Die moderne Straßenlaterne durchläuft einen massiven Wandel von Hochdruck-Natriumdampflampen zu hocheffizienten LED-Designs. Beleuchtungsformfaktoren und Steuerungssysteme werden einer Jahrhundertwende unterzogen, die drahtlose Interkonnektivität, Intelligenz und eine Vielzahl von Umgebungssensoren und Videobildfunktionen hinzufügen wird. Als Eckpfeiler vieler kommunaler Pläne für die Smart City von morgen müssen Fragen beantwortet werden, wie die neuen Wellen vernetzter Straßenbeleuchtungsdaten abgerufen, gespeichert, gesichert und verwaltet werden.
Hunderte Millionen Straßenlaternen werden an diesem Abend ihre traditionellen Beleuchtungsaufgaben erfüllen, aber gleichzeitig werden sie für viel mehr in Betracht gezogen. Ihre individuellen Positionen innerhalb eines ausbaufähigen Rasters auf nahezu allen Straßenzügen der Stadt und kollektive Formationen innerhalb von Stadtteilen sind einzigartig unter den Objekten der öffentlichen Hand. Sie werden bald von einer Vielzahl öffentlicher (und privater) Interessen im Zusammenfluss eines massiven Upgrades auf effizientere LED-Beleuchtung genutzt. Sie werden die Entwicklung vieler Smart-City-Initiativen anstoßen, die von den Fortschritten der 5G-Wireless-Technologie und IoT-Anwendungen angetrieben werden. Einige werden diese Upgrades als unvermeidlich und wünschenswert ansehen. Andere werden die Straßenlaterne als Herzstück einer Big-Data-Bewegung mit Auswirkungen sehen, die weit über ihren ursprünglichen Umfang hinausgehen … als ein weiteres Beispiel dafür, dass die Technologie das öffentliche Verständnis oder die kommunale Aufsicht überholt haben könnte. In jedem Fall wird das jahrhundertealte Konzept dessen, was eine öffentliche Straßenlaterne ist (oder sein könnte), niemals dasselbe sein.
Am Anfang: Ein einziger Zweck
Von den frühesten Versuchen an, vulkanisches Gas oder brennendes Öl zu nutzen, wurden die Menschen von der Aussicht gelockt, jeden Tag mehr nützliche Stunden durch die Beleuchtung der Nacht herauszuholen. Kommunale Straßenlaternen beleuchten seit Hunderten von Jahren die Wege von Reisenden, wobei viele Stadtkerne rund um die Uhr als Städte in Betrieb sind, die nie oder selten schlafen.
Vor Jahrhunderten ordneten Stadtgouverneure die Verwendung von Lampen auf Ölbasis an den Straßenwänden von Stadthäusern an, um die Nacht zu einem weniger bedrohlichen Teil des täglichen Zyklus zu machen. Als öffentliche Straßenlaternen eingesetzt wurden, entwickelten sich die Designs von schwachen, über Kopf brennenden Flammen, die von Dochten tränkten, die in Fischöl getränkt waren, zu immer fortschrittlicheren Designs. In den 1760er Jahren wurden in Paris innovative Reflektoren aus versilbertem Kupfer populär, die das Licht einer Flamme mechanisch fokussieren und lenken konnten. Jahrzehnte später erreichten gasbetriebene Lampen in England den Mainstream und führten ein helleres Netzwerk „künstlicher Sonnen“ zusammen mit einer neuen Berufsbezeichnung ein: Lampenanzünder.
Der russische Ingenieur Pavel Yablochkov führte in Paris eine elektrische Straßenbeleuchtung ein, bei der Kohlebogenlampen mit Wechselstrom verwendet wurden. Bis 1879 hatte Thomas Edisons Unternehmen in Cleveland, Ohio, ein 12-teiliges elektrisches Straßenbeleuchtungssystem demonstriert, das eine neue Art von öffentlichem Versorgungsunternehmen mit Straßenbeleuchtung im Mittelpunkt definierte. In den 1880er Jahren beauftragte Barcelona den renommierten spanischen Künstler Antoni Gaudí mit der Herstellung von Kandelaberlaternen. Viele davon stehen noch heute und ziehen häufig Touristen für Instagram-Selfies an. Als Städte auf der ganzen Welt um die Jahrhundertwende ihre eigenen Gasbeleuchtungsnetze installierten, reichten die Designs für Laternenpfähle von praktisch bis kunstvoll. britischer Hersteller, William Sugg&Verstärker; Co, produzierte einen Katalog mit Dutzenden von Modellen, darunter das Metropole, das Lambeth und das Westminster, jeweils mit passenden Lampen- und Sockeloptionen für Pfosten bis zu einer Höhe von 20 Fuß. Londoner werden die berühmten verdrehten Fischpodeste dieser Ära erkennen, wenn sie heute entlang der Themse spazieren.
