Умное уличное освещение/Решения для умного города

1. Предыстория решений «умного» уличного освещения/«умного» города;

С ускорением урбанизации традиционная городская инфраструктура сталкивается с такими проблемами, как нерациональное использование энергии, низкая эффективность управления и недостаточный мониторинг окружающей среды. Будучи основным узлом умного города, умное уличное освещение объединяет Интернет вещей (IoT), большие данные и интеллектуальные сенсорные технологии, превращая традиционную функцию освещения в комплексную платформу, которая объединяет мониторинг окружающей среды, управление безопасностью и оптимизацию энергопотребления. Это обеспечивает интеллектуальную поддержку городского управления.

2. Обзор решений для умного уличного освещения/умного города;

Решение для интеллектуального уличного освещения использует технологию IoT для связи уличных фонарей с различными датчиками, формируя интеллектуальную сенсорную сеть городского масштаба. Система собирает данные в реальном времени об окружающей среде (например, о погоде, качестве воздуха, шуме и т. д.), транспортном потоке и состоянии оборудования, а также объединяет интеллектуальные алгоритмы для достижения динамических корректировок (например, регулировка яркости, предупреждения о неисправностях). Платформа визуализации обеспечивает поддержку принятия решений городскими управляющими. Основная ценность заключается в повышении эффективности городского управления, оптимизации общественных услуг, снижении потребления энергии и создании основы для расширения большего количества сценариев применения для умных городов (например, интеллектуальное дорожное движение и реагирование на чрезвычайные ситуации). 

3. Как реализовать решения для умного уличного освещения/умного города;

3.1 Проектирование архитектуры системы;

1. Уровень восприятия: установка датчиков (ультразвуковых метеорологических приборов, датчиков PM2.5 , датчиков шума и т. д.) и интеллектуальных устройств (камер, светодиодных дисплеев) на уличных фонарях;

2. Уровень передачи: использование технологий беспроводной связи (4G/5G, LoRa, NB-IoT) для передачи данных в облако в режиме реального времени.

3. Уровень платформы: создание платформы управления данными для хранения, очистки, анализа и визуализации данных.  

4. Уровень приложений: обеспечивает такие функции, как мониторинг окружающей среды, управление энергопотреблением и связь безопасности, поддерживая многотерминальный доступ (ПК, мобильные устройства).

Датчик скорости ветра	Датчик направления ветра	Датчик дождя с опрокидывающимся ковшом	Датчик атмосферной температуры, влажности, давления	Универсальная метеостанция
Датчик солнечного излучения	Датчик ультрафиолетового излучения	Датчики PM2.5 и PM10	Датчик шума	Четыре датчика газа и два датчика пыли

3.2 Выбор и размещение датчиков для решений «умного» уличного освещения/«умного» города  

1. Ультразвуковые метеорологические приборы  

   - Функция: объединяет данные о скорости ветра, направлении ветра, температуре и влажности, давлении воздуха и мониторинге осадков.  

   - Роль: прогнозирование экстремальных погодных условий (например, сильного дождя, ветра), регулирование яркости уличного освещения и раннее оповещение о проблемах с городскими дренажными системами.  

   - Развертывание: Главные дороги, мосты, районы, подверженные наводнениям. 

2. Датчики PM2.5/PM10  

   - Функция: определяет концентрацию частиц PM2,5 и PM10 в воздухе.  

   - Роль: создание тепловых карт качества воздуха в режиме реального времени, помогающих природоохранным органам внедрять меры по контролю загрязнения.  

   - Развертывание: промышленные зоны, транспортные узлы, густонаселенные районы. 

3. Четыре датчика газа и два датчика пыли  

   - Функция: контролирует вредные газы, такие как CO, SO₂, NO₂, O₃ и PM2.5/PM10.  

   - Роль: Точно определяет источники загрязнения (такие как промышленные выбросы, выхлопные газы транспортных средств), поддерживает управление отслеживанием загрязнения в городах.  

   - Размещение: вокруг химических заводов, на перекрестках крупных дорог. 

4. Датчик шума  

   - Функция: определяет уровень окружающего шума (30–130 дБ).  

   - Роль: определение зон с превышением уровня шума (например, строительных площадок, ночных рынков), связь с контрольно-надзорными органами для принятия мер на месте.  

   - Развертывание: школы, больницы, жилые районы. 

