Technik
Licht 1 | 2022

Wegbereiter für Lichtkonzepte in der Smart City

Smart Poles ermöglichen intelligente Beleuchtung

Wie wir eine Stadt wahrnehmen, uns in ihr bewegen und ob wir uns in ihr sicher fühlen, hängt stark vom Licht ab. Ausgangspunkt eines jeden Smart City-Konzepts sollte daher eine intelligente Beleuchtung sein. Sogenannte »Smart Poles« setzen im Rahmen von Smart Lighting neue Standards für die Lebensqualität in Städten und vereinen Funktionen wie Luftmessung, Parkplatzsuche oder das Aufladen von Elektrofahrzeugen.

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Abb.: Netzwerk-Kameras in Smart Poles können zahlreiche wertvolle Daten liefern, z. B. aus dem Live-Videobild oder in Form von Verkehrsstatistiken für die Stadtplanung. Die Verknüpfung mit anderen IoT-Geräten und Sensoren schöpft das Potenzial des Smart Pole voll aus. Axis Communications

Schon vor einigen Jahren war klar, dass Big Data unsere Städte nachhaltig verändern würde. Auch die Pandemie hat in diesem Bereich vieles vorangetrieben. So wird heute vielerorts geprüft, wie sich Daten effizient erfassen und für eine Verbesserung des urbanen Lebensraums nutzen lassen. Die Kombination verschiedener Datenerfassungspunkte ist einer der Zukunftstrends und »Smart Poles« können optimale Wegbereiter auf der Reise hin zu einer intelligenten und vernetzten Stadt sein.

Warum aber sind gerade Smart Poles der Dreh- und Angelpunkt in Smart City-Konzepten? Der Grund ist naheliegend: Weltweit gibt es mehr als 300 Millionen Lichtmasten. Diese Zahl wird in den nächsten Jahren steigen. Gleichzeitig werden immer mehr alte Lampen durch energiesparende LED-Lösungen ersetzt. Für Stadtverwaltungen ist das die Gelegenheit, genau zu prüfen, wie diese Lichtmasten effizienter genutzt und möglicherweise auch Kosten eingespart werden können: Gibt es Vernetzungsmöglichkeiten? Lässt sich der Energieverbrauch weiter optimieren? Welche Funktionen können über die Beleuchtung hinaus in einer Lösung integriert werden?

Smart Poles bilden das Nervensystem intelligenter Städte

Lichtmasten sind seit Jahrhunderten ein bedeutender Bestandteil der Infrastruktur unserer Städte. Daher ist es nur sinnvoll, dass sie im 21. Jahrhundert mehr können, als zu bestimmten Tageszeiten in einer gleichbleibenden Helligkeit zu leuchten. Genau dieser Ansatz verbirgt sich hinter Smart Poles: Sie sorgen nicht nur für Licht, sondern nehmen dank integrierter Sensoren wahr, was in ihrer Umgebung passiert – was letztlich auch für mehr Sicherheit sorgt. Nähert sich beispielsweise ein Radfahrer oder Fußgänger, werden sie heller. Auch an Witterungsverhältnisse wie Schnee oder Nebel kann die Beleuchtung angepasst werden. Freie Parkplätze werden mithilfe von Sensoren erkannt und gemeldet. Die intelligenten Leuchten funktionieren dabei nicht alleinstehend, sondern bilden ein Netzwerk aus Tausenden angeschlossener Lichtmasten. So steht Städten eine Plattform zur Vernetzung weiterer IoT-Geräte zur Verfügung, in das sie Sensoren und zusätzliche smarte Anwendungen integrieren können.

Hersteller von Straßenlaternen treiben die Entwicklung von Smart Poles schon seit vielen Jahren voran. Mittlerweile fungiert ein Smart Pole als platzsparende Plattform, die verschiedenste IoT-Sensoren sowie Vernetzungs- und Ladeinfrastruktur aufnehmen kann, ohne die keine Smart City mehr auskommt. Neben der Straßenbeleuchtung beinhalten Smart Poles beispielsweise Bewegungsmelder, Kameras, WiFi-Hotspots, Lautsprecher für öffentliche Durchsagen, Gegensprechanlagen, USB-Anschlüsse, Informationstafeln, SOS-Tasten sowie Stationen für das Aufladen von E-Fahrzeugen.

Abb.: Aufbau eines Smart Pole Axis Communications

Video: Das Fundament des Smart Pole

Kameras sind ein wichtiger, vielleicht sogar der wichtigste Datenlieferant in einem Smart Pole. Denn installierte Netzwerk-Kameras können zahlreiche wertvolle Daten liefern, z. B. aus dem Live-Videobild oder in Form von Verkehrsstatistiken für die Stadtplanung. Doch erst die Verknüpfung von Netzwerk-Kameras mit anderen IoT-Geräten und Sensoren schöpft das Potenzial des Smart Pole voll aus. Integrierte Technologien helfen beispielsweise dabei, Lichtstärken zu verwalten, indem die Straßenbeleuchtung nach Bewegungserkennung, Umgebungshelligkeit und Wetterverhältnissen angepasst wird. Per Kennzeichenerkennung können Elektrofahrzeuge beim Ladevorgang korrekt identifiziert werden, um die Kostenabrechnung zu vereinfachen. Die Kombination aus Kamera, Leuchten, Lautsprecher und Notrufsprechstelle kann in einem Notfall für die Lagebewertung und eventuelle Evakuierungsdurchsagen verwendet werden.

