IoT and Smart Street Lighting Solutions | IoT và Các giải pháp chiếu sáng thông minh cho đường phố

     Để nói về các giải pháp chiếu sáng thông minh cho hệ thống đèn đường giao thông thì trước hết ZALAA Lighting xin mời bạn cùng tìm hiểu về các tiêu chí chung, cũng như chỉ tiêu và chất lượng mà bộ giao thông quy định trong chiếu sáng đường phố, sau đó sẽ đề cập đến các giải pháp chiếu sáng mang tính tiết kiệm và thông minh đáp ứng xu hướng hiện nay và trong tương lai.

1. Tiêu chí chung trong chiếu sáng đường phố

• Đáp ứng quy chuẩn Việt Nam QCVN 07-7:2016/BXD Công trình chiếu sáng về độ chói, độ đồng đều
• Đáp ứng về tiêu chuẩn chiếu sáng đường phố TCVN 259:2001.
• Chiếu sảng đảm bảo tính dẫn hướng, tao môi trường ánh sáng tốt, bảo đảm người tham gia giao thông an toàn với tốc độ quy định
• Lựa chọn nhiệt độ màu 4000K , 5000K, 6500K.
• Đèn chiếu sáng đường có chỉ số bảo vệ IP66, khả chống xung sét 10kV
• Đèn tự động Diming khi hoạt động độc lập hoặc điều khiển tại tủ; Diming 2-5 mức
• Đèn Đảm bảo kết nối điều khiển, giám sát hoạt động với trung tâm điều khiển chiếu sáng thành phố, có sẵn cổng kết nối điều khiển theo chuẩn 0¸÷10V

2. Chỉ tiêu và chất lượng trong chiếu sáng đường phố

   Việt Nam trong thời kỳ đổi mới như hiện nay, các hoạt động xã hội và nhu cầu tham gia giao thông ngày một tăng cao, Các phương tiện giao thông lưu hành trên đường và phố cũng rất đa dạng về chủng loại. Theo TCXDVN 104:2007 phân loại các tuyến đường phố thành 4 loại để đáp ứng nhu cầu thực tế về lưu lượng giao thông hiện hành, vì thế mà chỉ tiêu và chất lượng chiếu sáng cũng thay đổi như sau:

STT	Hạng mục chiếu sáng	Đặc điểm	Độ chói Ltb (cd/m2)	Độ chói đều chung Uo	Độ chói đều theo chiều dọc	Độ rọi ngang trung bình tối thiểu Etb(lux)
1	Chiếu sáng đường cao tốc đô thị	Tốc độ cao, mật độ cao, không có phương tiện thô sơ	2	0,4	0,7	_
2	Chiếu sáng đường cấp đô thị	Có dải phân cách Không dải phân cách	1,5 2	0,4 0,4	0,7 0,7	_
3	Chiếu sáng đường phố cấp khu vực	Có dải phân cách Không dải phân cách	1 1,5	0,4 0,4	0,5 0,5	_
4	Chiếu sáng đường phố nội bộ	Hai bên đường sáng Hai bên đường tối	0,75 0,5	0,4 0,4	_	_
5	Đường ngõ xóm		0,2-0,4

Trong đó:

• Chiếu sáng đường cao tốc

Đường cao tốc đô thị phục vụ giao thông có tốc độ cao, giao thông liên tục, đáp ứng lư­u lư­ợng và khả năng thông hành lớn. Tuyến đường có đặc điểm chiều rộng lòng đường (6-10 làn xe), vì vậy chiếu sáng đường đảm bảo được tính dẫn hướng, giúp lái xe xử lý nhanh chóng chính xác các tình huống xảy trên đường.

• Chiếu sáng đường cấp đô thị

Đường trục chính, được trục khu đô thị phục vụ giao thông tốc độ cao (tối đa 80km/h), giao thông có ý nghĩa toàn đô thị. Nối liền các trung tâm dân cư­ lớn, khu công nghiệp tập trung lớn, các công trình cấp đô thị, vì vậy chiếu sáng đường đảm bảo được tính dẫn hướng, đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông, làm đẹp cảnh quan đô thị ban đêm.

