स्ट्रीट लाइटिंग आपस में जुड़े स्मार्ट शहरों के लिए एक आदर्श मंच प्रदान करती है

आपस में जुड़े स्मार्ट शहर खूबसूरत सपने लेकर आते हैं। ऐसे शहरों में, डिजिटल तकनीकें कई अनोखे नागरिक कार्यों को एक साथ जोड़कर परिचालन दक्षता और बुद्धिमत्ता में सुधार लाती हैं। अनुमान है कि 2050 तक, दुनिया की 70% आबादी स्मार्ट शहरों में रहेगी, जहाँ जीवन स्वस्थ, खुशहाल और सुरक्षित होगा। महत्वपूर्ण बात यह है कि यह पर्यावरण के अनुकूल होने का वादा करता है, जो ग्रह के विनाश के खिलाफ मानवता का आखिरी तुरुप का पत्ता है।

लेकिन स्मार्ट शहरों के लिए कड़ी मेहनत करनी पड़ती है। नई तकनीकें महंगी होती हैं, स्थानीय सरकारें सीमित होती हैं, और राजनीति छोटे चुनाव चक्रों में बदल जाती है, जिससे एक अत्यधिक परिचालनात्मक और वित्तीय रूप से कुशल केंद्रीकृत तकनीकी परिनियोजन मॉडल हासिल करना मुश्किल हो जाता है जिसका वैश्विक या राष्ट्रीय स्तर पर शहरी क्षेत्रों में पुन: उपयोग किया जा सके। वास्तव में, सुर्खियों में रहने वाले अधिकांश प्रमुख स्मार्ट शहर वास्तव में विभिन्न तकनीकी प्रयोगों और क्षेत्रीय परियोजनाओं का एक संग्रह मात्र हैं, जिनके विस्तार की कोई संभावना नहीं है।

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

हालाँकि, डिजिटल बदलाव के धुंध में रोशनी की एक किरण दिखाई देती है। सभी नगरपालिका सेवाओं में स्ट्रीट लाइटिंग, शहरों को स्मार्ट फ़ंक्शन प्राप्त करने और पहली बार कई अनुप्रयोगों को संयोजित करने का एक मंच प्रदान करती है। अमेरिका के सैन डिएगो और डेनमार्क के कोपेनहेगन में कार्यान्वित की जा रही विभिन्न स्मार्ट स्ट्रीट लाइटिंग परियोजनाओं पर नज़र डालें, और उनकी संख्या बढ़ती जा रही है। ये परियोजनाएँ सेंसरों की श्रृंखलाओं को प्रकाश के खंभों पर लगे मॉड्यूलर हार्डवेयर इकाइयों के साथ जोड़ती हैं ताकि प्रकाश व्यवस्था को स्वयं रिमोट कंट्रोल किया जा सके और ट्रैफ़िक काउंटर, वायु गुणवत्ता मॉनिटर और यहाँ तक कि बंदूक डिटेक्टर जैसे अन्य कार्यों को भी चलाया जा सके।

लाइट पोल की ऊँचाई से, शहरों ने सड़क पर शहर की "रहने योग्यता" को संबोधित करना शुरू कर दिया है, जिसमें यातायात प्रवाह और गतिशीलता, ध्वनि और वायु प्रदूषण, और उभरते व्यावसायिक अवसर शामिल हैं। यहाँ तक कि पार्किंग सेंसर, जो पारंपरिक रूप से पार्किंग स्थलों में लगे होते हैं, उन्हें भी सस्ते और कुशलता से प्रकाश व्यवस्था के बुनियादी ढाँचे से जोड़ा जा सकता है। सड़कों को खोदे बिना, जगह किराए पर लिए बिना या स्वस्थ जीवन और सुरक्षित सड़कों से जुड़ी अमूर्त कंप्यूटिंग समस्याओं को हल किए बिना, पूरे शहरों को अचानक नेटवर्क और अनुकूलित किया जा सकता है।

