เหตุใดไฟถนน LED กำลังสูงจึงกลายเป็นกลไกสำคัญสำหรับโครงสร้างพื้นฐานในเมืองที่ยั่งยืนและชาญฉลาด

เหตุใดเมืองต่างๆ จึงไม่สามารถจ่ายไฟส่องสว่างตามถนนแบบธรรมดาได้อีกต่อไป

ไฟถนนในเขตเทศบาลเป็นจุดตัดของความปลอดภัยสาธารณะ ความน่าอยู่ของคนเมือง ความรับผิดชอบด้านคาร์บอน และการจัดการทางการเงิน สำหรับรัฐบาลเมืองส่วนใหญ่ รายการดังกล่าวถือเป็นรายการรายจ่ายด้านพลังงานเดี่ยวที่ใหญ่ที่สุดรายการหนึ่งและรายการที่ได้รับการตรวจสอบน้อยที่สุดรายการหนึ่งในเวลาเดียวกัน เมืองขนาดกลางในยุโรปที่ใช้โคมไฟโซเดียมความดันสูงแบบธรรมดาจำนวน 80,000 หลอดอาจใช้ไฟฟ้ามากกว่า 12 ล้านยูโรต่อปีกับการผลิตไฟฟ้าสำหรับไฟส่องสว่างบนถนนเพียงอย่างเดียว ขณะเดียวกันก็ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นับหมื่นตันจากประเภทสินทรัพย์ที่ลงทุนอย่างเหมาะสม และทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างมาก

ไฟถนนโซเดียมความดันสูงและเมทัลฮาไลด์แบบทั่วไป ซึ่งยังคงเป็นส่วนใหญ่ของฐานการติดตั้งทั่วโลก ทำงานที่ประสิทธิภาพการส่องสว่างที่ 80 ถึง 120 ลูเมนต่อวัตต์ เผาไหม้ที่เอาต์พุตคงที่ไม่ว่ามีใครอยู่บนถนนด้านล่างหรือไม่ และต้องเปลี่ยนหลอดไฟทุกๆ 12,000 ถึง 24,000 ชั่วโมง พวกมันผลิตแสงในแถบสเปกตรัมกว้างที่กระจายอย่างมีนัยสำคัญ โดยแสงส่วนใหญ่พุ่งขึ้นหรือไปด้านข้าง แทนที่จะไปบนพื้นผิวทางเท้าเมื่อจำเป็น พวกเขาโง่เขลาในความหมายที่ชัดเจนของคำนี้ พวกมันผลิตแสงสว่างและกินไฟฟ้า และนั่นคือทั้งหมดที่พวกเขาทำ

ไฟถนน LED สำหรับเมืองอัจฉริยะประสิทธิภาพสูงจะเปลี่ยนทุกคุณลักษณะเหล่านี้ไปพร้อมๆ กัน ปัจจุบันโคมไฟ LED มีประสิทธิภาพที่ 150 ถึง 220 ลูเมนต่อวัตต์ในผลิตภัณฑ์การผลิต โดยมีการสาธิตในห้องปฏิบัติการมากกว่า 250 ลูเมน โดยจะผลิตแสงที่ควบคุมทิศทางซึ่งจะวางโฟตอนบนพื้นผิวเป้าหมายอย่างแม่นยำ แทนที่จะวางบนท้องฟ้าโดยรอบ มีอายุการใช้งาน 50,000 ถึง 100,000 ชั่วโมงโดยไม่ต้องเปลี่ยนหลอดไฟ และด้วยการเพิ่มระบบควบคุมแบบเครือข่าย เซ็นเซอร์ และฮาร์ดแวร์การสื่อสาร สิ่งเหล่านี้จึงกลายเป็นโหนดที่ใช้งานอยู่ในเครือข่ายข้อมูลในเมือง ซึ่งสามารถตอบสนองต่อสภาวะในโลกแห่งความเป็นจริง และมีส่วนสนับสนุนการดำเนินงานอัจฉริยะทั่วทั้งเมือง

ฟิสิกส์ของไฟถนน LED ประสิทธิภาพสูง

เพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใดเทคโนโลยี LED จึงเปลี่ยนแปลงเศรษฐศาสตร์ระบบไฟส่องสว่างตามท้องถนนอย่างมาก จึงจำเป็นต้องตรวจสอบฟิสิกส์ที่สนับสนุนการสร้างแสงทั้งในแหล่งกำเนิดแสงแบบทั่วไปและ LED สมัยใหม่ หลอดโซเดียมความดันสูงสร้างแสงผ่านการกระตุ้นทางไฟฟ้าของไอโซเดียม ซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างสเปกตรัมสีส้ม-เหลืองที่มีลักษณะเฉพาะโดยมีดัชนีการเรนเดอร์สีต่ำกว่า 25 การแสดงสีที่ไม่ดีนี้หมายความว่าภายใต้แสงไฟ HPS การมองเห็นของมนุษย์จะทำงานโดยใช้ความรุนแรงที่ลดลงสำหรับการเลือกปฏิบัติสีและการจดจำรายละเอียดรอบข้าง ซึ่งเป็นสองปัจจัยที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยของคนเดินถนนและคนขับ

