स्ट्रीट लाइटिंग इंटरकनेक्टेड स्मार्ट शहरों के लिए एक आदर्श मंच प्रदान करती है

आपस में जुड़े स्मार्ट शहर खूबसूरत सपने लेकर आते हैं। ऐसे शहरों में, डिजिटल प्रौद्योगिकियाँ परिचालन दक्षता और बुद्धिमत्ता में सुधार के लिए कई अद्वितीय नागरिक कार्यों को एक साथ जोड़ती हैं। अनुमान है कि 2050 तक दुनिया की 70% आबादी स्मार्ट शहरों में रहेगी, जहां जीवन स्वस्थ, खुशहाल और सुरक्षित होगा। महत्वपूर्ण रूप से, यह हरित होने का वादा करता है, ग्रह के विनाश के खिलाफ मानवता का आखिरी तुरुप का पत्ता।

लेकिन स्मार्ट शहर कठिन काम हैं। नई प्रौद्योगिकियाँ महंगी हैं, स्थानीय सरकारें विवश हैं, और राजनीति छोटे चुनाव चक्रों में बदल जाती है, जिससे अत्यधिक परिचालन और वित्तीय कुशल केंद्रीकृत प्रौद्योगिकी परिनियोजन मॉडल को प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है जिसका वैश्विक या राष्ट्रीय स्तर पर शहरी क्षेत्रों में पुन: उपयोग किया जाता है। वास्तव में, सुर्खियों में रहने वाले अधिकांश अग्रणी स्मार्ट शहर वास्तव में विभिन्न प्रौद्योगिकी प्रयोगों और क्षेत्रीय साइड परियोजनाओं का एक संग्रह मात्र हैं, जिनमें विस्तार की बहुत कम संभावना है।

आइए डंपस्टर और पार्किंग स्थल देखें, जो सेंसर और एनालिटिक्स के साथ स्मार्ट हैं; इस संदर्भ में, निवेश पर रिटर्न (आरओआई) की गणना और मानकीकरण करना मुश्किल है, खासकर जब सरकारी एजेंसियां ​​​​इतनी विभाजित हैं (सार्वजनिक एजेंसियों और निजी सेवाओं के बीच, साथ ही कस्बों, शहरों, क्षेत्रों और देशों के बीच)। वायु गुणवत्ता निगरानी देखें; किसी शहर में स्वास्थ्य सेवाओं पर स्वच्छ हवा के प्रभाव की गणना करना कितना आसान है? तार्किक रूप से, स्मार्ट शहरों को लागू करना कठिन है, लेकिन इनकार करना भी कठिन है।

हालाँकि, डिजिटल परिवर्तन के कोहरे में रोशनी की एक झलक है। सभी नगरपालिका सेवाओं में स्ट्रीट लाइटिंग शहरों को स्मार्ट फ़ंक्शन प्राप्त करने और पहली बार कई अनुप्रयोगों को संयोजित करने के लिए एक मंच प्रदान करती है। अमेरिका में सैन डिएगो और डेनमार्क में कोपेनहेगन में कार्यान्वित की जा रही विभिन्न स्मार्ट स्ट्रीट लाइटिंग परियोजनाओं को देखें, और उनकी संख्या में वृद्धि हो रही है। ये परियोजनाएं प्रकाश के ध्रुवों पर तय किए गए मॉड्यूलर हार्डवेयर इकाइयों के साथ सेंसर के सरणी को जोड़ती हैं ताकि प्रकाश के रिमोट कंट्रोल और ट्रैफिक काउंटर, वायु गुणवत्ता मॉनिटर और यहां तक ​​​​कि बंदूक डिटेक्टर जैसे अन्य कार्यों को चलाने की अनुमति मिल सके।

प्रकाश स्तंभ की ऊंचाई से, शहरों ने सड़क पर शहर की "रहने की क्षमता" को संबोधित करना शुरू कर दिया है, जिसमें यातायात प्रवाह और गतिशीलता, ध्वनि और वायु प्रदूषण और उभरते व्यावसायिक अवसर शामिल हैं। यहां तक ​​कि पारंपरिक रूप से पार्किंग स्थल में दबे पार्किंग सेंसर को भी सस्ते और कुशलता से प्रकाश व्यवस्था के बुनियादी ढांचे से जोड़ा जा सकता है। सड़कों को खोदे बिना या जगह किराए पर लिए बिना या स्वस्थ जीवन और सुरक्षित सड़कों के बारे में अमूर्त कंप्यूटिंग समस्याओं को हल किए बिना पूरे शहरों को अचानक नेटवर्क और अनुकूलित किया जा सकता है।