यह इसलिए कारगर है क्योंकि ज़्यादातर मामलों में, स्मार्ट लाइटिंग समाधानों की गणना शुरू में स्मार्ट समाधानों से होने वाली बचत को ध्यान में रखकर नहीं की जाती। बल्कि, शहरी डिजिटल क्रांति की व्यवहार्यता, प्रकाश व्यवस्था के एक साथ विकास का एक आकस्मिक परिणाम है।

तापदीप्त बल्बों के स्थान पर ठोस-अवस्था वाले एल.ई.डी. प्रकाश व्यवस्था से होने वाली ऊर्जा बचत, साथ ही आसानी से उपलब्ध विद्युत आपूर्ति और व्यापक प्रकाश व्यवस्था संबंधी बुनियादी ढांचे के कारण स्मार्ट शहरों का निर्माण संभव हो पाया है।

एलईडी रूपांतरण की गति पहले से ही धीमी है, और स्मार्ट लाइटिंग का चलन तेज़ी से बढ़ रहा है। स्मार्ट इंफ्रास्ट्रक्चर विश्लेषक, नॉर्थईस्ट ग्रुप के अनुसार, 2027 तक दुनिया की 363 मिलियन स्ट्रीट लाइटों में से लगभग 90% एलईडी से रोशन होंगी। इनमें से एक तिहाई स्मार्ट एप्लिकेशन भी चलाएँगी, यह चलन कुछ साल पहले शुरू हुआ था। जब तक पर्याप्त धनराशि और ब्लूप्रिंट प्रकाशित नहीं हो जाते, तब तक बड़े पैमाने के स्मार्ट शहरों में विभिन्न डिजिटल तकनीकों के लिए नेटवर्क इंफ्रास्ट्रक्चर के रूप में स्ट्रीट लाइटिंग सबसे उपयुक्त है।

एलईडी लागत बचाएं

प्रकाश और सेंसर निर्माताओं द्वारा प्रस्तावित सामान्य नियमों के अनुसार, स्मार्ट लाइटिंग बुनियादी ढाँचे से संबंधित प्रशासनिक और रखरखाव लागत को 50 से 70 प्रतिशत तक कम कर सकती है। लेकिन इनमें से अधिकांश बचत (लगभग 50 प्रतिशत, जो बदलाव लाने के लिए पर्याप्त है) केवल ऊर्जा-कुशल एलईडी बल्बों पर स्विच करके प्राप्त की जा सकती है। बाकी बचत प्रदीपकों को जोड़ने और नियंत्रित करने तथा प्रकाश नेटवर्क में उनके कार्य करने के तरीके के बारे में बुद्धिमान जानकारी प्रदान करने से होती है।

केंद्रीकृत समायोजन और अवलोकन अकेले ही रखरखाव लागत को उल्लेखनीय रूप से कम कर सकते हैं। इसके कई तरीके हैं, और ये एक-दूसरे के पूरक हैं: समय-निर्धारण, मौसमी नियंत्रण और समय समायोजन; दोष निदान और रखरखाव ट्रकों की उपस्थिति में कमी। प्रकाश नेटवर्क के आकार के साथ इसका प्रभाव बढ़ता है और प्रारंभिक ROI मामले में वापस प्रवाहित होता है। बाजार का कहना है कि यह दृष्टिकोण लगभग पाँच वर्षों में अपने आप में लाभदायक हो सकता है, और पार्किंग सेंसर, ट्रैफ़िक मॉनिटर, वायु गुणवत्ता नियंत्रण और गन डिटेक्टर जैसी "नरम" स्मार्ट सिटी अवधारणाओं को शामिल करके कम समय में भी अपने आप में लाभदायक हो सकता है।

