¿Cómo funciona el alumbrado público inteligente?

Hubo épocas en que las bombillas de sodio de alta presión (HPS) inundaban las calles. Según un estudio de 2002 realizado por Navigant Consulting para el Departamento de Energía de EE. UU., el consumo energético del alumbrado público exterior fijo era de 57,8 TWh/año. Las lámparas de descarga de alta intensidad (HID), con 50,2 TWh/año, representaban una parte importante del consumo energético. Los enormes requerimientos energéticos han convertido al alumbrado público inteligente en una tecnología indispensable para países de todo el mundo.

Las luces LED son fundamentales para estos sistemas. Proporcionan una mayor eficiencia energética (lúmenes por vatio [lm/W]) y su naturaleza electrónica les permite ofrecer características únicas que se consideran imposibles con las tecnologías de iluminación tradicionales.

Los sistemas de alumbrado público inteligente LED cuentan con funciones como posicionamiento GPS automático, atenuación automática, iluminación basada en zonas horarias de latitud y longitud, carga automática de parámetros, informes estadísticos de consumo energético y alarmas por anomalías en los parámetros. Estas funciones, en conjunto, permiten una iluminación exterior sistemática, automatizada y eficiente. Este artículo abordará todos los mecanismos de funcionamiento del alumbrado público inteligente, sus beneficios y sus tipos. ¡Comencemos!

Sistema de alumbrado público inteligente y sus componentes

Cuando usamos el término "inteligente" para describir cualquier sistema, nos referimos a que puede recopilar datos mediante sensores y tomar decisiones basadas en el procesamiento de datos mediante procesadores. Los usuarios de sistemas inteligentes pueden personalizar el procesamiento para lograr los resultados deseados.

Un sistema de alumbrado público inteligente garantiza la eficiencia energética, reduce el consumo de energía y disminuye la contaminación lumínica, a la vez que mejora el confort público. Varias partes, en conjunto, realizan la función de un sistema de alumbrado público inteligente. Aquí están sus detalles:

● Sensores

Los sensores actúan como entradas al sistema de iluminación, recopilando datos según las condiciones ambientales. Se instalan en la luminaria o poste y proporcionan información al sistema. En la siguiente sección, exploraremos los distintos tipos de sensores.

● Comunicación

Los sistemas de alumbrado público inteligente utilizan métodos de comunicación como Zigbee, LoRa (largo alcance), NB-IoT (Internet de las cosas de banda estrecha), Wi-Fi y redes celulares para comunicarse entre las luminarias y el sistema de control central.

● Luz LED regulable

Todo sistema de alumbrado público inteligente requiere una luz LED regulable. Esta luz contribuye significativamente a la eficiencia energética del sistema y, por ende, a su funcionalidad general. La ventaja de poder ajustar el brillo según la demanda mediante un pequeño circuito electrónico hace que su método de generación de luz sea ideal para sistemas de iluminación.

● Chip de procesamiento

Para controlar el sistema de iluminación, se necesita un chip procesador que se comunique con un software de control central. Este chip ajusta el brillo, recopila datos, supervisa los dispositivos y los controla para integrarlos en un sistema de alumbrado público inteligente.

● Fuente de alimentación

Las placas de circuito impreso o los chips LED funcionan con voltajes entre 0 y 12 V. Por lo tanto, se requiere una fuente de alimentación. Esta convierte el alto voltaje de línea en el voltaje LED deseado según los requisitos del chip de procesamiento. También se les conoce como controladores de luminarias LED. Dependiendo de la implementación LED del fabricante del alumbrado público inteligente, pueden ser de tipo atenuación de 0-10 V, temporizador, DALI o PWM.

● Software de control centralizado

Se trata de un software intuitivo con una interfaz que permite la gestión inteligente del alumbrado público a través de un ordenador o dispositivo móvil. También se conoce como Sistema de Gestión Central (CMS). Existen numerosos programas propietarios de diversos fabricantes de sistemas de iluminación, entre los que destacan Acuity Brands Atrius, Digital Lumens LumiGrid, Hubbell Lighting iLumin, Signify Interact y Cree Lighting nLight.

