Den moderna gatubelysningen genomgår en massiv förvandling från högtrycksnatriumlampor till högeffektiva LED-designer. Belysningsformfaktorer och kontrollsystem kommer att genomgå en transformation en gång i århundradet som kommer att lägga till trådlös sammankoppling, intelligens och en mängd miljösensorer och videoavbildningsmöjligheter. Som en hörnsten i många kommunala planer för morgondagens smarta stad måste frågor om hur de nya vågorna av uppkopplade gatubelysningsdata ska nås, lagras, säkras och hanteras tas upp.
Hundratals miljoner gatlyktor kommer att utföra sina traditionella uppdrag att belysa denna kväll, men samtidigt övervägs de för mycket mer. Deras individuella positioner inom ett uppgraderbart nät på nästan alla stadsgator och kollektiva formationer inom kommunala distrikt är unika bland offentliga tillgångar. De kommer snart att utnyttjas av en mängd olika offentliga (och privata) intressen vid sammanflödet av en massiv uppgradering till effektivare LED-belysning. De kommer att kickstarta utvecklingen av många smarta stadsinitiativ som drivs av 5G trådlös teknik och IoT-applikationer. Vissa kommer att se dessa uppgraderingar som oundvikliga och önskvärda. Andra kommer att se gatubelysningen som mittpunkten i en big data-rörelse med implikationer långt utanför deras ursprungliga räckvidd … som ännu ett exempel där tekniken kan ha överträffat allmänhetens förståelse eller kommunal tillsyn. På vilket sätt som helst, kommer den månghundraåriga uppfattningen om vad en offentlig gatlykta är (eller skulle kunna vara) aldrig bli densamma.
I början: Ett enda syfte
Från de tidigaste försöken att utnyttja vulkanisk gas eller brinnande olja har människor lockats av möjligheterna att pressa mer användbara timmar från varje dag genom att lysa upp natten. Kommunala gatubelysningar har belyst resenärers vägar i hundratals år nu, med många stadskärnor som fungerar 24/7 som städer som aldrig, eller sällan, sover.
För århundraden sedan skulle stadsguvernörer föreskriva användningen av oljebaserade lampor på stadshusens gatuväggar för att göra natten till en mindre hotfull del av den dagliga cykeln. När offentliga gatlyktor användes utvecklades designen från svaga lågor som brann från vekar indränkta i fiskolja till allt mer avancerade design. Innovativa, silverpläterade kopparreflektorer som mekaniskt kunde fokusera och styra en lågas ljus blev populära i Paris under 1760-talet. Decennier senare nådde gasdrivna lampor mainstream i England och introducerade ett ljusare nätverk av "konstgjorda solar" tillsammans med en ny jobbtitel: lamplighter.
Den ryske ingenjören Pavel Yablochkov introducerade en elektrisk gatubelysningsmetod i Paris som använde kolbågslampor med växelström. År 1879 hade Thomas Edisons företag demonstrerat ett elektriskt gatubelysningssystem med 12 enheter i Cleveland, Ohio, som definierade en ny typ av allmännytta med gatubelysning i kärnan. På 1880-talet beställde Barcelona tillverkningen av kandelaberlyktstolpar av den hyllade spanska konstnären Antoni Gaudí. Många av dessa står kvar än idag och lockar ofta turister till Instagram-selfies. När städer runt om i världen installerade sina egna gasbelysningsgaller vid sekelskiftet, varierade designen för lyktstolpar från det praktiska till det utsmyckade. Brittisk tillverkare, William Sugg& Co, producerade en katalog med dussintals modeller inklusive Metropole, Lambeth och Westminster, var och en med matchande lampa och piedestalalternativ för stolpar upp till 20 fot höga. Londonbor kommer att känna igen de berömda vridna fiskpiedestalen från denna era när de går bredvid Themsen idag.
På mindre än ett sekel migrerade stadsplanerare från gasdrivna lampor som ofta sköttes av polisen till helt elektrifierade belysningssystem som utnyttjade matriser som består av tusentals lyktstolpar placerade längs stadens gator. I modern tid ser vi nästa övergång: från högtrycksnatriumlampor (HID), som fortfarande är den vanligaste typen av gatubelysning, till effektivare LED-lösningar.
Offentlig sektors gatubelysning är ofta den största fasta utgiften från en stads allmänna fond varje år. Det är en anledning till att lockelsen med LED-baserade lösningar som lovar betydande driftsbesparingar är en så enkel dörröppnare bland stadsadministratörer.
Från ett nätverk av poler till nätverksanslutning
När allmännyttiga organisationer arbetar med sina betrodda leverantörer för att ta itu med migrationen till LED-baserad belysning, introduceras alla möjliga relaterade tekniska framsteg i mixen. Höjden, läget och höjden av en kommuns gatubelysning erbjuder en lovande plats för smarta trafiksensorer, högupplösta säkerhetskameror, offentliga Wi-Fi®-hotspots, miljösensorer, 4G/LTE och 5G småcellsbasstationer, solpaneler och IoT-noder för applikationer som ännu inte har utvecklats.
