kusjuures esimesed töötavad loata 2,4 GHz sagedusalas ja teised kõikjal, kus asub LTE. Madalamate ja kõrgemate sageduste puhul on tegemist kompromissiga laiema leviala ja suurema edastusvõimsuse vahel. Valgustusplatvormidel kasutatakse aga andurite ühendamiseks tavaliselt lühikese ulatusega traadita tehnoloogiat, vaatluseks ja analüüsiks servaarvutuse võimsust ning kärgstruktuuriga asjade internetti andmete pilve tagasi saatmiseks ja andurite juhtimiseks suurema hooldustaseme saavutamiseks.
Siiani on lühi- ja pikamaaraadiod lisatud eraldi, mitte ehitatud samasse ränikiibi. Mõnel juhul on komponendid eraldatud, kuna illuminaatori, anduri ja raadio rikked on kõik erinevad. Kahe raadio integreerimine ühte süsteemi toob aga kaasa tihedama tehnoloogia integratsiooni ja madalamad soetuskulud, mis on nutikate linnade puhul võtmetähtsusega kaalutlused.
Nordic arvab, et turg liigub selles suunas. Ettevõte on integreerinud lühikese ulatusega traadita ja kärgstruktuuriga asjade interneti ühenduvuse tehnoloogiad arendaja tasandil riist- ja tarkvarasse, et lahenduste tootjad saaksid neid kahte samaaegselt testrakendustes käitada. Nordicu DK nRF9160 SiP jaoks mõeldud plaat oli loodud arendajatele, et nad „paneksid oma kärgstruktuuriga asjade interneti rakendused tööle“; Nordic Thingy:91 on kirjeldatud kui „täieõiguslikku valmislahendust“, mida saab kasutada valmis prototüüpimisplatvormina või kontseptsiooni tõestuseks varajaste tootekujunduste jaoks.
Mõlemad sisaldavad mitme režiimiga kärgstruktuuriga nRF9160 SiP-i ja mitme protokolliga lühikese ulatusega nRF52840 SoC-d. Nordicu andmetel on kommertsiaalseks asjade interneti juurutamiseks mõeldud manussüsteemid turustamisest vaid kuude kaugusel.
Nordic Nielsen ütles: „Nutika linna valgustusplatvorm on loodud kõigi nende ühendustehnoloogiate jaoks; turg on väga selgelt otsustanud, kuidas neid omavahel ühendada. Oleme pakkunud tootjatele arendusnõukogule lahendusi, et testida, kuidas need koos töötavad. Nende ühendamine ärilahendusteks on hädavajalik, ja seda vaid aja küsimuses.“
Postituse aeg: 29. märts 2022