Comment fonctionne l’éclairage public intelligent ?

Il fut un temps où les ampoules à sodium haute pression (HPS) étaient omniprésentes dans les rues. Selon une étude de 2002 réalisée par Navigant Consulting pour le compte du Département de l'Énergie des États-Unis, la consommation d'énergie de l'éclairage public fixe s'élevait à 57,8 TWh/an. Les lampes à décharge à haute intensité (HID), avec une consommation de 50,2 TWh/an, contribuaient largement à cette consommation. Ces besoins énergétiques considérables ont fait de l'éclairage public intelligent une technologie indispensable pour de nombreux pays à travers le monde.

Les lampes LED sont essentielles à ces systèmes. Elles offrent un meilleur rendement lumineux (lm/W) pour une efficacité énergétique accrue, et leur nature électronique leur permet d'offrir des fonctionnalités uniques, impossibles à mettre en œuvre avec les technologies d'éclairage traditionnelles.

Les systèmes d'éclairage public intelligent à LED offrent des fonctionnalités telles que le positionnement GPS automatique, la gradation automatique, l'éclairage basé sur les fuseaux horaires et la latitude/longitude, le chargement automatique des paramètres, les rapports statistiques de consommation d'énergie et les alarmes en cas d'anomalie des paramètres. L'ensemble de ces fonctionnalités permet un éclairage extérieur systématique, automatisé et efficace. Cet article détaillera le fonctionnement de l'éclairage public intelligent, ses avantages et ses différents types. C'est parti !

Système d'éclairage public intelligent et ses composants

Lorsqu'on qualifie un système d'« intelligent », on entend par là qu'il est capable de collecter des données grâce à des capteurs et de prendre des décisions en fonction des résultats de calculs effectués par des processeurs. Les utilisateurs de systèmes intelligents peuvent personnaliser ces traitements afin d'obtenir les résultats souhaités.

Un système d'éclairage public intelligent garantit l'efficacité énergétique, réduit la consommation d'énergie et la pollution lumineuse tout en améliorant le confort des usagers. Plusieurs éléments assurent ensemble le fonctionnement d'un tel système. En voici le détail :

● Capteurs

Les capteurs servent d'entrées au système d'éclairage, collectant des données en fonction des conditions environnementales. Ils sont fixés sur le luminaire ou le poteau et transmettent des informations au système. Dans la section suivante, nous explorerons les différents types de capteurs.

● Communication

Les systèmes d'éclairage public intelligent utilisent des méthodes de communication telles que Zigbee, LoRa (longue portée), NB-IoT (Internet des objets à bande étroite), Wi-Fi et les réseaux cellulaires pour communiquer entre les lampes et le système de contrôle central.

● Lumière LED à intensité variable

Tout système d'éclairage public intelligent nécessite une lampe LED à intensité variable. Cette lampe contribue grandement à l'efficacité énergétique du système et, par conséquent, à sa fonctionnalité globale. La possibilité d'ajuster la luminosité en fonction des besoins grâce à un petit circuit électronique fait de son mode de génération de lumière une solution idéale pour les systèmes d'éclairage.

● Puce de traitement

Une puce de traitement, communiquant avec un logiciel de contrôle central, est nécessaire pour gérer le système d'éclairage. Cette puce ajuste la luminosité, collecte des données, surveille les dispositifs et les contrôle afin d'intégrer l'ensemble des dispositifs dans un système d'éclairage public intelligent.

● Alimentation électrique

Les circuits imprimés ou les puces LED fonctionnent avec des tensions comprises entre 0 et 12 V. Un bloc d'alimentation est donc nécessaire. Ce dernier convertit la tension secteur élevée en la tension requise pour les LED, en fonction des besoins de la puce de traitement. Ces blocs d'alimentation sont également appelés drivers pour luminaires LED. Selon la technologie LED utilisée par le fabricant d'éclairage public intelligent, il peut s'agir de drivers à variation d'intensité 0-10 V, de drivers à minuterie, DALI ou PWM.

● Logiciel de contrôle central

Il s'agit d'un logiciel convivial doté d'une interface permettant la gestion intelligente de l'éclairage public via un ordinateur ou un appareil mobile. Il est également connu sous le nom de Système de Gestion Centralisée (SGC). De nombreux logiciels propriétaires existent, proposés par différents fabricants de systèmes d'éclairage ; parmi les plus connus, citons Acuity Brands Atrius, Digital Lumens LumiGrid, Hubbell Lighting iLumin, Signify Interact et Cree Lighting nLight.

