Узаемазвязаныя разумныя гарады прыносяць прыгожыя мары. У такіх гарадах лічбавыя тэхналогіі аб'ядноўваюць мноства унікальных грамадзянскіх функцый для павышэння аперацыйнай эфектыўнасці і інтэлекту. Паводле ацэнак, да 2050 года 70% насельніцтва свету будзе жыць у разумных гарадах, дзе жыццё будзе здаровым, шчаслівым і бяспечным. Найважнейшае тое, што яны абяцаюць быць зялёнымі — апошнім козырам чалавецтва супраць разбурэння планеты.
Але разумныя гарады — гэта цяжкая праца. Новыя тэхналогіі дарагія, мясцовыя органы ўлады абмежаваныя, а палітыка пераключаецца на кароткія выбарчыя цыклы, што ўскладняе дасягненне высокаэфектыўнай цэнтралізаванай мадэлі разгортвання тэхналогій з высокай аперацыйнай і фінансавай эфектыўнасцю, якая паўторна выкарыстоўваецца ў гарадскіх раёнах па ўсім свеце або на нацыянальным узроўні. Фактычна, большасць вядучых разумных гарадоў, якія фігуруюць у загалоўках газет, — гэта проста набор розных тэхналагічных эксперыментаў і рэгіянальных пабочных праектаў, якія мала што могуць пашырыць.
Давайце паглядзім на кантэйнеры для смецця і паркоўкі, якія з'яўляюцца разумнымі дзякуючы датчыкам і аналітыцы. У гэтым кантэксце прыбытковасць інвестыцый (ROI) цяжка разлічыць і стандартызаваць, асабліва калі дзяржаўныя ўстановы настолькі фрагментаваныя (паміж дзяржаўнымі ўстановамі і прыватнымі службамі, а таксама паміж гарадамі, рэгіёнамі і краінамі). Паглядзім на маніторынг якасці паветра. Як лёгка разлічыць уплыў чысціні паветра на медыцынскія паслугі ў горадзе? Лагічна, што разумныя гарады цяжка рэалізаваць, але і цяжка адмаўляць.
Аднак у тумане лічбавых змен ёсць прабліск святла. Вулічнае асвятленне ва ўсіх муніцыпальных службах забяспечвае платформу для гарадоў, каб яны маглі набыць разумныя функцыі і ўпершыню аб'яднаць некалькі прыкладанняў. Зірніце на розныя праекты разумнага вулічнага асвятлення, якія рэалізуюцца ў Сан-Дыега ў ЗША і Капенгагене ў Даніі, і іх колькасць расце. Гэтыя праекты спалучаюць масівы датчыкаў з модульнымі апаратнымі блокамі, замацаванымі на ліхтарных слупах, каб дазволіць дыстанцыйна кіраваць самім асвятленнем і запускаць іншыя функцыі, такія як лічыльнікі трафіку, маніторы якасці паветра і нават датчыкі зброі.
З вышыні ліхтарнага слупа гарады пачалі вырашаць пытанні «жыццяздольнасці» горада на вуліцы, у тым ліку праблемы патоку транспарту і мабільнасці, шуму і забруджвання паветра, а таксама новых бізнес-магчымасцей. Нават датчыкі паркоўкі, якія традыцыйна размяшчаліся на паркоўках, можна танна і эфектыўна падключыць да асвятляльнай інфраструктуры. Цэлыя гарады можна раптам аб'яднаць у сетку і аптымізаваць без раскопвання вуліц, арэнды памяшканняў і вырашэння абстрактных вылічальных задач, звязаных з больш здаровым ладам жыцця і больш бяспечнай ежай на вуліцах.
Гэта працуе таму, што ў большасці выпадкаў рашэнні разумнага асвятлення першапачаткова не разлічваюцца з улікам эканоміі ад разумных рашэнняў. Замест гэтага жыццяздольнасць гарадской лічбавай рэвалюцыі з'яўляецца выпадковым вынікам адначасовага развіцця асвятлення.
Эканомія энергіі ад замены лямпаў напальвання на цвёрдацельныя святлодыёдныя асвятляльныя прыборы, а таксама лёгкадаступныя крыніцы харчавання і шырокая інфраструктура асвятлення робяць стварэнне разумных гарадоў магчымым.
