Como funciona a iluminação pública inteligente?

Houve uma época em que as ruas eram cobertas por lâmpadas de sódio de alta pressão (HPS). De acordo com um estudo de 2002 da Navigant Consulting para o Departamento de Energia dos EUA, o consumo de energia para iluminação pública fixa era de 57,8 TWh/ano. As lâmpadas de descarga de alta intensidade (HID), com 50,2 TWh/ano, contribuíam significativamente para o consumo de energia. A enorme demanda energética tornou a iluminação pública inteligente uma tecnologia essencial para países do mundo todo.

As luzes LED são parte integrante desses sistemas. Elas proporcionam melhor lúmens por watt (lm/W), garantindo maior eficiência energética, e sua natureza eletrônica permite oferecer recursos exclusivos considerados impossíveis com as tecnologias de iluminação tradicionais.

Os sistemas de iluminação pública inteligente em LED possuem recursos como posicionamento GPS automático, dimerização automática, iluminação baseada em fusos horários de latitude e longitude, upload automático de parâmetros, relatórios estatísticos de consumo de energia e alarmes de anomalias nos parâmetros. A combinação desses recursos abre caminho para uma iluminação externa sistemática, automatizada e eficiente. Este artigo abordará todos os mecanismos de funcionamento da iluminação pública inteligente, seus benefícios e seus tipos. Vamos começar!

Sistema de Iluminação Pública Inteligente e seus Componentes

Quando usamos a palavra "inteligente" para descrever qualquer sistema, queremos dizer que ele pode coletar dados usando sensores e tomar decisões com base em resultados computacionais obtidos por processadores. Os usuários de sistemas inteligentes podem personalizar o processamento para alcançar os resultados desejados.

Um sistema de iluminação pública inteligente garante eficiência energética, reduz o consumo de energia e diminui a poluição luminosa, ao mesmo tempo que aumenta o conforto público. Diversos componentes atuam em conjunto para formar um sistema de iluminação pública inteligente. Veja os detalhes a seguir:

● Sensores

Os sensores funcionam como entradas para o sistema de iluminação, coletando dados com base nas condições ambientais. Eles são instalados na luminária ou no poste e fornecem informações ao sistema. Na próxima seção, exploraremos os diferentes tipos de sensores.

● Comunicação

Os sistemas de iluminação pública inteligentes utilizam métodos de comunicação como Zigbee, LoRa (longo alcance), NB-IoT (Internet das Coisas de banda estreita), Wi-Fi e redes celulares para estabelecer a comunicação entre as luzes e o sistema de controle central.

● Luz LED regulável

Qualquer sistema de iluminação pública inteligente requer uma lâmpada LED dimerizável. Essa lâmpada contribui significativamente para a eficiência energética do sistema e, consequentemente, para sua funcionalidade geral. A vantagem de poder ajustar o brilho de acordo com a demanda, utilizando um pequeno circuito eletrônico, torna seu método de geração de luz ideal para sistemas de iluminação.

● Chip de processamento

Para controlar o sistema de iluminação, é necessário um chip de processamento que se comunique com um software de controle central. Esse chip altera o brilho, coleta dados, monitora os dispositivos e os controla para integrar todos os dispositivos em um sistema inteligente de iluminação pública.

● Fonte de alimentação

Os circuitos impressos ou chips de LED operam com níveis de tensão entre 0 e 12V. Portanto, é necessária uma fonte de alimentação. Ela converte a alta tensão da rede elétrica na tensão desejada para o LED, com base nos requisitos do chip de processamento. Essas fontes também são chamadas de drivers para luminárias de LED. Dependendo da implementação de LED do fabricante da iluminação pública inteligente, elas podem ser do tipo dimerizável 0-10V, com temporizador, DALI ou PWM.

● Software de Controle Central

É um software intuitivo com uma interface que permite o gerenciamento inteligente da iluminação pública por meio de um computador ou dispositivo móvel. Também é conhecido como Sistema de Gerenciamento Central (CMS). Existem muitos softwares proprietários de diversos fabricantes de sistemas de iluminação, sendo alguns populares o Atrius da Acuity Brands, o LumiGrid da Digital Lumens, o iLumin da Hubbell Lighting, o Interact da Signify e o nLight da Cree Lighting.