● Système de gestion centralisée (SGC) pour l'éclairage public intelligent

Capteurs pour l'éclairage public intelligent

Dans une ville saturée de voitures et de piétons, les capteurs des systèmes d'éclairage public intelligent jouent le rôle d'yeux et d'oreilles. Au lieu d'allumer et d'éteindre manuellement les lumières, le système est automatisé grâce aux informations fournies par les capteurs, via des photocellules et des détecteurs de mouvement. Cependant, les systèmes modernes intègrent également des capteurs de vibrations et de son pour une gestion urbaine intégrée.

❖ Capteur de lumière ambiante

Les capteurs optiques deviennent un élément essentiel de l'éclairage public intelligent à LED. Ils surveillent la luminosité ambiante afin d'ajuster l'intensité lumineuse. Ils peuvent également éteindre la lumière en fonction de la lumière naturelle. Ces capteurs sont des cellules photovoltaïques qui produisent de l'électricité lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil. L'intensité lumineuse qui frappe la cellule photovoltaïque est convertie en électricité, qui sert de signal.

❖ Capteurs d'éclairage public pour piétons

La détection du passage d'un piéton devant le lampadaire entraînera une variation de l'intensité lumineuse. L'éclairage public intelligent à LED gagnera en efficacité grâce à une technique de mise en œuvre optimisée. Les capteurs détecteront le mouvement du piéton et augmenteront l'intensité des éclairages devant et derrière lui, tout en maintenant une faible luminosité sur le reste du chemin.

❖ Capteurs de trafic

L'éclairage public à pleine puissance gaspille de l'énergie et des ressources lorsque la circulation est faible la nuit. Les capteurs de trafic détectent les véhicules qui approchent et augmentent la luminosité de la voie devant eux tout en la réduisant derrière. Un protocole de communication rapide est indispensable, car les signaux des capteurs doivent parvenir à l'unité de traitement pour une prise de décision rapide.

❖ Capteurs météorologiques pour l'éclairage public

Le système d'éclairage public intelligent à LED collecte des données météorologiques et les transmet au système de gestion centralisée (SGC). Les capteurs utilisés comprennent des capteurs de température, d'humidité, de vitesse du vent, ainsi que des baromètres et des pluviomètres. De plus, les capteurs à ultrasons modernes sont compacts. Les installateurs peuvent les placer au-dessus des luminaires sans encombrement ni surpoids. Ce système peut faciliter la gestion urbaine et fournir aux autorités des données à plus grande échelle.

❖ Capteurs sonores pour l'éclairage public

Sur les lampadaires, la municipalité peut installer des détecteurs de coups de feu pour assurer la sécurité des citoyens. Ces détecteurs, équipés de microsondes, peuvent identifier les tirs et fournir aux autorités la position géographique des lieux afin qu'elles puissent intervenir. Le détecteur transmet l'information au système de gestion centralisée (SGC) via un protocole de communication établi, et celui-ci la relaie ensuite aux forces de l'ordre compétentes.

❖ Capteurs de vibrations pour l'éclairage public

Des capteurs de vibrations pour la détection des séismes peuvent également être installés au-dessus des lampadaires afin de détecter les tremblements de terre et d'intervenir en amont. Ils fournissent des données en temps réel provenant de différents points pour une analyse approfondie et des réponses précises.

Mécanisme de fonctionnement d'un système d'éclairage public intelligent

Le fonctionnement d'un système d'éclairage public intelligent repose sur un contrôleur, des modules d'éclairage, d'alimentation, de communication et d'autres composants de détection. Tous ces composants communiquent en permanence avec le contrôleur.

Les capteurs transmettent des données au contrôleur, qui les convertit au format numérique pour la transmission et le contrôle. Le contrôleur communique également avec le module d'alimentation pour ajuster la luminosité de l'éclairage LED ou pour effectuer la mise en marche/arrêt. Comme indiqué précédemment, il génère des alertes pour le système de gestion de contenu et fournit des données via un protocole de communication tel que la 4G, le Wi-Fi ou tout autre.

Comment fonctionne un système de contrôle intelligent de l'éclairage public ?

