Con la aceleración del ritmo de urbanización, el alumbrado público ha recibido cada vez más atención en función de reflejar la imagen de la ciudad. En el sistema de alumbrado público, cómo ahorrar energía, mejorar la tasa de utilización de energía de las farolas y darse cuenta de que el control inteligente del alumbrado público se ha convertido en un problema urgente que debe resolverse.
Los métodos tradicionales de control de alumbrado público tienen múltiples puntos débiles.
- Alto consumo de energía
- Alto consumo de energía de las farolas tradicionales;
- Las medidas de gestión poco inteligentes conducen a un grave desperdicio de energía.
- Alto OPEX (gastos operativos)
- Es imposible ajustar la iluminación en tiempo real según la escena real, y es difícil lograr una gestión precisa;
- Es imposible mostrar visualmente los datos de consumo de energía;
- Los fallos no se pueden percibir en tiempo real;
- Los costos de mano de obra de mantenimiento son altos..
- Despilfarro de recursos
- Es imposible apagar las luces de la calle o ajustar las luces durante las horas de desocupación;
- Varios dispositivos de detección inteligente deben instalarse por separado y no pueden concentrarse en un poste de luz.
- Mala experiencia de usuario
- Las luces de la calle no se pueden ajustar automáticamente según el brillo del espacio.
- No se puede ajustar de acuerdo con las condiciones climáticas reales, lo que afecta el viaje seguro de los ciudadanos.
Las deficiencias anteriores hacen que el método tradicional de control de farolas no pueda lograr un monitoreo, registro y estadísticas centralizados, y no puede cumplir con los requisitos de la gestión cuantitativa. La inspección y el mantenimiento son extremadamente inconvenientes y no son adecuados para el desarrollo de la modernización urbana. Es por eso que el sistema inteligente de alumbrado público está comenzando a surgir.
¿Qué es el sistema inteligente de alumbrado público?
Con el progreso constante de la iluminación urbana moderna y la continua implementación del concepto de ciudades inteligentes, las exigencias para el alumbrado público están en constante aumento. En la aplicación de tecnologías LED para alumbrado público, se destacan principalmente tecnologías como PLC, Zigbee, Lora y NB-IoT, siendo Zigbee y Lora las más ampliamente utilizadas. Mientras que Zigbee ha alcanzado madurez, Lora muestra una tendencia creciente con el paso de los años. Ambas tecnologías permiten el control remoto de las luces de las calles, incluyendo encendido y apagado, ajuste de brillo, inspección y mantenimiento, consolidándose como direcciones cruciales en la planificación urbana del alumbrado público.
Zigbee, un protocolo LAN de baja potencia basado en el estándar IEEE802.15.4, se caracteriza por su corto alcance, baja complejidad, bajo consumo de energía, baja velocidad y bajo costo. Diseñado principalmente para la transmisión de datos entre dispositivos electrónicos a corta distancia, Zigbee encuentra aplicaciones en transmisión de datos periódicos, datos intermitentes y situaciones de baja latencia. Opera en tres bandas de frecuencia: 2,4 GHz (ampliamente utilizado a nivel mundial), 868 MHz (popular en Europa) y 915 MHz (prevalente en los Estados Unidos), con velocidades de transmisión máximas de 250 kbit/s, 20 kbit/s y 40 kbit/s, respectivamente. Su rango de transmisión oscila entre 10 y 75 metros, pero puede ampliarse aún más.