In weniger als einem Jahrhundert wechselten Stadtplaner von gasbetriebenen Lampen, die oft von Polizeibehörden gewartet wurden, zu vollständig elektrifizierten Beleuchtungssystemen, die Matrizen aus Tausenden von Laternenpfählen entlang der Straßen der Stadt nutzten. In der Neuzeit erleben wir den nächsten Übergang: von Natriumdampf-Hochdrucklampen (HID), die immer noch die gebräuchlichste Art der Straßenbeleuchtung sind, hin zu effizienteren LED-Lösungen.
Die Straßenbeleuchtung im öffentlichen Sektor ist oft die größte Fixausgabe aus dem allgemeinen Fonds einer Stadt pro Jahr. Auch deshalb ist die Verlockung von LED-basierten Lösungen, die erhebliche Betriebseinsparungen versprechen, ein einfacher Türöffner für die Stadtverwaltung.
Von einem Netz von Polen zur vernetzten Konnektivität
Während öffentliche Versorgungsunternehmen mit ihren vertrauenswürdigen Anbietern zusammenarbeiten, um die Migration zu LED-basierter Beleuchtung zu bewältigen, werden alle Arten von verwandten technologischen Fortschritten in den Mix eingeführt. Die Höhe, Lage und Höhe der Straßenlaternen einer Gemeinde bieten einen vielversprechenden Standort für intelligente Verkehrssensoren, hochauflösende Sicherheitskameras, öffentliche Wi-Fi®-Hotspots, Umweltsensoren, 4G/LTE- und 5G-Basisstationen für kleine Zellen, Solarmodule und IoT-Knoten für noch zu entwickelnde Anwendungen.
Straßenlaternen sind natürlich entlang von Straßen und Fahrbahnen positioniert – dort, wo die Menschen sind. Dies ist in der Tat eine bedeutende Immobilie! Die kleinen Quadrate, auf denen Strommasten und Straßenlaternen verankert sind, gehören zu den bemerkenswertesten Grundstücken in jeder Stadt. Seit Jahrhunderten haben Versorgungsunternehmen Dienstbarkeiten gesichert, um Drähte, Kabel und Rohre zu verlegen und zugehörige Infrastrukturanlagen zu installieren. Strom-, Gas-, Telekommunikations-, Wasser-, Abwasser- und Kabelfernsehunternehmen nutzen häufig öffentliche Dienstbarkeiten, um ihre Dienste mit den Bürgern zu verbinden. Öffentliche Dienstbarkeiten, die Versorgungsinfrastruktur auf privatem Grund ermöglichen, verbinden sich mit stadteigenem Eigentum zu einer Matrix von erhöhten Masten, die sich ideal für die drahtlose Vernetzung und als Gateways zu öffentlichen Netzwerken eignen. Ihre Lage und Verfügbarkeit für Co-Location-Technologie hat kommunale Straßenlaternen in die Rolle eines Katalysators katapultiert, um Smart-City-Initiativen vom Reißbrett in die reale Welt zu bringen.
Historisch gesehen war die Landschaft der Straßenlaternen ohne weitreichende Netzwerkkonnektivität oder universelle Standards. Stadtführer sehen sich oft mit hohen Betriebskosten und Wartungsaufwand konfrontiert, zusammen mit weniger als herausragenden Energieeffizienzergebnissen. Kommunen beginnen jetzt damit, Pläne und Vorschläge für Smart-City-IoT-Programme zu veröffentlichen, die kosteneffiziente Lösungen für die Verwaltung öffentlicher Vermögenswerte und die Vernetzung benachbarter Gemeinden versprechen. Sowohl in staatlichen Versorgungsunternehmen als auch in stark regulierten öffentlich-privaten Behörden hat das Konzept der Straßenbeleuchtung als Technologie für Smart City-Projekte große Bedeutung. Vernetzte Straßenlaternen sollen die Kosten der kommunalen Beleuchtung senken und fortschrittliche Funktionen bieten, die vor einer Generation undenkbar waren. Stadtmanager können die Beleuchtungsstärke im Laufe des Tages manipulieren und sie bei Sonnenuntergang allmählich erhöhen … wie ein riesiges Wohnzimmer an einem Dimmer. Spitzen im Fahrzeugverkehr, dynamische Wetteränderungen, asoziales Verhalten und öffentliche Versammlungen bei Großveranstaltungen könnten durch eine verstärkte Beleuchtung von Smart City-Plattformen (SCPs) ergänzt werden. Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der bedarfsgesteuerte, farbcodierte Wege von Stadtleuchten im Handumdrehen eingeschaltet werden könnten, um visuelle Hinweise auf Evakuierungen während eines Umgebungsnotfalls oder Richtungsbaken für Ersthelfer, die am Unfallort eintreffen, zu geben.
