स्ट्रीट लाइटिंग परस्पर जुड़े स्मार्ट शहरों के लिए एक आदर्श मंच प्रदान करती है।

परस्पर जुड़े स्मार्ट शहर खूबसूरत सपनों को साकार करते हैं। ऐसे शहरों में, डिजिटल प्रौद्योगिकियां कई अनूठे नागरिक कार्यों को एक साथ जोड़कर परिचालन दक्षता और बुद्धिमत्ता को बढ़ाती हैं। अनुमान है कि 2050 तक विश्व की 70% आबादी स्मार्ट शहरों में रहेगी, जहां जीवन स्वस्थ, सुखी और सुरक्षित होगा। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह शहर पर्यावरण के अनुकूल होगा, जो पृथ्वी के विनाश के खिलाफ मानवता का अंतिम तुरुप का पत्ता है।

लेकिन स्मार्ट शहरों का निर्माण एक कठिन काम है। नई प्रौद्योगिकियाँ महँगी होती हैं, स्थानीय सरकारों की सीमाएँ सीमित होती हैं, और राजनीति में चुनावी चक्र छोटे होते जाते हैं, जिससे एक ऐसा केंद्रीकृत प्रौद्योगिकी परिनियोजन मॉडल प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है जो परिचालन और वित्तीय रूप से कुशल हो और जिसका उपयोग वैश्विक या राष्ट्रीय स्तर पर शहरी क्षेत्रों में किया जा सके। वास्तव में, सुर्खियों में छाए अधिकांश प्रमुख स्मार्ट शहर वास्तव में विभिन्न प्रौद्योगिकी प्रयोगों और क्षेत्रीय परियोजनाओं का एक संग्रह मात्र हैं, जिनके विस्तार की कोई खास संभावना नहीं है।

आइए कूड़ेदानों और पार्किंग स्थलों को देखें, जो सेंसर और एनालिटिक्स से लैस स्मार्ट हैं; इस संदर्भ में, निवेश पर प्रतिफल (आरओआई) की गणना और मानकीकरण करना कठिन है, खासकर जब सरकारी एजेंसियां ​​इतनी खंडित हों (सार्वजनिक एजेंसियों और निजी सेवाओं के साथ-साथ कस्बों, शहरों, क्षेत्रों और देशों के बीच)। वायु गुणवत्ता निगरानी को ही लें; किसी शहर में स्वास्थ्य सेवाओं पर स्वच्छ हवा के प्रभाव की गणना करना कितना आसान है? तर्कसंगत रूप से, स्मार्ट शहरों को लागू करना कठिन है, लेकिन इसे नकारना भी कठिन है।

हालांकि, डिजिटल बदलाव के धुंध में उम्मीद की एक किरण दिखाई देती है। सभी नगरपालिका सेवाओं में स्ट्रीट लाइटिंग की व्यवस्था शहरों को पहली बार स्मार्ट कार्यक्षमता हासिल करने और कई अनुप्रयोगों को एक साथ जोड़ने का अवसर प्रदान करती है। अमेरिका के सैन डिएगो और डेनमार्क के कोपेनहेगन में लागू की जा रही विभिन्न स्मार्ट स्ट्रीट लाइटिंग परियोजनाओं को देखें, तो इनकी संख्या लगातार बढ़ रही है। ये परियोजनाएं सेंसरों की श्रृंखला को मॉड्यूलर हार्डवेयर इकाइयों के साथ जोड़ती हैं, जो लाइट पोल पर फिक्स की जाती हैं, जिससे लाइटिंग को रिमोट कंट्रोल किया जा सकता है और ट्रैफिक काउंटर, वायु गुणवत्ता मॉनिटर और यहां तक ​​कि गन डिटेक्टर जैसे अन्य कार्यों को भी संचालित किया जा सकता है।

बिजली के खंभों की ऊँचाई से, शहरों ने सड़कों पर शहर की "रहने योग्य स्थिति" को संबोधित करना शुरू कर दिया है, जिसमें यातायात प्रवाह और गतिशीलता, शोर और वायु प्रदूषण, और उभरते व्यावसायिक अवसर शामिल हैं। यहाँ तक कि पार्किंग सेंसर, जो परंपरागत रूप से पार्किंग स्थलों में लगाए जाते हैं, उन्हें भी कम लागत और कुशलता से प्रकाश व्यवस्था से जोड़ा जा सकता है। सड़कों की खुदाई किए बिना, जगह किराए पर लिए बिना, या स्वस्थ जीवन और सुरक्षित सड़कों से संबंधित जटिल कंप्यूटिंग समस्याओं को हल किए बिना, पूरे शहरों को अचानक नेटवर्क से जोड़ा जा सकता है और उन्हें अनुकूलित किया जा सकता है।

