مع ظهور مفهوم المدينة الذكية، اكتسبت مصابيح الشوارع الذكية اهتمامًا متزايدًا، وأصبحت حلول الإضاءة الخارجية ذات الإدارة الذكية محورًا رئيسيًا في إدارة مصابيح الشوارع. تحمل مصابيح الشوارع الذكية تطلعات أمن المدينة، وترشيد استهلاك الطاقة، وكفاءة التشغيل والصيانة، وقد خضعت لأكثر من سبع سنوات من التطوير. يعتمد نظام مصابيح الشوارع الذكية على بنية B/S، ويتم الوصول إليه مباشرةً عبر الشبكة. يتميز جهاز التحكم المركزي بتصميم معياري، ويدعم التحكم الحلقي المستقل، وتوسيع وظائف التحكم في المصابيح الفردية، مما يُحسّن إدارة مصابيح الشوارع والتحكم بها.
نقاط ضعف السوق
1. التحكم اليدوي في الإضاءة والساعة: يتأثر بسهولة بالفصول والطقس والبيئة الطبيعية والعوامل البشرية. غالبًا ما يكون مطفأً عندما يجب أن يكون ساطعًا، وعندما يجب أن يكون مطفأً، فإنه يبقى مضاءً، مما يتسبب في هدر الطاقة وتكاليف إضافية.
2. لا يمكن تعديل وقت تشغيل الأضواء عن بعد: لا يمكن ضبط الوقت وتعديل وقت التشغيل وفقًا للوضع الفعلي (التغير المفاجئ في الطقس، الأحداث الكبرى، المهرجانات)، ولا يمكن تعتيم ضوء LED، ولا يمكن تحقيق توفير الطاقة الثانوي.
3. عدم وجود مراقبة لحالة مصابيح الشوارع: يرجع أساس الإخفاقات بشكل رئيسي إلى تقارير أفراد الدوريات وشكاوى المواطنين، مما يؤدي إلى نقص المبادرة والتوقيت والموثوقية، وعدم القدرة على مراقبة حالة تشغيل مصابيح الشوارع في المدينة في الوقت الفعلي، بدقة وشمولية.
4. الفحص اليدوي العادي: يفتقر قسم الإدارة إلى القدرة على الإرسال الموحد، ولا يمكنه سوى تعديل خزانة توزيع الطاقة واحدة تلو الأخرى، الأمر الذي لا يستغرق وقتًا وجهدًا فحسب، بل يزيد أيضًا من احتمالية سوء التشغيل البشري.
5. يسهل فقدان المعدات، ويصعب تحديد العطل: فمن المستحيل العثور بدقة على الكابل المسروق، أو غطاء المصباح المسروق، أو الدائرة المفتوحة. وإذا حدث ذلك، فسيتسبب في خسائر اقتصادية فادحة، ويؤثر على الحياة الطبيعية وسلامة تنقل المواطنين.
تقنية تطبيق مصابيح الشوارع الذكية
في الوقت الحالي، تشمل تقنيات الربط البيني المستخدمة في مصابيح الشوارع الذكية بشكل أساسي PLC و ZigBee و SigFox و LoRa وما إلى ذلك. لا تستطيع هذه التقنيات تلبية احتياجات "الربط البيني" لمصابيح الشوارع المنتشرة في كل مكان، وهو أحد الأسباب الرئيسية لعدم نشر مصابيح الشوارع الذكية على نطاق واسع حتى الآن.
أولاً، تحتاج التقنيات مثل PLC و ZigBee و SigFox و LoRa إلى بناء شبكاتها الخاصة، مما يستلزم إجراء المسوحات والتخطيط والنقل والتركيب والتشغيل والتحسين، كما أنها تحتاج إلى الصيانة بعد بنائها، لذا فإن استخدامها غير مريح وغير فعال.
ثانيًا، تتميز الشبكات التي يتم نشرها باستخدام تقنيات مثل PLC وZigBee وSigFox وLoRa وغيرها بتغطية ضعيفة، وعرضة للتداخل، وإشارات غير موثوقة، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات نجاح الوصول أو انقطاع الاتصال. فعلى سبيل المثال، تستخدم تقنيات مثل ZigBee وSigFox وLoRa وغيرها طيف ترددات غير مرخص، مما يؤدي إلى تداخل كبير في التردد نفسه، وإشارة غير موثوقة للغاية، وقدرة إرسال محدودة، وتغطية ضعيفة أيضًا. أما ناقل خط الطاقة PLC، فغالبًا ما يحتوي على توافقيات أكثر، وتضعف الإشارة بسرعة، مما يجعل إشارة PLC غير مستقرة وضعيفة الموثوقية.
ثالثًا، هذه التقنيات إما قديمة وتحتاج إلى استبدال، أو أنها تقنيات احتكارية ذات انفتاح محدود. على سبيل المثال، على الرغم من أن تقنية PLC تُعدّ من تقنيات إنترنت الأشياء المبكرة، إلا أنها تواجه معوقات تقنية يصعب تجاوزها. فعلى سبيل المثال، يصعب اختراق لوحة توزيع الطاقة لتوسيع نطاق تحكم وحدة التحكم المركزية، مما يحدّ من تطورها التقني. أما تقنيات ZigBee وSigFox وLoRa، فمعظمها بروتوكولات خاصة وتخضع لقيود عديدة على انفتاح المعايير. وعلى الرغم من أن شبكة الجيل الثاني (GPRS) هي شبكة اتصالات عامة متنقلة، إلا أنها في طور الانسحاب من الشبكة حاليًا.