Gatuljus är naturligt placerade längs gator och vägar – där människorna finns. Detta är verkligen betydande fastigheter! De små torg där bruksstolpar och gatlyktor är förankrade kan vara bland de mest anmärkningsvärda tomterna på en kvadratfotsbasis i någon stad. I århundraden har allmännyttiga företag säkrat servitut för att kunna dra ledningar, kablar och rör och installera tillhörande infrastrukturtillgångar. El-, gas-, telekom-, vatten-, avlopps- och kabel-tv-företag använder ofta offentliga servitut för att koppla tjänster till medborgarna. Offentliga servitut som tillåter allmännyttig infrastruktur på privat mark kombineras med stadsägda fastigheter för att skapa en matris av förhöjda stolpar som är idealiska för att möjliggöra trådlös sammankoppling och som portar till offentliga nätverk. Deras placering och tillgänglighet för samlokaliserad teknik har gjort att kommunala gatubelysningar blivit katalysatorer för att få smarta stadsinitiativ från ritbordet och in i den verkliga världen.
Historiskt sett har gatubelysningslandskapet saknat bredskalig nätverksanslutning eller universella standarder. Stadsledare möter ofta dyra driftskostnader och underhållsbördor, tillsammans med mindre än fantastiska energieffektivitetsresultat. Kommuner börjar nu publicera planer och förslag på IoT-program för smarta städer som lovar kostnadseffektiva lösningar för förvaltning av offentliga tillgångar och sammankoppling mellan närliggande samhällen. I både statligt drivna allmännyttiga myndigheter och i högt reglerade offentliga/privata myndigheter har konceptet med gatubelysning som möjliggör teknik för smarta stadsprojekt en stor fart. Uppkopplade gatubelysningar förväntas minska kostnaderna för kommunal belysning och erbjuda avancerade funktioner som var otänkbara för en generation sedan. Stadschefer kommer att kunna manipulera belysningsnivåerna under hela dagen och öka dem gradvis när solnedgången närmar sig ... som ett gigantiskt vardagsrum på en dimmer. Toppar i fordonstrafiken, dynamiska förändringar i väderförhållanden, asociala beteenden och offentliga sammankomster vid stora evenemang kan alla kompletteras med ökad belysning från smarta stadsplattformar (SCP). Föreställ dig en framtid där on-demand, färgkodade vägar för stadsarmaturer kunde slås på på ett ögonblick för att ge visuella ledtrådar för evakueringar under en miljönödsituation eller riktningsfyrar för första räddningspersonal som anländer till olycksplatsen.
Städer över hela världen har lanserat LED-uppgraderingsprojekt med ett öga på att migrera smarta stadsmål till sina långsiktiga planer. Miami, Paris, Madrid, Los Angeles, Jakarta, Montreal, Birmingham (Storbritannien), Dongguan (Kina), Buenos Aires och Milan har varit särskilt aggressiva när det gäller att distribuera uppdateringar av anslutna LED-gatljus.
Mot en IoT-aktiverad Smart City
Du behöver inte känna till dina ekollon från dina kobrahuvuden för att förstå att ett uppkopplat nät av LED-gatbelysning även kan erbjuda en mängd parallella fördelar för stadschefer, polisavdelningar, räddningstjänstorganisationer och medborgare när de utökas med ytterligare funktioner som utnyttja sin plats, hanterbarhet och tillgång till makt. (Notera: ekollon är ljusarmaturer i klotstil som sitter ovanpå ljusstolpar och projicerar ett nästan rundstrålande ljusmönster, medan kobrahuvuden är konfigurationerna ovanför som sträcker sig till änden av gradvis bågformade armar och riktar deras strålar ner till vägbanor och gator).
Enligt själva definitionen är uppkopplade gatlyktor just det. Ansluten. Detta skulle kunna uppnås via Ethernet, men de flesta modulära arkitekturer kommer att kräva trådlösa kommunikationsmoduler som LoRa® för långväga sammankoppling mellan intilliggande lampor och anslutning till kommunala SCP:er, såväl som Bluetooth® för kortdistansanslutningar på enhetsnivå eller vid polen nivå. 4G/LTE- och 5G-moduler introducerar ytterligare en säker väg för att ansluta till lokala myndigheter, underhållsdatabaser och OTA-lösningar för mjukvara och firmwareuppdatering medan Wi-Fi-tekniken lägger till ett hybridt trådlöst alternativ och potentiella offentliga hotspot-funktioner till metro nätverksingenjörs verktygslåda.
Ett väderbeständigt OEM-gatljusskåp designat för lysdioder som också inkluderar ett helt spektrum av trådlösa anslutningsalternativ är bara grunden. Narrowband IoT (NB-IoT) noder kommer också att hitta ett hem i dessa arkitekturer. Så hur är det med sensorer?