LoRa, abreviatura de Long Range, pertenece a la categoría de tecnologías de comunicación inalámbrica de largo alcance (LPWAN). Esta solución supera la tradicional compensación entre distancia de transmisión y consumo de energía, proporcionando a los usuarios un sistema sencillo que logra largas distancias, duración prolongada de la batería y capacidad de red expansible para sensores. Actualmente, LoRa opera principalmente en bandas de frecuencia libres en todo el mundo, como 433, 868, 915 MHz, etc. Con características como larga distancia, bajo consumo de energía (vida útil de la batería prolongada), múltiples nodos y bajo costo. La siguiente tabla ofrece una comparación detallada entre las tecnologías Zigbee y LoRa en aplicaciones de alumbrado público.
| Items | LoRa | ZIGBEE |
| Standard/Alliance | IEEE 802.15.4g, LoRa Alliance | IEEE 802.15.4, Zigbee Alliance |
| Frequency band | 433/470/868/915 MHz | 470M/868M/ 915M/2.4 G Hz |
| Communication distance | Long range, 10-15 km ideally 1-5 km urban rare |
Node to Node: 10 to 100 meters, ideally 150 meters |
| Communication speed | 0.2-100 Kbps | 20-250 Kbps |
| Cost | Relatively higher than Zigbee | Lower |
| Advantages | Good security Good anti-interference Low power consumption Low mainteance Low speed of communicaton Max connection 500-1000 node Long distance |
Auto-mesh High common speed Interferred by other radio Max. connections only 255 nodes Common distance shorter than Lora |
| Disadvantages | Relatively lower communication speed | Not secure as Lora |
Principio básico del control inteligente del alumbrado público
El control inteligente del alumbrado público representa una innovación y mejora en la tecnología tradicional de supervisión de farolas. Mediante la instalación de un terminal de control individual en cada lámpara y el establecimiento de un canal de transmisión de red inalámbrica, es posible llevar a cabo un monitoreo preciso de cada farola. Esta solución de gestión remota utiliza tecnologías inalámbricas como Zigbee o Lora para implementar funciones como interruptor controlable, potencia ajustable, control de grupo, alarma activa y detección de datos para cada farola. De esta manera, se pueden realizar proyectos de alumbrado público para encender las lámparas y faroles cuando sea necesario, ajustar el brillo para satisfacer las necesidades de los usuarios, y al mismo tiempo, verificar el estado de las luces y monitorear el sistema de datos de las luces de la calle. A través de estas funciones, el control inteligente de farolas puede mejorar la eficiencia energética, detectar fallos en la iluminación y abordar otros problemas de mantenimiento en tiempo real.
El siguiente diagrama esquemático proporciona una rápida comprensión de cómo los sistemas Zigbee y Lora controlan las luces de la calle.
Como se observa en la imagen, la composición básica del alumbrado público inteligente incluye las siguientes partes:
Hardware: alumbrado público con enchufe NEMA o Zhaga, controlador de alumbrado público individual, puerta de enlace
Software: plataforma/aplicación de gestión de alumbrado público, nube
En primer lugar, se requiere una farola con un enchufe NEMA de 5 pines o 7 pines, o un enchufe Zhaga. Se debe instalar el controlador de alumbrado público individual Zigbee o Lora en el enchufe NEMA o Zhaga.
En segundo lugar, la puerta de enlace debe instalarse en la ubicación deseada con conexiones a GPRS/3G/4G/WIFI/Ethernet. La puerta de enlace facilita la conexión a toda la red de alumbrado público y permite el monitoreo y control automáticos o manuales del rendimiento de la iluminación.
Después de completar estos pasos, es posible ajustar la configuración en la plataforma. La puerta de enlace envía una señal al controlador de luz individual Zigbee o Lora, y la luz de la calle responde a la señal del controlador de luz individual para realizar acciones como atenuación, encendido/apagado, entre otras.
¿Qué funciones se pueden lograr mediante el control inteligente del alumbrado público?
Interruptor de Iluminación Pública
El sistema inteligente de alumbrado público facilita el encendido y apagado de las luces de la calle según los requisitos del cliente. Puede gestionar la iluminación de manera efectiva, considerando situaciones como:
- Cambios estacionales para ajustar automáticamente las lámparas y farolas.
- Encendido anticipado en condiciones climáticas especiales.
- Control automático de encendido y apagado basado en la iluminancia ambiental.
El Esquema de Organismos de Certificación (CB) se origina en la «Comisión para Pruebas de Conformidad de Equipos Eléctricos» (CEE) europea, fusionada con la IEC en 1985. Este acuerdo multilateral permite la certificación internacional de productos eléctricos y electrónicos, facilitando el acceso a los mercados globales con una sola certificación.