बाज़ार विश्लेषक, गाइडहाउस इनसाइट्स, बदलाव की गति का आकलन करने के लिए 200 से ज़्यादा शहरों पर नज़र रखता है; उसका कहना है कि एक-चौथाई शहर स्मार्ट लाइटिंग योजनाएँ लागू कर रहे हैं। स्मार्ट सिस्टम की बिक्री आसमान छू रही है। एबीआई रिसर्च का अनुमान है कि 2026 तक वैश्विक राजस्व दस गुना बढ़कर 1.7 अरब डॉलर हो जाएगा। पृथ्वी का "लाइट बल्ब मोमेंट" कुछ ऐसा ही है; स्ट्रीट लाइटिंग का बुनियादी ढाँचा, जो मानवीय गतिविधियों से गहराई से जुड़ा है, व्यापक संदर्भ में स्मार्ट शहरों के लिए एक प्लेटफ़ॉर्म के रूप में आगे का रास्ता है। एबीआई ने कहा कि 2022 की शुरुआत में, दो-तिहाई से ज़्यादा नए स्ट्रीट लाइटिंग इंस्टॉलेशन एक केंद्रीय प्रबंधन प्लेटफ़ॉर्म से जुड़े होंगे ताकि कई स्मार्ट सिटी सेंसर से डेटा एकीकृत किया जा सके।

एबीआई रिसर्च के प्रमुख विश्लेषक आदर्श कृष्णन ने कहा: "स्मार्ट सिटी विक्रेताओं के लिए वायरलेस कनेक्टिविटी, पर्यावरण सेंसर और यहाँ तक कि स्मार्ट कैमरे लगाकर शहरी लाइट-पोल बुनियादी ढाँचे का लाभ उठाने के कई और व्यावसायिक अवसर हैं। चुनौती ऐसे व्यवहार्य व्यावसायिक मॉडल खोजने की है जो समाज को लागत-प्रभावी तरीके से बड़े पैमाने पर बहु-सेंसर समाधान लागू करने के लिए प्रोत्साहित करें।"

अब सवाल यह नहीं है कि जुड़ना है या नहीं, बल्कि यह है कि कैसे जुड़ना है, और सबसे पहले कितना जुड़ना है। जैसा कि कृष्णन कहते हैं, इसका एक हिस्सा व्यावसायिक मॉडलों से जुड़ा है, लेकिन सहकारी उपयोगिता निजीकरण (पीपीपी) के माध्यम से स्मार्ट शहरों में पैसा पहले से ही प्रवाहित हो रहा है, जहाँ निजी कंपनियाँ उद्यम पूंजी में सफलता के बदले वित्तीय जोखिम उठाती हैं। सदस्यता-आधारित "सेवा के रूप में" अनुबंध निवेश को भुगतान अवधि में फैलाते हैं, जिससे गतिविधि को भी बढ़ावा मिलता है।

इसके विपरीत, यूरोप में स्ट्रीटलाइट्स को पारंपरिक हनीकॉम्ब नेटवर्क (आमतौर पर 2G से LTE (4G) तक) के साथ-साथ नए हनीकॉम्ब IoT मानक उपकरण, LTE-M से जोड़ा जा रहा है। मालिकाना अल्ट्रा-नैरोबैंड (UNB) तकनीक भी चलन में आ रही है, साथ ही ज़िगबी, कम-शक्ति वाले ब्लूटूथ का एक छोटा सा संस्करण, और IEEE 802.15.4 व्युत्पन्न भी।

ब्लूटूथ टेक्नोलॉजी अलायंस (एसआईजी) स्मार्ट शहरों पर विशेष ज़ोर देता है। समूह का अनुमान है कि स्मार्ट शहरों में कम-शक्ति वाले ब्लूटूथ उपकरणों की आपूर्ति अगले पाँच वर्षों में पाँच गुना बढ़कर 23 करोड़ प्रति वर्ष हो जाएगी। इनमें से ज़्यादातर उपकरण हवाई अड्डों, स्टेडियमों, अस्पतालों, शॉपिंग मॉल और संग्रहालयों जैसे सार्वजनिक स्थानों पर संपत्ति ट्रैकिंग से जुड़े हैं। हालाँकि, कम-शक्ति वाले ब्लूटूथ का लक्ष्य बाहरी नेटवर्क भी हैं। ब्लूटूथ टेक्नोलॉजी अलायंस ने कहा, "संपत्ति प्रबंधन समाधान स्मार्ट शहरों 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!

