Smart City Sensoren in Straßenleuchten überwachen und regeln den Verkehr

Redakteur: Hendrik Härter

In einem Freiluftlabor testen Stadtplaner und Lichtingenieure, wie sich die Smart City weiterentwickeln kann. Dabei kommt der intelligenten Straßenbeleuchtung eine besondere Bedeutung zuteil. Sensoren sind das Herzstück.

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Die Schnittstellen an der Unterseite der Leuchtengehäuse wurden mit PIR-Multisensoren speziell für die Straßenbeleuchtung bestückt. Mit zwei PIR-Elementen und asymmetrischen Linsenerfassen sie zwei getrennte Bereiche, wie auf der Teststrecke im DOLL Living Lab.
Die Schnittstellen an der Unterseite der Leuchtengehäuse wurden mit PIR-Multisensoren speziell für die Straßenbeleuchtung bestückt. Mit zwei PIR-Elementen und asymmetrischen Linsenerfassen sie zwei getrennte Bereiche, wie auf der Teststrecke im DOLL Living Lab.
(Bild: www.jeppecarlsen.com)

Wie sieht die Smart City der Zukunft aus? Um das herauszufinden, muss man in das DOLL Living Lab nach Dänemark fahren. Die Abkürzung DOLL steht für Danish Outdoor Lighting Living Lab. Es ist Europas größtes Testfeld, Ausstellungsraum und Innovationszentrum für die intelligente Beleuchtung. Es befindet sich in der Vorstadtgemeinde Albertslund, die etwa 15 Kilometer westlich von Kopenhagen liegt.

Lichttechnik-Anbieter Tridonic hat hier ein auf drei Jahre angelegtes Pilotprojekt initiiert, um neue, intelligente und vor allem nachhaltige technische Entwicklungen für Außenbeleuchtung zu erproben. Ziel ist es, Städten und Kommunen erhebliche Kosteneinsparungen zu ermöglichen und neue Services für eine vernetzte Beleuchtungsinfrastruktur zu bieten.

Tunable-White-LED passt sich dem Tagesrhythmus an

Zusammen mit dem Außenleuchtenhersteller WE-EF und dem auf IoT spezialisierten Unternehmen Paradox Engineering realisiert Tridonic die technischen Grundlagen für eine intelligente und vernetzte Stadtbeleuchtung. Erstmalig kommt dort eine LED mit Tunable-White-Funktion für den Einsatz im Freien zur Anwendung.

Die Technik erlaubt verschiedene Szenarien, mit deren Hilfe etwa am Morgen ein angenehm warmes Licht möglich wird. Im Verlauf des Vormittags kann sich die Wegebeleuchtung sanft auf ein komfortables Level erhellen und ebenso sanft wieder herunter dimmen, wenn keine Bewegung oder ausreichendes Tageslicht gemessen wird.

Die Farbtemperatur kann sich im Tagesverlauf weiter anpassen und sich langsam zu einer aktivierenden Beleuchtung mit kühlerer Farbtemperatur entwickeln. Verbunden mit Sensoren in den Straßenleuchten lässt sich außerdem der Verkehrsfluss messen. Sind Straßenbeleuchtung und Ampel miteinander verbunden, übernehmen die Sensoren die Ampelsteuerung und Staus werden weniger. Selbst die leidige Parkplatzsuche kann sich entschärfen: Die Sensoren erkennen freie Parkplätze, die dann über die Cloud an eine App übermittelt werden.

Das Pilotprojekt im Detail

Auf einer Länge von 800 m wurden insgesamt 23 der speziell ausgestatteten LED-Straßenleuchten installiert.
Auf einer Länge von 800 m wurden insgesamt 23 der speziell ausgestatteten LED-Straßenleuchten installiert.
(Bild: www.jeppecarlsen.com)

Das Pilotprojekt umfasst eine einspurige Einfallstraße in die Kopenhagener City im Grenzbereich zwischen Gewerbenutzung und Wohnbebauung. Die Straße wird auf einer Seite von Fuß- und Fahrradweg flankiert. Auf einer Länge von rund 800 m wurden insgesamt 23 Stück WE-EF VFL540-SE LED-Straßenleuchten installiert. Sie sind mit LEDs der Tunable-White-Technik ausgestattet. Ihre Farbtemperatur lässt sich von 2.700 bis 6.000 K regeln.