यह काम करता है क्योंकि, अधिकांश भाग के लिए, स्मार्ट लाइटिंग समाधानों की शुरुआत में स्मार्ट समाधानों से होने वाली बचत पर दांव लगाकर गणना नहीं की जाती है। इसके बजाय, शहरी डिजिटल क्रांति की व्यवहार्यता प्रकाश व्यवस्था के एक साथ विकास का एक आकस्मिक परिणाम है।

गरमागरम बल्बों को सॉलिड-स्टेट एलईडी लाइटिंग से बदलने से होने वाली ऊर्जा बचत, आसानी से उपलब्ध बिजली आपूर्ति और व्यापक प्रकाश बुनियादी ढांचे के साथ, स्मार्ट शहरों को व्यवहार्य बनाती है।

एलईडी रूपांतरण की गति पहले से ही धीमी है, और स्मार्ट लाइटिंग तेजी से बढ़ रही है। स्मार्ट इंफ्रास्ट्रक्चर विश्लेषक, नॉर्थईस्ट ग्रुप के अनुसार, दुनिया की 363 मिलियन स्ट्रीट लाइटों में से लगभग 90% 2027 तक एलईडी द्वारा रोशन की जाएंगी। उनमें से एक तिहाई स्मार्ट एप्लिकेशन भी चलाएंगे, यह चलन कुछ साल पहले शुरू हुआ था। जब तक पर्याप्त फंडिंग और ब्लूप्रिंट प्रकाशित नहीं हो जाते, बड़े पैमाने के स्मार्ट शहरों में विभिन्न डिजिटल प्रौद्योगिकियों के लिए नेटवर्क बुनियादी ढांचे के रूप में स्ट्रीट लाइटिंग सबसे उपयुक्त है।

एलईडी लागत बचाएं

लाइटिंग और सेंसर निर्माताओं द्वारा प्रस्तावित नियमों के अनुसार, स्मार्ट लाइटिंग बुनियादी ढांचे से संबंधित प्रशासनिक और रखरखाव लागत को 50 से 70 प्रतिशत तक कम कर सकती है। लेकिन उनमें से अधिकांश बचत (लगभग 50 प्रतिशत, फर्क लाने के लिए पर्याप्त) केवल ऊर्जा-कुशल एलईडी बल्बों पर स्विच करके प्राप्त की जा सकती है। बाकी बचत इलुमिनेटरों को जोड़ने और नियंत्रित करने और प्रकाश नेटवर्क पर वे कैसे काम करते हैं, इसके बारे में बुद्धिमान जानकारी देने से आती है।

केवल केंद्रीकृत समायोजन और अवलोकन ही रखरखाव लागत को काफी कम कर सकते हैं। कई तरीके हैं, और वे एक-दूसरे के पूरक हैं: शेड्यूलिंग, मौसमी नियंत्रण और समय समायोजन; दोष निदान और रखरखाव ट्रक उपस्थिति में कमी। प्रभाव प्रकाश नेटवर्क के आकार के साथ बढ़ता है और प्रारंभिक आरओआई मामले में वापस प्रवाहित होता है। बाज़ार का कहना है कि यह दृष्टिकोण लगभग पाँच वर्षों में अपने लिए भुगतान कर सकता है, और इसमें पार्किंग सेंसर, ट्रैफ़िक मॉनिटर, वायु गुणवत्ता नियंत्रण और गन डिटेक्टर जैसी "नरम" स्मार्ट सिटी अवधारणाओं को शामिल करके कम समय में स्वयं के लिए भुगतान करने की क्षमता है। .

गाइडहाउस इनसाइट्स, एक बाज़ार विश्लेषक, परिवर्तन की गति मापने के लिए 200 से अधिक शहरों पर नज़र रखता है; इसमें कहा गया है कि एक चौथाई शहर स्मार्ट लाइटिंग योजनाएं चला रहे हैं। स्मार्ट सिस्टम की बिक्री बढ़ रही है. एबीआई रिसर्च ने गणना की है कि 2026 तक वैश्विक राजस्व दस गुना बढ़कर 1.7 बिलियन डॉलर हो जाएगा। पृथ्वी का "लाइट बल्ब मोमेंट" इस प्रकार है; स्ट्रीट लाइटिंग इंफ्रास्ट्रक्चर, जो मानवीय गतिविधियों से निकटता से जुड़ा हुआ है, व्यापक संदर्भ में स्मार्ट शहरों के लिए एक मंच के रूप में आगे बढ़ने का रास्ता है। एबीआई ने कहा कि 2022 की शुरुआत में, दो-तिहाई से अधिक नए स्ट्रीट लाइटिंग इंस्टॉलेशन को कई स्मार्ट सिटी सेंसर से डेटा को एकीकृत करने के लिए एक केंद्रीय प्रबंधन मंच से जोड़ा जाएगा।