• Chiếu sáng đường cấp khu vực

Đường phố cấp khu vực phục vụ giao thông có ý nghĩa khu vực như­ trong khu nhà ở lớn, các khu vực trong quận. Vì vậy, chiếu sáng đảm bảo an toàn, an ninh cho người tham gia giao thông đồng thời làm đẹp cảnh quan đô thị ban đêm

• Chiếu sáng đường cấp nội bộ

Đường phố nội bộ là đường giao thông liên hệ trong phạm vi phường, đơn vị ở, khu công nghiệp, khu công trình công cộng hay th­ương mại…Vì vậy, chiếu sáng đảm bảo an toàn, an ninh cho người tham gia giao thông đồng thời làm đẹp cảnh quan đô thị ban đêm

• Chiếu sáng đường ngõ xóm

Đường ngõ xóm là xương sống của làng, ngõ xóm là nơi thể hiện nhịp đập, hơi thở, sức sống nội tại của làng. Từ sáng sớm tới tối khuya, từ xưa đã như vậy, trên đường làng lúc nào cũng tấp nập, người dân hối hả ngược xuôi. Chiếu sáng đường ngõ xóm còn góp phần nâng cao trật tự an ninh, hạn chế tệ nạn xã hội. Nên sử dụng các nguồn sáng và thiết bị chiếu sáng chuyên dụng nâng cao khả năng tiết kiệm điện, đủ lượng ánh sáng phù hợp với mật độ giao thông.

3. IoT và chiếu sáng công cộng thông minh

     Trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0 xu hướng xây dựng đô thị thông minh (Smart City) dựa trên nền tảng Internet kết nối vạn vật (Internet of Thing) IoT, trí tuệ nhân tạo để nâng cao chất lượng cuộc sống, sử dụng hiệu quả và bền vững các nguồn năng lượng, tài nguyên thiên nhiên, tối ưu hóa việc điều hành và các dịch vụ công ích trở nên cấp thiết. Thì giải pháp IoT cho hệ thống chiếu sáng thông minh dành cho đường phố là xu hướng, xu thế phát triển của các thành phố, của các quốc gia trên toàn thế giới cũng như tại Việt Nam.

• 3.1 Hệ thống đèn chiếu sáng IoT là gì?

Chiếu sáng đường phố và nơi công cộng là một dịch vụ cộng đồng quan trọng trong lĩnh vực cơ sở hạ tầng của một thành phố nói chung. Tuy nhiên với hệ thống đèn đường cũ và phương pháp quản lý lạc hậu có thể tiêu thụ tới 40% ngân sách dành cho năng lượng của một thành phố. Hệ thống đèn chiếu sáng IoT là hệ thống chiếu sáng sử dụng công nghệ IoT(Internet of Things) thông qua kết hợp cảm biến chiếu sáng công cộng và công nghệ năng lượng mới đầy hứa hẹn và tiết kiệm đang trở thành một giải pháp “Chiếu sáng công cộng thông minh” thay thế cho toàn bộ hệ thống cung cấp chiếu sáng công cộng thông thường hiện nay.

Sở dĩ “Chiếu sáng công cộng thông minh” đề cập đến cơ sở hạ tầng chiếu sáng nơi công cộng (đường phố, công viên …) thực hiện vai trò cung cấp ánh sáng công cộng truyền thống với những tính năng, công nghệ mới được thiết kế để tăng hiệu quả, năng suất và dịch vụ.

• 3.2 Mục đích của hệ thống chiếu sáng đường phố thông minh là gì?

• Tiết kiệm chi phí sử dụng điện từ 60% đến 70% do tự động điều chỉnh độ sáng theo môi trường khu vực. Đối với đèn năng lượng mặt trời thì phí sử dụng điện là bằng 0.
• Tiết kiệm từ 50% đến 80% chi phí bảo trì nhờ khả năng giám sát và điều khiển được từng cụm đèn hoặc từng đèn trong hệ thống.
• Tiết kiệm chi phí vận hành cho hệ thống đèn chiếu sáng thông minh. Và thậm chí bạn có giảm hoàn toàn chi phí nhân công vận hành.
• Tăng thời gian sử dụng bóng LED nhờ vào chế độ Dimming, giảm cường độ sáng của đèn.
• Phân tích và đánh giá được độ hiệu quả sử dụng năng lượng của đèn, từ đó có những thay đổi để phù hợp hơn và hiệu quả hơn.
• Cảnh báo sự cố hỏng đèn tức thì và cô lập riêng đèn bị hỏng để sửa chữa. Từ đó giảm ảnh hưởng đến quá trình chiếu sáng của toàn hệ thống.

