Comment fonctionne l’éclairage public intelligent ?

Il fut un temps où les ampoules à sodium haute pression (HPS) étaient partout dans les rues. Selon l'étude de 2002 réalisée par Navigant Consulting pour les États-Unis Département de l'Énergie, 57,8 TWh/an était la consommation d'énergie pour l'éclairage extérieur fixe. Les lampes à décharge à haute intensité (HID), avec 50,2 TWh/an, ont été les principaux contributeurs à la consommation d’énergie. Les besoins énergétiques massifs ont fait de l’éclairage public intelligent une technologie nécessaire pour les pays du monde entier.

Les lumières LED font partie intégrante de ces systèmes. Ils offrent de meilleurs lumens par watt (lm/W) pour une meilleure efficacité énergétique, et leur nature électronique leur permet d'offrir des fonctionnalités uniques considérées comme impossibles avec les technologies d'éclairage traditionnelles.

Les systèmes d'éclairage public intelligents à LED présentent des fonctionnalités telles que le positionnement GPS automatique, la gradation automatique, l'éclairage basé sur les fuseaux horaires de latitude et de longitude, le téléchargement automatique des paramètres, les rapports statistiques de consommation d'énergie et les alarmes d'anomalie des paramètres. Ces caractéristiques combinées ouvrent la voie à un éclairage extérieur systématique, automatisé et efficace. Cet article couvrira tous les mécanismes de fonctionnement de l’éclairage public intelligent, ses avantages et ses types. Commençons !

Système d'éclairage public intelligent et ses composants

Lorsque nous utilisons le mot « intelligent » pour décrire un système, nous voulons dire qu’il peut collecter des données à l’aide de capteurs et prendre des décisions basées sur des résultats de calcul à l’aide de processeurs. Les utilisateurs de systèmes intelligents peuvent personnaliser le traitement pour obtenir les résultats souhaités.

Un système d’éclairage public intelligent garantit l’efficacité énergétique, réduit la consommation d’énergie et diminue la pollution lumineuse tout en améliorant le confort public. Plusieurs éléments remplissent collectivement la fonction d’un système d’éclairage public intelligent. Voici leurs détails:

●   Capteurs

Les capteurs agissent comme des entrées dans le système d'éclairage, collectant des données en fonction des conditions environnementales. Ils sont montés sur le luminaire ou le poteau et fournissent une rétroaction au système. Dans la section suivante, nous explorerons les différents types de capteurs.

●  Communication

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

●   Lumière LED à intensité variable

Tout système d’éclairage public intelligent nécessite une lumière LED à intensité variable. Cette lumière représente une contribution majeure à l'efficacité énergétique du système, et par la même occasion à son’s fonctionnalité globale. L'avantage de sa capacité à ajuster la luminosité en fonction de la demande à l'aide d'un petit circuit électronique fait de sa méthode de génération de lumière une méthode idéale pour les systèmes d'éclairage.

●   Puce de traitement

Une puce de traitement communiquant avec un logiciel de contrôle central est nécessaire pour contrôler le système d'éclairage. Cette puce modifie la luminosité, collecte des données, surveille les appareils et les contrôle pour intégrer tous les appareils dans un système d'éclairage public intelligent.

●   Alimentation électrique

Les circuits imprimés ou puces LED fonctionnent à des niveaux de tension compris entre 0 et 12 V. Un bloc d'alimentation est donc nécessaire. Il convertit la haute tension de ligne en tension LED souhaitée en fonction des exigences de la puce de traitement. On les appelle également pilotes de luminaires LED. Selon l'implémentation LED du fabricant d'éclairage public intelligent, elles peuvent être de type gradation 0-10 V, minuterie, DALI ou PWM.

●   Logiciel de contrôle central

Il s'agit d'un logiciel convivial doté d'une interface qui permet une gestion intelligente de l'éclairage public via un ordinateur ou un appareil mobile. Il est également connu sous le nom de système de gestion central (CMS). Il existe de nombreux logiciels propriétaires de divers fabricants de systèmes d'éclairage, dont certains sont populaires : Acuity Brands Atrius, Digital Lumens LumiGrid, Hubbell Lighting iLumin, Signify Interact et Cree Lighting nLight.

Capteurs pour l'éclairage public intelligent

Dans une ville saturée de voitures et de trafic humain, les capteurs des systèmes d’éclairage public intelligents agissent comme des yeux et des oreilles. Au lieu d'allumer et d'éteindre manuellement les lumières, le retour d'information des capteurs automatise le système d'éclairage en utilisant des cellules photoélectriques et des capteurs de mouvement. Cependant, les systèmes modernes incluent également des capteurs de vibrations et de bruit pour un système intégré de gestion urbaine.

❖ Capteur de lumière ambiante

Les capteurs optiques deviennent une partie intégrante de l’éclairage public intelligent à LED. Ils surveillent les conditions de lumière ambiante pour ajuster l’intensité ou la luminosité de l’éclairage. Ils peuvent également éteindre la lumière en fonction des conditions de lumière naturelle. Ces capteurs sont des cellules photovoltaïques qui produisent de l’électricité lorsqu’elles sont exposées au soleil. L'intensité lumineuse tombant sur la cellule photovoltaïque se transforme en électricité, qui agit comme un signal.