यह इसलिए कारगर है क्योंकि ज्यादातर मामलों में, स्मार्ट लाइटिंग समाधानों की प्रारंभिक गणना स्मार्ट समाधानों से होने वाली बचत को ध्यान में रखकर नहीं की जाती है। इसके बजाय, शहरी डिजिटल क्रांति की सफलता प्रकाश व्यवस्था के साथ-साथ हुए विकास का एक आकस्मिक परिणाम है।

पारंपरिक बल्बों को सॉलिड-स्टेट एलईडी लाइटिंग से बदलने से होने वाली ऊर्जा बचत, आसानी से उपलब्ध बिजली आपूर्ति और व्यापक प्रकाश व्यवस्था के बुनियादी ढांचे के कारण स्मार्ट शहर व्यवहार्य बन जाते हैं।

एलईडी में रूपांतरण की गति पहले से ही स्थिर है, और स्मार्ट लाइटिंग में ज़बरदस्त उछाल आ रहा है। स्मार्ट इंफ्रास्ट्रक्चर विश्लेषक नॉर्थईस्ट ग्रुप के अनुसार, 2027 तक दुनिया भर की 363 मिलियन स्ट्रीट लाइटों में से लगभग 90% एलईडी से रोशन होंगी। इनमें से एक तिहाई स्मार्ट एप्लिकेशन भी चलाएंगी, यह चलन कुछ साल पहले शुरू हुआ था। जब तक पर्याप्त धनराशि और योजनाएँ प्रकाशित नहीं हो जातीं, तब तक बड़े पैमाने पर स्मार्ट शहरों में विभिन्न डिजिटल तकनीकों के लिए नेटवर्क इंफ्रास्ट्रक्चर के रूप में स्ट्रीट लाइटिंग सबसे उपयुक्त है।

एलईडी की लागत बचाएं

प्रकाश व्यवस्था और सेंसर निर्माताओं द्वारा प्रस्तावित सामान्य नियमों के अनुसार, स्मार्ट लाइटिंग बुनियादी ढांचे से संबंधित प्रशासनिक और रखरखाव लागत को 50 से 70 प्रतिशत तक कम कर सकती है। लेकिन इस बचत का अधिकांश हिस्सा (लगभग 50 प्रतिशत, जो फर्क लाने के लिए पर्याप्त है) ऊर्जा-कुशल एलईडी बल्बों के उपयोग से ही प्राप्त किया जा सकता है। शेष बचत प्रकाश व्यवस्था के उपकरणों को आपस में जोड़ने और नियंत्रित करने तथा उनके कार्य करने के तरीके के बारे में बुद्धिमान जानकारी को प्रकाश नेटवर्क में प्रसारित करने से प्राप्त होती है।

केंद्रीय समायोजन और निगरानी से रखरखाव लागत में काफी कमी आ सकती है। इसके कई तरीके हैं, जो एक दूसरे के पूरक हैं: शेड्यूलिंग, मौसमी नियंत्रण और समय समायोजन; दोष निदान और रखरखाव ट्रकों की संख्या में कमी। प्रकाश व्यवस्था के नेटवर्क के आकार के साथ इसका प्रभाव बढ़ता है और प्रारंभिक निवेश पर लाभ (ROI) में इसका योगदान होता है। बाजार का कहना है कि यह दृष्टिकोण लगभग पांच वर्षों में लागत वसूल कर सकता है, और पार्किंग सेंसर, ट्रैफिक मॉनिटर, वायु गुणवत्ता नियंत्रण और गन डिटेक्टर जैसी "सरल" स्मार्ट सिटी अवधारणाओं को शामिल करके इससे भी कम समय में लागत वसूल करने की क्षमता रखता है।

