In Chile, einem Land, das fossile Brennstoffe importiert und stark auf Wasserkraftwerke angewiesen ist, ist Energieeinsparung wichtig. Sicom Electronics hilft den Kommunen mit CityMesh®, einem skalierbaren Smart-Cities-Netzwerk, das Tausende von Straßenlaternen und Ampeln mit größerer Präzision intelligent steuert. Das Ergebnis: niedrigere Kosten, ein besserer ökologischer Fußabdruck und mehr Sicherheit für die Bürger. Digi XBee® RF-Module bieten die drahtlose Konnektivität, um dies zu ermöglichen.
Eine neue Vision für Smart Cities in Chile
In einem Land, in dem Energieeffizienz einen hohen Stellenwert hat, suchen die Städte ständig nach neuen Wegen, um den Energieverbrauch zu senken und Steuergelder sinnvoll einzusetzen. Ursprünglich konzentrierten sich diese Bemühungen auf die Verkehrsinfrastrukturen, wo Beleuchtungen und Kontrollen einen erheblichen und günstigen Einfluss haben können.
Laut Carlos Bay-Schmith, Produktionsleiter von Sicom Electronics, bot der Ersatz von Halogenlampen in Verkehrsampeln unmittelbare Vorteile. "In den frühen 2000er Jahren kamen hier LEDs auf, und es war eine einfache Verbesserung, die Halogenlampen gegen farbige LEDs auszutauschen", sagte er. "Aber wir wussten, dass es viele Möglichkeiten gab, den Verkehrsfluss zu verbessern, die Sicherheit zu erhöhen und Energie zu sparen.
Sicom entwickelte eine Steuerung für Verkehrsampeln und bot den Städten ein schlüsselfertiges, solarbetriebenes System an, das über drahtlose Kommunikation ferngesteuert werden konnte. "Jeder Mast ist autonom", sagte er. "Die LEDs verbrauchen sehr wenig Strom, so dass sie mit einem Solarpanel betrieben werden können. Und wir synchronisieren sie, um den Verkehrsfluss zu optimieren, damit die Autofahrer weniger Kraftstoff verbrauchen. Und dank Digi XBee können wir all diese Masten von einem einzigen Standort aus verwalten."
Das Digi XBee Zigbee-Modul mit niedrigem Stromverbrauch und U.FL-Anschluss bietet eine einfache, kostengünstige Verbindung zwischen Ampeln und der Cloud. Das Digi XBee Zigbee-RF-Modul ist ideal für Smart-Cities-Anwendungen, die eine geringe Latenz und ein vorhersehbares Kommunikationstiming erfordern. Die Produkte von Digi XBee bieten schnelle, robuste Mesh-Konfigurationen und ermöglichen eine einfache, robuste Endpunkt-Konnektivität.
Das aktualisierte Digi XBee Zigbee-Modul bietet einen verbesserten Stromverbrauch, Unterstützung für Over-the-Air-Firmware-Updates sowie MicroPython-Programmierbarkeit und Bluetooth® Low Energy.
"Wir haben viele dieser autonomen Ampeln installiert, und sie sind äußerst zuverlässig", sagt Bay-Schmith. "Nach dem Erdbeben von 2010 erlitt einer unserer kommunalen Kunden schwere Schäden durch einen Tsunami. Unser Kunde berichtete uns, dass die gesamte Stadt dunkel war - bis auf die Ampeln an den Straßenecken."
Neues Licht auf Smart Cities werfen
Schon bald waren die Ingenieure von Sicom bereit, eine noch größere Herausforderung in Angriff zu nehmen: die Straßenbeleuchtung. "Die LED-Technologie schritt weiter voran", erklärt Bay-Schmith, "und bald konnten wir weiße LEDs für die Beleuchtung von Straßen verwenden. Daraufhin haben wir das CityMesh-Straßenbeleuchtungssystem entwickelt. Diese LEDs sind einfach zu dimmen und zu steuern und können 210 Lumen/Watt liefern - fast doppelt so viel wie Natriumdampf-Hochdrucklampen und Halogenlampen. Der Anschaffungspreis ist niedriger, die Betriebskosten sind um 50 % geringer, und sie bieten eine hervorragende Beleuchtung. Wir verwenden Digi XBee Module, um sie zu einem energieeffizienten, vernetzten Netzwerk in der Stadt zu verbinden."
Heute ist CityMesh in sieben chilenischen Städten im Einsatz und steuert Tausende von Straßenlaternen. "Bei großen Mesh-Netzwerken mit Tausenden von Straßenlaternen stößt man an einige technische Grenzen", sagte er. "Wir haben festgestellt, dass das Modul Digi XBee am besten konfigurierbar ist und über eine wirklich gute Firmware verfügt, mit der wir die Dinge auf einer sehr niedrigen Ebene neu konfigurieren können. UART- und AT-Befehle mögen für 10-20 Punkte funktionieren, aber wir mussten 7.000 Lichter steuern. Wenn man das Routing nicht auf einer sehr niedrigen Ebene durchführt, erreichen die Befehle die Knoten einfach nicht. Bei anderen Alternativen, die wir untersuchten, konnten die Befehle für die Straßenbeleuchtung nicht schnell genug übermittelt werden, oder man musste die Befehle drei- oder viermal senden, bevor die Beleuchtung sie empfing. Wir setzten Hochleistungsmodule als Gateways ein, die 200-250 Leuchten steuern, und entwarfen ein Netz in einer Baumstruktur. Deshalb war die Steuerung auf niedriger Ebene, die wir mit Digi XBee hatten, so wichtig".
Intelligente Städte mit intelligenter Straßenbeleuchtung
Jedes CityMesh-Steuergerät ist mit einer Antenne verbunden und in einem Kunststoffgehäuse untergebracht, das an einer Straßenlaterne befestigt ist, und jedes Gerät hat seine eigene eindeutige MAC-Adresse. Sicom-Ingenieure können dann eine dynamische Karte jedes Installationsortes erstellen und jede Straßenlaterne von einer zentralen Stelle aus fernsteuern und überwachen.
"Die Installation ist sehr einfach", so Bay-Schmith. "Jedes Gerät wird einfach über das 220-V-Stromkabel der Straßenlaterne versorgt. Wir können jede Straßenlaterne unabhängig konfigurieren und betreiben, die Ein- und Ausschaltparameter einstellen und eine Fotozelle zum automatischen Dimmen verwenden. Zum Beispiel können wir eine 100%ige Beleuchtung bis 2 Uhr nachts wünschen und sie dann bis zum Morgen auf 80% dimmen. Oder wir können bestimmte Leuchten während eines Feuerwerks abschalten.
Bay-Schmith merkt an, dass die Betriebskosteneinsparungen mit CityMesh besonders überzeugend sein können. Gemeinden haben berichtet, dass sie durch die Umstellung auf LED und die Umstellung von Pauschalabrechnungen auf die Abrechnung nach Verbrauch 50-80 % der Energiekosten einsparen konnten.
Die Fernverwaltung vereinfacht auch die Wartung, da die Städte viele teure Lastwagenfahrten vermeiden können. "Sie müssen keine Teams losschicken, um die Lampen zu überprüfen und nach Fehlern zu suchen", so Bay-Schmith. "Sie können alles auf einer zentralen Konsole sehen. Wenn eine Lampe ausfällt, wissen sie es sofort. Letztendlich reduziert die CityMesh Smart Cities-Anwendung den ökologischen Fußabdruck einer Stadt, senkt die Kosten und verbessert die Sicherheit der Bürger. Das ist ein überzeugendes Nutzenversprechen, das unsere Kunden attraktiv finden."