● Sistema de gestión central (CMS) para alumbrado público inteligente

Sensores para alumbrado público inteligente

En una ciudad congestionada por el tráfico vehicular y peatonal, los sensores de los sistemas de alumbrado público inteligente actúan como ojos y oídos. En lugar de encender y apagar las luces manualmente, la información de los sensores automatiza el sistema de iluminación mediante fotocélulas y sensores de movimiento. Además, los sistemas modernos incluyen sensores de vibración y sonido para una gestión urbana integral.

❖ Sensor de luz ambiental

Los sensores ópticos se están convirtiendo en una parte fundamental del alumbrado público LED inteligente. Monitorean las condiciones de luz ambiental para ajustar la intensidad o el brillo de la iluminación. También pueden apagar la luz según las condiciones de luz natural. Estos sensores son células fotovoltaicas que generan electricidad al exponerse a la luz solar. La intensidad de la luz que incide sobre la célula fotovoltaica se convierte en electricidad, que actúa como una señal.

❖ Sensores de alumbrado público para peatones

La detección de una persona que pasa junto a una farola también provocará un aumento o disminución en la intensidad de la luz. El alumbrado público inteligente LED aumentará la eficiencia según la técnica de implementación. Los sensores detectarán el movimiento de los peatones y aumentarán la intensidad de las luces delante y detrás de ellos, manteniendo una intensidad baja en el resto del camino.

❖ Sensores de tráfico

Mantener el alumbrado público a máxima intensidad supone un derroche de energía y recursos cuando el tráfico es escaso por la noche. Los sensores de tráfico detectan los vehículos que se aproximan y aumentan la intensidad de la luz en la vía que tienen delante, a la vez que reducen la de la vía que tienen detrás. Se requiere un protocolo de comunicación rápido, ya que las señales de los sensores de tráfico deben llegar a la unidad de procesamiento para una toma de decisiones ágil.

❖ Sensores meteorológicos para alumbrado público

El sistema de alumbrado público inteligente LED obtiene datos meteorológicos y los envía al sistema de gestión central (CMS). Incluye sensores de temperatura, humedad, velocidad del viento, barómetros y pluviómetros. Además, los modernos sensores ultrasónicos son compactos. Los instaladores pueden colocarlos sobre la luminaria ocupando poco espacio y añadiendo poco peso al conjunto. Este sistema puede ayudar a la administración municipal y proporcionar datos a las autoridades a gran escala.

❖ Sensores de sonido para alumbrado público

En los postes de alumbrado público, la administración municipal puede instalar detectores de sonido para la seguridad de los ciudadanos. Estos detectores, equipados con sensores, pueden detectar disparos e indicar a las autoridades la ubicación geográfica donde deben tomar las medidas necesarias. El detector envía la información al sistema de gestión de comunicaciones (SGC) mediante el protocolo de comunicación establecido, que la remite al organismo policial correspondiente.

❖ Sensores de vibración para alumbrado público

Los sensores de vibración para la detección de terremotos también pueden instalarse sobre las farolas para detectar sismos y tomar las medidas necesarias con antelación. Estos sensores proporcionan datos en tiempo real desde diversas ubicaciones para un análisis exhaustivo y respuestas precisas.

Mecanismo de funcionamiento del sistema de alumbrado público inteligente

El funcionamiento de un sistema de alumbrado público inteligente implica el uso de un controlador, iluminación, alimentación eléctrica, comunicación y otros componentes de detección. Todos los componentes se comunican continuamente con el controlador.

Los sensores envían datos al controlador, que los convierte a formato digital para su transmisión y control. El controlador también se comunica con el módulo de potencia para ajustar el brillo de la iluminación LED o para encenderla y apagarla. Como se mencionó anteriormente, genera alertas para el sistema CMS y proporciona datos mediante un protocolo de comunicación como 4G, Wi-Fi o cualquier otro.

¿Cómo funciona un sistema de control de alumbrado público inteligente?