การสร้างแสง LED เกิดขึ้นผ่านอิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ์: อิเล็กตรอนรวมตัวกันอีกครั้งโดยมีรูอิเล็กตรอนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ และปล่อยพลังงานออกมาเป็นโฟตอน ด้วยการเลือกสารประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีพลังงานแถบความถี่ที่เหมาะสม และการเคลือบชิปเปล่งแสงสีน้ำเงินด้วยชั้นฟอสเฟอร์ ผู้ผลิตจะผลิตแสงสีขาวที่มีอุณหภูมิสีที่ควบคุมได้และดัชนีการแสดงสี โดยทั่วไปข้อกำหนดของระบบไฟส่องสว่างถนนจะกำหนดเป้าหมายไว้ที่อุณหภูมิสี 3,000 ถึง 4,000 เคลวิน โดยจะปรับสมดุลการเพิ่มความไวสโคโทปของแสงสีขาวที่เย็นกว่า เทียบกับการลดแสงเรืองของท้องฟ้าและรูปลักษณ์ที่อบอุ่นกว่าซึ่งเป็นที่นิยมในสภาพแวดล้อมที่อยู่อาศัย โดยมีค่า CRI อยู่ที่ 70 ถึง 80 สำหรับการใช้งานบนถนน และ 80 บวกสำหรับการตั้งค่าเขตคนเดินเท้าและเขตเมือง ซึ่งการจดจำใบหน้ามีความสำคัญต่อความปลอดภัยส่วนบุคคล

ประสิทธิภาพและปัจจัยกำหนด

ประสิทธิภาพการส่องสว่างในโคมไฟถนน LED เป็นผลิตภัณฑ์ของขั้นตอนประสิทธิภาพหลายขั้นตอน ได้แก่ ประสิทธิภาพปลั๊กติดผนังของชิป LED เอง ประสิทธิภาพการมองเห็นของเลนส์รองและระบบตัวสะท้อนแสง ประสิทธิภาพการแปลงตัวขับ และประสิทธิภาพการจัดการความร้อนที่ช่วยรักษาอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อให้อยู่ในช่วงที่รักษาประสิทธิภาพไว้ โคมไฟที่ผลิตได้ดีที่สุดบรรลุประสิทธิภาพโดยรวมของระบบที่สูงกว่า 160 ลูเมนต่อวัตต์ โดยการผสมผสานระหว่างแพ็คเกจ LED คลาส 3V ประสิทธิภาพสูง ระบบออพติคอลที่ขึ้นรูปด้วยความแม่นยำพร้อมประสิทธิภาพการส่งผ่านที่สูงกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ ตัวขับกระแสคงที่พร้อมการแก้ไขตัวประกอบกำลังและประสิทธิภาพการแปลงที่สูงกว่า 93 เปอร์เซ็นต์ และการออกแบบฮีทซิงค์อะลูมิเนียมแบบพาสซีฟที่รักษาอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อ LED ให้ต่ำกว่า 70 องศาเซลเซียสที่โหลดเต็มที่ในสภาวะแวดล้อม 35 องศาเซลเซียส

การออกแบบแสงสำหรับไฟถนน

การวัดแสงของไฟถนนอยู่ภายใต้การควบคุมของมาตรฐานสากล รวมถึง EN 13201 ในยุโรปและ ANSI/IES RP-8 ในอเมริกาเหนือ ซึ่งกำหนดข้อกำหนดด้านความสว่างและความสว่างสำหรับประเภทของถนน ตั้งแต่เส้นทางความเร็วสูงไปจนถึงถนนในที่พักอาศัยที่เงียบสงบ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดพร้อมทั้งลดการใช้พลังงานให้เหลือน้อยที่สุดนั้นจำเป็นต้องใช้ระบบออพติคัลที่กำหนดรูปแบบการกระจายเอาต์พุตของโคมไฟอย่างแม่นยำเพื่อให้เข้ากับรูปทรงของพื้นผิวถนน โดยไม่สร้างแสงสะท้อนจากผู้พิการสำหรับผู้ขับขี่หรือแสงส่องผ่านไปยังคุณสมบัติที่อยู่ติดกัน

โคมไฟถนน LED สมัยใหม่ใช้โพลีคาร์บอเนตฉีดขึ้นรูปหรือเลนส์แก้วรองที่มีโครงสร้างไมโครปริซึมและเลนส์อิสระที่คำนวณได้อย่างแม่นยำ ซึ่งส่งแสงไปยังการกระจายแสงแบบอสมมาตรซึ่งปรับให้เหมาะกับระยะห่างของเสาและรูปทรงการติดตั้งของถนนแต่ละประเภท การกระจายแสงประเภท II และประเภท III ซึ่งฉายแสงไปข้างหน้าและด้านข้างโดยมีส่วนประกอบสูงขึ้นเล็กน้อย เป็นมาตรฐานสำหรับโคมไฟติดตั้งด้านเดียวบนถนนที่มีความกว้างปานกลาง การออกแบบแบบตัดเต็มที่ให้แสงสว่างส่องขึ้นเป็นศูนย์นั้นมีการระบุไว้มากขึ้นในการติดตั้งที่สอดคล้องกับท้องฟ้ามืด และกลายเป็นค่าเริ่มต้นในพื้นที่ที่มีความอ่อนไหวต่อสิ่งแวดล้อมและเขตที่อยู่อาศัย ซึ่งมลพิษทางแสงส่งผลต่อความหลากหลายทางชีวภาพและคุณภาพชีวิตของผู้อยู่อาศัย

จากโคมไฟสู่เครือข่าย: ชุดควบคุมไฟถนนอัจฉริยะ

ความชาญฉลาดของการติดตั้งระบบไฟถนน LED ในเมืองอัจฉริยะไม่ได้อยู่ที่ตัวโคมไฟเพียงอย่างเดียว แต่อยู่ในระบบควบคุมแบบเครือข่ายที่ประสานพฤติกรรมของโคมไฟทั่วทั้งเครือข่ายถนนเพื่อตอบสนองต่อสภาพโลกแห่งความเป็นจริง การทำความเข้าใจกลุ่มควบคุม ตั้งแต่ตัวควบคุมระดับโคมไฟไปจนถึงซอฟต์แวร์การจัดการส่วนกลาง เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเมืองในการประเมินตัวเลือกการจัดซื้อและผู้ขาย

