Birbirine bağlı akıllı şehirler güzel hayaller getiriyor. Bu tür şehirlerde, dijital teknolojiler, operasyonel verimliliği ve zekayı artırmak için birden fazla benzersiz kamusal işlevi bir araya getiriyor. 2050 yılına kadar dünya nüfusunun %70'inin, yaşamın sağlıklı, mutlu ve güvenli olacağı akıllı şehirlerde yaşayacağı tahmin ediliyor. En önemlisi, gezegenin yok olmasına karşı insanlığın son kozu olan yeşil bir şehir olma vaadi taşıyor.
Ancak akıllı şehirler zorlu bir iştir. Yeni teknolojiler pahalıdır, yerel yönetimlerin kısıtlamaları vardır ve siyaset kısa seçim döngülerine kayar; bu da küresel veya ulusal ölçekte kentsel alanlarda yeniden kullanılabilen, son derece operasyonel ve finansal olarak verimli merkezi bir teknoloji uygulama modeline ulaşmayı zorlaştırır. Aslında, manşetlerde yer alan önde gelen akıllı şehirlerin çoğu, genişleme konusunda pek bir beklenti yaratmayan, farklı teknoloji deneylerinin ve bölgesel yan projelerin bir araya gelmesinden ibarettir.
Sensörler ve analizlerle donatılmış akıllı çöp konteynerlerine ve otoparklara bakalım; bu bağlamda, özellikle kamu kurumları (kamu kurumları ve özel hizmetler arasında, ayrıca kasabalar, şehirler, bölgeler ve ülkeler arasında) çok parçalı olduğunda, yatırım getirisini (ROI) hesaplamak ve standartlaştırmak zordur. Hava kalitesi izlemesine bakalım; temiz havanın bir şehirdeki sağlık hizmetleri üzerindeki etkisini hesaplamak ne kadar kolay? Mantıksal olarak, akıllı şehirlerin uygulanması zordur, ancak inkar edilmesi de zordur.
Ancak, dijital dönüşümün sisinde bir umut ışığı var. Tüm belediye hizmetlerindeki sokak aydınlatması, şehirlerin ilk kez akıllı işlevler edinmesi ve birden fazla uygulamayı birleştirmesi için bir platform sağlıyor. ABD'deki San Diego ve Danimarka'daki Kopenhag'da uygulanan çeşitli akıllı sokak aydınlatma projelerine bakın; sayıları giderek artıyor. Bu projeler, aydınlatmanın kendisinin uzaktan kontrol edilmesini ve trafik sayacı, hava kalitesi monitörü ve hatta silah dedektörü gibi diğer işlevlerin çalıştırılmasını sağlamak için sensör dizilerini ışık direklerine sabitlenmiş modüler donanım üniteleriyle birleştiriyor.
Şehirler, aydınlatma direklerinin yüksekliğinden yola çıkarak, trafik akışı ve hareketlilik, gürültü ve hava kirliliği ve ortaya çıkan iş fırsatları da dahil olmak üzere, sokaklardaki "yaşanabilirlik" sorunlarını ele almaya başladı. Geleneksel olarak otoparklara gömülen park sensörleri bile, aydınlatma altyapısına ucuz ve verimli bir şekilde bağlanabiliyor. Sokakları kazmaya, alan kiralamaya veya daha sağlıklı yaşam ve daha güvenli sokaklar hakkında soyut hesaplama problemlerini çözmeye gerek kalmadan, tüm şehirler birdenbire ağa bağlanabilir ve optimize edilebilir.
Bu durum işe yarıyor çünkü akıllı aydınlatma çözümleri çoğunlukla başlangıçta akıllı çözümlerden elde edilecek tasarruflara yönelik bir beklentiyle hesaplanmıyor. Bunun yerine, kentsel dijital devrimin uygulanabilirliği, aydınlatmanın eş zamanlı gelişiminin tesadüfi bir sonucudur.
Akkor ampullerin katı hal LED aydınlatma ile değiştirilmesinden elde edilen enerji tasarrufu, kolayca temin edilebilen güç kaynakları ve kapsamlı aydınlatma altyapısı ile birleştiğinde, akıllı şehirleri mümkün kılıyor.