Die Leuchten verfügen über drei Zhaga Book-18-Schnittstellen, um die Sensor- und Kommunikationsmodule aufzunehmen. Für die Kommunikation der Leuchten untereinander ist der neue D4i- und Zhaga-kompatible RF-Multimaster-Controller von Tridonic verantwortlich. Die Schnittstellen an der Unterseite der Leuchtengehäuse wurden in der ersten Testphase mit PIR-Sensoren bestückt.

Die eingesetzten Leuchten verfügen über drei Schnittstellen, um Sensor- und Kommunikationsmodule aufzunehmen. Für die Kommunikation der Leuchten untereinander ist der neue D4i- und Zhaga-kompatible RF Multimaster Controller von Tridonic verantwortlich.
Die eingesetzten Leuchten verfügen über drei Schnittstellen, um Sensor- und Kommunikationsmodule aufzunehmen. Für die Kommunikation der Leuchten untereinander ist der neue D4i- und Zhaga-kompatible RF Multimaster Controller von Tridonic verantwortlich.
(Bild: www.jeppecarlsen.com)

Diese Multisensoren hat Tridonic speziell für die Straßenbeleuchtung entwickelt. Sie verfügen über zwei PIR-Elemente mit asymmetrischen Linsen. Mit ihnen lassen sich auch zwei getrennte Bereiche erfassen. Die nach dem D4i-Standard entwickelten Treiber sollen sich leicht in Leuchten für IoT-Netzwerke integrieren lassen.

Überwacht und gesteuert wird die Anlage vom „PE Smart Urban Network“ von Paradox Engineering. Das auf Standards und offenen Datenmodellen basierende System erlaubt die vollständige Interoperabilität bei der Verwaltung von Geräten, Daten und Anwendungen.

Smarte Komponenten später nachrüsten

In der ersten Testphase wurden drei Use-Cases definiert und getestet. Sie sollen später in eine serienreife Lichtanwendung einfließen. Die Systemlösung „SIDEREA – Citizen Centric Lighting“ bietet ein umfassendes Portfolio auf Basis offener Standards für eine digitale und ressourcenschonende Straßenbeleuchtung in der Smart City von morgen.

Dazu gehören:

  • Asset Management: überwacht die Leuchten in Echtzeit,
  • Light on Demand: Minimiert Energieverbrauch und Lichtimmissionen oder
  • Dynamic Lighting: Passt die Farbtemperaturen an, um Aufmerksamkeit und Emotionen zu lenken.

Dank der ausgeklügelten Technik sind Städte und Gemeinden in der Lage, ihre Straßenbeleuchtungen nicht nur auf LED-Technik umzurüsten, sondern gleich eine intelligente Steuerungstechnik in ihr urbanes Netzwerk einzubeziehen. Das Besondere: Falls es die Kostensituation zum Zeitpunkt der Leuchtenmodernisierung noch nicht erlaubt, lassen sich die Steuerungskomponenten nachträglich in all jene Leuchten integriert werden, die das D4i-Siegel tragen.

Selbstlernende Algorithmen für Straßenleuchten

Während der Testphase geht es Tridonic darum, die digital vernetzten Stadt weiterzuentwickeln: Es wird erprobt, wie eine zukunftsfähige verkehrsabhängige Lichtregelung für Straßen integriert in das urbane Netzwerk aussehen könnte. Die Einbindung von Ampelanlagen ist ebenfalls vorgesehen.

Hier hilft Sensortechnik, die den Verkehrsfluss erfassen, die Dichte des Verkehrs bestimmen und die Beleuchtungsstärken an die jeweilige Situation angepasst. Dabei scannt ein Sensor mit integrierter Minikamera eine fest eingestellte und definierte Straßensituation. Er schickt die Daten jedoch nicht in die Cloud, sondern verarbeitet sie dezentral am Rand des Netzwerks (Edge) zu verwertbaren Informationen ohne jeglichen Personenbezug.

Das Licht wird abhängig vom Verkehrsfluss gedimmt. Dabei ist es wichtig, dass die Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer gewährleistet bleibt. Und noch etwas weitergedacht – würden die Sensoren mit einem selbstlernenden Algorithmus arbeiten, so könnten sie sich mit der Verarbeitung der eingehenden Datenmengen kontinuierlich weiterentwickeln und immer präzisere Ergebnisse liefern.

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