יישום פנסי רחוב חכמים בתאורת כביש עירונית

 

פנסי רחוב חכמים משלבים-מקורות אור LED חוסכים באנרגיה, התקני חישה של IoT וטכנולוגיות בקרה חכמות. הם יכולים להתאים באופן אוטומטי את בהירות התאורה ולהיות נשלטים מרחוק. בהתבסס על טכנולוגיית עמעום חכמה, פנסי רחוב אלו מווסתים את הבהירות באופן אוטומטי בהתאם לזמן הפעולה ונפח התנועה בכביש, ובכך חוסכים באנרגיה ומפחיתים את הצריכה.

 

אורות חכמות משתמשות בטכנולוגיית IoT כדי לאפשר-ניטור בזמן אמת ואזעקות תקלות אוטומטיות, לקצר את הזמן הנדרש לאיתור ותיקון תקלות ולשפר את יעילות התפעול והיציבות של מערכת התאורה. בנוסף, נורות חכמות ניתנות להרחבה. הם יכולים לשמש כצמתי חישה בערים חכמות ולשלב מודולים פונקציונליים שונים. הם לא רק עונים על צורכי התאורה של כבישים עירוניים, אלא גם מספקים תמיכה בנתונים לניהול תנועה, ניטור ביטחון הציבור, ניטור מטאורולוגי, שירותים ממשלתיים ופונקציות אחרות.

 

1. הרכב מערכת של פנסי רחוב חכמים

מערכת החומרה היא הספק הבסיסי ליישום פונקציות שונות, והמבנה הכולל שלה מודולרי ומשולב. הוא מורכב בעיקר מחמישה מרכיבי ליבה: מודול מקור האור, מודול החיישן, מודול התקשורת, מודול הבקרה ומודול אספקת החשמל.

 

 

• מודול מקור האור משתמש ברכיבי מקור אור LED בעלי יעילות אור גבוהה וחיי שירות ארוכים. הוא נוטל על עצמו ישירות את משימת הליבה של תאורת כביש ויכול לספק תפוקה יציבה בהתאם לדרישות הבהירות של קטעי כביש שונים.
• מודול החיישן משלב התקנים שונים, כגון ניטור זרימת תנועה, ניטור מטאורולוגי וציוד ניטור סביבתי, ויכול לאסוף פרמטרים סביבתיים כגון נפח תנועה בכביש, טמפרטורה ולחות ואיכות אוויר בזמן אמת.
• מודול התקשורת אחראי על העברת הנתונים. הוא שולח את כל סוגי המידע שנאסף על ידי חיישנים למרכז הבקרה בזמן אמת ומקבל פקודות בקרה ממרכז הבקרה.
• מודול הבקרה הוא הליבה של מערכת החומרה כולה. הוא מחבר ומתאם את העבודה של כל המודולים ומשלים פעולות מתאימות לפי תוכניות והוראות מוגדרות מראש. מודול אספקת החשמל משתמש בעיקר בכוח עירוני, בתוספת מקורות אנרגיה חדשים, כדי לספק חשמל לכל המודולים.

 

2. פונקציות של מערכת התוכנה Smart Streetlight

מערכת בקרת תוכנת אור הרחוב החכמה בנויה סביב פרקטיות, אינטליגנציה ותאימות. זהו המפתח להבטחת פעולה יעילה של מערכת החומרה. הוא מורכב בעיקר מארבע שכבות ליבה: שכבת איסוף הנתונים, שכבת ניתוח הנתונים, שכבת ביצוע הוראות ושכבת אינטראקציה עם המשתמש.

 

• תפקיד הליבה של שכבת איסוף הנתונים הוא לאסוף נתונים ממודולי החישה במערכת החומרה בזמן אמת. הוא אוסף נתונים כמו מצב תאורה, זרימת תנועה בכביש ופרמטרים סביבתיים בתדירות מוגדרת כדי להבטיח עמידה בזמנים של הנתונים.
• שכבת ניתוח הנתונים מעבדת לעומק את הנתונים הנאספים על ידי שכבת האיסוף ומשתמשת במודל ההפעלה שנבנה כדי לקבוע את מצב הפעולה הנוכחי של מערכת התאורה. הוא גם מייצר אוטומטית תוכניות עמעום המבוססות על שינויים בזרימת התנועה, מנתח נתוני תפעול ציוד, מזהה תקלות פוטנציאליות בזמן, ומוציא אזהרות מוקדמות.
• שכבת ביצוע ההוראות ממירה את התוכניות וההוראות שנוצרות על ידי שכבת ניתוח הנתונים לפעולות ספציפיות. הוא שולח ישירות פקודות כגון עמעום והדלקת אורות למודול הבקרה של מערכת החומרה, ובכך מדווח ומאתר מידע על תקלות.
• שכבת האינטראקציה עם המשתמש מספקת לצוות ממשק תפעול ויזואלי. הצוות יכול להשתמש במחשבים, במסופים ניידים ובמכשירי מסוף אחרים כדי להציג את מצב ההפעלה של פנסי הרחוב של כל קטע דרך, להנפיק פקודות בקרה באופן ידני ולהתאים את פרמטרי תפעול המערכת בהתאם לצרכים בפועל.