❖ Capteurs de lampadaires pour piétons

La détection d’une personne passant devant le lampadaire entraînera également une augmentation et une diminution de la luminosité de l’éclairage public. L'éclairage public intelligent à LED augmentera l'efficacité en fonction de la technique de mise en œuvre. Les capteurs détecteront les mouvements des piétons et augmenteront la luminosité des lumières devant et derrière le piéton tout en maintenant une faible luminosité pour le chemin restant.

❖ Capteurs de trafic

Faire fonctionner l’éclairage public à pleine intensité gaspille de l’énergie et des ressources lorsque le trafic est faible la nuit. Les capteurs de trafic détectent les véhicules venant en sens inverse et augmentent la luminosité du chemin devant eux tout en réduisant la luminosité derrière eux. Un protocole de communication rapide est nécessaire puisque les signaux des capteurs de trafic doivent atteindre l'unité de traitement pour une prise de décision rapide.

❖ Capteurs de lampadaires météorologiques

Le système d'éclairage public intelligent à LED obtient des données météorologiques et les envoie au système de gestion central (CMS). Les capteurs comprennent des capteurs de température, d’humidité, de vitesse du vent, des baromètres et des pluviomètres. De plus, les capteurs à ultrasons modernes sont compacts. Les installateurs peuvent les placer au-dessus du luminaire avec peu d'espace ou de poids ajouté à l'assemblage. Ce système peut aider la gestion de la ville et fournir des données aux autorités à plus grande échelle.

❖ Capteurs de son pour lampadaires

Sur les lampadaires, la direction de la ville peut installer des détecteurs de son pour le bien des citoyens’ sécurité. De tels pistolets dans ces détecteurs pourraient détecter les coups de feu et donner aux autorités la localisation géographique où prendre les mesures nécessaires. Le détecteur envoie les informations en utilisant le protocole de communication défini au CMS, qui les achemine vers l'organisme d'application de la loi désigné.

❖ Capteurs de vibrations pour lampadaires

Des capteurs de vibrations pour la détection des tremblements de terre peuvent également être installés au-dessus des lampadaires pour détecter et prendre les mesures nécessaires à l'avance. Ils peuvent fournir des données en direct à partir de divers emplacements pour une analyse approfondie et des réponses précises.

Mécanisme de fonctionnement du système d'éclairage public intelligent

Le mécanisme de fonctionnement d’un système d’éclairage public intelligent implique l’utilisation d’un contrôleur, d’un éclairage, d’une alimentation, d’une communication et d’autres composants de détection. Tous les composants communiquent en permanence avec le contrôleur.

Les capteurs envoient des données au contrôleur, qui les convertit sous forme numérique pour la transmission et le contrôle. Le contrôleur communique également avec le module d'alimentation pour le réglage de la luminosité de l'éclairage LED ou pour effectuer la fonction ON/OFF. Comme mentionné dans la section précédente, il génère des alertes pour le système CMS et fournit des données à l'aide d'un protocole de communication, tel que 4G, WiFi ou tout autre.

Avantages de l'éclairage public intelligent à LED

Les systèmes d’éclairage public intelligents à base de LED offrent des avantages considérables en termes d’économie, de sécurité et de personnalisation que les systèmes d’éclairage traditionnels ne peuvent pas atteindre. Voici quelques-uns des principaux avantages de l’éclairage LED intelligent:

• Efficacité énergétique:  Réduit la consommation d'énergie en utilisant des détecteurs de mouvement et des 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 la convivialité pour les résidents.
• Évolutivité et flexibilité:  Facile à mettre à l'échelle et à adapter à la ville intelligente de demain sans nécessiter de changements complets de la ville’s infrastructures.
• 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:  Constitue la base de l’infrastructure des villes intelligentes, permettant la surveillance de la qualité de l’air, le contrôle du trafic, le Wi-Fi public et bien plus encore.
• Avantages économiques:  Augmente les revenus des entreprises locales et réduit les taux de criminalité grâce à des environnements urbains améliorés.
• Longue durée de vie: En raison de la longévité des ampoules LED - jusqu'à 20 ans - elles sont souvent remplacées, et donc coûteuses, moins souvent.

Études de cas sur l'éclairage public intelligent à LED

De nombreuses études de cas ont prouvé la faisabilité des systèmes d’éclairage public intelligents à LED. Plusieurs villes à travers le monde adoptent cette technologie, et les résultats méritent d’être discutés. Voici quelques cas:

1  Chicago

Chicago est en tête avec un projet de 160 millions de dollars visant à remplacer 85 % de son éclairage public par des lampadaires intelligents. L’initiative prévoit de réduire la consommation d’énergie de 50 à 75 %.