● Sistema de Gestão Central (CMS) para Iluminação Pública Inteligente

Sensores para iluminação pública inteligente

Em uma cidade saturada de carros e pedestres, os sensores dos sistemas inteligentes de iluminação pública atuam como olhos e ouvidos. Em vez de ligar e desligar as luzes manualmente, o feedback dos sensores automatiza o sistema de iluminação por meio de fotocélulas e sensores de movimento. No entanto, os sistemas modernos também incluem sensores de vibração e som para um sistema integrado de gestão urbana.

❖ Sensor de luz ambiente

Sensores ópticos estão se tornando parte integrante da iluminação pública inteligente por LED. Eles monitoram as condições de luz ambiente para ajustar a intensidade ou o brilho da iluminação. Também podem desligar a luz com base nas condições de luz natural. Esses sensores são células fotovoltaicas que produzem eletricidade quando expostas à luz solar. A intensidade da luz que incide sobre a célula fotovoltaica é convertida em eletricidade, que atua como um sinal.

❖ Sensores de iluminação pública para pedestres

A detecção da passagem de uma pessoa junto ao poste de luz também resultará no aumento e na diminuição do brilho da iluminação pública. A iluminação pública inteligente em LED aumentará a eficiência com base na técnica de implementação. Os sensores detectarão o movimento do pedestre e aumentarão o brilho das luzes à frente e atrás do pedestre, mantendo um brilho baixo no restante do percurso.

❖ Sensores de tráfego

Operar a iluminação pública com brilho máximo desperdiça energia e recursos quando o tráfego é baixo à noite. Sensores de tráfego detectam veículos que se aproximam e aumentam o brilho da via à frente, enquanto reduzem o brilho da via atrás deles. Um protocolo de comunicação rápido é necessário, pois os sinais dos sensores de tráfego precisam chegar à unidade de processamento para uma tomada de decisão ágil.

❖ Sensores de iluminação pública meteorológicos

O sistema de iluminação pública inteligente em LED obtém dados meteorológicos e os envia para o sistema de gerenciamento central (CMS). Os sensores incluem sensores de temperatura, umidade, velocidade do vento, barômetros e pluviômetros. Além disso, os modernos sensores ultrassônicos são compactos. Os instaladores podem colocá-los acima da luminária, ocupando pouco espaço ou adicionando pouco peso ao conjunto. Este sistema pode auxiliar a gestão da cidade e fornecer dados às autoridades em uma escala maior.

❖ Sensores de som para iluminação pública

Em postes de iluminação, a administração municipal pode instalar detectores de som para garantir a segurança dos cidadãos. Os sensores presentes nesses detectores podem identificar disparos e fornecer às autoridades a localização geográfica para que tomem as medidas necessárias. O detector envia as informações, utilizando o protocolo de comunicação definido, para o sistema de gestão de comunicações (CMS), que as encaminha para a agência policial designada.

❖ Sensores de vibração para iluminação pública

Sensores de vibração para detecção de terremotos também podem ser instalados acima de postes de iluminação pública para detectar e tomar as medidas necessárias com antecedência. Eles podem fornecer dados em tempo real de vários locais para análises detalhadas e respostas precisas.

Mecanismo de funcionamento do sistema de iluminação pública inteligente

O mecanismo de funcionamento de um sistema de iluminação pública inteligente envolve o uso de um controlador, componentes de iluminação, energia, comunicação e outros sistemas de detecção. Todos os componentes comunicam-se continuamente com o controlador.

Os sensores enviam dados para o controlador, que os converte para formato digital para transmissão e controle. O controlador também se comunica com o módulo de potência para ajustar o brilho da iluminação LED ou executar a função liga/desliga. Como mencionado na seção anterior, ele gera alertas para o sistema CMS e fornece dados usando um protocolo de comunicação, como 4G, Wi-Fi ou qualquer outro.

Como funciona um sistema inteligente de controle de iluminação pública?