Тэмпы пераходу на святлодыёдныя лямпы ўжо не змяніліся, а разумнае асвятленне імкліва расце. Паводле звестак Northeast Group, аналітыка разумнай інфраструктуры, да 2027 года каля 90% з 363 мільёнаў вулічных ліхтароў у свеце будуць асвятляцца святлодыёдамі. Трэць з іх таксама будуць працаваць на разумных праграмах — тэндэнцыя, якая пачалася некалькі гадоў таму. Пакуль не будзе апублікавана значнае фінансаванне і праекты, вулічнае асвятленне найлепш падыходзіць у якасці сеткавай інфраструктуры для розных лічбавых тэхналогій у буйных разумных гарадах.
Зэканомце кошт святлодыёдаў
Згодна з эмпірычнымі правіламі, прапанаванымі вытворцамі асвятляльных прыбораў і датчыкаў, разумнае асвятленне можа знізіць адміністрацыйныя выдаткі і выдаткі на абслугоўванне інфраструктуры на 50-70 працэнтаў. Але большую частку гэтай эканоміі (каля 50 працэнтаў, дастаткова, каб змяніць сітуацыю) можна было б дасягнуць, проста перайшоўшы на энергазберагальныя святлодыёдныя лямпы. Астатняя эканомія дасягаецца за кошт падключэння і кіравання асвятляльнікамі і перадачы інтэлектуальнай інфармацыі аб іх працы па ўсёй сетцы асвятлення.
Цэнтралізаваныя карэкціроўкі і назіранні самі па сабе могуць значна знізіць выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне. Існуе мноства спосабаў, і яны дапаўняюць адзін аднаго: планаванне, сезонны кантроль і карэкціроўка часу; дыягностыка няспраўнасцей і зніжэнне колькасці наведвальнікаў тэхнічнага абслугоўвання. Эфект павялічваецца з памерам сеткі асвятлення і вяртаецца да першапачатковага выпадку рэнтабельнасці інвестыцый. Рынак сцвярджае, што гэты падыход можа акупіцца прыкладна за пяць гадоў і мае патэнцыял акупіцца за меншы час, уключыўшы больш «мяккія» канцэпцыі разумнага горада, такія як датчыкі паркоўкі, маніторы дарожнага руху, кантроль якасці паветра і датчыкі зброі.
Рынкавая аналітыка Guidehouse Insights адсочвае больш чым 200 гарадоў, каб ацаніць тэмпы змен. Паводле звестак кампаніі, чвэрць гарадоў укараняюць сістэмы разумнага асвятлення. Продажы разумных сістэм рэзка растуць. ABI Research падлічыла, што да 2026 года сусветныя даходы вырастуць у дзесяць разоў да 1,7 мільярда долараў. «Момант лямпачкі» Зямлі выглядае наступным чынам: інфраструктура вулічнага асвятлення, якая цесна звязана з дзейнасцю чалавека, — гэта шлях наперад як платформа для разумных гарадоў у больш шырокім кантэксце. Ужо ў 2022 годзе больш за дзве траціны новых установак вулічнага асвятлення будуць падключаны да цэнтралізаванай платформы кіравання для інтэграцыі дадзеных з некалькіх датчыкаў разумнага горада, паведамляе ABI.
Адарш Крышнан, галоўны аналітык ABI Research, сказаў: «Ёсць значна больш бізнес-магчымасцей для пастаўшчыкоў разумных гарадоў, якія выкарыстоўваюць інфраструктуру гарадскіх ліхтароў, разгортваючы бесправадную сувязь, датчыкі навакольнага асяроддзя і нават разумныя камеры. Задача заключаецца ў тым, каб знайсці жыццяздольныя бізнес-мадэлі, якія заахвочваюць грамадства да маштабнага ўкаранення шматсенсарных рашэнняў эканамічна эфектыўным спосабам».
Пытанне ўжо не ў тым, ці варта падключацца, а ў тым, як і колькі падключацца ў першую чаргу. Як адзначае Крышнан, часткова гэта звязана з бізнес-мадэлямі, але грошы ўжо паступаюць у разумныя гарады праз кааператыўную прыватызацыю камунальных паслуг (ДПП), дзе прыватныя кампаніі бяруць на сябе фінансавыя рызыкі ў абмен на поспех у венчурным капітале. Кантракты «як паслуга» на аснове падпіскі размеркавалі інвестыцыі на працягу тэрмінаў акупнасці, што таксама стымулявала актыўнасць.
