Smart City Lights Plattform

By März 25, 2019Aktuelles
Bald stehen in Kaiserslautern smarte Lichtmasten.

Leuchten im öffentlichen Raum haben eine wesentliche Bedeutung für die Sicherheit und den Verkehr. In Kaiserslautern werden bald Leuchten mit einer Steuerung versehen, welche feingliedrig lokal begrenzte Beleuchtungsszenarien erlaubt. Durch eine neue Plattform wird eine zentrale Steuerung möglich und autorisierte Stellen können Funktionen für ihre Zwecke nutzen. Die Plattform wird so aufgesetzt, dass sie als Experimentierfeld für innovative Ansätze von Forschungseinrichtungen und Unternehmen genutzt werden kann.

Aktuell laufende Projekte

Die Stadt Kaiserslautern hat in den vergangenen Jahren etwa 2/3 der Straßenbeleuchtung bereits auf LED-Leuchten umgestellt, vorrangig, um ihren Beitrag zu den Klimazielen Deutschlands zu leisten. Die restlichen Leuchten (etwa 8.000) sollen ab dem Jahr 2019 ausgetauscht werden. Hierzu wurde ein Projektantrag beim Umweltministerium in Mainz gestellt. Die neueste Lampengeneration verfügt über eine funkbasierte Steuerung, so dass eine Phase Dauerstrom in den Lampenmasten frei wird für den Betrieb weiterer Geräte (Sensoren, Aktuatoren). Die neuen Lampen werden individuell über ein zentrales System (Steuerrechner) gesteuert.

Idee

Wenn einzelne Lampen gesteuert werden können (An/Aus, Dimmen, Blinken, Lichtfarbe), sind lokal sehr begrenzte Lichtszenarien realisierbar. Dadurch können verschiedene Maßnahmen umgesetzt werden, so etwa:

  1. Reduktion der Lichtverschmutzung
  2. Bedarfsgerechte Beleuchtung im Normalbetrieb (z.B. Radfahrwege, Fußgängerwege)
  3. Ausleuchten von Einsatzstellen im Notfall
  4. Anzeigen von Alarmen
  5. Hinweisgebende Beleuchtung (Einsatzorte, Entfluchtung)

Die Steuerung kann dezentral erfolgen und Organisationen können jeweils angepasste Rechte übertragen werden. So kann die Polizei Einsatzorte ausleuchten, oder die Integrierte Leitstelle für die Rettungswagen durch Blinken das Gebäude anzeigen, in dem sich die zu versorgende Person befindet. Eine Beschreibung solcher Einsatzmöglichkeiten sind im Dokument „Verwendung von Elementen der Straßenbeleuchtung  zur Optimierung der Sicherheit (bei Lagen nach POG, LBKG und RettDG)“ von Konrad Schmitt enthalten.

Ein Betrieb muss durch eine kommunale Einrichtung mit 24/7-Betrieb gewährleistet werden. Dies kann die Integrierte Leitstelle sein, welche auch als Kontaktpunkt dient, wenn die Steuerung vonnöten ist sich aber keine Steuermöglichkeit vor Ort oder im Zugriff befindet.

Es entsteht eine Plattform, die auch Forschungszwecke genutzt werden kann. Innovative Produkte (z.B. Leuchten mit verschiedenen Farben) können hinsichtlich auf ihre positive Wirkung im Verkehr untersucht werden. Neuartige Sensoren (z.B. Infrarot-Messungen von fließendem Verkehr) können testweise angebracht werden und über die Plattform leicht integriert werden.

Für Experimente können einzelne Zellen bereitgestellt werden, in denen neue Funktionen in realen Situationen erprobt werden.

Innovationsgrad

Durch den geplanten Umbau der Straßenbeleuchtung auf LED entsteht kostenfrei eine Lage, welche mehrere Optionen für den Aufbau und Betrieb smarter Lösungen schafft. Die Stadt wird dabei zu einem Experimentierfeld für seriöse Anwendungen in klar abgegrenzten Regionen. Dies hat eine hohe Attraktivität für die Forschungseinrichtungen in Rheinland-Pfalz.

Erläuterungen

Herkömmliche Leuchten werden, durch den hohen Energieverbrauch und bei dreiphasiger Versorgung üblicherweise symmetrisch betrieben. Jede dritte Leuchte ist somit auf die gleiche Phase geschaltet. LED-Leuchten haben gegenüber herkömmlichen Leuchten einen wesentlich geringeren Energiebedarf. Dies ermöglicht die Leuchten über nur zwei Phasen zu betreiben. Durch den baldigen Einsatz moderner LED-Leuchten als Ersatz für alte Lampenköpfe wird also eine Phase frei, diese kann als Dauerstromversorgung für  Sensoren und Aktuatoren genutzt werden.

Eine Gruppe von Leuchten besitzt ein Gateway, welches die Kommunikation mit dem zentralen Steuerserver sicherstellt. Jede Leuchte kann individuell gesteuert werden, also auch innerhalb einer Gruppe können die Leuchten unterschiedliche Zustände annehmen. An Lampenmaste können mehrere Sensoren und Aktuatoren befestigt sein. Sensoren können Umweltparameter messen (CO2-Werte, Lärm, Feinstaub, Lichteinfall, Temperatur) oder den Verkehrsfluss erfassen, Aktoren können zur Signalisierung verwendet werden oder situationsbedingte Verkehrszeichen schalten.

Der Steuerserver kennt den Zustand der Leuchten und schaltet diese. Außerdem werden Sensordaten erfasst und Aktuatoren ausgelöst. Der Server besitzt Schnittstellen für den Eingriff von Bedienern, z.B. Mitarbeiter der Integrierten Leitstelle oder der Polizei. Diese Daten sind auch für Forschungseinrichtungen zugreifbar, wobei natürlich der Datenschutz beachtet werden muss.

Hier geht’s zur Projektseite.