مخطط تفصيلي

• مقدمة
• تكامل التكنولوجيا وتطبيقها
  • واجهات Zhaga المتكاملة
  • تقنيات الاتصالات اللاسلكية
  • برنامج إدارة البيانات
• مستوى الذكاء
• الحفاظ على الطاقة والتأثير البيئي
• السياسة والاستثمار
• معايير قبول إنارة الطرق
  • الاستنارة
  • درجة حرارة اللون
  • التحكم في الوهج
  • كفاءة الطاقة
• أنظمة التحكم الرئيسية
  • سيتي تاتش من سيجنيفاي
  • IntelliLight من Flashnet
  • CitySense على قناة Tvilight
  • نظام T-Light اللاسلكي عن بعد
  • تلينسا بلانيت
  • شبكة LightGrid من GE
  • شريدر إكسيدرا
  • سيمكون للإضاءة
• الكلمات النهائية

إن سعي الإنسان الدائم نحو التكنولوجيا، والمدن في جميع أنحاء الولايات المتحدة خير دليل على ذلك. ويُعد السعي نحو الذكاء وكفاءة الطاقة، واعتماد أنظمة تحكم متقدمة في إنارة الشوارع، في طليعة هذا التحول.

لا تُحسّن هذه التقنيات المتطورة جماليات المدن فحسب، بل تُخفّض أيضًا استهلاك الطاقة والآثار البيئية. فمن خلال دمج أنظمة التحكم الذكية والاتصالات اللاسلكية وإدارة البيانات، تُحدث أنظمة إنارة الشوارع الحديثة ثورةً في طريقة إنارة الأماكن العامة.

يستكشف هذا المقال أحدث الابتكارات والمعايير التي تشكل مستقبل أنظمة التحكم في إضاءة الشوارع الذكية في الولايات المتحدة، مع تسليط الضوء على أهميتها في إنشاء بيئات حضرية مستدامة وآمنة ومتصلة.

تكامل التكنولوجيا وتطبيقها

في أنظمة إنارة الشوارع الذكية الحديثة، يُعدّ التكامل السلس للتقنيات المتقدمة أمرًا أساسيًا لتحسين الأداء وكفاءة الطاقة وإدارة المدن. يُقدّم هذا القسم لمحة عامة عن التقنيات الأساسية التي تُحرّك هذه الأنظمة: واجهات Zhaga، والاتصالات اللاسلكية، وبرامج إدارة البيانات.

واجهات Zhaga المتكاملة

أصبحت واجهات Zhaga معيارًا في أضواء الشوارع بالخلايا الضوئيةتوفر منصة عالمية لتوصيل أجهزة الاستشعار ووحدات التحكم وغيرها من الأجهزة. تضمن هذه المقابس الموحدة التوافق بين مختلف الشركات المصنعة، وتُبسّط عملية الترقية. زاغا وتسمح الواجهات بتثبيت العقد الذكية بسهولة، مما يتيح للمدن نشر وإدارة حلول إضاءة الشوارع الذكية بمرونة وقابلية للتطوير بشكل أكبر.

تقنيات الاتصالات اللاسلكية

الاتصالات اللاسلكية، والتي تعتبر حيوية لأنظمة إضاءة الشوارع الذكية لأنها توفر المراقبة والتحكم وتبادل المعلومات في الوقت الفعلي.

في حين أن هناك تقنيات مختلفة متاحة يمكنها أن تخدم هذا الغرض، لورا, إنترنت الأشياء ضيق النطاق، و زيجبي يُنصح باستخدام هذه التقنيات. تتميز هذه التقنيات بانخفاض متطلبات الطاقة، وقدراتها على المدى البعيد، وميزات نقل البيانات الآمنة.

تتيح مثل هذه البروتوكولات الإدارة عن بعد أجهزة استشعار الضوء الضوئية الخارجية التي تسمح للمشغلين بضبط مستويات الإضاءة، وتحديد الأخطاء، وتحسين استخدام الطاقة مع الحد الأدنى من التدخل اليدوي.

برنامج إدارة البيانات

يُعدّ برنامج إدارة البيانات عنصرًا أساسيًا في عمليات إنارة الشوارع الذكية. أولًا، تُجمع المعلومات المتعلقة باستهلاك الطاقة، واحتياجات الصيانة، والأداء العام للنظام باستخدام أجهزة استشعار أو أجهزة متصلة أخرى.

ويتم بعد ذلك تحليل هذه البيانات المجمعة لاتخاذ قرارات تعتمد على البيانات من شأنها في نهاية المطاف تعزيز الكفاءة وخفض التكاليف وتحسين السلامة العامة.