У адрозненне ад гэтага, вулічныя ліхтары ў Еўропе падключаюцца да традыцыйных сотавых сетак (звычайна ад 2G да LTE (4G)), а таксама да новай стандартнай прылады Інтэрнэту рэчаў HONEYCOMB, LTE-M. Таксама ўступае ў гульню запатэнтаваная звышвузкапалосная тэхналогія (UNB), а таксама Zigbee, невялікі распаўсюджаны варыянт Bluetooth з нізкім энергаспажываннем, і вытворныя IEEE 802.15.4.
Альянс тэхналогій Bluetooth (SIG) надае асаблівую ўвагу разумным гарадам. Група прагназуе, што пастаўкі маламагутных прылад Bluetooth у разумныя гарады вырастуць у пяць разоў на працягу наступных пяці гадоў, да 230 мільёнаў у год. Большая частка іх звязана з адсочваннем актываў у грамадскіх месцах, такіх як аэрапорты, стадыёны, бальніцы, гандлёвыя цэнтры і музеі. Аднак маламагутныя прылады Bluetooth таксама прызначаны для вонкавых сетак. «Рашэнне па кіраванні актывамі паляпшае выкарыстанне рэсурсаў разумнага горада і дапамагае знізіць эксплуатацыйныя выдаткі гарадоў», — заявілі ў Альянсе тэхналогій Bluetooth.
Спалучэнне дзвюх тэхнік лепш!
Аднак кожная тэхналогія мае свае спрэчныя моманты, некаторыя з якіх былі вырашаны ў дыскусіях. Напрыклад, UNB прапануе больш жорсткія абмежаванні на карысную нагрузку і графікі дастаўкі, выключаючы паралельную падтрымку некалькіх датчыкаў або такіх прыкладанняў, як камеры, якія гэтага патрабуюць. Тэхналогія кароткага радыусу дзеяння таннейшая і забяспечвае большую прапускную здольнасць для распрацоўкі налад асвятлення як платформы. Важна адзначыць, што яны таксама могуць гуляць рэзервовую ролю ў выпадку адключэння сігналу WAN і забяспечваць тэхнікам сродак для непасрэднага счытвання датчыкаў для адладкі і дыягностыкі. Напрыклад, Bluetooth з нізкім энергаспажываннем працуе практычна з усімі смартфонамі на рынку.
Нягледзячы на тое, што больш шчыльная сетка можа павысіць надзейнасць, яе архітэктура становіцца складанай і ўстанаўлівае больш высокія энергетычныя патрабаванні да ўзаемазлучаных кропкавых датчыкаў. Далёкасць перадачы таксама праблематычная; пакрыццё з выкарыстаннем Zigbee і нізкаэнергетычнага Bluetooth складае максімум некалькі сотняў метраў. Нягледзячы на тое, што розныя тэхналогіі кароткага радыусу дзеяння з'яўляюцца канкурэнтаздольнымі і добра падыходзяць для сеткавых датчыкаў, якія ахопліваюць увесь раён, яны ўяўляюць сабой закрытыя сеткі, якія ў канчатковым выніку патрабуюць выкарыстання шлюзаў для перадачы сігналаў назад у воблака.
Звычайна ў канцы дадаецца сотавае злучэнне. Пастаўшчыкі разумнага асвятлення пераходзяць на сотавае злучэнне тыпу «кропка-воблака» для забеспячэння пакрыцця шлюза або датчыка на адлегласці ад 5 да 15 км. Тэхналогія «Вулей» забяспечвае вялікую далёкасць перадачы і прастату; яна таксама забяспечвае гатовую сетку і больш высокі ўзровень бяспекі, паведамляе супольнасць Hive.
Ніл Янг, кіраўнік вертыкальнага аддзела Інтэрнэту рэчаў у GSMA, галіновай арганізацыі, якая прадстаўляе аператараў мабільных сетак, сказаў: «Action operators… мае пакрыццё ўсёй тэрыторыі, таму не патрабуе дадатковай інфраструктуры для падключэння гарадскіх асвятляльных прылад і датчыкаў. У ліцэнзаванай сетцы з выкарыстаннем сотаў спектру ёсць бяспека і надзейнасць, што азначае, што аператар мае найлепшыя ўмовы, можа падтрымліваць вялікую колькасць патрэб, значна большы тэрмін службы батарэі і мінімальнае абслугоўванне, а таксама вялікую адлегласць перадачы недарагога абсталявання».