Bên cạnh đó, hệ thống này phải đảm bảo phù hợp cho 05 nhóm người dùng chủ yếu trong 03 khu vực chính như sau:

• – Khu vực giao thông: Người lái xe; Người đi xe đạp; Người đi bộ;
• – Khu vực giải trí đô thị: Người đi dạo trong công viên;
• – Khu vực dân cư sinh sống: Cư dân cư trú, sinh sống hàng năm.

Ở phạm vi rộng hơn, hệ thống chiếu sáng công cộng thông minh cho phép các thành phố và đô thị điều chỉnh, thực thi các chiến lược chiếu sáng phù hợp với các điều kiện cụ thể như: Thay đổi cường độ, màu ánh sáng để phù hợp với từng hoàn cảnh không gian, thời gian và địa điểm phù hợp với từng khu vực, từng nhóm người sử dụng khác nhau.

4. Các giải pháp chiếu sáng thông minh cho đường phố

• 4.1 Giải pháp 1: Điều khiển IoT tới từng đèn

Thành phần hệ thống IoT chiếu sáng đường phố tới từng đèn

 

• Hệ thống Server
• Tủ điều khiển và giám sát: Đèn đường có thể kết nối với nhau và điều khiển, giám sát từ xa thông qua hệ thống tủ điều khiển.
• ứng dụng điều khiển, giám sát
• Thiết bị đèn Led tích hợp bộ điều khiển chiếu sáng kết nối không dây

Sơ đồ điều khiển hệ thống IoT tới từng đèn

• Phòng điều khiển trung tâm và các ứng dụng điều khiển sẽ kết nối với hệ thống Cloud bằng internet để truyền tín hiệu đi và thu nhận dữ liệu để giám sát từ xa.
• Các tủ Gateway sẽ kết nối với hệ thống đám mây Cloud để truyền tín hiệu đến các đèn trong hệ thống bằng mạng không dây.
• Việc hệ thống vận hành chủ yếu từ hệ thống mạng không dây giúp việc lắp đặt và vận hành có nhiều ưu điểm và tiện lợi hơn so với hệ thống dây trước đây.

Tính năng giải pháp IoT điều khiển từng đèn:

• Điều khiển, giám sát hệ thống đèn, từng đèn thông quan giao tiếp không dây.
• Quản lý trạng thái đèn, điều khiển trực tiếp, thiết lập ngữ cảnh theo lịch trình.
• Phần mềm điều khiển thiết bị thân thiện, dễ sử dụng có thể chạy trên nhiều nền tảng (ứng dụng công nghệ điện toán đám mây).
• Phần mềm quản lý dưới dạng sơ đồ, giúp việc quản lý được trực quan hơn và dễ dàng hơn rất nhiều.
• Thống kê tỉ lệ đèn lỗi, hỏng và thời gian hoạt động của hệ thống. Từ các báo cáo thông kê từ phần mềm giúp bạn kiểm soát tốt sự hoạt động cũng như có những điều chỉnh phù hợp với tình hình thực tế.
• Có thể mở rộng tích hợp với các nền tảng thông minh khác của thành phố như giao thông thông minh,...