बाजार विश्लेषक गाइडहाउस इनसाइट्स 200 से अधिक शहरों पर नज़र रखकर बदलाव की गति का आकलन करता है। उसका कहना है कि एक चौथाई शहर स्मार्ट लाइटिंग योजनाएं लागू कर रहे हैं। स्मार्ट सिस्टम की बिक्री में ज़बरदस्त उछाल आया है। एबीआई रिसर्च का अनुमान है कि 2026 तक वैश्विक राजस्व दस गुना बढ़कर 1.7 अरब डॉलर हो जाएगा। पृथ्वी के लिए यह एक क्रांतिकारी बदलाव है; मानव गतिविधियों से घनिष्ठ रूप से जुड़ा स्ट्रीट लाइटिंग ढांचा, व्यापक संदर्भ में स्मार्ट शहरों के लिए एक मंच के रूप में भविष्य की राह है। एबीआई ने कहा कि 2022 तक, दो-तिहाई से अधिक नई स्ट्रीट लाइटिंग व्यवस्थाएं कई स्मार्ट सिटी सेंसर से डेटा को एकीकृत करने के लिए एक केंद्रीय प्रबंधन मंच से जुड़ी होंगी।

एबीआई रिसर्च के प्रमुख विश्लेषक आदर्श कृष्णन ने कहा, “स्मार्ट सिटी विक्रेताओं के लिए वायरलेस कनेक्टिविटी, पर्यावरण सेंसर और यहां तक ​​कि स्मार्ट कैमरों को तैनात करके शहरी लाइट-पोल बुनियादी ढांचे का लाभ उठाने के कई और व्यावसायिक अवसर मौजूद हैं। चुनौती यह है कि ऐसे व्यवहार्य व्यावसायिक मॉडल खोजे जाएं जो समाज को लागत प्रभावी तरीके से बड़े पैमाने पर बहु-सेंसर समाधानों को अपनाने के लिए प्रोत्साहित करें।”

अब सवाल यह नहीं है कि कनेक्ट करना है या नहीं, बल्कि यह है कि कैसे कनेक्ट करना है और शुरुआत में कितना कनेक्ट करना है। जैसा कि कृष्णन बताते हैं, इसका एक हिस्सा बिजनेस मॉडल से जुड़ा है, लेकिन सहकारी उपयोगिता निजीकरण (पीपीपी) के माध्यम से स्मार्ट शहरों में पहले से ही पैसा आ रहा है, जहां निजी कंपनियां वेंचर कैपिटल में सफलता के बदले वित्तीय जोखिम उठाती हैं। सदस्यता-आधारित "सेवा के रूप में" अनुबंध निवेश को वापसी अवधि में फैलाते हैं, जिससे गतिविधि को भी बढ़ावा मिला है।

इसके विपरीत, यूरोप में स्ट्रीटलाइट्स को पारंपरिक हनीकॉम्ब नेटवर्क (आमतौर पर 2G से लेकर LTE (4G) तक) के साथ-साथ नए हनीकॉम्ब IoT मानक डिवाइस, LTE-M से जोड़ा जा रहा है। इसके अलावा, मालिकाना अल्ट्रा-नैरोबैंड (UNB) तकनीक, ज़िगबी, कम पावर वाले ब्लूटूथ का सीमित प्रसार और IEEE 802.15.4 के व्युत्पन्न भी प्रचलन में आ रहे हैं।

ब्लूटूथ टेक्नोलॉजी एलायंस (SIG) स्मार्ट शहरों पर विशेष ध्यान देता है। समूह का अनुमान है कि स्मार्ट शहरों में कम बिजली खपत करने वाले ब्लूटूथ उपकरणों की आपूर्ति अगले पांच वर्षों में पांच गुना बढ़कर प्रति वर्ष 23 करोड़ हो जाएगी। इनमें से अधिकांश का उपयोग हवाई अड्डों, स्टेडियमों, अस्पतालों, शॉपिंग मॉल और संग्रहालयों जैसे सार्वजनिक स्थानों पर संपत्ति ट्रैकिंग के लिए किया जाता है। हालांकि, कम बिजली खपत करने वाले ब्लूटूथ का उद्देश्य बाहरी नेटवर्क भी है। ब्लूटूथ टेक्नोलॉजी एलायंस ने कहा, "संपत्ति प्रबंधन समाधान स्मार्ट शहर के संसाधनों के उपयोग को बेहतर बनाता है और शहरी परिचालन लागत को कम करने में मदद करता है।"

दोनों तकनीकों का संयोजन बेहतर है!