हालाँकि, प्रत्येक तकनीक के अपने विवाद होते हैं, जिनमें से कुछ का समाधान बहस में हो चुका है। उदाहरण के लिए, UNB पेलोड और डिलीवरी शेड्यूल पर सख्त सीमाएँ प्रस्तावित करता है, जिससे कई सेंसर अनुप्रयोगों या कैमरों जैसे अनुप्रयोगों के लिए समानांतर समर्थन की संभावना समाप्त हो जाती है, जिन्हें इसकी आवश्यकता होती है। कम दूरी की तकनीक सस्ती होती है और लाइटिंग-ए-प्लेटफ़ॉर्म सेटिंग्स विकसित करने के लिए बेहतर थ्रूपुट प्रदान करती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि WAN सिग्नल के डिस्कनेक्ट होने की स्थिति में ये बैकअप की भूमिका भी निभा सकते हैं, और तकनीशियनों को डिबगिंग और डायग्नोस्टिक्स के लिए सीधे सेंसर पढ़ने का एक साधन प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, कम-शक्ति वाला ब्लूटूथ बाज़ार में उपलब्ध लगभग हर स्मार्टफ़ोन के साथ काम करता है।

हालाँकि एक सघन ग्रिड मज़बूती बढ़ा सकता है, लेकिन इसकी संरचना जटिल हो जाती है और आपस में जुड़े बिंदु-से-बिंदु सेंसरों पर ऊर्जा की माँग बढ़ जाती है। ट्रांसमिशन रेंज भी समस्याग्रस्त है; ज़िगबी और कम-शक्ति वाले ब्लूटूथ का उपयोग करके कवरेज अधिकतम कुछ सौ मीटर ही है। हालाँकि कई छोटी-दूरी वाली प्रौद्योगिकियाँ प्रतिस्पर्धी हैं और ग्रिड-आधारित, पड़ोसी-व्यापी सेंसरों के लिए उपयुक्त हैं, फिर भी वे बंद नेटवर्क हैं जिनमें अंततः क्लाउड पर सिग्नल वापस भेजने के लिए गेटवे के उपयोग की आवश्यकता होती है।

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

मोबाइल नेटवर्क ऑपरेटरों का प्रतिनिधित्व करने वाली औद्योगिक संस्था GSMA में इंटरनेट ऑफ थिंग्स वर्टिकल के प्रमुख नील यंग ने कहा: "ऑपरेटरों के पास... पूरे क्षेत्र की कवरेज होती है, इसलिए शहरी प्रकाश उपकरणों और सेंसरों को जोड़ने के लिए किसी अतिरिक्त बुनियादी ढाँचे की आवश्यकता नहीं होती। लाइसेंस प्राप्त स्पेक्ट्रम में हनीकॉम्ब नेटवर्क सुरक्षित और विश्वसनीय होता है, जिसका अर्थ है कि ऑपरेटर के पास सर्वोत्तम परिस्थितियाँ होती हैं, वह बड़ी संख्या में ज़रूरतों को पूरा कर सकता है, बैटरी लाइफ बहुत लंबी होती है, रखरखाव न्यूनतम होता है और कम लागत वाले उपकरणों की ट्रांसमिशन दूरी भी लंबी होती है।"