Ventajas de la iluminación pública inteligente LED

Los sistemas de alumbrado público inteligente basados ​​en LED ofrecen enormes ventajas económicas, de seguridad y de personalización que los sistemas de iluminación tradicionales no pueden igualar. Estos son algunos de los principales beneficios de la iluminación LED inteligente:

• Eficiencia energética: Reduce el consumo de energía mediante el uso de detectores de movimiento y funciones de atenuación para proporcionar iluminación solo cuando sea necesario.
• Ahorro de costes: Reduce los costes de electricidad entre un 50 % y un 75 % y proporciona un rápido retorno de la inversión.
• Seguridad pública: Mejora la seguridad mediante una mejor iluminación y la integración de sensores que detectan disparos y controlan el tráfico.
• Recopilación de datos: Recopila datos fundamentales para ayudar a las ciudades a tomar decisiones bien fundamentadas y mejorar la usabilidad para los residentes.
• Escalabilidad y flexibilidad: Fácil de escalar y adaptar a la ciudad inteligente del futuro sin necesidad de realizar cambios completos en la infraestructura de la ciudad.
• Impacto ambiental: Reduzca las emisiones de CO2 para apoyar sus objetivos de sostenibilidad.
• Mejoras en el mantenimiento: Facilita la monitorización remota y reduce los costes de mantenimiento mediante actualizaciones y alertas en tiempo real.
• Desarrollo urbano: Constituye la base de la infraestructura de las ciudades inteligentes, permitiendo la monitorización de la calidad del aire, el control del tráfico, el acceso Wi-Fi público y mucho más.
• Beneficios económicos: Aumenta los ingresos de las empresas locales y reduce los índices de delincuencia gracias a la mejora de los entornos urbanos.
• Larga vida útil: Gracias a la larga vida útil de las bombillas LED (hasta 20 años), no es necesario reemplazarlas con tanta frecuencia y, por lo tanto, resulta menos costoso.

Estudios de caso de alumbrado público inteligente LED

Numerosos estudios de caso han demostrado la viabilidad de los sistemas de alumbrado público inteligente LED. Varias ciudades de todo el mundo están adoptando esta tecnología, y los resultados merecen ser analizados. He aquí algunos ejemplos:

1. Chicago

Chicago lidera un proyecto de 160 millones de dólares para reemplazar el 85% de su alumbrado público con farolas inteligentes. Se prevé que esta iniciativa reduzca el consumo de energía entre un 50% y un 75%.

2. Los Ángeles

El 80% de las calles de Los Ángeles ya cuentan con alumbrado público inteligente. Estas luces conectadas tienen bombillas LED, conectividad inalámbrica 4G LTE y sensores para detectar disparos y otras amenazas. En el primer año, Los Ángeles experimentó una reducción del 63% en los costos de energía y una mejora en la cobertura de telefonía celular en toda la ciudad.

3. Dallas, Texas

El programa Smart Cities Living Lab cuenta con 23 farolas inteligentes equipadas con bombillas LED y dispositivos para la gestión del estacionamiento, el riego de jardines y la calidad del aire en el distrito histórico de West End de Dallas. Los resultados incluyen una reducción del 35 % en los costos de energía, un aumento del 12 % en los ingresos de los negocios locales y una disminución del 6 % en la delincuencia. Si Dallas implementa completamente esta tecnología en sus 85 000 farolas, podría ahorrar alrededor de 90 millones de dólares anuales.

4. Schenectady, Nueva York

Schenectady está implementando un sistema de alumbrado público inteligente con sensores de movimiento que atenúan las luces cuando no hay tráfico, utilizando tecnología LED. Toda la red es accesible a través de un navegador web seguro. Cámaras de alta definición en las farolas mejoran la fluidez del tráfico y la seguridad ciudadana. El alcalde está explorando otras maneras de aprovechar la tecnología IoT para el mantenimiento de la ciudad y la mejora de la infraestructura.