ตัวควบคุมระดับโคมไฟ

ตัวควบคุมระดับโคมไฟ ซึ่งมักเรียกว่าโหนดหรือตัวควบคุมไฟถนน เป็นหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ภายในหรือติดกับโคมไฟแต่ละดวง ซึ่งให้ความสามารถในการกำหนดตำแหน่ง การควบคุมการหรี่แสง การวัดแสง และการตรวจจับแยกกัน ตัวควบคุมสื่อสารกับเครือข่ายโดยใช้โปรโตคอลไร้สายหลายโปรโตคอล: เครือข่ายวิทยุแบบตาข่ายที่สอดคล้องกับ TALQ ซึ่งทำงานในย่านความถี่ 868 MHz หรือ 915 MHz, การเชื่อมต่อ LTE-M หรือ NB-IoT แบบเซลลูลาร์สำหรับการปรับใช้ในพื้นที่กว้าง, Zigbee Pro mesh สำหรับโครงข่ายในเมืองที่มีความหนาแน่นสูง หรือการสื่อสารผ่านสายไฟสำหรับการติดตั้งที่จำกัดการทำงานของความถี่วิทยุ มาตรฐานโปรโตคอลแบบเปิดของ TALQ Consortium ซึ่งผู้จำหน่ายระบบควบคุมรายใหญ่ส่วนใหญ่นำมาใช้ ช่วยให้มั่นใจในการทำงานร่วมกันระหว่างตัวควบคุมจากผู้ผลิตหลายรายและซอฟต์แวร์การจัดการส่วนกลางจากผู้ให้บริการที่แตกต่างกัน

ซอฟต์แวร์การจัดการจากส่วนกลาง

ซอฟต์แวร์การจัดการจากส่วนกลางจะรวบรวมข้อมูลจากตัวควบคุมระดับโคมไฟทุกตัวทั่วทั้งเครือข่ายลงในแดชบอร์ดแบบรวมที่ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบสถานะ การใช้พลังงาน และสถานะการแจ้งเตือนของจุดไฟทุกจุดแบบเรียลไทม์ โมดูลการจัดตารางเวลาช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถกำหนดโปรไฟล์การหรี่แสงสำหรับถนนแต่ละส่วนตามเวลากลางคืน วันในสัปดาห์ และฤดูกาล โดยจะลดแสงสว่างลงเหลือ 50 หรือ 30 เปอร์เซ็นต์โดยอัตโนมัติในช่วงข้ามคืนที่มีการจราจรน้อย ในขณะเดียวกันก็คืนแสงสว่างเต็มเมื่อใกล้รุ่งสางหรือปริมาณการจราจรเพิ่มขึ้น อัลกอริธึมการตรวจจับข้อผิดพลาดจะระบุความล้มเหลวของโคมไฟ ความผิดปกติของไดรเวอร์ การสื่อสารขาดหาย และความผิดปกติของพลังงานโดยอัตโนมัติ สร้างคำสั่งงานสำหรับทีมบำรุงรักษาภาคสนาม และขจัดการพึ่งพาการรายงานข้อผิดพลาดสาธารณะแบบเดิมๆ เพื่อระบุการหยุดทำงาน

ปรับลดแสงอัตโนมัติและแบบปรับได้

การใช้งานที่ล้ำหน้าที่สุดก้าวไปไกลกว่าการลดแสงตามกำหนดเวลา ไปสู่ระบบที่ปรับเปลี่ยนได้อย่างแท้จริง ซึ่งเปลี่ยนเอาท์พุตแสงเพื่อตอบสนองต่ออินพุตเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์ เซ็นเซอร์เรดาร์อินฟราเรดและไมโครเวฟแบบพาสซีฟที่ฝังอยู่ในโคมไฟหรือติดตั้งบนเสาแยกกันจะตรวจจับการมีอยู่และการเคลื่อนไหวของยานพาหนะ นักปั่นจักรยาน และคนเดินถนน เมื่อตรวจพบกิจกรรม โคมไฟในบริเวณใกล้จะสว่างขึ้นจนเต็มกำลัง เมื่อกิจกรรมผ่านไป โคมไฟท้ายจะลดเอาต์พุตอีกครั้ง ระบบหรี่แสงแบบปรับตัวเองได้นี้สามารถลดการใช้พลังงานได้อีก 20 ถึง 35 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับการปรับหรี่แสงตามกำหนดเวลา ขณะเดียวกันก็ทำให้มั่นใจได้ว่าผู้ใช้ถนนจะเข้าใกล้บริเวณที่มีแสงสว่างเพียงพอเสมอโดยไม่คำนึงถึงเวลากลางคืน

ไฟถนนเป็นโครงสร้างพื้นฐานข้อมูลในเมือง

ศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงที่แท้จริงของระบบไฟถนน LED ในเมืองอัจฉริยะที่มีประสิทธิภาพสูงนั้นครอบคลุมไปไกลกว่าการประหยัดพลังงานที่ครอบงำเหตุผลในการจัดซื้อจัดจ้าง เสาข้างถนนอยู่ในตำแหน่งที่ไม่มีใครเทียบได้ในสภาพแวดล้อมของเมือง: มีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง มีพลัง มีโครงสร้างพื้นฐานด้านการสื่อสาร อยู่ในระดับมนุษย์ และควบคุมการมองเห็นทั่วทั้งถนนทุกสายในเมือง เมื่อแปลงเป็นโคมไฟอัจฉริยะแบบเครือข่ายแล้ว โคมไฟจะกลายเป็นแพลตฟอร์มโฮสต์แบบลอจิคัลสำหรับเซ็นเซอร์และบริการต่างๆ ในเมือง

การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม

เซ็นเซอร์ตรวจวัดคุณภาพอากาศที่ตรวจวัดความเข้มข้นของอนุภาค ไนโตรเจนไดออกไซด์ โอโซน และคาร์บอนมอนอกไซด์สามารถรวมเข้ากับตัวโคมหรือติดตั้งเสาไว้ข้างๆ ทำให้เกิดเครือข่ายการตรวจวัดคุณภาพอากาศในเมืองที่หนาแน่นด้วยต้นทุนเพียงเล็กน้อยของการติดตั้งสถานีตรวจสอบแบบสแตนด์อโลน ข้อมูลจากโหนดเซ็นเซอร์นับร้อยนับพันช่วยให้เมืองต่างๆ จัดทำแผนที่คุณภาพอากาศในระดับบล็อก ระบุจุดที่มีมลภาวะ เชื่อมโยงเหตุการณ์คุณภาพอากาศกับรูปแบบการจราจรหรือกิจกรรมทางอุตสาหกรรม และให้ข้อมูลคุณภาพอากาศแบบเรียลไทม์แก่ผู้อยู่อาศัยผ่านแดชบอร์ดสาธารณะและแอปพลิเคชันมือถือ

การวิเคราะห์การจราจรและการเคลื่อนไหว

กล้องและเซ็นเซอร์เรดาร์ที่ติดตั้งบนเสาไฟถนนอัจฉริยะจะสร้างข้อมูลการนับการจราจร ความเร็ว และการจำแนกประเภทอย่างต่อเนื่อง โดยไม่รบกวนพื้นผิวถนนและภาระในการบำรุงรักษาของลูปแบบเหนี่ยวนำ คอมพิวเตอร์วิทัศน์ที่ใช้แมชชีนเลิร์นนิงที่ใช้กับฟีดของกล้องสามารถแยกแยะประเภทยานพาหนะ ตรวจจับการขับขี่ผิดทาง นับจำนวนคนเดินถนน และระบุเหตุการณ์เกือบพลาดแบบเรียลไทม์ ข้อมูลนี้จะป้อนระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจรแบบปรับเปลี่ยนได้ แจ้งการวางแผนการสัญจรในเมือง และจัดเตรียมฐานหลักฐานสำหรับการแทรกแซงด้านความปลอดภัยทางถนนด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่และการครอบคลุมเวลาซึ่งเป็นไปไม่ได้ด้วยวิธีการนับแบบแมนนวลแบบเดิมๆ

โฮสติ้งเซลล์ขนาดเล็ก 5G

ความหนาแน่นของเครือข่ายมือถือ 5G ต้องใช้เสาอากาศเซลล์ขนาดเล็กวางในช่วง 100 ถึง 250 เมตรในสภาพแวดล้อมในเมือง เพื่อส่งมอบอัตราข้อมูลที่สูงและความหน่วงต่ำตามที่ 5G สัญญาไว้ เสาไฟถนนซึ่งติดตั้งอยู่ในระยะห่างที่เหมาะสมทั่วเครือข่ายถนนในเมือง เป็นโครงสร้างพื้นฐานตามธรรมชาติสำหรับเสาอากาศเหล่านี้ โปรแกรมไฟถนน LED สำหรับเมืองอัจฉริยะที่มีท่อร้อยสายภายในฐานเสาและความสามารถในการจ่ายไฟที่เพียงพอเพื่อรองรับอุปกรณ์สื่อสาร ช่วยลดต้นทุนและการหยุดชะงักของการติดตั้งเซลล์ขนาดเล็กในภายหลังได้อย่างมาก ทำให้การลงทุนไฟถนนเป็นชั้นรากฐานของโครงสร้างพื้นฐานดิจิทัลในอนาคตของเมือง

บูรณาการการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า

เสาไฟถนนอัจฉริยะได้รับการระบุเพิ่มมากขึ้นด้วยความสามารถในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแบบบูรณาการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตเมืองที่การชาร์จริมถนนเป็นโอกาสในการชาร์จหลักสำหรับผู้พักอาศัยที่ไม่มีที่จอดรถนอกถนน หน่วยชาร์จเสาไฟที่ให้กำลังไฟชาร์จ AC 3 ถึง 7 กิโลวัตต์สามารถติดตั้งภายในโครงสร้างเสาที่มีอยู่ได้โดยใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีอยู่แล้วสำหรับโคมไฟ ซึ่งขยายประโยชน์จากการลงทุนแต่ละเสา ขณะเดียวกันก็พัฒนาเป้าหมายการนำรถยนต์ไฟฟ้าของเมืองไปใช้ การติดตั้งขั้นสูงจะจัดการโหลดของโคมไฟและเครื่องชาร์จแบบรวมแบบไดนามิก โดยจะลดเอาต์พุตของโคมไฟในระหว่างช่วงการชาร์จที่มีความต้องการสูง เพื่อให้คงอยู่ภายในความจุที่กำหนดของสายไฟที่มีอยู่

การส่องสว่างอย่างมีความรับผิดชอบ: การจัดการกับมลพิษทางแสงในการใช้งานระบบไฟอัจฉริยะ