Atenuación de las Luces de la Calle
Ajuste el brillo de las lámparas según sea necesario. Por ejemplo, en horas de baja actividad, reducir el brillo no solo ahorra energía, sino que también prolonga la vida útil de las lámparas. En condiciones climáticas adversas, aumente el brillo para garantizar la visibilidad del conductor y prevenir accidentes.
Control de Grupo en el Alumbrado Público
El sistema inteligente puede controlar de manera remota luminarias individuales o grupos de luminarias. La agrupación permite el control conjunto, incluyendo funciones de interruptor y regulación. Dependiendo del alcance de control, se puede dividir en control de todas las áreas, control de algunas áreas o control individual de lámparas.
Detección Automática y Estadísticas de Datos
Utilizando tecnologías Zigbee o Lora, el sistema verifica el estado de cada farola y circuito según el interruptor designado. Además, se detecta la corriente, el voltaje y la electricidad de cada farola mediante medidores digitales, cargando los datos en el centro de control de manera oportuna.
Alarma de Errores
El sistema evalúa automáticamente el estado de cada alumbrado público o circuito a través de detección automática o manual. Las fallas generan alertas en tiempo real o mensajes de texto, notificando al personal correspondiente sobre situaciones como luces encendidas durante el día, apagadas por la noche, fallos de energía, rotura de línea o robo de cable, fallos de comunicación, entre otros.
Visualización del Mapa
Con gráficos geográficos y visualización de texto, se puede crear un mapa electrónico vectorizado del área urbana. Este diseño estético y funcional permite la calibración digital de la puerta de enlace y la unidad controladora de luz en el mapa electrónico. Cuando se activa un ícono de puerta de enlace o controlador de luz, se muestran los datos o parámetros relevantes. En caso de una alarma de falla, el sistema calibra y muestra una señal de advertencia de manera oportuna.
Otras funciones de alumbrado público de ciudades inteligentes
Otras funciones de alumbrado público de ciudades inteligentes
Pruebas de Calidad del Aire
La monitorización de emisiones de CO2 y contaminantes en una ciudad o región específica permite a los municipios mapear áreas altamente contaminadas, rastrear cambios a lo largo del tiempo, identificar fuentes de contaminación y analizar posibles intervenciones. Estos estudios de impacto proporcionan información valiosa para que los ciudadanos y las ciudades tomen medidas adecuadas y mejoren la calidad del aire en general. Equipar las farolas con dispositivos de detección de aire permite cambiar el dispositivo y leer los datos a través del sistema Zigbee o Lora de la farola.
Nivel de Ruido
La incomodidad causada por el ruido es uno de los principales problemas sociales en áreas densamente pobladas. Monitorear el sonido y el ruido generado por fuentes específicas, como áreas de bares, carreteras y aeropuertos, proporciona a los municipios una comprensión clara de los niveles de ruido en la ciudad, respaldando datos para programas de mejora.
Estación Meteorológica
El seguimiento y la medición de las condiciones atmosféricas brindan información valiosa para evaluar el cambio climático a largo plazo y eventos meteorológicos a corto plazo en la ciudad.
Sistema de Cámaras
La instalación de cámaras en las farolas, ya sea en carreteras para recopilar datos de tráfico o en estacionamientos e intersecciones para brindar servicios de monitoreo de video, contribuye a la seguridad y protección de la propiedad y la vida de los ciudadanos.
Servicio WiFi
Las farolas pueden equiparse con puntos de acceso WiFi, aprovechando su ubicuidad para proporcionar acceso a Internet rápido, estable y de alta cobertura sin la necesidad de construir infraestructuras repetidas. Los puntos de acceso WiFi en las farolas, como la Farola de la Serie ZGSM H con módulos de ciudad inteligente que se muestra a continuación, ofrecen una solución eficiente para mejorar la conectividad en entornos urbanos.