Ưu điểm giải pháp:

• Tiết kiệm chi phí sử dụng điện
• Tiết kiệm chi phí vận hành (giảm hoàn toàn nhân công vận hành)
• Nâng cao tuổi thọ bóng đèn do giảm công suất và thời gian chiếu sáng
• Tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống tủ điện, cáp nguồn
• Kiểm soát thông minh và giám sát hệ thống từ trung tâm
• Cảnh báo sự cố đèn hỏng tức thì và cô lập riêng từng đèn bị hỏng để sửa chữa

Thiết bị:

Điều khiển, giám sát, quản lý các đèn chiếu sáng LED Nhận và gửi các dữ liệu 02 chiều từ phòng điều khiển giám sát và hệ thống đèn đường LED thông quan mạng viễn thông GPRS/3G/4G và mạng vô tuyến nội bộ giữa các đèn Toàn bộ các lịch trình hoạt động của hệ thống được lập trình và cài đặt sẵn hoặc được tùy biến cho phù hợp với thực tế từ trung tâm điều khiển Một thiết bị Gateway có thể điều khiển tới 124 tuyến đường, mỗi tuyến đường tối đa 124 đèn

Ứng dụng của hệ thống IoT cho từng đèn:

• Đường phố
• Đường cao tốc
• Tuyến đường quốc lộ
• Chiếu sáng thành phố
• Khu công nghiệp
• Nhà máy, xí nghiệm
• Công viên
• Khu tượng đài, tưởng niệm

 

• 4.2 Giải pháp 2: Giải pháp IoT điều khiển theo cụm

Thành phần hệ thống của giải pháp IoT điều khiển theo cụm

• Hệ thống Server
• Tủ điều khiển và giám sát: Đèn đường có thể kết nối với nhau và điều khiển, giám sát từ xa thông qua hệ thống tủ điều khiển.
• ứng dụng điều khiển, giám sát
• Thiết bị đèn Led điều khiển theo từng cụm

Sơ đồ điều khiển theo cụm:

Tính năng giải pháp chiếu sáng thông minh theo cụm:

• Điều khiển từ hệ thống: Từ trung tâm điều khiển tới từng tủ bằng Internet, từ tủ đến dãy đèn thông qua đường đây cấp điện nguồn.

• Tạo lịch điều khiển, thay đổi thời gian thực Dimming, bật/tắt tuyến đèn,  cụm đèn theo giờ

• Phần mềm quản lý thể hiện dưới dạng bản đồ

• Báo cáo thời gian hoạt động qua đó có thể tính toán tương đối và phân tích mức tiêu thụ năng lượng.

• Dễ dàng lắp đặt, vận hành, bảo trì, sửa chữa, tận dụng hệ thống cũ

Ưu điểm giải pháp IoT điều khiển theo cụm:

• Tiết kiệm chi phí sử dụng điện

• Tiết kiệm chi phí vận hành, giảm hoàn toàn nhân công vận hành

• Nâng cao tuổi thọ bóng đèn do giảm công suất và thời gian chiếu sáng

• kiểm soát thông minh và giám sát hệ thống từ trung tâm

Thiết bị:

Cấp nguồn điện động lực cho từng tuyến, cụm đèn Tắt/Mở đèn theo lịch trình và các chức năng khác từ trung tâm điều khiển. Tủ điều khiển hoạt động dựa trên cơ sở hạ tầng là nguồn điện được cấp từ lưới điện hạ thế. Toàn bộ các lịch trình hoạt động của tủ điện được lập trình và cài đặt sẵn hoặc được tùy biến cho phù hợp với thực tế từ trung tâm điều hành

Phần mềm điều khiển giải pháp IoT:

• Phần mềm có thể tương thích với PC, Laptop và các sản phẩm di động khác.

• Sử dụng để đóng cắt nguồn điện theo tuyến chiếu sáng

• Tạo lịch trình, thay đổi các tắt/mở dễ dàng theo ngày, giờ, thứ tự, theo mùa,...

• Hệ thống hoạt động liên tục 24/7. Hệ thống thân thiện với người sử dụng, không đòi hỏi cao về kiến thức vận hành. Hệ thống được thiết kế module hóa và có khả mở rộng nâng cấp dễ dàng.

• Toàn bộ phần mềm chiếu sáng đô thị được triển khai trên hạ tầng tính toán tại phòng điều khiển và giám sát hạ tầng đô thị thông minh

• Quản lý tình trạng hoạt động của tất cả các đèn, tủ điện điều khiển chiếu sáng trong hệ thống

• Phần mềm quản lý thể hiện dưới dạng bản đồ GIS. Xác định vị trí thiết bị dựa trên bản đồ trực tuyến

• Liên lạc giữa trung tâm điều hành  và các thiết bị đầu cuối điều khiển bộ đèn thông qua hạ tầng viễn thông tại địa phương.