एबीआई रिसर्च के प्रमुख विश्लेषक आदर्श कृष्णन ने कहा: “स्मार्ट सिटी विक्रेताओं के लिए कई और व्यावसायिक अवसर हैं जो वायरलेस कनेक्टिविटी, पर्यावरण सेंसर और यहां तक ​​​​कि स्मार्ट कैमरों को तैनात करके शहरी लाइट-पोल बुनियादी ढांचे का लाभ उठाते हैं। चुनौती व्यवहार्य व्यवसाय मॉडल ढूंढना है जो समाज को लागत प्रभावी तरीके से बड़े पैमाने पर मल्टी-सेंसर समाधान तैनात करने के लिए प्रोत्साहित करे।

सवाल अब यह नहीं है कि कनेक्ट करना है या नहीं, बल्कि सवाल यह है कि सबसे पहले कैसे और कितना कनेक्ट करना है। जैसा कि कृष्णन का मानना ​​है, इसका एक हिस्सा व्यवसाय मॉडल के बारे में है, लेकिन सहकारी उपयोगिता निजीकरण (पीपीपी) के माध्यम से पैसा पहले से ही स्मार्ट शहरों में प्रवाहित हो रहा है, जहां निजी कंपनियां उद्यम पूंजी में सफलता के बदले में वित्तीय जोखिम उठाती हैं। सदस्यता-आधारित "ए-ए-सर्विस" अनुबंधों ने पेबैक अवधि में निवेश फैलाया, जिससे गतिविधि में भी तेजी आई।

इसके विपरीत, यूरोप में स्ट्रीटलाइट्स को पारंपरिक हनीकॉम्ब नेटवर्क (आमतौर पर एलटीई (4जी) तक 2जी) के साथ-साथ नए हनीकॉम्ब आईओटी मानक डिवाइस, एलटीई-एम से जोड़ा जा रहा है। ज़िग्बी, लो-पावर ब्लूटूथ का एक छोटा सा प्रसार, और आईईईई 802.15.4 डेरिवेटिव के साथ मालिकाना अल्ट्रा-नैरोबैंड (यूएनबी) तकनीक भी चलन में आ रही है।

ब्लूटूथ टेक्नोलॉजी एलायंस (एसआईजी) स्मार्ट शहरों पर विशेष जोर देता है। समूह का अनुमान है कि स्मार्ट शहरों में कम-शक्ति वाले ब्लूटूथ की शिपमेंट अगले पांच वर्षों में पांच गुना बढ़कर 230 मिलियन प्रति वर्ष हो जाएगी। अधिकांश सार्वजनिक स्थानों, जैसे हवाई अड्डों, स्टेडियमों, अस्पतालों, शॉपिंग मॉल और संग्रहालयों में संपत्ति ट्रैकिंग से जुड़े हुए हैं। हालाँकि, कम-शक्ति वाले ब्लूटूथ का लक्ष्य बाहरी नेटवर्क भी है। ब्लूटूथ टेक्नोलॉजी एलायंस ने कहा, "परिसंपत्ति प्रबंधन समाधान स्मार्ट सिटी संसाधनों के उपयोग में सुधार करता है और शहरी परिचालन लागत को कम करने में मदद करता है।"

दो तकनीकों का संयोजन बेहतर है!