Städte auf der ganzen Welt haben LED-Upgrade-Projekte eingeführt, um Smart-City-Ziele in ihre langfristigen Pläne zu integrieren. Miami, Paris, Madrid, Los Angeles, Jakarta, Montreal, Birmingham (Großbritannien), Dongguan (China), Buenos Aires und Mailand sind bei der Bereitstellung vernetzter LED-Straßenbeleuchtungs-Updates besonders aggressiv vorgegangen.
Auf dem Weg zu einer IoT-fähigen Smart City
Sie müssen Ihre Eicheln nicht von Ihren Kobraköpfen kennen, um zu verstehen, dass ein verbundenes Netz von LED-Straßenlaternen auch Stadtverwaltungen, Polizeibehörden, Rettungsorganisationen und Bürgern eine Vielzahl von parallelen Vorteilen bieten könnte, wenn sie um zusätzliche Funktionen erweitert werden, die ihren Standort, ihre Verwaltbarkeit und ihren Zugang zu Strom zu nutzen. (Hinweis: Eicheln sind die kugelförmigen Leuchten, die auf Lichtmasten sitzen und ein nahezu omnidirektionales Lichtmuster projizieren, während Kobra-Köpfe die Überkopfkonfigurationen sind, die sich bis zum Ende der allmählich gewölbten Arme erstrecken und ihre Strahlen nach unten auf die Fahrbahnen richten und Straßen).
Vernetzte Straßenlaternen sind ihrer Definition nach genau das. In Verbindung gebracht. Dies könnte über Ethernet erreicht werden, aber die meisten modularen Architekturen erfordern drahtlose Kommunikationsmodule wie LoRa® für die Fernverbindung zwischen benachbarten Leuchten und die Verbindung zu kommunalen SCPs sowie Bluetooth® für Kurzstreckenverbindungen auf Geräteebene oder am Mast Niveau. 4G/LTE- und 5G-Module stellen einen weiteren sicheren Weg für die Verbindung mit lokalen Regierungssystemen, Wartungsdatenbanken und Over-the-Air-(OTA)-Software- und Firmware-Update-Lösungen dar, während die Wi-Fi-Technologie eine hybride drahtlose Option und potenzielle öffentliche Hotspot-Funktionen zur Werkzeugkasten für Metro-Netzwerkingenieure.
Ein wetterfestes OEM-Straßenbeleuchtungsgehäuse für LEDs, das auch ein vollständiges Spektrum an drahtlosen Konnektivitätsoptionen umfasst, ist nur die Basis. Auch Narrowband IoT (NB-IoT)-Knoten werden in diesen Architekturen ein Zuhause finden. Wie sieht es also mit Sensoren aus?
Es gab eine Zeit, in der Stadtmanager die Temperaturen von einem einzigen Ort aus, wie einem Flughafen, aufzeichneten. Das scheint jetzt das dunkle Zeitalter zu sein. Ziehen Sie Temperatursensoren an jeder Straßenecke oder in den meisten Straßenbeleuchtungsgehäusen in der Stadt in Betracht. Sie hätten eine beispiellose Heatmap-Fähigkeit für jeden Knoten mit einer Vielzahl von Anwendungsfällen. Fügen Sie jetzt Feuchtigkeitssensoren, Vibrationssensoren zur Überwachung seismischer Aktivität, Schallsensoren, Fotozellen und alle Arten von Bewegungssensoren hinzu, um Verkehrsmuster und -dichten von Fußgängern, Fahrrädern, Motorrädern, Autos, Lastwagen und Bussen zu überwachen. Schallsensoren könnten auf die einzigartigen Frequenzen von zerbrechendem Glas und dem Quietschen von Bremsen achten, um Ersthelfer zu Unfallorten zu leiten, bevor der erste Notruf eingeleitet wird. Die Magie, die viele vorschlagen, geschieht, wenn Drittentwicklern sicherer, offener Zugriff auf diese sensorischen Daten zur Verfügung steht, damit sie Park-Apps, Echtzeit-Luftqualitätsindizes und intelligente Verkehrsmanagementsysteme erstellen können.