ไฟถนน LED สำหรับเมืองอัจฉริยะประสิทธิภาพสูงมอบโอกาสพิเศษในการลดมลภาวะทางแสงไปพร้อมๆ กับการใช้พลังงาน แต่การตระหนักถึงโอกาสนี้จำเป็นต้องมีตัวเลือกการออกแบบที่รอบคอบ แทนที่จะเป็นสมมติฐานเริ่มต้นที่ว่าความสว่างดีกว่าดีกว่า

ไฟถนน HPS แบบทั่วไปทำให้เกิดการกระเจิงแสงขึ้นด้านบนอย่างมีนัยสำคัญและเอาท์พุตสเปกตรัมกว้าง ซึ่งส่งผลต่อทั้งจังหวะการเต้นของหัวใจของมนุษย์และพฤติกรรมของสัตว์ป่าในพื้นที่กว้าง สเปกตรัมสีน้ำเงิน-ขาวของการเปลี่ยน LED ยุคแรกๆ แม้จะประหยัดพลังงาน แต่ก็ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าให้แสงบนท้องฟ้าได้ดีกว่าแหล่งกำเนิดแสงสเปกตรัมอุ่นที่ใช้แทน เนื่องจากแสงสีน้ำเงินความยาวคลื่นสั้นกระเจิงในชั้นบรรยากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า การค้นพบนี้ซึ่งตีพิมพ์ในงานวิจัยที่ได้รับการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิเกี่ยวกับหอดูดาวในเมือง และได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์ภาพถ่ายดาวเทียมในเวลากลางคืน กระตุ้นให้เกิดการพิจารณาใหม่อย่างมีนัยสำคัญเกี่ยวกับการเลือกอุณหภูมิสีในมาตรฐานไฟถนน

ฉันทามติปัจจุบันซึ่งสะท้อนให้เห็นในแนวปฏิบัติที่ได้รับการปรับปรุงจาก International Dark-Sky Association, Illuminating Engineering Society และหน่วยงานมาตรฐานแห่งชาติทั่วยุโรปและอเมริกาเหนือ แนะนำอุณหภูมิสีที่หรือต่ำกว่า 3000 เคลวินสำหรับการใช้งานระบบแสงสว่างกลางแจ้งส่วนใหญ่ โดยมีค่า 2200 ถึง 2700 เคลวินที่ต้องการในโซนที่มีความอ่อนไหวต่อระบบนิเวศ เช่น พื้นที่ชายฝั่ง ขอบป่าไม้ และสวนสาธารณะ ความสามารถในการหรี่แสงอัจฉริยะช่วยเพิ่มประโยชน์ต่อระบบนิเวศน์ โดยการลดปริมาณแสงที่ส่องสว่างลงเหลือ 20 หรือ 30 เปอร์เซ็นต์ในช่วงเวลา 01.00 ถึง 05.00 น. เมื่อกิจกรรมของมนุษย์บนถนนส่วนใหญ่มีน้อยมาก จะช่วยลดรอยเท้าโฟโตนิกโดยรวมของการติดตั้งระบบไฟส่องสว่างได้อย่างมาก แม้ว่าระดับการรักษาไว้ในช่วงเวลาทำงานยังคงไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม

• เลนส์ตัดแสงเต็มรูปแบบที่มีเอาต์พุตแสงส่องขึ้นเป็นศูนย์ช่วยลดการเรืองแสงของท้องฟ้าได้มากถึง 90 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับโคมไฟทั่วไปที่ไม่ตัดแสง
• อุณหภูมิสีที่หรือต่ำกว่า 3000 เคลวินช่วยลดการกระเจิงของแสงสีฟ้าในชั้นบรรยากาศ และลดการรบกวนการนำทางของแมลงและนกให้เหลือน้อยที่สุด
• การปรับหรี่แสงลงที่เอาต์พุต 20 เปอร์เซ็นต์ระหว่างเวลา 01.00 น. ถึง 05.00 น. ช่วยลดผลกระทบทางนิเวศน์ของไฟส่องสว่างบนถนน โดยไม่กระทบต่อความปลอดภัยบนถนนที่มีการจราจรน้อย
• การกระจายแสงที่แม่นยำซึ่งลดการบุกรุกของแสงไปยังพื้นที่ที่อยู่ติดกัน ช่วยปกป้องสภาพแวดล้อมการนอนหลับของที่อยู่อาศัยจากการบุกรุกของไฟถนน
• การรับรอง IDA Dark Sky Friendly ให้เส้นทางข้อมูลจำเพาะที่ผ่านการตรวจสอบโดยอิสระสำหรับการออกแบบไฟถนนที่รับผิดชอบต่อระบบนิเวศ

การจัดหาเงินทุนสำหรับการเปลี่ยนผ่าน: โมเดลการจัดซื้อจัดจ้างสำหรับระบบไฟถนน LED อัจฉริยะ

ความต้องการเงินทุนสำหรับการแปลงไฟถนน LED อัจฉริยะทั่วเมืองนั้นมีมาก เมืองขนาดกลางที่เปลี่ยนโคมไฟ 60,000 ดวงด้วยต้นทุนการติดตั้ง 600 ถึง 1,200 ยูโรต่อจุด ต้องเผชิญกับค่าใช้จ่ายรวมของโปรแกรม 36 ถึง 72 ล้านยูโร อย่างไรก็ตาม การประหยัดพลังงาน การลดต้นทุนการบำรุงรักษา และรายได้จากคาร์บอนเครดิตจากการเปลี่ยนแปลง โดยทั่วไปจะเพียงพอต่อการลงทุนด้วยตนเองอย่างเต็มที่ภายในระยะเวลาคืนทุนเจ็ดถึงสิบสองปี ขึ้นอยู่กับโครงสร้างภาษีที่มีอยู่ อายุของอุปกรณ์ที่ถูกเปลี่ยน และความลึกของการปรับปรุงประสิทธิภาพที่ทำได้