Det fanns en tid då stadschefer registrerade temperaturer från en unik plats, som en flygplats. Det verkar som den mörka medeltiden nu. Tänk på temperatursensorer i varje gathörn, eller i de flesta gatubelysningar runt om i staden. Du skulle ha oöverträffad värmekartakapacitet över varje nod med en mängd olika användningsfall. Lägg nu till fuktsensorer, vibrationssensorer för att övervaka seismisk aktivitet, ljudsensorer, fotoceller och alla typer av rörelsesensorer för att övervaka trafikmönster och tätheter från fotgängare, cyklar, motorcyklar, bilar, lastbilar och bussar. Ljudsensorer kunde lyssna efter de unika frekvenserna av krossat glas och skriande av bromsar för att dirigera räddningspersonal till olycksplatser innan det första nödanropet initieras. Magin som många föreslår händer när säker, öppen åtkomst till denna sensoriska data är tillgänglig för tredjepartsutvecklare så att de kan skapa parkeringsappar, luftkvalitetsindex i realtid och smarta trafikledningssystem.
Kameror och ljud? 4K-videokameror är ett självklart modulärt alternativ i 5G-åldern. Högupplösta IP-kameror, bildsensorer och mikrofoner kan användas för att länka realtidsflöden till medialagringssystem i stadshuset, inom polisen eller direkt till räddningstjänstorganisationer. Dispatchers skulle kunna distribuera första responders med videoinsikt i realtid i de nödmiljöer som de kommer att stöta på … innan de anländer. Video kan arkiveras under angivna perioder och stämplas med den exakta platsen för varje overhead-videonod.
Nätverksantenner och små celler kan vara inkomstgenererande för en stad samtidigt som LED-belysning drar ner på energiräkningen. Det är en kraftfull tonhöjd. Och en som blir mer realistisk med varje tillägg som kan samlokaliseras under massmigreringen av LED-belysning.
När en gatlykta inte längre är en gatlykta
Få skulle hävda att potentialen att använda smart stadsteknik (med hjälp av anslutna gatubelysningar) för att möjliggöra appar för synskadade fotgängare, skapa säkra rutter för joggare eller leverera rumsligt medveten data för att lokalisera försvunna barn skulle vara allt mindre än 100 procent positiv.
Men med alla stora steg framåt som involverar personlig data och videoteknik, kommer frågan om vem som har tillgång till data och video (och varför) säkerligen att följa. Och den frågan kommer säkerligen att förstärkas av berättigad oro över övervakning och integritet.
Fråga: Har du märkt att det är svårt att använda ordet övervakning i en mening som förmedlar ett positivt budskap? När den väl har använts finns det vanligtvis mycket att förklara.
Det är också väldigt svårt att beskriva mängden av sekretess som man kan förvänta sig på genomfartsleder i staden eller graden av anonymitet som man bör anta på en offentlig plats, så jag ska inte ens försöka. Det är jobbet för stadsplanerare, samhällsledare, politiker, integritetsförespråkare, statliga myndigheter, polisavdelningar och kommunfullmäktige bland andra. Det kommer sannolikt att variera mycket från person till person. Från stad till stad. Och från land till län.
nätverk och IoT-aktiverad miljöövervakning, attraktionskraften med att utnyttja den smarta, uppkopplade gatubelysningsinfrastrukturen kan inte underskattas.
Kommuner som har börjat utvecklas har upptäckt att många medborgare upptäcker videofunktioner i gatlyktor först efter att pilotprogram har påbörjats, oavsett deras utfrågningar före lanseringen och offentliga uppsökande kampanjer. I vissa fall kommer en brottsbekämpande myndighets begäran om tillgång till videofilmer att väcka intresse bland community-medlemmar. Det är ofta för sent. En motreaktion är oundviklig. Vid den punkten är gatlyktor inte gatlyktor. De är hemliga videospiontorn. Skanner för registreringsskyltar. Och ansiktsigenkänningsmaskiner.
Vi befinner oss i en tid och plats som inte är olik den kameraaktiverade UAV-sektorn (drönare) för cirka sju eller åtta år sedan. Det fanns en uppdämd efterfrågan från fastighetsbyråer att använda drönarvideofilmer och fotografier för att hjälpa till att sälja hus. Till synes ofarligt. Men tekniken var långt före politiken. US Federal Aviation Administration (FAA) och en grupp av de största fastighetsbyråerna verkade vara överens med en ständigt växande koalition av stadschefer om att kommersiella tillämpningar för drönaranvändning behövde förbjudas (tillfälligt) tills lagar, regler och policy kunde fångas upp. De tycks ha sagt, "Vi förutsåg inte den utbredda tillgängligheten av denna teknik, och vi behöver tid att överväga hur den ska hanteras." Det tog flera år för lagstiftning och reglering och utbildning att komma ikapp tekniken.
