Le città intelligenti interconnesse portano sogni meravigliosi. In tali città, le tecnologie digitali intrecciano molteplici funzioni civiche uniche per migliorare l’efficienza operativa e l’intelligenza. Si stima che entro il 2050, il 70% della popolazione mondiale vivrà in città intelligenti, dove la vita sarà sana, felice e sicura. Fondamentalmente, promette di essere verde, l’ultima carta vincente dell’umanità contro la distruzione del pianeta.
Ma le città intelligenti sono un duro lavoro. Le nuove tecnologie sono costose, i governi locali sono vincolati e la politica si sposta verso cicli elettorali brevi, rendendo difficile il raggiungimento di un modello di distribuzione della tecnologia centralizzata altamente operativo ed efficiente dal punto di vista finanziario che venga riutilizzato nelle aree urbane a livello globale o nazionale. In effetti, la maggior parte delle principali città intelligenti menzionate nei titoli dei giornali sono in realtà solo una raccolta di diversi esperimenti tecnologici e progetti collaterali regionali, con poche prospettive di espansione.
Diamo un'occhiata ai cassonetti e ai parcheggi, che sono intelligenti con sensori e analisi; In questo contesto, il ritorno sull’investimento (ROI) è difficile da calcolare e standardizzare, soprattutto quando le agenzie governative sono così frammentate (tra agenzie pubbliche e servizi privati, nonché tra paesi, città, regioni e paesi). Guarda il monitoraggio della qualità dell’aria; Come è facile calcolare l’impatto dell’aria pulita sui servizi sanitari in una città? Logicamente, le città intelligenti sono difficili da implementare, ma anche difficili da negare.
C’è, tuttavia, uno spiraglio di luce nella nebbia del cambiamento digitale. L’illuminazione stradale in tutti i servizi comunali fornisce alle città una piattaforma per acquisire funzioni intelligenti e combinare per la prima volta più applicazioni. Guardate i vari progetti di illuminazione stradale intelligente implementati a San Diego negli Stati Uniti e a Copenaghen in Danimarca, e stanno aumentando di numero. Questi progetti combinano serie di sensori con unità hardware modulari fissate ai pali della luce per consentire il controllo remoto dell’illuminazione stessa e per eseguire altre funzioni, come contatori del traffico, monitor della qualità dell’aria e persino rilevatori di armi.
Dall’altezza del palo della luce, le città hanno iniziato ad affrontare la “vivibilità” delle città sulle strade, compresi il flusso del traffico e la mobilità, l’inquinamento acustico e atmosferico e le opportunità commerciali emergenti. Anche i sensori di parcheggio, tradizionalmente interrati nei parcheggi, possono essere collegati in modo economico ed efficiente all’infrastruttura di illuminazione. Intere città possono improvvisamente essere collegate in rete e ottimizzate senza scavare strade o affittare spazi o risolvere problemi informatici astratti su una vita più sana e strade più sicure.
Ciò funziona perché, nella maggior parte dei casi, le soluzioni di illuminazione intelligente non vengono inizialmente calcolate scommettendo sui risparmi derivanti dalle soluzioni intelligenti. Invece, la fattibilità della rivoluzione digitale urbana è una conseguenza accidentale del simultaneo sviluppo dell’illuminazione.
Il risparmio energetico derivante dalla sostituzione delle lampadine a incandescenza con illuminazione a LED a stato solido, insieme ad alimentatori facilmente disponibili e ad un’ampia infrastruttura di illuminazione, rendono fattibili le città intelligenti.
Il ritmo della conversione dei LED è già stabile e l’illuminazione intelligente è in forte espansione. Secondo Northeast Group, un analista di infrastrutture intelligenti, circa il 90% dei 363 milioni di lampioni nel mondo saranno illuminati da LED entro il 2027. Un terzo di essi eseguirà anche applicazioni intelligenti, una tendenza iniziata alcuni anni fa. Fino a quando non verranno pubblicati finanziamenti e progetti consistenti, l’illuminazione stradale è più adatta come infrastruttura di rete per varie tecnologie digitali nelle città intelligenti su larga scala.
Risparmia sui costi dei LED
Secondo le regole pratiche proposte dai produttori di illuminazione e sensori, l’illuminazione intelligente può ridurre i costi amministrativi e di manutenzione legati alle infrastrutture dal 50 al 70%. Ma la maggior parte di questi risparmi (circa il 50%, abbastanza per fare la differenza) potrebbe essere realizzata semplicemente passando a lampadine LED ad alta efficienza energetica. Il resto del risparmio deriva dal collegamento e dal controllo degli illuminatori e dal passaggio di informazioni intelligenti su come funzionano attraverso la rete di illuminazione.