การทำสัญญาประสิทธิภาพพลังงาน

การทำสัญญาด้านประสิทธิภาพพลังงานยังคงเป็นรูปแบบการจัดหาเงินทุนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดสำหรับโครงการแปลงไฟถนนขนาดใหญ่ทั่วโลก ภายใต้ข้อตกลง EPC บริษัทผู้เชี่ยวชาญจะออกแบบ การเงิน ติดตั้ง และบำรุงรักษาระบบไฟส่องสว่างใหม่ รับประกันระดับการประหยัดพลังงานขั้นต่ำ และจ่ายคืนจากกระแสการประหยัดที่ได้รับการตรวจสอบแล้วตลอดระยะเวลาสัญญาโดยทั่วไป 10 ถึง 20 ปี เทศบาลจะเป็นเจ้าของสินทรัพย์ที่ชำระเต็มจำนวนเมื่อสิ้นสุดสัญญา ในขณะที่ไม่ต้องแบกรับต้นทุนเงินทุนล่วงหน้า และไม่ถือว่ามีความเสี่ยงด้านประสิทธิภาพเทคโนโลยีตลอดระยะเวลาสัญญา

พันธบัตรสีเขียวและการคลังเทศบาล

เทศบาลที่เข้าถึงตลาดทุนกำลังให้เงินสนับสนุนโครงการแปลงไฟถนนมากขึ้นผ่านการออกพันธบัตรสีเขียว โดยที่ผลลัพธ์การลดคาร์บอนและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ได้รับการตรวจสอบแล้วของโครงการแสงสว่างให้เกณฑ์การรับรองสีเขียวที่ช่วยให้สามารถทำการตลาดพันธบัตรกับนักลงทุนที่มุ่งเน้น ESG ในอัตราพิเศษ London Green Finance Institute, Climate Bonds Initiative และหน่วยงานที่เทียบเท่าในเขตอำนาจศาลอื่นๆ จัดทำกรอบการรับรองที่ระบุปริมาณผลประโยชน์ด้านสภาพภูมิอากาศของโครงการไฟส่องสว่างบนถนนในแง่ที่หน่วยงานจัดอันดับพันธบัตรและนักลงทุนสถาบันยอมรับได้

เส้นทางที่มีโครงสร้างตั้งแต่โครงสร้างพื้นฐานแบบเดิมไปจนถึงเครือข่ายระบบไฟอัจฉริยะ

การส่งมอบโปรแกรมไฟถนน LED สำหรับเมืองอัจฉริยะขนาดใหญ่ที่ประสบความสำเร็จนั้น ต้องใช้แนวทางตามลำดับที่มีระเบียบวินัย ซึ่งจัดการความเสี่ยงในการเลือกเทคโนโลยี ลำดับการติดตั้ง ความซับซ้อนในการทดสอบการใช้งาน และการสื่อสารสาธารณะในแบบคู่ขนาน

1. การตรวจสอบพื้นฐานและการสร้างการลงทะเบียนสินทรัพย์: บันทึกทุกจุดไฟ สภาพเสา ความจุเครือข่ายเคเบิล การกำหนดค่าจุดจ่ายไฟ และการใช้พลังงานในปัจจุบัน ก่อนการตัดสินใจจัดซื้อใดๆ ข้อมูลนี้เป็นรากฐานสำหรับการสร้างแบบจำลองการประหยัดพลังงาน ข้อกำหนดการจัดซื้อ และการตรวจสอบหลังการติดตั้งที่แม่นยำ
2. การจำแนกประเภทถนนและการทำแผนที่มาตรฐานแสงสว่าง: กำหนดส่วนของถนนแต่ละส่วนให้กับระดับมาตรฐานแสงสว่างที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากปริมาณการจราจร การจำกัดความเร็ว กิจกรรมคนเดินเท้า และลักษณะเมือง การทำแผนที่นี้จะกำหนดความสว่าง ความสม่ำเสมอ และขีดจำกัดแสงสะท้อนที่จำเป็นสำหรับแต่ละส่วน ซึ่งในทางกลับกันจะกำหนดข้อกำหนดเฉพาะของโคมไฟ
3. การติดตั้งและการวัดนำร่อง: ติดตั้งนักบินตัวแทนจำนวนโคมไฟ 200 ถึง 500 ตัวทั่วทั้งหน้าตัดของประเภทถนน ก่อนที่จะดำเนินการจัดซื้ออย่างเต็มรูปแบบ วัดการใช้พลังงาน ความสอดคล้องของความสว่างและความส่องสว่าง ความน่าเชื่อถือของระบบควบคุม และข้อมูลการบำรุงรักษาในช่วงระยะเวลาขั้นต่ำหกเดือนก่อนที่จะสรุปข้อกำหนดโปรแกรมทั้งหมด
4. การจัดซื้อตามโปรแกรมเต็มรูปแบบ: ออกประกวดราคาที่ครอบคลุมเกี่ยวกับโคมไฟ ระบบควบคุม การติดตั้ง การทดสอบการใช้งาน และการบำรุงรักษาระยะยาวภายใต้กรอบการรับประกันประสิทธิภาพ ประเมินการเสนอราคาตามต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของตลอดอายุสินทรัพย์ที่คาดการณ์ไว้ แทนที่จะประเมินต้นทุนเงินทุนเพียงอย่างเดียว
5. การติดตั้งและการว่าจ้างแบบเป็นขั้นตอน: กำหนดเวลาการติดตั้งเพื่อลดการหยุดชะงัก โดยจัดลำดับความสำคัญของอุปกรณ์ที่มีการบริโภคสูงสุดและสภาพแย่ที่สุดก่อนเพื่อเร่งให้เกิดการประหยัดพลังงาน ใช้งานซอฟต์แวร์การจัดการส่วนกลางควบคู่ไปกับการติดตั้งทางกายภาพ ตรวจสอบการสื่อสารแบบสองทางและความแม่นยำในการวัดแสงที่จุดไฟแต่ละจุดก่อนส่งมอบ
6. การบูรณาการแพลตฟอร์มข้อมูลและการพัฒนาบริการ: เชื่อมต่อระบบการจัดการไฟถนนเข้ากับแพลตฟอร์มข้อมูลที่กว้างขึ้นของเมือง โดยผสานรวมสตรีมข้อมูลการจราจร คุณภาพอากาศ และเซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อม พัฒนาบริการข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะและเครื่องมือวิเคราะห์ภายในที่ตระหนักถึงคุณค่าของเมืองอัจฉริยะจากการลงทุนเครือข่ายเซ็นเซอร์
7. การตรวจสอบประสิทธิภาพและการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง: ใช้งานเครือข่ายเป็นระบบการเรียนรู้แบบสด ตรวจสอบข้อมูลการใช้พลังงานและการผลิตรายเดือนเทียบกับการประมาณการพื้นฐาน ปรับโปรไฟล์การลดแสงตามฤดูกาล และใช้ข้อมูลแนวโน้มข้อผิดพลาดเพื่อปรับกำหนดการบำรุงรักษาเชิงป้องกันให้เหมาะสม