حلول مصابيح الشوارع الذكية
يُعدّ حلّ إنارة الشوارع الذكية نوعًا من منتجات إنترنت الأشياء الذكية التي تدمج تطبيقات مركبة مبتكرة لتقنيات معدات المعلومات المختلفة. وهو يلبي الاحتياجات الفعلية للتطبيقات الحضرية، ويستخدم طرق اتصال متنوعة مثل NB-IoT و2G/3G/4G وLORA والألياف الضوئية لتناسب بيئات التطبيقات المختلفة واحتياجات العملاء. كما يستخدم هذا الحلّ بشكل شامل طرق المعلومات على أعمدة إنارة الشوارع لتحديد مواصفات الوصول، وتوحيد جميع واجهات طبقة الأجهزة، وتحقيق التحكم الذكي في إنارة الشوارع، والمراقبة الآنية للبيئة الحضرية، ومحطة قاعدة واي فاي لاسلكية، وإدارة مراقبة الفيديو، ونظام التحكم في بث المعلومات، والوصول إلى مختلف مرافق الاستشعار، مما يرسي أساسًا متينًا لتنفيذ مشاريع المدن الذكية الأخرى. وبشكل أساسي، يحلّ هذا الحلّ بفعالية مشكلة تكامل الموارد الحضرية، ويجعل بناء المدن أكثر علمية، وإدارتها أكثر كفاءة، وخدماتها أكثر ملاءمة، ويُفعّل الدور المحوري لإنارة الشوارع في المدن الذكية.
أبرز مميزات الحل
تطورت تقنية NB-IoT من تقنية الجيل الرابع (4G). وهي تقنية إنترنت الأشياء مصممة للاتصال واسع النطاق. تتيح هذه التقنية ربط أعمدة الإنارة في أي وقت ومن أي مكان، وتُحقق بسرعة "الترابط" واسع النطاق. وتتجلى قيمتها الرئيسية في: عدم الحاجة إلى إنشاء شبكة خاصة، وعدم الحاجة إلى صيانة ذاتية؛ موثوقية عالية؛ معايير عالمية موحدة، ودعم التطور السلس إلى تقنية الجيل الخامس (5G).
1. لا حاجة لشبكة مُنشأة ذاتيًا أو صيانة ذاتية: بالمقارنة مع طريقة "الشبكة الموزعة ذاتية الإنشاء" في تقنيات PLC/ZigBee/Sigfox/LoRa، تستخدم مصابيح الشوارع الذكية بتقنية NB-IoT شبكة المشغل، حيث يتم توصيل المصابيح وتشغيلها مباشرةً، وتُرسل البيانات إلى منصة إدارة سحابية عبر "قفزة واحدة". وبفضل استخدام شبكة المشغل، يتم التخلص من تكاليف الصيانة اللاحقة، كما أن جودة تغطية الشبكة وتحسينها من مسؤولية مشغل الاتصالات.
2. الإدارة المرئية، وفحص مصابيح الشوارع عبر الإنترنت، والإدارة المرئية القائمة على نظم المعلومات الجغرافية لحل التنبؤ بالأعطال غير المفسرة، يمكن لشخص واحد إدارة آلاف مصابيح الشوارع في عدة مربعات، وعدد مصابيح الشوارع في كل مربع، وحالة مصابيح الشوارع، وموقع التركيب، ووقت التركيب، وغيرها من المعلومات واضحة في لمحة.
3. موثوقية عالية: بفضل استخدام الطيف الترددي المُرخّص، يتمتع هذا النظام بقدرة عالية على مقاومة التداخل. بالمقارنة مع معدل اتصال عبر الإنترنت يبلغ 85% لأنظمة ZigBee/Sigfox/LoRa، يضمن نظام NB-IoT معدل نجاح وصول يصل إلى 99.9%، مما يجعله أكثر موثوقية.
4. تحكم ذكي متعدد المستويات، وحماية متعددة المستويات، وموثوقية أكبر
تعتمد أعمدة الإنارة التقليدية عموماً على نظام تحكم مركزي، مما يجعل التحكم الدقيق في كل عمود إنارة على حدة أمراً مستحيلاً. أما نظام التحكم الذكي متعدد المستويات فيقلل اعتماد أعمدة الإنارة على شبكة التحكم إلى أقصى حد.
5. الانفتاح متعدد المستويات، ووضع مخطط لمدينة ذكية
يمكن تطوير شريحة التحكم الأساسية استنادًا إلى نظام التشغيل Liteos خفيف الوزن مفتوح المصدر، ويمكن للأجهزة من مختلف الشركات المصنعة التفاعل؛ وتحقيق الربط الشامل مع النقل الذكي والمراقبة البيئية والحوكمة الحضرية، وتوفير بيانات ضخمة مباشرة للإدارة البلدية.
تاريخ النشر: 16 يونيو 2021