LED'e geçiş hızı zaten durağan, akıllı aydınlatma ise hızla gelişiyor. Akıllı altyapı analisti Northeast Group'a göre, 2027 yılına kadar dünyadaki 363 milyon sokak lambasının yaklaşık %90'ı LED'lerle aydınlatılacak. Bunların üçte biri de akıllı uygulamalar çalıştıracak; bu trend birkaç yıl önce başladı. Önemli miktarda fon ve planlar yayınlanana kadar, sokak aydınlatması, büyük ölçekli akıllı şehirlerde çeşitli dijital teknolojiler için bir ağ altyapısı olarak en uygun çözüm olmaya devam ediyor.
LED maliyetinden tasarruf edin
Aydınlatma ve sensör üreticilerinin önerdiği genel kurallara göre, akıllı aydınlatma, altyapıyla ilgili idari ve bakım maliyetlerini %50 ila %70 oranında azaltabilir. Ancak bu tasarrufların büyük bir kısmı (yaklaşık %50, fark yaratmaya yetecek kadar) enerji tasarruflu LED ampullere geçilerek elde edilebilir. Geri kalan tasarruf ise aydınlatıcıların bağlanması, kontrol edilmesi ve çalışma şekilleri hakkında akıllı bilgilerin aydınlatma ağı genelinde iletilmesinden kaynaklanmaktadır.
Merkezi ayarlamalar ve gözlemler tek başına bakım maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir. Birçok yöntem vardır ve bunlar birbirini tamamlar: planlama, mevsimsel kontrol ve zamanlama ayarlaması; arıza teşhisi ve bakım araçlarının daha az sıklıkla kullanılması. Etki, aydınlatma ağının büyüklüğüyle artar ve başlangıçtaki yatırım getirisi (ROI) durumuna geri döner. Piyasa, bu yaklaşımın yaklaşık beş yılda kendini amorti edebileceğini ve park sensörleri, trafik monitörleri, hava kalitesi kontrolü ve silah dedektörleri gibi "daha yumuşak" akıllı şehir konseptlerini entegre ederek daha kısa sürede kendini amorti etme potansiyeline sahip olduğunu söylüyor.
Pazar analisti Guidehouse Insights, değişim hızını ölçmek için 200'den fazla şehri takip ediyor; şehirlerin dörtte birinin akıllı aydınlatma sistemlerini uygulamaya koyduğunu belirtiyor. Akıllı sistemlerin satışları hızla artıyor. ABI Research, küresel gelirlerin 2026 yılına kadar on kat artarak 1,7 milyar dolara ulaşacağını hesaplıyor. Dünyanın "aydınlanma anı" şöyle: İnsan faaliyetleriyle yakından ilişkili olan sokak aydınlatma altyapısı, daha geniş bir bağlamda akıllı şehirler için bir platform olarak geleceğin yolunu açıyor. ABI'ye göre, 2022 gibi erken bir tarihte, yeni sokak aydınlatma kurulumlarının üçte ikisinden fazlası, birden fazla akıllı şehir sensöründen gelen verileri entegre etmek için merkezi bir yönetim platformuna bağlanacak.
ABI Research'ün baş analisti Adarsh Krishnan şunları söyledi: “Akıllı şehir çözümleri sunan firmalar için, kablosuz bağlantı, çevresel sensörler ve hatta akıllı kameralar kullanarak kentsel aydınlatma direği altyapısını değerlendirebilecekleri birçok iş fırsatı daha var. Buradaki zorluk, toplumu çoklu sensör çözümlerini uygun maliyetli bir şekilde ve geniş ölçekte uygulamaya teşvik edecek uygulanabilir iş modelleri bulmaktır.”
Soru artık bağlantı kurup kurmamak değil, nasıl ve ne kadar bağlantı kurmak gerektiğidir. Krishnan'ın da belirttiği gibi, bunun bir kısmı iş modelleriyle ilgili, ancak özel şirketlerin girişim sermayesinde başarı karşılığında finansal risk üstlendiği kooperatif kamu hizmeti özelleştirmesi (PPP) yoluyla akıllı şehirlere zaten para akışı sağlanıyor. Abonelik tabanlı "hizmet olarak" sözleşmeleri, yatırımı geri ödeme sürelerine yayarak faaliyetleri de hızlandırdı.