प्रत्येक तकनीक से जुड़े कुछ विवाद हैं, जिनमें से कुछ का समाधान बहस के माध्यम से हो चुका है। उदाहरण के लिए, UNB पेलोड और डिलीवरी शेड्यूल पर सख्त सीमाएं प्रस्तावित करता है, जिससे कई सेंसर अनुप्रयोगों या कैमरों जैसे अनुप्रयोगों के लिए समानांतर समर्थन संभव नहीं रह जाता है। कम दूरी की तकनीक सस्ती है और लाइटिंग को प्लेटफॉर्म सेटिंग के रूप में विकसित करने के लिए बेहतर थ्रूपुट प्रदान करती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि WAN सिग्नल के डिस्कनेक्ट होने की स्थिति में ये बैकअप भूमिका भी निभा सकती हैं और तकनीशियनों को डिबगिंग और डायग्नोस्टिक्स के लिए सीधे सेंसर पढ़ने का साधन प्रदान करती हैं। उदाहरण के लिए, कम पावर वाला ब्लूटूथ बाज़ार में लगभग हर स्मार्टफोन के साथ काम करता है।

हालांकि सघन ग्रिड से मजबूती बढ़ सकती है, लेकिन इसकी संरचना जटिल हो जाती है और आपस में जुड़े पॉइंट-टू-पॉइंट सेंसरों पर ऊर्जा की मांग बढ़ जाती है। ट्रांसमिशन रेंज भी एक समस्या है; ज़िगबी और लो-पावर ब्लूटूथ का उपयोग करके कवरेज अधिकतम कुछ सौ मीटर तक ही सीमित है। हालांकि कई तरह की शॉर्ट-रेंज तकनीकें प्रतिस्पर्धी हैं और ग्रिड-आधारित, पड़ोसी-व्यापी सेंसरों के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन ये बंद नेटवर्क हैं जिन्हें अंततः क्लाउड पर सिग्नल वापस भेजने के लिए गेटवे के उपयोग की आवश्यकता होती है।

अंत में आमतौर पर एक हनीकॉम्ब कनेक्शन जोड़ा जाता है। स्मार्ट लाइटिंग विक्रेताओं के बीच 5 से 15 किलोमीटर की दूरी तक गेटवे या सेंसर डिवाइस कवरेज प्रदान करने के लिए पॉइंट-टू-क्लाउड हनीकॉम्ब कनेक्टिविटी का उपयोग करने का चलन है। बीहाइव तकनीक व्यापक ट्रांसमिशन रेंज और सरलता प्रदान करती है; हाइव समुदाय के अनुसार, यह रेडीमेड नेटवर्किंग और उच्च स्तर की सुरक्षा भी प्रदान करती है।

मोबाइल नेटवर्क ऑपरेटरों का प्रतिनिधित्व करने वाली उद्योग संस्था GSMA में इंटरनेट ऑफ थिंग्स वर्टिकल के प्रमुख नील यंग ने कहा: “एक्शन ऑपरेटरों के पास पूरे क्षेत्र का कवरेज है, इसलिए शहरी प्रकाश व्यवस्था और सेंसरों को जोड़ने के लिए किसी अतिरिक्त बुनियादी ढांचे की आवश्यकता नहीं है। लाइसेंस प्राप्त स्पेक्ट्रम हनीकॉम्ब नेटवर्क में सुरक्षा और विश्वसनीयता है, जिसका अर्थ है कि ऑपरेटर के पास सर्वोत्तम सुविधाएं हैं, जो बड़ी संख्या में आवश्यकताओं को पूरा कर सकती हैं, बैटरी का जीवनकाल बहुत लंबा होता है, रखरखाव कम होता है और कम लागत वाले उपकरणों से लंबी दूरी तक डेटा संचारित किया जा सकता है।”

ABI के अनुसार, उपलब्ध सभी कनेक्टिविटी तकनीकों में से, आने वाले वर्षों में हनीकॉम्ब तकनीक में सबसे अधिक वृद्धि देखने को मिलेगी। 5G नेटवर्क की चर्चा और 5G इंफ्रास्ट्रक्चर स्थापित करने की होड़ ने ऑपरेटरों को शहरी क्षेत्रों में छोटे हनीकॉम्ब यूनिट लगाने के लिए प्रेरित किया है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, लास वेगास और सैक्रामेंटो में AT&T और Verizon जैसी कंपनियों के माध्यम से स्ट्रीट लाइटों पर LTE और 5G के साथ-साथ स्मार्ट सिटी सेंसर भी लगाए जा रहे हैं। हांगकांग ने हाल ही में अपनी स्मार्ट सिटी पहल के तहत 400 5G-सक्षम लैम्पपोस्ट स्थापित करने की योजना का अनावरण किया है।