2  Los Angeles

80 % des routes de Los Angeles sont désormais équipées de lampadaires intelligents. Les lumières connectées sont dotées d'ampoules LED, d'une connectivité sans fil 4G LTE et de capteurs pour détecter les coups de feu et autres menaces. Au cours de la première année, Los Angeles a constaté une réduction de 63 % de ses coûts énergétiques et une amélioration du service cellulaire dans toute la ville.

3  Dallas, Texas

Le programme Smart Cities Living Lab comprend 23 lampadaires intelligents avec ampoules LED et des appareils pour la gestion du stationnement, l'irrigation des pelouses et la qualité de l'air pour le quartier historique de West End de Dallas. Toutefois, les résultats comprennent une baisse de 35 % des coûts de l’énergie, une augmentation de 12 % des revenus des entreprises locales et une baisse de 6 % de la criminalité. Si Dallas met en œuvre pleinement cette technologie sur ses 85 000 éclairages, elle pourrait économiser environ 90 millions de dollars par an.

4  Schenectady, New York

Grâce à des lumières LED, Schenectady déploie un éclairage public intelligent avec un capteur de mouvement pour atténuer l'intensité en l'absence de circulation. L'ensemble du réseau est accessible via un navigateur Web sécurisé. Les caméras HD sur les lampadaires améliorent la fluidité du trafic et la sécurité des citoyens. Le maire étudie d’autres moyens d’exploiter la technologie IoT pour l’entretien de la ville et l’amélioration des infrastructures.

5  Yasi, Roumanie

Le projet d’éclairage public intelligent de Yasi, en Roumanie, vise à transformer l’éclairage public dans les banlieues. Au départ, plus de 8 000 lampadaires intelligents ont été installés par la direction, et des modes d'économie d'énergie intelligents et une gradation automatique ont été adoptés pour réduire la consommation d'énergie de plus de 50 %. CHZ Lighting, en collaboration avec Zhejiang Fangda Intelligent Control Co., Ltd., a lancé des lampadaires d'éclairage intelligent utilisant la dernière technologie d'interconnexion 4G. Le système utilise un contrôleur centralisé pour télécharger les signaux vers le cloud, permettant une surveillance à distance et un contrôle de la gradation 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 villages. Utilisant la dernière technologie d'interconnexion 4G, chaque lampadaire fait partie d'un groupe interconnecté, avec des signaux téléchargés vers le cloud par un contrôleur centralisé. Le résultat est un moyen de permettre aux propriétaires de contrôler et même de gérer les lumières à distance pour faire fonctionner les lumières et économiser de grandes quantités d'énergie de manière efficace. Le projet a été bien accueilli, améliorant considérablement la qualité de l’éclairage, réduisant la consommation d’électricité et simplifiant la maintenance.

Avantages de l'éclairage public intelligent CHZ Lighting

Si vous recherchez une marque fiable pour votre projet d’éclairage public intelligent, alors l’éclairage CHZ est la solution. Ils intègrent de nombreuses fonctionnalités autrement impossibles sur un système d’éclairage traditionnel. Voici les principaux avantages d'un partenariat avec CHZ Lighting pour une configuration complète de l'éclairage public:

• CAT4 pour la communication:  L'utilisation d'une communication 4G à bande complète pour une connexion fiable permet le positionnement automatique par GPS de la carte SIM du lampadaire.
• Transmission de données:  Ces lumières 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 de toute anomalie de paramètre qui peut réduire les frais de visite du personnel de maintenance.
• Circuit de commande:  Variation automatique basée sur trois techniques : 0-10V / Timer / DALI. Les lumières peuvent détecter automatiquement la géoposition (latitude et longitude) pour allumer/éteindre les LED au lever et au coucher du soleil.
• Puces LED CMS haut de gamme:  Utilise des puces Philips 3050 ou 5050 de haute qualité pour une qualité supérieure >Efficacité lumineuse de 160 Lm/W.
• Pilotes robustes:  Toutes les lumières LED CHZ utilisent des pilotes MW, l'un des leaders 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 offrant des indices de résistance à l'eau, au sable et aux chocs IP66 / IK09.
• 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 est désormais éprouvée et bien établie. De nombreux exemples prouvent la viabilité de ces systèmes pour le développement urbain moderne. Vous pouvez intégrer des capteurs météorologiques, sonores, d'éclairage, sismiques et de proximité pour créer un système robuste qui protège les autorités dans des conditions de terrain étendues dans les villes. Ils peuvent réduire les factures d’énergie et aident à contrôler la criminalité grâce aux détecteurs de coups de feu.

Le système d’éclairage peut inclure des modules d’alerte publique, des caméras, une signalisation numérique et d’autres applications d’éclairage public. La connectivité 4G rapide des appareils d'éclairage urbain intelligents CHZ libère l'énorme potentiel d'intégration de davantage de capteurs et d'appareils dans l'unité. Visitez le site Web d’éclairage CHZ pour trouver une large gamme de solutions idéales pour l’éclairage public intelligent. Nous espérons que vous trouverez des produits pour votre prochain grand projet d’éclairage public intelligent !