Auch die Analyse der Luftqualität und der Lärmbelastung wird durch Smart Poles möglich. Dafür werden visuelle und akustische Daten aus der Netzwerk-Kamera, den Luftqualitätssensoren und den akustischen Sensoren ausgewertet. Die Lichtintensität kann beispielsweise gedimmt oder erhöht werden, wenn die Kamera die Anwesenheit einer Person erkennt. Mit Geräuschsensoren (Mikrofonarrays) können Anomalien erkannt werden (wie Aggression, zerbrechendes Glas, ein Autoalarm usw.) und mit diesem Auslöser kann die Kamera eingeschaltet und das entsprechende Filmmaterial gespeichert werden. Auch Luftqualitätssensoren, die die Luftverschmutzung messen, können mit Kameras gekoppelt werden – sobald ein ungewöhnlicher Anstieg der Luftverschmutzung auftritt, kann ein Schnappschuss mit der Kamera gemacht werden, um den Grund dafür zu überprüfen.

Im argentinischen Vicente López ist das Smart City-Konzept bereits Realität. Im Rahmen eines weitreichenden 10-Jahresplans zur Verbesserung der öffentlichen Sicherheit sorgen in der ganzen Stadt über tausend IP-Kameras, -Intercoms und -Lautsprecher von Axis für sichere Wege durch die Stadt. Die intelligenten Säulen sind mit einer Video-Management-Software von Milestone X-Corporate ausgestattet, die zur Verwaltung des Systems zum Einsatz kommt. Ein entscheidender Erfolgsfaktor des Systems in Vicente López ist die integrierte künstliche Intelligenz. Kommt es zu einem Ereignis, zum Beispiel zu einem Überfall oder Diebstahlversuch, löst die KI einen Alarm aus. Mithilfe der vorhandenen Kameras und Sensoren im betroffenen Bereich macht sich die Einsatzzentrale ein Bild von der Lage, wirkt mit Durchsagen deeskalierend auf die Situation ein und entsendet Sicherheitskräfte oder informiert die Polizei.

Weniger CO2-Emissionen dank niedrigem Energieverbrauch

Damit solch ein breites Spektrum an Funktionen gebündelt werden kann, müssen Stadtverwaltungen und die verschiedenen Lösungsanbieter eng zusammenarbeiten. Wie das funktionieren kann, konnte Axis Communications auch bereits im Rahmen von zwei Smart Pole-Projekten in Europa unter Beweis stellen.

Die portugiesische Stadt Matosinhos rüstete im vergangenen Jahr das Beleuchtungssystem auf einem öffentlichen Parkplatz auf die Technologie von Omniflow um: Die bestehenden 42 Leuchten wurden durch intelligente, klimaneutrale Masten ersetzt, die Wind- und Sonnenenergie nutzen und so vor Ort Strom erzeugen. In den Mast ist die »AXIS F«-Serie mit vier Kameras integriert. Dank der Kameras kann die Beleuchtung auf die Umgebung reagieren: Nähert sich etwa ein Fahrzeug, wird das Licht heller. Auch Dienste wie 5G Small-Cell/öffentliches WLAN und das Aufladen von E-Fahrzeugen werden so möglich. Der Effekt, den das Auswechseln der Masten hatte, ist enorm: Es führte zu einer Energieeinsparung von 97,2 Prozent im Vergleich zum alten System, was einer jährlichen CO2-Vermeidung von 16,5 Tonnen entspricht.

In den Niederlanden setzen bereits mehr als einhundert Gemeinden auf dynamische Beleuchtung von Sustainder. Auf Basis einer modularen Lösung können unterschiedliche Sensoren integriert werden und Stadtverwaltungen ein breites Spektrum an Informationen liefern. Auch hier kommen Kameras von Axis zum Einsatz. Erkennt eine Kamera eine Bewegung, kann das Licht eingeschaltet oder verstärkt werden. Nimmt sie einen kritischen Vorfall wahr, wird eine Aufnahme gestartet. Die Kameras bieten somit auch bei der Kontrolle von Außenbereichen einen Mehrwert, etwa in Einkaufsstraßen, Ausgehvierteln oder auf Parkplätzen.

Abb.: In den Niederlanden setzen bereits mehr als einhundert Gemeinden auf dynamische Beleuchtung von Sustainder. Axis Communications

Solche Kooperationen zeigen, wie die Zukunft der öffentlichen Beleuchtung aussehen kann und dass sie eine Win-win-Situation für alle Beteiligten ist. Städte können Ausgaben für Anschaffung und Wartung einsparen, wenn sie Funktionen in einem Gerät vereinen, anstatt sie auf verschiedene Lösungen zu verteilen. Wer in der Stadt wohnt, profitiert von einer Vielzahl an Informationen und Diensten, die über die Masten zur Verfügung gestellt werden. Und nicht zuletzt gewinnt auch die Umwelt, schließlich entfällt in Städten ein nicht unerheblicher Teil des Energieverbrauchs auf die öffentliche Beleuchtung.

Abb.: Umfrage: Wie wichtig ist gute Beleuchtung in Städten für die Menschen, die dort leben? Axis Communications

Smart Poles gelten schon heute als Kernelemente bei der Verdichtung des 5G-Netzes und beim Aufbau einer kabellosen Infrastruktur mit niedrigen Latenzen – Voraussetzungen für das autonome Fahren. Neue Technologien werden auch die Rolle neu definieren, die ein Smart Pole beim Katastrophenschutz spielt. Mit Solarzellen und Lithium-Ionen-Akkus können die Smart Poles der Zukunft bei einem Stromausfall Strom erzeugen, speichern und sogar ins Netz einspeisen. So bleibt die Stadt auch in einer Notlage am Netz und kann ihre Bevölkerung entsprechend informieren.

Weitere Informationen:

Text: Epko van Nisselrooij, Key Account Manager End Customers bei Axis Communications, www.axis.com

Foto und Abbildungen: Axis Communications

Dieser Artikel ist erschienen in

Licht 1 | 2022

Erschienen am 25. Februar 2022