हालाँकि, प्रत्येक तकनीक के अपने विवाद होते हैं, जिनमें से कुछ को बहस में सुलझा लिया गया है। उदाहरण के लिए, यूएनबी कई सेंसर अनुप्रयोगों या इसकी आवश्यकता वाले कैमरों जैसे अनुप्रयोगों के लिए समानांतर समर्थन को खारिज करते हुए, पेलोड और डिलीवरी शेड्यूल पर कड़ी सीमाएं प्रस्तावित करता है। शॉर्ट-रेंज तकनीक सस्ती है और एक-प्लेटफ़ॉर्म सेटिंग्स के रूप में प्रकाश व्यवस्था विकसित करने के लिए अधिक थ्रूपुट प्रदान करती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि वे WAN सिग्नल डिस्कनेक्ट होने की स्थिति में बैकअप भूमिका भी निभा सकते हैं, और तकनीशियनों को डिबगिंग और डायग्नोस्टिक्स के लिए सीधे सेंसर पढ़ने का साधन प्रदान कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, कम-शक्ति वाला ब्लूटूथ बाज़ार में मौजूद लगभग हर स्मार्टफ़ोन के साथ काम करता है।

यद्यपि एक सघन ग्रिड मजबूती बढ़ा सकता है, लेकिन इसकी वास्तुकला जटिल हो जाती है और इंटरकनेक्टेड पॉइंट-टू-पॉइंट सेंसर पर उच्च ऊर्जा मांग डालती है। ट्रांसमिशन रेंज भी समस्याग्रस्त है; ज़िग्बी और लो-पावर ब्लूटूथ का उपयोग करके कवरेज अधिकतम कुछ सौ मीटर ही है। हालाँकि विभिन्न प्रकार की छोटी दूरी की प्रौद्योगिकियाँ प्रतिस्पर्धी हैं और ग्रिड-आधारित, पड़ोसी-व्यापी सेंसर के लिए उपयुक्त हैं, वे बंद नेटवर्क हैं जिन्हें अंततः क्लाउड पर सिग्नल संचारित करने के लिए गेटवे के उपयोग की आवश्यकता होती है।

आमतौर पर अंत में एक छत्ते का कनेक्शन जोड़ा जाता है। स्मार्ट लाइटिंग विक्रेताओं का चलन 5 से 15 किमी की दूरी के गेटवे या सेंसर डिवाइस कवरेज प्रदान करने के लिए पॉइंट-टू-क्लाउड हनीकॉम्ब कनेक्टिविटी का उपयोग करना है। बीहाइव तकनीक बड़ी ट्रांसमिशन रेंज और सरलता लाती है; हाइव समुदाय के अनुसार, यह ऑफ-द-शेल्फ नेटवर्किंग और उच्च स्तर की सुरक्षा भी प्रदान करता है।

मोबाइल नेटवर्क ऑपरेटरों का प्रतिनिधित्व करने वाले उद्योग निकाय जीएसएमए में इंटरनेट ऑफ थिंग्स वर्टिकल के प्रमुख नील यंग ने कहा: "एक्शन ऑपरेटरों के पास पूरे क्षेत्र का कवरेज है, इसलिए शहरी प्रकाश उपकरणों और सेंसर को जोड़ने के लिए किसी अतिरिक्त बुनियादी ढांचे की आवश्यकता नहीं है।" . लाइसेंस प्राप्त स्पेक्ट्रम में हनीकॉम्ब नेटवर्क में सुरक्षा और विश्वसनीयता है, इसका मतलब है कि ऑपरेटर के पास सबसे अच्छी स्थिति है, बड़ी संख्या में जरूरतों को पूरा कर सकता है, बहुत लंबी बैटरी जीवन और न्यूनतम रखरखाव और कम लागत वाले उपकरणों की लंबी ट्रांसमिशन दूरी।

एबीआई के अनुसार, उपलब्ध सभी कनेक्टिविटी तकनीकों में से, आने वाले वर्षों में हनीकॉम्ब में सबसे बड़ी वृद्धि देखी जाएगी। 5जी नेटवर्क के बारे में चर्चा और 5जी बुनियादी ढांचे की मेजबानी के लिए होड़ ने ऑपरेटरों को लाइट पोल को हथियाने और शहरी वातावरण में छोटी छत्ते इकाइयों को भरने के लिए प्रेरित किया है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, लास वेगास और सैक्रामेंटो वाहक एटी एंड टी और वेरिज़ोन के माध्यम से स्ट्रीट लाइट पर एलटीई और 5जी, साथ ही स्मार्ट सिटी सेंसर तैनात कर रहे हैं। हांगकांग ने अपनी स्मार्ट सिटी पहल के हिस्से के रूप में 400 5G-सक्षम लैंपपोस्ट स्थापित करने की योजना का अनावरण किया है।