Buna karşılık, Avrupa'daki sokak lambaları, geleneksel petek ağlarına (tipik olarak 2G'den LTE'ye (4G) kadar) ve yeni HONEYCOMB IoT standart cihazı olan LTE-M'ye bağlanıyor. Ayrıca, tescilli ultra dar bant (UNB) teknolojisi, Zigbee, az sayıda düşük güç tüketimli Bluetooth ve IEEE 802.15.4 türevleri de devreye giriyor.
Bluetooth Teknoloji Birliği (SIG), akıllı şehirlere özel önem veriyor. Grup, akıllı şehirlerde düşük güç tüketimli Bluetooth cihazlarının sevkiyatının önümüzdeki beş yıl içinde beş kat artarak yılda 230 milyona ulaşacağını öngörüyor. Bunların çoğu, havaalanları, stadyumlar, hastaneler, alışveriş merkezleri ve müzeler gibi kamuya açık yerlerdeki varlık takibiyle bağlantılı. Bununla birlikte, düşük güç tüketimli Bluetooth, dış mekan ağlarını da hedefliyor. Bluetooth Teknoloji Birliği, "Varlık yönetim çözümü, akıllı şehir kaynaklarının kullanımını iyileştiriyor ve kentsel işletme maliyetlerini düşürmeye yardımcı oluyor" dedi.
İki tekniğin birleşimi daha iyidir!
Her teknolojinin kendi tartışmaları vardır, ancak bunlardan bazıları tartışmalarla çözüme kavuşturulmuştur. Örneğin, UNB, yük ve teslimat zamanlamalarına daha katı sınırlar getirerek, çoklu sensör uygulamaları veya bunu gerektiren kameralar gibi uygulamalar için paralel desteği dışlamaktadır. Kısa menzilli teknoloji daha ucuzdur ve aydınlatma platformu ayarları geliştirmek için daha yüksek verim sağlar. Önemlisi, WAN sinyal bağlantısının kesilmesi durumunda yedek rol oynayabilir ve teknisyenlerin hata ayıklama ve teşhis için sensörleri doğrudan okumalarına olanak tanır. Örneğin, düşük güç tüketimli Bluetooth, piyasadaki hemen hemen her akıllı telefonla çalışır.
Daha yoğun bir şebeke sağlamlığı artırabilse de, mimarisi karmaşıklaşır ve birbirine bağlı noktadan noktaya sensörler üzerinde daha yüksek enerji talepleri oluşturur. İletim menzili de sorunludur; Zigbee ve düşük güçlü Bluetooth kullanılarak kapsama alanı en fazla birkaç yüz metredir. Çeşitli kısa menzilli teknolojiler rekabetçi ve şebeke tabanlı, komşu çapındaki sensörler için uygun olsa da, bunlar sonuçta sinyalleri buluta geri iletmek için ağ geçitlerinin kullanılmasını gerektiren kapalı ağlardır.
Genellikle en sona petek bağlantısı eklenir. Akıllı aydınlatma tedarikçileri için trend, 5 ila 15 km mesafeye kadar ağ geçidi veya sensör cihazı kapsama alanı sağlamak için noktadan buluta petek bağlantısı kullanmaktır. Hive topluluğuna göre, Beehive teknolojisi geniş iletim menzili ve basitlik sunar; ayrıca hazır ağ çözümü ve daha yüksek güvenlik seviyesi sağlar.
Mobil şebeke operatörlerini temsil eden bir sektör kuruluşu olan GSMA'nın Nesnelerin İnterneti Bölümü Başkanı Neill Young şunları söyledi: “Operatörlerin eylemi… tüm alanı kapsama alanına sahip olduğundan, kentsel aydınlatma cihazlarını ve sensörleri bağlamak için ek altyapıya ihtiyaç duymaz. Lisanslı spektrumda petek ağ, güvenlik ve güvenilirlik sağlar; bu da operatörün en iyi koşullara sahip olduğu, çok sayıda ihtiyacı karşılayabileceği, çok daha uzun pil ömrüne ve minimum bakıma sahip olduğu ve düşük maliyetli ekipmanla uzun iletim mesafesi sağladığı anlamına gelir.”