Le regolazioni e le osservazioni centralizzate da sole possono ridurre significativamente i costi di manutenzione. Esistono molti modi e si completano a vicenda: programmazione, controllo stagionale e adeguamento dei tempi; Diagnosi dei guasti e ridotta presenza di camion per la manutenzione. L'impatto aumenta con la dimensione della rete di illuminazione e rifluisce nel caso iniziale del ROI. Il mercato afferma che questo approccio può ammortizzarsi in circa cinque anni, e ha il potenziale per ripagarsi in meno tempo incorporando concetti di città intelligente “più morbidi”, come quelli con sensori di parcheggio, monitor del traffico, controllo della qualità dell’aria e rilevatori di armi. .
Guidehouse Insights, un analista di mercato, monitora più di 200 città per valutare il ritmo del cambiamento; Si dice che un quarto delle città stiano implementando sistemi di illuminazione intelligente. Le vendite di sistemi intelligenti sono in forte aumento. ABI Research calcola che i ricavi globali aumenteranno di dieci volte fino a raggiungere 1,7 miliardi di dollari entro il 2026. Il “momento della lampadina” della Terra è così; Le infrastrutture di illuminazione stradale, strettamente legate alle attività umane, rappresentano la via da seguire come piattaforma per le città intelligenti in un contesto più ampio. Già nel 2022, più di due terzi dei nuovi impianti di illuminazione stradale saranno collegati a una piattaforma di gestione centrale per integrare i dati provenienti da più sensori di città intelligenti, ha affermato l’ABI.
Adarsh Krishnan, analista principale di ABI Research, ha dichiarato: “Ci sono molte più opportunità di business per i fornitori di città intelligenti che sfruttano l’infrastruttura dei pali della luce urbana implementando connettività wireless, sensori ambientali e persino fotocamere intelligenti. La sfida è trovare modelli di business praticabili che incoraggino la società a implementare soluzioni multisensore su larga scala in modo economicamente vantaggioso”.
La questione non è più se connettersi, ma come e quanto connettersi. Come osserva Krishnan, in parte ciò riguarda i modelli di business, ma il denaro sta già affluendo nelle città intelligenti attraverso la privatizzazione dei servizi cooperativi (PPP), dove le società private si assumono rischi finanziari in cambio del successo nel capitale di rischio. I contratti “as-a-service” basati su abbonamento distribuiscono gli investimenti su periodi di recupero, stimolando anche l’attività.
Al contrario, i lampioni in Europa vengono collegati alle tradizionali reti a nido d’ape (tipicamente da 2G fino a LTE (4G)) nonché al nuovo dispositivo standard IoT HONEYCOMB, LTE-M. Sta entrando in gioco anche la tecnologia proprietaria a banda ultra-stretta (UNB), insieme a Zigbee, una piccola diffusione di Bluetooth a basso consumo e derivati IEEE 802.15.4.
La Bluetooth Technology Alliance (SIG) attribuisce particolare importanza alle città intelligenti. Il gruppo prevede che le spedizioni di dispositivi Bluetooth a basso consumo nelle città intelligenti quintuplicheranno nei prossimi cinque anni, raggiungendo i 230 milioni all’anno. La maggior parte è legata al tracciamento delle risorse in luoghi pubblici, come aeroporti, stadi, ospedali, centri commerciali e musei. Tuttavia, il Bluetooth a basso consumo è rivolto anche alle reti esterne. "La soluzione di gestione delle risorse migliora l'utilizzo delle risorse della città intelligente e aiuta a ridurre i costi operativi urbani", ha affermato la Bluetooth Technology Alliance.
Una combinazione delle due tecniche è migliore!
Ogni tecnologia ha però le sue controversie, alcune delle quali sono state risolte nel dibattito. Ad esempio, UNB propone limiti più severi sul carico utile e sui programmi di consegna, escludendo il supporto parallelo per applicazioni con sensori multipli o per applicazioni come le telecamere che lo richiedono. La tecnologia a corto raggio è più economica e fornisce una maggiore produttività per lo sviluppo di impostazioni di illuminazione come piattaforma. È importante sottolineare che possono anche svolgere un ruolo di backup in caso di disconnessione del segnale WAN e fornire ai tecnici un mezzo per leggere direttamente i sensori per il debug e la diagnostica. Il Bluetooth a basso consumo, ad esempio, funziona con quasi tutti gli smartphone sul mercato.
Sebbene una griglia più densa possa aumentare la robustezza, la sua architettura diventa complessa e impone richieste energetiche più elevate ai sensori punto a punto interconnessi. Anche il raggio di trasmissione è problematico; La copertura utilizzando Zigbee e Bluetooth a basso consumo è al massimo di poche centinaia di metri. Sebbene una varietà di tecnologie a corto raggio siano competitive e adatte per sensori basati sulla rete, si tratta di reti chiuse che in definitiva richiedono l’uso di gateway per trasmettere segnali al cloud.