Avantages de l'éclairage public intelligent à LED

Les systèmes d'éclairage public intelligents à LED offrent des avantages considérables en matière d'économie, de sécurité et de personnalisation, impossibles à égaler avec les systèmes d'éclairage traditionnels. Voici quelques-uns des principaux avantages de l'éclairage intelligent à LED :

• Efficacité énergétique : Réduit la consommation d'énergie grâce à l'utilisation de détecteurs de mouvement et de fonctions de gradation pour fournir un éclairage uniquement lorsque cela est nécessaire.
• Économies de coûts : Il réduit les coûts d’électricité de 50 à 75 % et offre un retour sur investissement rapide.
• Sécurité publique : Améliore la sécurité grâce à un meilleur éclairage et à l'intégration de capteurs qui détectent les coups de feu et surveillent la circulation.
• Collecte de données : Recueille des données essentielles pour aider les villes à prendre des décisions éclairées et à améliorer l'expérience utilisateur pour les résidents.
• Évolutivité et flexibilité : Facile à adapter à la ville intelligente de demain sans nécessiter de changements complets de l'infrastructure urbaine.
• Impact environnemental : Réduisez vos émissions de CO2 pour soutenir vos objectifs de développement durable.
• Améliorations de la maintenance : Facilite la surveillance à distance et réduit les coûts de maintenance grâce à des mises à jour et des alertes en temps réel.
• Développement urbain : Il constitue le socle des infrastructures des villes intelligentes, permettant la surveillance de la qualité de l’air, la gestion du trafic, le Wi-Fi public, et bien plus encore.
• Avantages économiques : Augmentation des revenus des entreprises locales et réduction des taux de criminalité grâce à l'amélioration du cadre de vie urbain.
• Longue durée de vie : Grâce à leur longue durée de vie (jusqu'à 20 ans), les ampoules LED sont remplacées moins souvent et donc moins coûteuses.

Études de cas sur l'éclairage public intelligent à LED

De nombreuses études de cas ont démontré la faisabilité des systèmes d'éclairage public intelligent à LED. Plusieurs villes à travers le monde adoptent cette technologie, et les résultats obtenus méritent d'être analysés. Voici quelques exemples :

1. Chicago

Chicago fait figure de pionnière avec un projet de 160 millions de dollars visant à remplacer 85 % de son éclairage public par des lampadaires intelligents. Cette initiative devrait permettre de réduire la consommation d'énergie de 50 à 75 %.

2. Los Angeles

À Los Angeles, 80 % des routes sont désormais équipées de lampadaires intelligents. Ces lampadaires connectés sont dotés d'ampoules LED, d'une connectivité sans fil 4G LTE et de capteurs permettant de détecter les coups de feu et autres menaces. Dès la première année, Los Angeles a constaté une réduction de 63 % de ses coûts énergétiques et une amélioration de la couverture mobile dans toute la ville.

3. Dallas, Texas

Le programme Smart Cities Living Lab, situé dans le quartier historique de West End à Dallas, a installé 23 lampadaires intelligents équipés d'ampoules LED et de dispositifs de gestion du stationnement, d'arrosage des pelouses et d'amélioration de la qualité de l'air. Les résultats obtenus sont une baisse de 35 % des coûts énergétiques, une augmentation de 12 % du chiffre d'affaires des commerces locaux et une diminution de 6 % de la criminalité. Si Dallas déploie cette technologie sur l'ensemble de ses 85 000 lampadaires, elle pourrait économiser environ 90 millions de dollars par an.

4. Schenectady, NY

Schenectady déploie un éclairage public intelligent à LED, équipé d'un détecteur de mouvement qui atténue l'intensité lumineuse en l'absence de circulation. L'ensemble du réseau est accessible via un navigateur web sécurisé. Des caméras HD installées sur les lampadaires fluidifient le trafic et renforcent la sécurité des citoyens. Le maire étudie d'autres applications de l'Internet des objets (IoT) pour l'entretien de la ville et l'amélioration de ses infrastructures.