5. Yasi, Rumania

El proyecto de alumbrado público inteligente en Yasi, Rumania, busca transformar el alumbrado público en las afueras. Inicialmente, la administración instaló más de 8000 farolas inteligentes, adoptando modos de ahorro de energía y atenuación automática para reducir el consumo eléctrico en más del 50 %. CHZ Lighting, en colaboración con Zhejiang Fangda Intelligent Control Co., Ltd., ha lanzado farolas inteligentes que utilizan la tecnología de interconexión 4G más reciente. El sistema emplea un controlador centralizado para enviar señales a la nube, permitiendo la monitorización remota y el control de la atenuación a través de un servidor y terminales móviles.

6. Suceava, Rumania

En Suceava, Rumania, CHZ Lighting ha instalado más de 1600 farolas inteligentes ST29-30W en la ciudad y sus alrededores. Gracias a la tecnología de interconexión 4G de última generación, cada farola forma parte de un grupo interconectado, cuyas señales se envían a la nube mediante un controlador centralizado. El resultado es un sistema que permite a los propietarios controlar e incluso gestionar las luces de forma remota para operarlas y ahorrar grandes cantidades de energía de manera eficiente. El proyecto ha tenido una excelente acogida, mejorando notablemente la calidad de la iluminación, reduciendo el consumo eléctrico y simplificando el mantenimiento.

Ventajas del alumbrado público inteligente de CHZ Lighting

Si busca una marca confiable para su proyecto de alumbrado público inteligente, CHZ Lighting es la opción ideal. Incorporan muchas características imposibles de encontrar en un sistema de iluminación tradicional. Estas son las principales ventajas de asociarse con CHZ Lighting para una instalación integral de alumbrado público:

• CAT4 para comunicación: El uso de comunicación 4G de banda completa para una conexión fiable permite el posicionamiento automático por GPS de la tarjeta SIM de la farola.
• Transmisión de datos: Estas luces pueden proporcionar automáticamente informes estadísticos sobre el consumo de energía y cargar parámetros automáticamente.
• Sistema de alarma: Los controladores LED envían una señal al CMS ante cualquier anomalía en los parámetros, lo que puede reducir los costes de las visitas del personal de mantenimiento.
• Circuito de control: Atenuación automática basada en tres técnicas: 0-10V / Temporizador / DALI. Las luces pueden detectar automáticamente la geolocalización (latitud y longitud) para encender/apagar los LED según la salida y la puesta del sol.
• Chips LED SMD de primera calidad: Utiliza chips Philips 3050 o 5050 de alta calidad para una eficiencia lumínica superior a 160 lm/W.
• Controladores robustos: Todas las luces LED CHZ utilizan controladores MW, uno de los líderes en la industria.
• Certificaciones: CHZ fabrica sus productos LED utilizando tecnología estandarizada y certificaciones internacionales, incluidas CE, CB, ENEC+, ENEC, ROHS, ISO9001, ISO14001, ISO50001 e ISO45001.
• Clasificación IP: CHZ Lighting fabrica carcasas que ofrecen clasificaciones IP66 / IK09 de resistencia al agua, la arena y los impactos.
• Vida útil: Los módulos de iluminación CHZ ofrecen una vida útil de más de 50.000 horas.

Conclusión

La tecnología de alumbrado público inteligente está ya consolidada y probada. Numerosos ejemplos demuestran la viabilidad de estos sistemas para el desarrollo urbano moderno. Es posible incorporar sensores meteorológicos, acústicos, lumínicos, sísmicos y de proximidad para crear un sistema robusto que proteja a las autoridades en diversas condiciones de las ciudades. Además, permite reducir el consumo energético y contribuye al control de la delincuencia mediante detectores de disparos.

El sistema de iluminación puede incluir módulos de alerta pública, cámaras, señalización digital y otras aplicaciones de alumbrado público. La rápida conectividad 4G de los dispositivos inteligentes de iluminación CHZ permite incorporar una gran cantidad de sensores y dispositivos. Visite el sitio web de CHZ Lighting para descubrir una amplia gama de soluciones ideales para el alumbrado público inteligente. ¡Esperamos que encuentre los productos perfectos para su próximo gran proyecto de alumbrado público inteligente!