एबीआई के अनुसार, आने वाले वर्षों में उपलब्ध सभी कनेक्टिविटी तकनीकों में से, हनीकॉम्ब तकनीक सबसे ज़्यादा विकसित होगी। 5G नेटवर्क की चर्चा और 5G इंफ्रास्ट्रक्चर की होड़ ने ऑपरेटरों को शहरी परिवेश में लाइट पोल और छोटी हनीकॉम्ब इकाइयाँ बनाने के लिए प्रेरित किया है। अमेरिका में, लास वेगास और सैक्रामेंटो, AT&T और वेरिज़ोन जैसी दूरसंचार कंपनियों के माध्यम से स्ट्रीट लाइटों पर LTE और 5G के साथ-साथ स्मार्ट सिटी सेंसर भी लगा रहे हैं। हांगकांग ने अपनी स्मार्ट सिटी पहल के तहत 400 5G-सक्षम लैंपपोस्ट लगाने की योजना का अनावरण किया है।

हार्डवेयर का सुदृढ़ एकीकरण

नीलसन ने आगे कहा: "नॉर्डिक मल्टी-मोड शॉर्ट-रेंज और लॉन्ग-रेंज उत्पाद प्रदान करता है, जिसका nRF52840 SoC कम पावर वाले ब्लूटूथ, ब्लूटूथ मेश और ज़िगबी 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 को सपोर्ट करता है। इन दोनों तकनीकों का संयोजन प्रदर्शन और लागत में बेहतर प्रदर्शन प्रदान करता है।"

आवृत्ति पृथक्करण इन प्रणालियों को सह-अस्तित्व में रहने की अनुमति देता है, जिसमें पहला सिस्टम अनुमति-मुक्त 2.4GHz बैंड में चलता है और दूसरा सिस्टम जहाँ भी LTE स्थित है, वहाँ चलता है। निम्न और उच्च आवृत्तियों पर, व्यापक क्षेत्र कवरेज और अधिक संचरण क्षमता के बीच एक समझौता होता है। लेकिन प्रकाश प्लेटफार्मों में, कम दूरी की वायरलेस तकनीक का उपयोग आमतौर पर सेंसरों को आपस में जोड़ने के लिए किया जाता है, एज कंप्यूटिंग शक्ति का उपयोग अवलोकन और विश्लेषण के लिए किया जाता है, और हनीकॉम्ब IoT 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, कम दूरी और लंबी दूरी के रेडियो की जोड़ी को अलग-अलग जोड़ा जाता रहा है, न कि एक ही सिलिकॉन चिप में। कुछ मामलों में, घटकों को अलग-अलग रखा जाता है क्योंकि प्रदीपक, सेंसर और रेडियो की विफलताएँ अलग-अलग होती हैं। हालाँकि, दोहरे रेडियो को एक ही सिस्टम में एकीकृत करने से तकनीकी एकीकरण और कम अधिग्रहण लागत में वृद्धि होगी, जो स्मार्ट शहरों के लिए महत्वपूर्ण विचार 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 समाधान निर्माता परीक्षण अनुप्रयोगों में इन दोनों तकनीकों को एक साथ चला सकें। nRF9160 SiP के लिए नॉर्डिक का बोर्ड DK डेवलपर्स के लिए "उनके हनीकॉम्ब IoT अनुप्रयोगों को कारगर बनाने" के लिए डिज़ाइन किया गया था; नॉर्डिक थिंगी:91 को एक "पूर्ण रूप से तैयार गेटवे" के रूप में वर्णित किया गया है जिसका उपयोग शुरुआती उत्पाद डिज़ाइनों के लिए एक तैयार प्रोटोटाइप प्लेटफ़ॉर्म या प्रूफ़-ऑफ़-कॉन्सेप्ट के रूप में किया जा सकता है।

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

नॉर्डिक नीलसन ने कहा: "स्मार्ट सिटी लाइटिंग प्लेटफ़ॉर्म ने इन सभी कनेक्शन तकनीकों को स्थापित कर दिया है; बाज़ार में यह स्पष्ट है कि इन्हें एक साथ कैसे जोड़ा जाए। हमने निर्माताओं के विकास बोर्ड के लिए समाधान उपलब्ध कराए हैं ताकि यह परखा जा सके कि ये एक साथ कैसे काम करते हैं। इन्हें व्यावसायिक समाधानों में संयोजित करना बेहद ज़रूरी है, बस कुछ ही समय में।"