ในทางปฏิบัติระบบไฟถนน LED อัจฉริยะ: บทเรียนจากเมืองชั้นนำ

ประวัติความเป็นมาทั่วโลกของการแปลงไฟถนน LED ในเมืองอัจฉริยะขณะนี้ครอบคลุมโปรแกรมที่เสร็จสมบูรณ์หลายร้อยรายการทั่วเมืองทุกขนาดและบริบททางเศรษฐกิจ ถือเป็นฐานหลักฐานที่สมบูรณ์ซึ่งทีมจัดซื้อจัดจ้างสามารถดึงบทเรียนได้

รุ่นต่อไป: เทคโนโลยีที่กำหนดอนาคตของระบบไฟถนนอัจฉริยะ

ไฟถนน LED สำหรับเมืองอัจฉริยะประสิทธิภาพสูงรุ่นปัจจุบัน ซึ่งน่าประทับใจทั้งในด้านประสิทธิภาพอยู่แล้ว แสดงให้เห็นถึงจุดบนเส้นทางเทคโนโลยีที่ยังคงก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในหลายมิติ

การสื่อสาร Li-Fi ผ่านไฟถนน

ความเที่ยงตรงของแสงหรือ Li-Fi เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่ปรับความเข้มของแสง LED ที่ความถี่ที่สายตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ เพื่อส่งข้อมูลในอัตราที่แข่งขันกับ WiFi ได้ โคมไฟถนนซึ่งผลิตแสงที่มองเห็นได้อย่างต่อเนื่องทั่วพื้นที่สาธารณะ เป็นโครงสร้างพื้นฐานในการส่งสัญญาณ Li-Fi โดยธรรมชาติ โครงการนำร่องในหลายเมืองในยุโรปกำลังทดสอบโคมไฟที่ใช้ Li-Fi ซึ่งให้การเชื่อมต่อข้อมูลความเร็วสูงฟรีกับคนเดินเท้าและนักปั่นจักรยานภายในโซนที่มีแสงสว่าง ทำให้ไฟถนนทุกดวงกลายเป็นจุดเข้าใช้งานการเชื่อมต่อได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ต้องมีข้อกำหนดการอนุญาตใช้คลื่นความถี่วิทยุที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายไร้สายทั่วไป

ระบบไฟอัจฉริยะแบบรวมพลังงานแสงอาทิตย์และนอกโครงข่าย

ในพื้นที่เมืองที่มีการแผ่รังสีแสงอาทิตย์สูง และในพื้นที่นอกเขตชนบทและนอกเขตเมือง ระบบไฟส่องสว่างถนนอัจฉริยะที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการจะช่วยลดการเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าโดยสิ้นเชิง ระบบไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์สมัยใหม่ผสมผสานแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ประสิทธิภาพสูงเข้ากับพื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่มีขนาดเพียงพอสำหรับการทำงานอัตโนมัติในวันที่มีเมฆมากติดต่อกันหลายวัน โคมไฟ LED พร้อมระบบควบคุมแบบปรับได้ในตัว และการเชื่อมต่อโทรศัพท์มือถือสำหรับการตรวจสอบระยะไกล ความชาญฉลาดของระบบจะจัดการความสมดุลระหว่างการเก็บเกี่ยวพลังงาน สถานะการจัดเก็บ การฉายรังสีที่คาดการณ์ไว้จากฟีด API สภาพอากาศ และการตั้งเวลาเอาท์พุตแบบปรับเปลี่ยนได้ เพื่อรักษาแสงสว่างตลอดระยะเวลาการฉายรังสีต่ำที่ขยายออกไป โดยไม่ต้องเพิ่มความจุของแบตเตอรี่มากเกินไป ระบบเหล่านี้มีการแข่งขันมากขึ้นกับการติดตั้งที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายในสถานที่ซึ่งค่าใช้จ่ายในการขยายโครงข่ายไฟฟ้าเกินกว่าค่าพรีเมียมของหน่วยพลังงานแสงอาทิตย์ในตัวเอง