مستوى الذكاء

تُعدّ قدرات التعتيم التلقائي سمةً مميزةً لأنظمة إنارة الشوارع الذكية في الولايات المتحدة. فهي تُمكّن الإنارة من ضبط سطوعها بناءً على الظروف البيئية والبيانات اللحظية. وبمساعدة أجهزة استشعار وخوارزميات متطورة، تكتشف هذه الأنظمة مستويات الإضاءة المحيطة، وحركة المرور، ووجود المشاة، مما يُمكّنها من تعتيم الإنارة وإضاءةها بسهولة.

ومن خلال القيام بذلك، يمكن تحقيق توفير في الطاقة يصل إلى نحو 50% وفي نفس الوقت تقليل وقت تشغيل تركيبات LED مما يؤدي بدوره إلى إطالة عمرها الافتراضي.

علاوة على ذلك، يُقلل التعتيم التلقائي من تلوث الضوء ويُحسّن جودة الإضاءة الحضرية، مما يضمن السلامة والرؤية خلال ساعات الذروة. يُعدّ هذا النهج الذكي للتحكم في الإضاءة عاملاً أساسياً في كفاءة الطاقة واستدامة أنظمة إنارة الشوارع الذكية الحديثة.

الحفاظ على الطاقة والتأثير البيئي

لتقليل البصمة الكربونية للبنية التحتية الحضرية، يُعدّ اعتماد إضاءة LED ومصادر الطاقة المتجددة أمرًا بالغ الأهمية. ومن الأمثلة البارزة في هذا الصدد في الولايات المتحدة الأمريكية لوس أنجلوسحيث تم تحديث جميع مصابيح الشوارع تقريبًا إلى مصابيح LED. وقد أدى هذا التغيير إلى انخفاض استهلاك الطاقة بمقدار 64%، وانخفاض انبعاثات الكربون بمقدار 67,000 طن متري سنويًا.

هؤلاء عناصر التحكم الضوئيةتُجسّد أنظمة الطاقة الشمسية، التي غالبًا ما تُدمج مع الألواح الشمسية أو طاقة الرياح، كيف يُمكن للمدن خفض استهلاك الكهرباء بشكل كبير مع تعزيز الاستدامة. ومن خلال الاستثمار في هذه التقنيات، لا تُخفّض البلديات تكاليف التشغيل فحسب، بل تُساهم أيضًا بشكل كبير في تحقيق الأهداف البيئية العالمية.

السياسة والاستثمار

في ظل التحول نحو إنارة الشوارع الذكية في الولايات المتحدة، تُعدّ السياسات والاستثمارات حجر الزاوية في هذه الثورة. وقد لاحظت الحكومات الفيدرالية والمحلية أن أنظمة الإضاءة الذكية تُخفّض استهلاك الطاقة، وترفع مستويات السلامة، وتُسهم في تحديث الهياكل الحضرية.

على سبيل المثال، وزارة الطاقة الأمريكية أطلقت برامج متنوعة لتعزيز الإضاءة الموفرة للطاقة، وتقدم منحًا ودعمًا فنيًا للمدن التي تخطط لتقنية إنارة الشوارع الذكية. تجدر الإشارة إلى أن هذه المشاريع ما كانت لتتحقق لولا التمويل الخاص. على سبيل المثال، تقدم شركة سيمنز حلولًا مالية مصممة خصيصًا تُمكّنها من تطبيق أنظمة الإضاءة الذكية رغم محدودية الميزانية.

وتعتبر هذه الاستثمارات ضرورية لتوسيع خطط المدن الذكية على مستوى البلاد من خلال توفير رأس المال والمهارات الفنية لتطوير أنظمة الإضاءة المتقدمة التي تتوافق مع معايير الكفاءة والاستدامة الحالية.

معايير قبول إنارة الطرق

لضمان السلامة والكفاءة، يجب أن تلتزم أنظمة إنارة الشوارع الذكية بالمعايير المحددة في "دليل إنارة الطرق". تشمل هذه المعايير عدة جوانب أساسية:

الاستنارة

مستويات الإضاءة ضرورية لتوفير رؤية كافية على الطرق. يحدد الدليل مستويات الإضاءة الدنيا والقصوى حسب نوع الطريق وحجم حركة المرور، مما يضمن إضاءة الشوارع بشكل كافٍ دون هدر الطاقة.

درجة حرارة اللون

تؤثر درجة حرارة اللون بشكل مباشر على جودة الرؤية للسائقين والمشاة على حد سواء. يتراوح النطاق الموصى به بين 3000 و4000 كلفن. يحقق هذا النطاق التوازن المثالي بين الوضوح وتجنب الإضاءة القوية أو غير الطبيعية التي قد تسبب الانزعاج أو التشتيت.

التحكم في الوهج

يُقلل التحكم الفعال في الوهج من إزعاج الرؤية ويعزز السلامة. لذلك، يُحدد الدليل متطلبات حجب وتوجيه الضوء، خاصةً في المناطق السكنية والمناطق ذات الكثافة المرورية العالية، للحد من الوهج. يُساعد هذا على ضمان وصول الضوء إلى المكان المطلوب بدقة دون سطوع زائد قد يُضعف الرؤية.