5. Датчики ультрафиолетового излучения  

   - Функция: измерение ультрафиолетового индекса (УФИ).  

   - Роль: распространение советов по использованию солнцезащитных средств на светодиодных экранах, подключение к системам орошения парков для охлаждения.  

   - Размещение: площади, пешеходные улицы, открытые живописные зоны. 

3.3 Интеллектуальное управление и связь  

- Адаптивное освещение: автоматически регулирует яркость на основе данных датчика освещенности (значение люкс). В ясные дни яркость по умолчанию составляет 70% ночью; в дождливую погоду она увеличивается до 100%.  

- Аварийное реагирование на загрязнение: когда концентрация PM2,5 превышает 75 мкг/м³, на фонарном столбе активируется устройство подавления пыли.  

- Связь с системой безопасности: камеры фиксируют ненормальное поведение (например, скопление людей, падение), активируют звуковую и световую сигнализацию и отправляют информацию на платформу полиции.

4. Роль и ценность интеллектуального уличного освещения/решений для интеллектуального города 

1. Экономия энергии и сокращение потребления  

   - Благодаря интеллектуальному затемнению общий уровень экономии энергии достигает 40–60 % (традиционные уличные фонари потребляют 1500 кВт·ч в год, тогда как интеллектуальные уличные фонари сокращают это потребление до 600 кВт·ч).  

   - Автоматическое оповещение о неисправностях снижает частоту ручных проверок, сокращая расходы на техническое обслуживание на 30%. 

2. Управление охраной окружающей среды  

   - Данные о качестве воздуха обновляются в режиме реального времени на городской информационной платформе, что сокращает время реагирования на случаи загрязнения до 15 минут.  

   - Эффективность обработки жалоб на шумовое загрязнение повысилась на 50%, что повысило удовлетворенность граждан. 

3. Общественная безопасность  

   - Охват слепых зон видеонаблюдения сокращен на 80%, что способствует раскрытию преступлений, а показатели раскрываемости дел увеличиваются на 25%.  

   - Система экстренного оповещения может быстро выдать инструкции по эвакуации в случае катастрофы. 

4. Услуги гражданам  

   - Фонарные столбы оснащены точками доступа Wi-Fi и USB-портами для зарядки, что повышает удобство обслуживания.  

   - Светодиодные информационные экраны в режиме реального времени отображают информацию о дорожном движении, погоде и правительственные объявления, обслуживая в среднем 100 000 человек в день.

5. Практические примеры 

Случай 1: Система интеллектуального уличного освещения в прибрежном городе, привязанная к погодным условиям  

- Предыстория: Частые тайфуны стали причиной подтопления городов и серьезного повреждения уличного освещения.  

- Реализация: Развернуть несколько ультразвуковых метеорологических приборов для мониторинга скорости ветра (при пороговом значении >14 м/с выдаются предупреждения) и количества осадков (при пороговом значении >50 мм/ч выдается предупреждение о срабатывании дренажной системы).  

- Эффект: в сезон тайфунов количество отказов уличного освещения снизилось на 70%, время реагирования на чрезвычайные ситуации сократилось до 10 минут, а травматизм граждан снизился на 90%. 

Случай 2: Интеллектуальная сеть мониторинга загрязнения уличного освещения в промышленной зоне  

- Предыстория: Жители района, расположенного недалеко от промышленного парка, жаловались на загрязнение воздуха.  

- Реализация: Развернуть несколько датчиков (четыре датчика газа и два датчика пыли) по периметру завода, а данные передавать в режиме реального времени на платформу мониторинга бюро по охране окружающей среды.  

- Эффект: данные о качестве воздуха в режиме реального времени повысили эффективность мониторинга, способствуя управлению загрязнением.

Заключение  

Решения для умного уличного освещения/умного города превращают традиционные уличные фонари в «нервы» городского управления с помощью многомерной сенсорной сети и интеллектуальной платформы управления. Решение демонстрирует значительные преимущества в энергосбережении, защите окружающей среды, общественной безопасности и обслуживании граждан, одновременно закладывая основу для расширения экосистемы умного города. С углублением применения технологий AIoT будущее умное уличное освещение будет интегрироваться в инновационные сценарии, такие как взаимодействие транспортных средств и дорог и цифровые близнецы, продвигая города к более эффективному, пригодному для жизни и устойчивому развитию.