हार्डवेयर का सुदृढ़ एकीकरण

नील्सन ने कहा: “नॉर्डिक मल्टी-मोड शॉर्ट-रेंज और लॉन्ग-रेंज उत्पाद पेश करता है, इसके nRF52840 SoC कम पावर ब्लूटूथ, ब्लूटूथ मेश और ज़िग्बी के साथ-साथ थ्रेड और मालिकाना 2.4GHz सिस्टम को सपोर्ट करता है। नॉर्डिक का हनीकॉम्ब आधारित nRF9160 SiP LTE-M और NB-iot दोनों समर्थन प्रदान करता है। दो प्रौद्योगिकियों का संयोजन प्रदर्शन और लागत लाभ लाता है।

फ़्रिक्वेंसी पृथक्करण इन प्रणालियों को सह-अस्तित्व में रखने की अनुमति देता है, पूर्व अनुमति-मुक्त 2.4GHz बैंड में चलता है और बाद वाला जहाँ भी LTE स्थित होता है, चलता है। निम्न और उच्च आवृत्तियों पर, व्यापक क्षेत्र कवरेज और अधिक ट्रांसमिशन क्षमता के बीच एक व्यापार-बंद होता है। लेकिन प्रकाश प्लेटफार्मों में, शॉर्ट-रेंज वायरलेस तकनीक का उपयोग आम तौर पर सेंसर को इंटरकनेक्ट करने के लिए किया जाता है, एज कंप्यूटिंग पावर का उपयोग अवलोकन और विश्लेषण के लिए किया जाता है, और हनीकॉम्ब आईओटी का उपयोग डेटा को क्लाउड पर वापस भेजने के लिए किया जाता है, साथ ही उच्च रखरखाव स्तरों के लिए सेंसर नियंत्रण भी किया जाता है।

अब तक, छोटी दूरी और लंबी दूरी के रेडियो की जोड़ी को अलग-अलग जोड़ा गया है, एक ही सिलिकॉन चिप में नहीं बनाया गया है। कुछ मामलों में, घटकों को अलग कर दिया जाता है क्योंकि इल्यूमिनेटर, सेंसर और रेडियो की विफलताएं सभी अलग-अलग होती हैं। हालाँकि, दोहरे रेडियो को एक ही प्रणाली में एकीकृत करने से निकट प्रौद्योगिकी एकीकरण और कम अधिग्रहण लागत होगी, जो स्मार्ट शहरों के लिए महत्वपूर्ण विचार हैं।

नॉर्डिक को लगता है कि बाज़ार उस दिशा में आगे बढ़ रहा है। कंपनी ने डेवलपर स्तर पर हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर में शॉर्ट-रेंज वायरलेस और हनीकॉम्ब IoT कनेक्टिविटी प्रौद्योगिकियों को एकीकृत किया है ताकि समाधान निर्माता परीक्षण अनुप्रयोगों में जोड़ी को एक साथ चला सकें। nRF9160 SiP के लिए नॉर्डिक का बोर्ड DK डेवलपर्स के लिए "उनके हनीकॉम्ब iot अनुप्रयोगों को कार्यशील बनाने" के लिए डिज़ाइन किया गया था; नॉर्डिक थिंगी:91 को "पूर्ण विकसित ऑफ-द-शेल्फ गेटवे" के रूप में वर्णित किया गया है जिसका उपयोग शुरुआती उत्पाद डिजाइनों के लिए ऑफ-द-शेल्फ प्रोटोटाइपिंग प्लेटफॉर्म या प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट के रूप में किया जा सकता है।

दोनों में मल्टी-मोड हनीकॉम्ब nRF9160 SiP और मल्टी-प्रोटोकॉल शॉर्ट-रेंज nRF52840 SoC की सुविधा है। नॉर्डिक के अनुसार, वाणिज्यिक IoT परिनियोजन के लिए दो प्रौद्योगिकियों को संयोजित करने वाले एंबेडेड सिस्टम व्यावसायीकरण से केवल "महीने" दूर हैं।

नॉर्डिक नील्सन ने कहा: “स्मार्ट सिटी लाइटिंग प्लेटफॉर्म को इन सभी कनेक्शन प्रौद्योगिकी की स्थापना की गई है; बाजार बहुत स्पष्ट है कि उन्हें एक साथ कैसे जोड़ा जाए, हमने निर्माताओं के विकास बोर्ड के लिए समाधान प्रदान किए हैं, ताकि यह परीक्षण किया जा सके कि वे एक साथ कैसे काम करते हैं। कुछ ही समय में इन्हें व्यावसायिक समाधानों में संयोजित करना अनिवार्य है।''