 

• 4.3 Giải pháp 3: Chiếu sáng Dimming theo đèn

Đèn đường LED Dimming:

• Dimming là thay đổi cường độ ánh sáng - tiết giảm công suất phát ra từ đèn đường LED.
• Đèn sáng 100% công suất vào các khung giờ cao điểm và tự động Dimming công suất vào các khung giờ thấp điểm có lưu lượng giao thông thấp để tiết kiệm năng lượng.

Tính năng của giải pháp:

• Tích hợp khả năng Dimming trực tiếp lên đèn, không cần thêm thiết bị khác
• Tự động Dimming theo thời gian đã cài đặt
• Sử dụng trên chính hệ thống điện cũ
• Dimming theo nhu cầu sử dụng thực tế tại khu vực

Ưu điểm của giải pháp:

• Dimming đèn giúp tiết kiệm điện năng, giúp tiết kiệm được khoản tiền điện phải chi trả và thay thế bóng đèn
• Điều chỉnh độ sáng của đèn giúp tăng tuổi thọ của bóng đèn LED
• Dễ dàng lắp đặt và vận hành

 

• 4.4 Giải pháp 4: Sử dụng đèn năng lượng mặt trời

Có câu nói: "Like coffee and cake, LED’s and solar technology were destined to be the ultimate pairing" / "Giống như cà phê và bánh ngọt, công nghệ LED và năng lượng mặt trời đã được định sẵn để trở thành sự kết hợp tối ưu"

Tính năng giải pháp:

• Đèn có thể lặp đặt ở các vùng, các địa hình khác nhau. Từ khu vực xích đạo đến các vùng cực, nhiệt độ làm việc từ - 10 độ C đến 60 độ C
• Thiết kế đa dạng, theo module hoặc liền thể giúp dễ dàng lắp đặt
• Không cần sử dụng dây điện
• Biến đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện, nguồn năng lượng tái tạo vô tận, thân thiện môi trường
• Không gây ô nhiễm môi trường nhờ sử dụng nguồn năng lượng xanh
• Đâu tư một lần sử dụng lâu dài.

Vâng thưa quý vị, chúng tôi đang muốn đề cập đến dòng sản phẩm đèn led sử năng lượng mặt trời để chiếu sáng. Chưa hết! bởi vì khi Solar Lighting mà kết hợp với Dimming và IoT thì nó sẽ thế nào....đó là xu hướng của Smart City, Smart Street Lighting Solutions, Smart Street Light with Solar System...

Hệ thống chiếu sáng đường phố bằng đèn năng lượng mặt trời thông minh IOT

Ngày nay đèn đường năng lượng mặt trời đang dần thay thế cho những chiếc đèn đường thế hệ cũ, không chỉ để tiết kiệm điện mà chúng đóng vai trò như một cổng thông tin chính có khả năng cảm nhận và báo cáo nhiều hơn những gì bạn có thể tưởng tượng. Thật vậy, thị trường toàn cầu cho đèn đường thông minh được dự đoán là 18 tỷ đô la mỗi năm vào năm 2024. Mặc dù con số đó nghe có vẻ khó tin, nhưng lần tới khi bạn lái xe dưới một bãi đậu xe hoặc đi qua một ngã tư, bạn sẽ nhìn thấy những đèn đường năng lượng mặt trời thông minh này.

Hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời thông minh bao gồm video và các khả năng cảm biến khác có thể đo lường hoạt động của người đi bộ và mô hình giao thông, giám sát chất lượng không khí và có thể cung cấp giám sát video để đảm bảo an ninh - hoặc phát hành vé. Chiếu sáng năng lượng mặt trời và chiếu sáng thông minh đang nhanh chóng kết hợp thành chiếu sáng năng lượng mặt trời thông minh trong nhiều ứng dụng.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ truyền thông toàn cầu, các ứng dụng hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời IOT đô thị ngày càng thông minh hơn.