हार्डवेयर का सुदृढ़ एकीकरण

नीलसन ने आगे कहा: “नॉर्डिक मल्टी-मोड शॉर्ट-रेंज और लॉन्ग-रेंज उत्पाद पेश करता है, जिसमें इसका nRF52840 SoC कम पावर वाले ब्लूटूथ, ब्लूटूथ मेश और ज़िगबी के साथ-साथ थ्रेड और मालिकाना हक वाले 2.4GHz सिस्टम को सपोर्ट करता है। नॉर्डिक का हनीकॉम्ब आधारित nRF9160 SiP LTE-M और NB-iot दोनों को सपोर्ट करता है। इन दोनों तकनीकों के संयोजन से प्रदर्शन और लागत के मामले में फायदे मिलते हैं।”

आवृत्ति पृथक्करण इन प्रणालियों को एक साथ काम करने की अनुमति देता है, जिसमें पहली प्रणाली अनुमति-मुक्त 2.4GHz बैंड में चलती है और दूसरी प्रणाली LTE की उपलब्धता वाले किसी भी क्षेत्र में चलती है। निम्न और उच्च आवृत्तियों पर, व्यापक क्षेत्र कवरेज और अधिक संचरण क्षमता के बीच एक संतुलन बनाना पड़ता है। लेकिन प्रकाश व्यवस्था प्लेटफार्मों में, सेंसरों को आपस में जोड़ने के लिए आमतौर पर अल्प-श्रेणी की वायरलेस तकनीक का उपयोग किया जाता है, अवलोकन और विश्लेषण के लिए एज कंप्यूटिंग शक्ति का उपयोग किया जाता है, और डेटा को क्लाउड पर वापस भेजने के साथ-साथ उच्च स्तर के रखरखाव के लिए सेंसर नियंत्रण हेतु हनीकॉम्ब IoT का उपयोग किया जाता है।

अब तक, कम दूरी और लंबी दूरी के रेडियो को अलग-अलग जोड़ा जाता था, उन्हें एक ही सिलिकॉन चिप में नहीं बनाया जाता था। कुछ मामलों में, घटकों को अलग रखा जाता है क्योंकि इल्यूमिनेटर, सेंसर और रेडियो की विफलताएँ अलग-अलग होती हैं। हालांकि, दोहरे रेडियो को एक ही सिस्टम में एकीकृत करने से प्रौद्योगिकी का बेहतर एकीकरण होगा और खरीद लागत कम होगी, जो स्मार्ट शहरों के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं।

नॉर्डिक का मानना ​​है कि बाज़ार इसी दिशा में आगे बढ़ रहा है। कंपनी ने डेवलपर स्तर पर हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर में शॉर्ट-रेंज वायरलेस और हनीकॉम्ब IoT कनेक्टिविटी तकनीकों को एकीकृत किया है ताकि सॉल्यूशन निर्माता परीक्षण अनुप्रयोगों में इन दोनों को एक साथ चला सकें। नॉर्डिक का बोर्ड DK for nRF9160 SiP डेवलपर्स के लिए डिज़ाइन किया गया था ताकि वे अपने हनीकॉम्ब IoT अनुप्रयोगों को सुचारू रूप से चला सकें; नॉर्डिक थिंगी:91 को एक पूर्ण विकसित रेडीमेड गेटवे के रूप में वर्णित किया गया है जिसका उपयोग रेडीमेड प्रोटोटाइपिंग प्लेटफ़ॉर्म या प्रारंभिक उत्पाद डिज़ाइनों के लिए 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 तैनाती के लिए इन दोनों तकनीकों को संयोजित करने वाले एम्बेडेड सिस्टम व्यावसायीकरण से केवल कुछ ही महीनों दूर हैं।

नॉर्डिक नीलसन ने कहा: “स्मार्ट सिटी लाइटिंग प्लेटफॉर्म में ये सभी कनेक्टिंग टेक्नोलॉजी स्थापित की गई हैं; बाजार में यह स्पष्ट रूप से स्पष्ट नहीं है कि इन्हें आपस में कैसे जोड़ा जाए। हमने निर्माताओं के विकास बोर्ड को समाधान प्रदान किए हैं, ताकि यह परीक्षण किया जा सके कि ये आपस में कैसे काम करते हैं। इन्हें व्यावसायिक समाधानों में एकीकृत करना अत्यंत आवश्यक है, और यह काम बहुत जल्द हो जाएगा।”