كفاءة الطاقة

كفاءة الطاقة هي محور أساسي للمعايير، وتعزيز استخدام تقنية LED و أجهزة استشعار الخلايا الضوئية لتقليل استهلاك الطاقة. يشجع الدليل على دمج إمكانيات التعتيم والإضاءة التكيفية، التي تضبط السطوع بناءً على الظروف الآنية، مما يعزز توفير الطاقة.

أنظمة التحكم الرئيسية

أنظمة التحكم الذكية في إنارة الشوارع ضرورية لإدارة شبكات الإضاءة الحضرية بكفاءة. فيما يلي ثمانية أنظمة تحكم ذكية شائعة الاستخدام في الولايات المتحدة، ولكل منها ميزات فريدة:

سيتي تاتش من سيجنيفاي

تقدم CityTouch منصة سحابية لإدارة إنارة الشوارع عن بُعد. توفر بيانات آنية حول استهلاك الطاقة، واحتياجات الصيانة، وأداء الإضاءة. تتيح ميزة الإضاءة التكيفية تعتيمًا تلقائيًا حسب حالة المرور، مما يعزز كفاءة الطاقة.

IntelliLight من Flashnet

تشتهر IntelliLight بقدراتها القوية في الاتصالات اللاسلكية باستخدام تقنية LoRaWAN. فهي تتيح التحكم في أعمدة الإنارة ومراقبتها في الوقت الفعلي، مع توفير تحليلات مفصلة واكتشاف الأعطال لتقليل تكاليف الصيانة.

CitySense على قناة Tvilight

يستخدم نظام CitySense من Tvilight مستشعرات الحركة لاكتشاف وجود المشاة والمركبات، وضبط مستويات الإضاءة وفقًا لذلك. هذا التعتيم الديناميكي لا يوفر الطاقة فحسب، بل يعزز السلامة في المناطق الحضرية أيضًا.

نظام T-Light اللاسلكي عن بعد

T-Light نظام مرن متوافق مع بروتوكولات اتصال متنوعة مثل Zigbee وNB-IoT. يوفر إدارة مركزية، واكتشاف الأعطال، وإعداد تقارير استهلاك الطاقة، مما يجعله مثاليًا للاستخدامات واسعة النطاق في المدن الذكية.

تلينسا بلانيت

PLAnet هو نظام شبكة واسعة النطاق (LPWAN) منخفض الطاقة، مصمم لشبكات الإضاءة الحضرية الكبيرة. يوفر هذا النظام تحكمًا دقيقًا ومراقبة دقيقة لكل إنارة شارع، مما يُمكّن المدن من تحسين استخدام الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون.

شبكة LightGrid من GE

يستخدم نظام LightGrid من جنرال إلكتريك تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للتحكم في إنارة الشوارع بناءً على الموقع. يوفر النظام بيانات استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي، ويتيح للمدن إنشاء جداول إضاءة مخصصة، مما يُحسّن الكفاءة والسلامة.

شريدر إكسيدرا

شريدر إكسيدرا منصة مفتوحة وقابلة للتشغيل البيني، تتميز بتحكم متقدم في الإضاءة، مثل التعتيم التكيفي واكتشاف الأعطال. تتكامل هذه المنصة مع مختلف أجهزة الاستشعار والأجهزة لتحسين كفاءة الطاقة وتقليل تكاليف الصيانة.

سيمكون للإضاءة

يعمل نظام سيمكون بالاستفادة من تقنية إنترنت الأشياء. يوفر النظام مراقبةً وتحكمًا عن بُعد في إنارة الشوارع، بالإضافة إلى تحليلات متقدمة للصيانة التنبؤية. كما يتكامل بسلاسة مع البنية التحتية الحالية للمدينة، مما يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات لمشاريع المدن الذكية.

الكلمات النهائية

يُسهم دمج أحدث التقنيات والالتزام بالمعايير الصارمة في تطوير أنظمة إنارة الشوارع الذكية في الولايات المتحدة، مما يجعل البيئات الحضرية أكثر أمانًا وكفاءة في استخدام الطاقة. بالنسبة للمدن التي تتطلع إلى تطبيق هذه الأنظمة المتقدمة، تشي-سوير تقدم حلول إضاءة ذكية موثوقة، بما في ذلك الخلايا الضوئية، لضمان أداء قوي وفعال. استكشف مجموعة منتجات تشي-سوير للارتقاء ببنية الإضاءة التحتية في مدينتك.

الروابط الخارجية

• https://en.wikipedia.org/wiki/LoRa
• https://en.wikipedia.org/wiki/Narrowband_IoT
• https://en.wikipedia.org/wiki/Zigbee
• https://lalights.lacity.org/connected-infrastructure/led_program.html
• https://www.energy.gov/scep/slsc/outdoor-lighting