Паводле звестак ABI, з усіх даступных тэхналогій падключэння, HONEYCOMB будзе дэманстраваць найбольшы рост у бліжэйшыя гады. Ажыятаж вакол сетак 5G і імкненне размясціць інфраструктуру 5G падштурхнулі аператараў захапіць ліхтарныя слупы і запоўніць невялікія сотавыя блокі ў гарадскіх умовах. У Злучаных Штатах Лас-Вегас і Сакрамэнта разгортваюць LTE і 5G, а таксама датчыкі разумнага горада на вулічных ліхтарах праз аператараў AT&T і Verizon. Ганконг толькі што прадставіў план па ўсталёўцы 400 ліхтарных слупоў з падтрымкай 5G у рамках сваёй ініцыятывы "разумны горад".
Цесная інтэграцыя абсталявання
Nielsen дадаў: «Nordic прапануе шматрэжымныя прадукты кароткага і далёкага радыусу дзеяння, прычым яго SoC nRF52840 падтрымлівае Bluetooth з нізкім энергаспажываннем, Bluetooth Mesh і Zigbee, а таксама Thread і запатэнтаваныя сістэмы 2,4 ГГц. Сістэма-працэсар Nordic nRF9160 на базе Honeycomb прапануе падтрымку як LTE-M, так і NB-IoT. Спалучэнне гэтых дзвюх тэхналогій забяспечвае перавагі ў прадукцыйнасці і кошце».
Падзел частот дазваляе гэтым сістэмам суіснаваць, прычым першая працуе ў дыяпазоне 2,4 ГГц без дазволу, а другая — усюды, дзе ёсць LTE. На ніжэйшых і вышэйшых частотах існуе кампраміс паміж больш шырокім ахопам зоны і большай прапускной здольнасцю перадачы. Але ў асвятляльных платформах для ўзаемасувязі датчыкаў звычайна выкарыстоўваецца бесправадная тэхналогія малога радыусу дзеяння, магутнасць перыферыйных вылічэнняў — для назірання і аналізу, а сотавы Інтэрнэт рэчаў выкарыстоўваецца для адпраўкі даных назад у воблака, а таксама для кіравання датчыкамі — для больш высокага ўзроўню абслугоўвання.
Дагэтуль пара радыёстанцый блізкага і далёкага радыусу дзеяння дадавалася асобна, а не ўбудоўвалася ў адзін крэмніевы чып. У некаторых выпадках кампаненты падзеленыя, таму што збоі асвятляльніка, датчыка і радыё розныя. Аднак інтэграцыя падвойных радыёстанцый у адну сістэму прывядзе да больш цеснай інтэграцыі тэхналогій і зніжэння выдаткаў на набыццё, што з'яўляецца ключавымі фактарамі для разумных гарадоў.
Nordic лічыць, што рынак рухаецца ў гэтым кірунку. Кампанія інтэгравала тэхналогіі бесправадной сувязі малога радыусу дзеяння і сотавай сувязі Інтэрнэту рэчаў у апаратнае і праграмнае забеспячэнне на ўзроўні распрацоўшчыкаў, каб вытворцы рашэнняў маглі адначасова запускаць гэтыя тэхналогіі ў тэставых прыкладаннях. Плата Nordic DK для nRF9160 SiP была распрацавана для распрацоўшчыкаў, каб «прымусіць свае сотавыя праграмы Інтэрнэту рэчаў працаваць»; Nordic Thingy:91 быў апісаны як «паўнавартасны гатовы шлюз», які можна выкарыстоўваць у якасці гатовай платформы для прататыпавання або для праверкі канцэпцыі для ранніх распрацовак прадуктаў.
Абодва абсталяваны шматрэжымным сотавым SiP nRF9160 і шматпратакольным кароткачастотным SoC nRF52840. Паводле Nordic, убудаваныя сістэмы, якія спалучаюць гэтыя дзве тэхналогіі для камерцыйнага разгортвання Інтэрнэту рэчаў, знаходзяцца ўсяго ў «месяцах» ад камерцыялізацыі.
Nordic Nielsen заявіла: «Платформа разумнага гарадскога асвятлення была створана для ўсіх гэтых тэхналогій падключэння; рынак вельмі выразна паказвае, як іх аб'яднаць, мы прапанавалі рашэнні для вытворцаў плат распрацоўкі, каб праверыць, як яны працуюць разам. Іх аб'яднанне ў бізнес-рашэнні вельмі важнае, усяго за пытанне часу».
Час публікацыі: 29 сакавіка 2022 г.