Benefícios da iluminação pública inteligente em LED

Os sistemas de iluminação pública inteligentes baseados em LED oferecem enormes vantagens em termos econômicos, de segurança e de personalização, que os sistemas de iluminação tradicionais não conseguem alcançar. Aqui estão alguns dos principais benefícios da iluminação inteligente em LED:

• Eficiência energética: Reduz o consumo de energia utilizando detectores de movimento e funções de regulação de intensidade para fornecer iluminação apenas quando necessário.
• Economia de custos: Reduz os custos de eletricidade em 50 a 75% e proporciona um rápido retorno do investimento.
• Segurança Pública: Aumenta a segurança através de melhor iluminação e da integração de sensores que detectam disparos e monitoram o tráfego.
• Coleta de dados: reúne dados essenciais para ajudar as cidades a tomar decisões bem fundamentadas e melhorar a usabilidade para os moradores.
• Escalabilidade e Flexibilidade: Fácil de dimensionar e adaptar à cidade inteligente do futuro sem exigir mudanças completas na infraestrutura da cidade.
• Impacto ambiental: Reduza as emissões de CO2 para apoiar seus objetivos de sustentabilidade.
• Melhorias na manutenção: Facilita o monitoramento remoto e reduz os custos de manutenção por meio de atualizações e alertas em tempo real.
• Desenvolvimento urbano: Forma a base para a infraestrutura de cidades inteligentes, permitindo o monitoramento da qualidade do ar, o controle do tráfego, a disponibilização de Wi-Fi público e muito mais.
• Benefícios econômicos: Aumenta a receita das empresas locais e reduz os índices de criminalidade por meio da melhoria dos ambientes urbanos.
• Longa vida útil: Devido à longa vida útil das lâmpadas LED - até 20 anos - elas precisam ser substituídas com menos frequência e, portanto, são mais baratas.

Estudos de caso de iluminação pública inteligente em LED

Inúmeros estudos de caso comprovaram a viabilidade dos sistemas de iluminação pública inteligente em LED. Diversas cidades ao redor do mundo estão adotando a tecnologia, e os resultados merecem ser discutidos. Aqui estão alguns exemplos:

1. Chicago

Chicago está na vanguarda com um projeto de 160 milhões de dólares para substituir 85% de sua iluminação pública por postes de luz inteligentes. A iniciativa prevê uma redução no consumo de energia entre 50% e 75%.

2. Los Angeles

80% das vias de Los Angeles agora possuem postes de iluminação inteligentes instalados. As luzes conectadas têm lâmpadas de LED, conectividade sem fio 4G LTE e sensores para detectar tiros e outras ameaças. No primeiro ano, Los Angeles registrou uma redução de 63% nos custos de energia e uma melhoria na cobertura de celular em toda a cidade.

3. Dallas, Texas

O programa Smart Cities Living Lab conta com 23 postes de iluminação inteligentes com lâmpadas LED e dispositivos para gestão de estacionamento, irrigação de jardins e qualidade do ar no Distrito Histórico de West End, em Dallas. Os resultados incluem uma redução de 35% nos custos de energia, um aumento de 12% na receita dos comércios locais e uma queda de 6% na criminalidade. Se Dallas implementar totalmente a tecnologia em seus 85.000 postes de iluminação, poderá economizar cerca de US$ 90 milhões por ano.

4. Schenectady, Nova Iorque

Utilizando lâmpadas LED, Schenectady está implementando iluminação pública inteligente com sensor de movimento para diminuir a intensidade da luz quando não há tráfego. Toda a rede é acessível por meio de um navegador web seguro. Câmeras HD em postes de luz melhoram o fluxo de tráfego e a segurança dos cidadãos. O prefeito está explorando outras maneiras de aproveitar a tecnologia IoT para a manutenção da cidade e melhorias na infraestrutura.