ABI'ye göre, mevcut tüm bağlantı teknolojileri arasında, petek yapılı (HONEYCOMB) teknolojiler önümüzdeki yıllarda en büyük büyümeyi gösterecek. 5G ağları hakkındaki heyecan ve 5G altyapısını kurma yarışı, operatörleri şehir ortamlarında küçük petek yapılı üniteler yerleştirmeye yöneltti. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Las Vegas ve Sacramento, AT&T ve Verizon operatörleri aracılığıyla sokak lambalarına LTE ve 5G'nin yanı sıra akıllı şehir sensörleri yerleştiriyor. Hong Kong, akıllı şehir girişiminin bir parçası olarak 400 adet 5G özellikli sokak lambası kurma planını açıkladı.
Donanımın Sıkı Entegrasyonu
Nielsen şunları ekledi: “Nordic, düşük güç tüketimli Bluetooth, Bluetooth Mesh ve Zigbee'nin yanı sıra Thread ve tescilli 2.4 GHz sistemlerini destekleyen nRF52840 SoC'si ile çok modlu kısa ve uzun menzilli ürünler sunuyor. Nordic'in Honeycomb tabanlı nRF9160 SiP'si hem LTE-M hem de NB-iot desteği sunuyor. Bu iki teknolojinin birleşimi performans ve maliyet avantajları sağlıyor.”
Frekans ayrımı, bu sistemlerin bir arada var olmasına olanak tanır; ilki izin gerektirmeyen 2,4 GHz bandında, ikincisi ise LTE'nin bulunduğu her yerde çalışır. Daha düşük ve daha yüksek frekanslarda, daha geniş alan kapsamı ve daha yüksek iletim kapasitesi arasında bir denge söz konusudur. Ancak aydınlatma platformlarında, sensörleri birbirine bağlamak için genellikle kısa menzilli kablosuz teknoloji kullanılır, gözlem ve analiz için uç bilgi işlem gücü kullanılır ve petek yapılı IoT, verileri buluta geri göndermek ve daha yüksek bakım seviyeleri için sensör kontrolü sağlamak için kullanılır.
Şimdiye kadar, kısa menzilli ve uzun menzilli radyolar ayrı ayrı eklenmiş, aynı silikon çipe entegre edilmemiştir. Bazı durumlarda, aydınlatıcı, sensör ve radyonun arızaları farklı olduğu için bileşenler ayrı ayrı yerleştirilmiştir. Bununla birlikte, çift radyonun tek bir sisteme entegre edilmesi, akıllı şehirler için önemli hususlar olan daha yakın teknoloji entegrasyonu ve daha düşük satın alma maliyetleri sağlayacaktır.
Nordic, pazarın bu yönde ilerlediğini düşünüyor. Şirket, kısa menzilli kablosuz ve petek yapılı IoT bağlantı teknolojilerini geliştirici düzeyinde donanım ve yazılıma entegre ederek, çözüm üreticilerinin test uygulamalarında ikisini aynı anda çalıştırabilmelerini sağlıyor. Nordic'in nRF9160 SiP için geliştirdiği DK kartı, geliştiricilerin "petek yapılı IoT uygulamalarını çalışır hale getirmeleri" için tasarlandı; Nordic Thingy:91 ise, erken ürün tasarımları için hazır bir prototipleme platformu veya kavram kanıtı olarak kullanılabilen "tam teşekküllü, kullanıma hazır bir ağ geçidi" olarak tanımlanıyor.
Her ikisinde de çok modlu petek yapılı nRF9160 SiP ve çok protokollü kısa menzilli nRF52840 SoC bulunuyor. Nordic'e göre, bu iki teknolojiyi ticari IoT uygulamaları için birleştiren gömülü sistemlerin ticarileştirilmesine sadece "aylar" kaldı.
Nordic Nielsen şunları söyledi: “Akıllı şehir aydınlatma platformu, tüm bu bağlantı teknolojilerini bir araya getirmek için kuruldu; piyasa, bunların nasıl birleştirileceği konusunda çok net bir tablo çiziyor. Üreticilere, bunların birlikte nasıl çalıştığını test etmek için geliştirme kartları sunarak çözümler sağladık. Bunların iş çözümlerine entegre edilmesi, sadece zaman meselesi.”
Yayın tarihi: 29 Mart 2022