Kameras und Audio? 4K-Videokameras sind im Zeitalter von 5G eine offensichtliche modulare Option. Hochauflösende IP-Kameras, Bildsensoren und Mikrofone können verwendet werden, um Echtzeit-Feeds mit Medienspeichersystemen im Rathaus, in Polizeidienststellen oder direkt mit Rettungsdienstorganisationen zu verbinden. Disponenten könnten Ersthelfer mit Echtzeit-Videoeinblicken in die Notfallumgebungen einsetzen, auf die sie stoßen werden … bevor sie eintreffen. Das Video könnte für bestimmte Zeiträume archiviert und mit dem genauen Standort jedes Overhead-Videoknotens versehen werden.
Netzwerkantennen und Small Cells könnten Einnahmen für eine Stadt sein, während die LED-Beleuchtung ihre Energierechnungen senkt. Das ist eine starke Tonhöhe. Und eines, das mit jedem Add-On realistischer wird, das während der Massenmigration LED-Beleuchtung zusammen platziert werden kann.
Wenn eine Straßenlaterne keine Straßenlaterne mehr ist
Wenige würden argumentieren, dass das Potenzial, Smart-City-Technologie (über vernetzte Straßenlaternen) zu nutzen, um Apps für sehbehinderte Fußgänger zu ermöglichen, sichere Routen für Jogger zu schaffen oder ortsbezogene Daten zur Lokalisierung vermisster Kinder bereitzustellen, weniger als 100 Prozent positiv wäre.
Aber mit jedem großen Sprung nach vorne, der mit personenbezogenen Daten und Videotechnologie verbunden ist, wird sich sicherlich die Frage stellen, wer Zugriff auf die Daten und das Video hat (und warum). Und diese Frage wird sicherlich durch berechtigte Bedenken hinsichtlich Überwachung und Privatsphäre verstärkt.
Frage: Ist Ihnen aufgefallen, dass es schwierig ist, das Wort Überwachung in einem Satz zu verwenden, der eine positive Botschaft vermittelt? Wenn es einmal verwendet wird, gibt es normalerweise viel zu erklären.
Es ist auch sehr schwer zu beschreiben, wie viel Privatsphäre man auf städtischen Durchgangsstraßen erwarten sollte oder wie viel Anonymität man an einem öffentlichen Ort erwarten sollte, also werde ich es nicht einmal versuchen. Das ist unter anderem die Aufgabe von Stadtplanern, Gemeindevorstehern, Politikern, Datenschutzbeauftragten, Regierungsbehörden, Polizeibehörden und Stadträten. Es ist wahrscheinlich von Person zu Person sehr unterschiedlich. Von Stadt zu Stadt. Und von Land zu Land.
Vernetzung und IoT-gestützter Umgebungsüberwachung ist die Attraktivität der Nutzung der intelligenten, vernetzten Straßenbeleuchtungsinfrastruktur nicht zu unterschätzen.
Städte mit Vorreiterrolle haben festgestellt, dass viele Bürger Videofunktionen in Straßenlaternen erst nach dem Start von Pilotprogrammen entdecken, unabhängig von ihren Anhörungen vor der Einführung und Öffentlichkeitskampagnen. In einigen Fällen wird die Anfrage einer Strafverfolgungsbehörde nach Zugang zu Videomaterial das Interesse der Community-Mitglieder wecken. Das ist oft zu spät. Eine Gegenreaktion ist unvermeidlich. An diesem Punkt sind Straßenlaternen keine Straßenlaternen. Sie sind geheime Video-Spionagetürme. Nummernschildscanner. Und Gesichtserkennungsgeräte.
Wir befinden uns in einer Zeit und an einem Ort, der dem kamerafähigen Einzelhandels-UAV (Drohnen)-Sektor vor etwa sieben oder acht Jahren nicht unähnlich ist. Es gab einen Nachholbedarf von Immobilienagenturen, Drohnenvideoaufnahmen und Fotografien zu verwenden, um beim Verkauf von Häusern zu helfen. Scheinbar harmlos. Aber die Technologie war der Politik weit voraus. Die US-Luftfahrtbehörde Federal Aviation Administration (FAA) und eine Gruppe der größten Immobilienagenturen schienen mit einer ständig wachsenden Koalition von Stadtmanagern darin übereinzustimmen, dass kommerzielle Anwendungen für den Einsatz von Drohnen (vorübergehend) verboten werden müssen, bis Gesetze, Regeln und Richtlinien durchgesetzt werden können hoch. Sie sagten anscheinend: „Wir haben nicht mit der weit verbreiteten Verfügbarkeit dieser Technologie gerechnet, und wir brauchen Zeit, um darüber nachzudenken, wie sie verwaltet werden sollte.“ Es dauerte mehrere Jahre, bis Gesetzgebung, Regulierung und Bildung mit der Technologie Schritt hielten.