5. Yasi, Romênia

O projeto de iluminação pública inteligente em Yasi, Romênia, visa transformar a iluminação pública nos subúrbios. Inicialmente, mais de 8.000 postes de iluminação inteligentes foram instalados pela administração municipal, e modos inteligentes de economia de energia e dimerização automática foram adotados para reduzir o consumo de energia em mais de 50%. A CHZ Lighting, em colaboração com a Zhejiang Fangda Intelligent Control Co., Ltd., lançou postes de iluminação inteligentes utilizando a mais recente tecnologia de interconexão 4G. O sistema utiliza um controlador centralizado para enviar sinais à nuvem, permitindo o monitoramento remoto e o controle da dimerização por meio de servidor e dispositivos móveis.

6. Suceava, Romênia

Em Suceava, na Romênia, a CHZ Lighting instalou mais de 1.600 postes de iluminação inteligentes ST29-30W na cidade e em seus arredores. Utilizando a mais recente tecnologia de interconexão 4G, cada poste faz parte de um grupo interconectado, com sinais enviados para a nuvem por um controlador centralizado. O resultado é uma forma de os proprietários manterem o controle e até mesmo gerenciarem as luzes remotamente, operando-as e economizando grandes quantidades de energia de forma eficiente. O projeto foi muito bem recebido, melhorando significativamente a qualidade da iluminação, reduzindo o consumo de eletricidade e simplificando a manutenção.

Vantagens da Iluminação Pública Inteligente CHZ Lighting

Se você busca uma marca confiável para o seu projeto de iluminação pública inteligente, a CHZ Lighting é a escolha certa. Ela incorpora diversos recursos que seriam impossíveis em um sistema de iluminação tradicional. Veja as principais vantagens de escolher a CHZ Lighting para uma instalação completa de iluminação pública:

• CAT4 para comunicação: O uso da comunicação 4G em banda completa para uma conexão confiável permite o posicionamento automático por GPS do cartão SIM do poste de iluminação.
• Transmissão de dados: Essas lâmpadas podem fornecer automaticamente relatórios estatísticos de consumo de energia e carregar parâmetros automaticamente.
• Sistema de alarme: Os controladores de LED enviam um sinal ao CMS (Sistema de Gerenciamento de Configuração) sobre qualquer anomalia nos parâmetros, o que pode reduzir os custos com visitas da equipe de manutenção.
• Circuito de controle: Escurecimento automático baseado em três técnicas: 0-10V / Temporizador / DALI. As luzes podem detectar automaticamente a geolocalização (latitude e longitude) para ligar/desligar os LEDs de acordo com o nascer e o pôr do sol.
• Chips de LED SMD Premium: Utiliza chips Philips 3050 ou 5050 de alta qualidade para uma eficiência luminosa superior a 160 lm/W.
• Drivers robustos: Todas as luzes LED da CHZ utilizam drivers MW, um dos líderes do setor.
• Certificações: A CHZ fabrica seus produtos LED utilizando tecnologia padronizada e certificações internacionais, incluindo CE, CB, ENEC+, ENEC, RoHS, ISO9001, ISO14001, ISO50001 e ISO45001.
• Classificação IP: A CHZ Lighting produz invólucros que oferecem classificação IP66 / IK09 para resistência à água, areia e impactos.
• Vida útil: Os módulos de iluminação CHZ oferecem mais de 50.000 horas de vida útil.

Conclusão

A tecnologia de iluminação pública inteligente já está comprovada e consolidada. Inúmeros exemplos demonstram a viabilidade desses sistemas para o desenvolvimento urbano moderno. É possível incorporar sensores de clima, som, luminosidade, terremoto e proximidade para criar um sistema robusto que protege as autoridades em diversas condições de campo nas cidades. Esses sistemas podem reduzir as contas de energia e auxiliar no controle da criminalidade por meio de detectores de disparos.

O sistema de iluminação pode incluir módulos de alerta público, câmeras, sinalização digital e outras aplicações para iluminação pública. A rápida conectividade 4G dos dispositivos de iluminação pública inteligente da CHZ libera um enorme potencial para incorporar mais sensores e dispositivos à unidade. Visite o site da CHZ Lighting para encontrar uma ampla gama de soluções ideais para iluminação pública inteligente. Esperamos que você encontre os produtos para o seu próximo grande projeto de iluminação pública inteligente!