5. Yasi, Roumanie

Le projet d'éclairage public intelligent de Yasi, en Roumanie, vise à moderniser l'éclairage des rues en périphérie des villes. Dans un premier temps, plus de 8 000 lampadaires intelligents ont été installés par la municipalité. Des modes d'économie d'énergie intelligents et une gradation automatique ont été mis en place afin de réduire la consommation électrique de plus de 50 %. CHZ Lighting, en collaboration avec Zhejiang Fangda Intelligent Control Co., Ltd., a déployé des lampadaires intelligents utilisant la technologie d'interconnexion 4G de dernière génération. Le système utilise un contrôleur centralisé pour transmettre les signaux au cloud, permettant ainsi la surveillance à distance et le contrôle de l'intensité lumineuse via un serveur et des terminaux mobiles.

6. Suceava, Roumanie

À Suceava, en Roumanie, CHZ Lighting a installé plus de 1 600 lampadaires intelligents ST29-30W dans la ville et ses environs. Grâce à la technologie d'interconnexion 4G de dernière génération, chaque lampadaire fait partie d'un réseau interconnecté, les signaux étant transmis au cloud par un contrôleur centralisé. Ce système permet aux propriétaires de garder le contrôle et même de gérer l'éclairage à distance, optimisant ainsi son fonctionnement et réalisant d'importantes économies d'énergie. Le projet a été très bien accueilli : il a permis d'améliorer considérablement la qualité de l'éclairage, de réduire la consommation d'électricité et de simplifier la maintenance.

Avantages de l'éclairage public intelligent CHZ Lighting

Si vous recherchez une marque fiable pour votre projet d'éclairage public intelligent, CHZ Lighting est la solution idéale. Leurs solutions intègrent de nombreuses fonctionnalités impossibles à obtenir avec un système d'éclairage traditionnel. Voici les principaux avantages d'un partenariat avec CHZ Lighting pour une installation complète d'éclairage public :

• CAT4 pour la communication : L’utilisation d’une communication 4G à bande complète pour une connexion fiable permet le positionnement automatique GPS de la carte SIM du lampadaire.
• Transmission des données : Ces lampes peuvent fournir automatiquement des rapports statistiques sur la consommation d'énergie et télécharger automatiquement les paramètres.
• Système d'alarme : Les contrôleurs LED envoient un signal au CMS en cas d'anomalie de paramètre, ce qui peut réduire les frais de déplacement du personnel de maintenance.
• Circuit de commande : Variation automatique basée sur trois techniques : 0-10 V / Minuterie / DALI. Les luminaires détectent automatiquement la géolocalisation (latitude et longitude) pour allumer et éteindre les LED en fonction du lever et du coucher du soleil.
• Puces LED SMD de qualité supérieure : Utilise des puces Philips 3050 ou 5050 de haute qualité pour une efficacité lumineuse supérieure à 160 lm/W.
• Pilotes robustes : Toutes les lampes LED CHZ utilisent des pilotes MW, parmi les plus performants du secteur.
• Certifications : CHZ fabrique ses produits LED en utilisant une technologie standardisée et des certifications internationales, notamment CE, CB, ENEC+, ENEC, ROHS, ISO9001, ISO14001, ISO50001 et ISO45001.
• Indices de protection IP : CHZ lighting produit des boîtiers qui offrent des indices de protection IP66 / IK09 contre l’eau, le sable et les chocs.
• Durée de vie : Les modules d'éclairage CHZ offrent une durée de vie de plus de 50 000 heures.

Conclusion

La technologie d'éclairage public intelligent a fait ses preuves et est désormais bien établie. De nombreux exemples démontrent la viabilité de ces systèmes pour le développement urbain moderne. Il est possible d'intégrer des capteurs météorologiques, sonores, lumineux, sismiques et de proximité afin de créer un système performant qui protège les autorités dans des conditions de terrain variées en milieu urbain. Ces systèmes permettent de réduire les factures d'énergie et contribuent à la lutte contre la criminalité grâce à des détecteurs de coups de feu.

Le système d'éclairage peut inclure des modules d'alerte publique, des caméras, des panneaux d'affichage numériques et d'autres applications d'éclairage public. La connectivité 4G rapide des dispositifs d'éclairage intelligent CHZ offre un potentiel considérable pour l'intégration de capteurs et d'appareils supplémentaires. Visitez le site web de CHZ Lighting pour découvrir une large gamme de solutions idéales pour l'éclairage public intelligent. Nous espérons que vous trouverez les produits adaptés à votre prochain grand projet d'éclairage public intelligent !