ปัญญาประดิษฐ์และการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงคาดการณ์

การเรียนรู้ของเครื่องที่ใช้กับสตรีมข้อมูลการดำเนินงานของเครือข่ายไฟส่องสว่างบนถนนขนาดใหญ่สร้างโอกาสในการเพิ่มประสิทธิภาพที่ระบบควบคุมตามกฎไม่สามารถเข้าถึงได้ ระบบกำหนดเวลาที่ขับเคลื่อนด้วย AI ที่ได้รับการฝึกอบรมเกี่ยวกับข้อมูลรูปแบบการจราจร บันทึกสภาพอากาศ และประวัติอัตราค่าพลังงานเป็นเวลาหลายปี สามารถทำนายโปรไฟล์ความต้องการแสงสว่างด้วยความแม่นยำเพียงพอในกำหนดเวลาโปรไฟล์การลดแสงที่บรรลุเป้าหมายการปฏิบัติตามกฎระเบียบ ในขณะเดียวกันก็ลดต้นทุน โดยคำนึงถึงการโต้ตอบระหว่างโครงสร้างภาษี สัญญาณความเข้มข้นของคาร์บอนในตาราง และรูปแบบความต้องการตามเวลาของวัน โมเดลการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ที่ได้รับการฝึกอบรมเกี่ยวกับข้อมูลประสิทธิภาพของผู้ขับขี่ ประวัติอุณหภูมิในการทำงาน และชั่วโมงการเผาไหม้สะสม สามารถคาดการณ์ความล้มเหลวของโคมไฟแต่ละดวงได้หลายสัปดาห์ก่อนจะเกิดขึ้น ช่วยให้ทีมงานภาคสนามสามารถรวมการเปลี่ยนทดแทนได้หลายครั้งในการมาพบแพทย์เพียงครั้งเดียว และลดต้นทุนการบำรุงรักษาลงได้ 30 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับระบบการตอบสนองข้อบกพร่องที่เกิดปฏิกิริยา

มาตรฐาน ความปลอดภัยทางไซเบอร์ และการกำกับดูแลเครือข่ายสมาร์ทไลท์ติ้ง

เนื่องจากเครือข่ายไฟส่องสว่างบนท้องถนนกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานคอมพิวเตอร์แบบเครือข่าย เครือข่ายเหล่านี้จึงได้รับผลด้านความปลอดภัยและการกำกับดูแลของระบบเมืองที่เชื่อมต่อกัน เครือข่ายไฟถนนอัจฉริยะที่สามารถเข้าถึงได้จากระยะไกลเพื่อหรี่แสงหรือดับโคมไฟทั่วเมืองก็เป็นเป้าหมายของการโจมตีทางไซเบอร์เช่นกัน และผลที่ตามมาของการโจมตีที่ประสบความสำเร็จมีตั้งแต่ความมืดในบริเวณใกล้เคียงไปจนถึงการแทรกแซงการปฏิบัติงานของบริการฉุกเฉิน

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทางไซเบอร์สำหรับระบบไฟส่องสว่างถนนอัจฉริยะได้รับการแก้ไขในมาตรฐานที่เกิดขึ้นใหม่ รวมถึง ETSI EN 303 645 สำหรับอุปกรณ์ IoT สำหรับผู้บริโภค แนวทางปฏิบัติของ NIST สำหรับการรักษาความปลอดภัย IoT ในสหรัฐอเมริกา และข้อกำหนดการจัดซื้อเฉพาะเมืองที่กำหนดให้มีการเข้ารหัสการสื่อสารทั้งหมดระหว่างตัวควบคุมโคมไฟและซอฟต์แวร์การจัดการจากส่วนกลาง การรับรองความถูกต้องแบบหลายปัจจัยสำหรับการเข้าถึงของผู้ดูแลระบบ ความสามารถในการปรับใช้แพตช์รักษาความปลอดภัยอัตโนมัติ และการแบ่งส่วนเครือข่ายที่ป้องกันไม่ให้ระบบควบคุมไฟถนนถูกใช้เป็นจุดเข้าสู่ระบบเทศบาลอื่นๆ

คำถามเกี่ยวกับการกำกับดูแลข้อมูลเกิดขึ้นจากเพย์โหลดของเซ็นเซอร์ที่เครือข่ายไฟส่องสว่างอัจฉริยะมีอยู่มากขึ้น เสาที่ติดตั้งกล้องซึ่งสามารถระบุตัวบุคคลได้ทำให้เกิดข้อกังวลเรื่องเสรีภาพของพลเมืองที่ชอบด้วยกฎหมาย ซึ่งจำเป็นต้องมีกรอบนโยบายที่ชัดเจน โดยระบุว่าข้อมูลใดจะถูกรวบรวม ระยะเวลาที่จะเก็บรักษาข้อมูลไว้ ใครบ้างที่สามารถเข้าถึงข้อมูลได้ และภายใต้ความสามารถในการสอดแนมของหน่วยงานทางกฎหมายที่อาจเปิดใช้งานได้ เมืองต่างๆ ที่ตอบคำถามเหล่านี้ได้สำเร็จมากที่สุดได้ดำเนินการดังกล่าวผ่านกระบวนการรับฟังความคิดเห็นสาธารณะที่โปร่งใส ซึ่งกำหนดความยินยอมของชุมชนและกฎการกำกับดูแลที่ชัดเจนก่อนที่จะติดตั้งเซ็นเซอร์ แทนที่จะพยายามปรับปรุงการกำกับดูแลไปยังโครงสร้างพื้นฐานการเฝ้าระวังที่ดำเนินการอยู่แล้ว