Alla fine viene solitamente aggiunta una connessione a nido d'ape. La tendenza per i fornitori di illuminazione intelligente è quella di utilizzare la connettività a nido d’ape point-to-cloud per fornire gateway di distanza da 5 a 15 km o copertura di dispositivi sensore. La tecnologia Beehive offre un'ampia gamma di trasmissione e semplicità; Fornisce inoltre reti standard e un livello di sicurezza più elevato, secondo la comunità Hive.
Neill Young, responsabile dell'Internet of Things Vertical presso la GSMA, un ente industriale che rappresenta gli operatori di rete mobile, ha dichiarato: "Action operator... ha tutta la copertura dell'intera area, quindi non necessita di infrastrutture aggiuntive per collegare i dispositivi e i sensori di illuminazione urbana . Nello spettro concesso in licenza, la rete a nido d’ape presenta sicurezza e affidabilità, il che significa che l’operatore ha le migliori condizioni, può supportare un gran numero di esigenze, una durata della batteria molto più lunga, una manutenzione minima e una lunga distanza di trasmissione di apparecchiature a basso costo”.
Tra tutte le tecnologie di connettività disponibili, secondo l'ABI, HONEYCOMB vedrà la crescita maggiore nei prossimi anni. Il brusio sulle reti 5G e la corsa per ospitare l’infrastruttura 5G ha spinto gli operatori ad afferrare il palo della luce e riempire piccole unità a nido d’ape negli ambienti urbani. Negli Stati Uniti, Las Vegas e Sacramento stanno implementando LTE e 5G, nonché sensori di città intelligenti, sui lampioni attraverso gli operatori AT&T e Verizon. Hong Kong ha appena presentato un piano per installare 400 lampioni abilitati al 5G come parte della sua iniziativa per le città intelligenti.
Stretta integrazione dell'hardware
Nielsen ha aggiunto: “Nordic offre prodotti multimodali a corto e lungo raggio, con il suo SoC nRF52840 che supporta Bluetooth a basso consumo, Bluetooth Mesh e Zigbee, nonché Thread e sistemi proprietari a 2,4 GHz. Il SiP nRF9160 basato su Honeycomb di Nordic offre supporto sia LTE-M che NB-iot. La combinazione delle due tecnologie porta vantaggi in termini di prestazioni e costi”.
La separazione della frequenza consente a questi sistemi di coesistere, con il primo che funziona nella banda 2,4 GHz senza autorizzazione e il secondo che funziona ovunque si trovi LTE. A frequenze più basse e più alte, esiste un compromesso tra una copertura dell’area più ampia e una maggiore capacità di trasmissione. Ma nelle piattaforme di illuminazione, la tecnologia wireless a corto raggio viene generalmente utilizzata per interconnettere i sensori, la potenza dell’edge computing viene utilizzata per l’osservazione e l’analisi e l’IoT a nido d’ape viene utilizzato per inviare dati al cloud, nonché per il controllo dei sensori per livelli di manutenzione più elevati.
Finora, la coppia di radio a corto e lungo raggio è stata aggiunta separatamente, non integrata nello stesso chip di silicio. In alcuni casi i componenti vengono separati perché i guasti dell'illuminatore, del sensore e della radio sono tutti diversi. Tuttavia, l’integrazione della doppia radio in un unico sistema si tradurrà in una più stretta integrazione tecnologica e in minori costi di acquisizione, che sono considerazioni chiave per le città intelligenti.
Nordic ritiene che il mercato si stia muovendo in quella direzione. L’azienda ha integrato le tecnologie di connettività IoT wireless e a nido d’ape a corto raggio nell’hardware e nel software a livello di sviluppatore in modo che i produttori di soluzioni possano eseguire entrambe le tecnologie contemporaneamente nelle applicazioni di test. La scheda DK di Nordic per SiP nRF9160 è stata progettata per consentire agli sviluppatori di "far funzionare le loro applicazioni iot Honeycomb"; Nordic Thingy:91 è stato descritto come un “gateway standardizzato a tutti gli effetti” che può essere utilizzato come piattaforma di prototipazione standard o come prova di concetto per le prime progettazioni di prodotti.
Entrambi sono dotati di SiP nRF9160 a nido d'ape multimodale e SoC nRF52840 a corto raggio multiprotocollo. Secondo Nordic, i sistemi embedded che combinano le due tecnologie per le implementazioni IoT commerciali sono a soli “mesi” di distanza dalla commercializzazione.
Nordic Nielsen ha dichiarato: “la piattaforma di illuminazione della città intelligente è stata istituita con tutte queste tecnologie di connessione; il mercato è molto chiaro su come combinarli insieme, abbiamo fornito soluzioni per le schede di sviluppo dei produttori, per testare come lavorano insieme. Combinarli in soluzioni aziendali è fondamentale, in una questione di tempo.”
Orario di pubblicazione: 29 marzo 2022