 

 

3. פונקציות של פנסי רחוב חכמים

פונקציות הליבה של התאורה של האורות הן תאורה מבוססת{0}}ביקוש ותאורה יציבה. התהליך כולו אינו דורש התערבות אנושית והוא מושלם באופן אוטומטי על ידי מערכת הבקרה. במהלך ההפעלה היומיומית, מערכת הבקרה מדליקה ומכבה אוטומטית את פנסי הרחוב בהתבסס על נקודות זמן מוגדרות מראש ונתונים מחיישני אור, ומבטיחה כי פנסי הרחוב נדלקים וכיבויים לפי לוח הזמנים בלילה. עבור קטעי כביש עם שינויים גדולים בזרימת התנועה, המערכת משתמשת במכשירי ניטור זרימת התנועה לאיסוף נתוני נפח התנועה בזמן אמת. בשעות השיא, הוא מתאים אוטומטית את בהירות תאורת הרחוב לערך הסטנדרטי כדי להבטיח ראות ברורה לכביש. כאשר נפח התנועה נמוך או בתקופות שיא-, הוא מעמעם אוטומטית את האורות כדי להשיג חיסכון באנרגיה.

 

המערכת מנטרת את מצב ההפעלה של פנסי הרחוב בזמן אמת. כאשר מתרחשות תקלות כגון בהירות חריגה או הפסקות חשמל, הוא מזהה מיד את נקודת התקלה ושולח את המידע למכשירי הקצה של אנשי התחזוקה. לאחר מכן, אנשי התחזוקה יכולים לפנות ישירות לאתר לצורך תיקונים בהתבסס על מיקום התקלה המסופק, קיצור זמן הטיפול בתקלות ושיפור היציבות והרציפות של תאורת הכביש העירונית.

 

 

4. תרחישי יישום של פנסי רחוב חכמים בתאורת כביש עירונית

יישומים לחיסכון באנרגיה- בדרכים עורקיות

כבישים עורקיים הם הצירים העיקריים של התנועה העירונית, עם זרימת תנועה כבדה ושעות פעילות ארוכות. לאורות חכמות יש יתרונות ברורים בתרחיש זה. הם יכולים לאמץ סכימות עמעום-מבוססות זמן וחיישות קלות-לפי דפוסי זרימת התנועה. בשעות השיא של הבוקר והערב, המערכת מתאימה אוטומטית את בהירות תאורת הרחוב ל-100% כדי להבטיח בטיחות בנהיגה. בתקופות תנועה רגילות, הוא מתאים את הבהירות ל-70%–80% בהתאם לשינויים בזמן אמת בזרימת התנועה. בתקופות{11}}תנועה נמוכה משעות הלילה המאוחרות ועד הבוקר המוקדמות, נפח התנועה יורד באופן משמעותי, והמערכת מפחיתה אוטומטית את בהירות התאורה ל-50% כדי לענות על צורכי התאורה הבסיסיים של מספר קטן של כלי רכב.

 

כאשר האור הטבעי אינו מספיק, כמו בימים מעוננים או גשומים, נורות חכמות פועלות יחד עם חיישני אור כדי להדליק או להתבהר אוטומטית מראש. כאשר אור טבעי מספיק בימי שמש, המערכת דוחה את ההפעלה כראוי כדי להפחית את צריכת החשמל. ערכת עמעום זו צורכת יותר מ-40% פחות אנרגיה מאשר פנסי רחוב מסורתיים. יש לו גם פונקציית ניטור תקלות בזמן אמת-, שיכולה לאתר במהירות פנסי רחוב פגומים ולקצר את זמן התחזוקה.

 

 

יישומים חכמים על כבישים משניים וכבישים סניפים

לזרימת התנועה בכבישים משניים יש מאפייני גאות ושפל, עם הבדלים משמעותיים בין קטעי כביש שונים. טכנולוגיית הבקרה החכמה של פנסי רחוב חכמים יכולה להסתגל למאפיינים אלה. עבור כבישים משניים וכבישים מסועפים בקרבת אזורי מגורים, המערכת מבצעת התאמות בהתאם לדפוסי הנסיעה של התושבים, תוך שמירה על בהירות גבוהה יחסית בשעות הערב. כדי למנוע מאור חזק להשפיע על מנוחת הדיירים, האורות מתעמעמים אוטומטית לאחר השעה 23:00. בכבישים משניים סביב מחוזות מסחריים, הבהירות מותאמת לפי שעות הפעילות של האזור המסחרי. כאשר הרובע המסחרי נסגר, בהירות התאורה מצטמצמת בהדרגה ומשך התאורה מתקצר.

 

 

עבור כבישים מסועפים ליד בתי ספר ובתי חולים, המערכת מגבירה אוטומטית את בהירות התאורה במהלך שעות השיא בנסיעות כדי להבטיח את בטיחות הולכי הרגל. לפנסי רחוב חכמים המותקנים בכבישים משניים ובכבישים מסועפים יש גם פונקציית כוונון- בנגיעה אחת. במקרה של מצבי חירום כגון בקרת תנועה זמנית או חילוץ חירום, ניתן להשתמש במכשירי מסוף לשליטה מרחוק על פנסי הרחוב בקטעי כביש ייעודיים, מה שמבטיח התקדמות חלקה של עבודות חילוץ חירום.