Mehr als Lichtsteuerung mit SensorX

Sensorik für die Lebensqualität in Städten - Mit Smart City Konzepten stellen sich Städte und Gemeinden auf effiziente Ressourcenverwaltung ein und steigern die Lebensqualität für Bürger*innen. Verkehr, Energieverbrauch und Abfallentsorgung können optimiert werden, wenn Echtzeitdaten verfügbar sind, die von Sensoren erfasst werden – ganz im Sinne einer nachhaltigen Nutzung. Zusätzlich prägen intelligente Gebäude mit möglichst autonomer, nachhaltiger Energieversorgung das Bild moderner, urbaner Areale.

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Mit Hilfe des SensorX lässt sich die Straßenbeleuchtung bedarfsorientiert dosieren [Bild: Tridonic GmbH & Co KG]

Mit Hilfe des SensorX lässt sich die Straßenbeleuchtung bedarfsorientiert dosieren [Bild: Tridonic GmbH & Co KG]

Auch im Aussenbereich detektiert der SensorX das Umfeld zuverlässig durch Machine Vision Bildverarbeitung [Bild: Tridonic GmbH & Co KG]

Auch im Aussenbereich detektiert der SensorX das Umfeld zuverlässig durch Machine Vision Bildverarbeitung [Bild: Tridonic GmbH & Co KG]

Zukünftig wird es auch möglich sein verschiedene Fahrzeugtypen mit dem SensorX zu erkennen [Bild: Tridonic GmbH & Co KG]

Der KI-basierte SensorX von Tridonic detektiert das Leben auf Straßen und Gehwegen, so dass sie zuverlässig beleuchtet werden können und das mit minimalem Stromverbrauch [Bild: Tridonic GmbH & Co KG]

Im Rahmen eines Pilotprojekts hat die südkoreanische Stadt Gimpo City smarte Straßenlaternen in Betrieb genommen. Zum Vorteil für die Umwelt und mit Ersparnis bei den Kosten: Der monatliche Stromverbrauch sank um rund die Hälfte [Bild: Tridonic GmbH & Co KG]

Die Anpassung von Parkzonen ist mit dem SensorX einfach und unkompliziert [Bild: Tridonic GmbH & Co KG]

Die Anpassung von Parkzonen ist mit dem SensorX einfach und unkompliziert [Bild: Tridonic GmbH & Co KG]

Um eine Stadt mit geeigneten Sensoren auszustatten, gilt es unterschiedliche Anforderungen zu beachten. Sensoren, die optisch Informationen verarbeiten, benötigen Licht, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Auch die Stromversorgung der Sensoren muss sichergestellt sein. Hinzu kommt, dass verschiedene Anwendungsbereiche auch verschiedene Sensorentypen erfordern. Es stehen Lösungen zur Verfügung, die diese Herausforderungen adressieren und deshalb für den Einsatz in Städten geeignet sind. Tridonic hat den SensorX entwickelt, der diverse Vorteile für den Einsatz im öffentlichen Raum mit sich bringt und dabei auch den Datenschutz sicherstellt.

Modernste Sensortechnik für den Einsatz in der Stadt
Der neue KI-basierte SensorX detektiert das Leben auf Straßen und Wegen. Mit seiner Hilfe lässt sich die Straßenbeleuchtung bedarfsorientiert dosieren, um Energie und unnötige Lichtemissionen einzusparen. Zudem ermöglicht der Sensor nicht nur die quantitative Messung sondern auch die Unterscheidung von Verkehrsteilnehmern und ebnet so den Weg zur smarten Planung und Steuerung von öffentlichen Räumen, Parkhäusern und Verkehr.

Herkömmliche Bewegungssensoren stellen heute fest, dass sich im Radius des Sensors etwas bewegt. In Inneren von Gebäuden sind sie deshalb sehr zuverlässig. In Außenbereichen sind Bewegungssensoren allerdings fehleranfällig. Je nach Einstellung und Umgebung werden sie auch durch Tiere, Bäume oder sogar starke Regenschauer oder Schneefall ausgelöst. Diese Ungenauigkeit führt zum fehlerhaften Auslösen der Beleuchtung und dadurch zu einem vermeidbaren Stromverbrauch. Der neue SensorX setzt hingegen auf Bildverarbeitung (Machine Vision) und liefert präzise Ergebnisse.

„Viele Machine-Vision-Lösungen benötigen sehr viel Rechenleistung und Strom und sind daher für den Masseneinsatz nicht wirtschaftlich oder nachhaltig“, erklärt Eduardo Pereira, Product Manager Outdoor Controls bei Tridonic. „Beim SensorX ist es uns gelungen, den Bedarf an Strom und Hardware-Performance im Gerät selbst auf ein Minimum zu reduzieren. Die Magie geschieht im Zusammenspiel zwischen Hardware und Software und bietet die optimale Lösung für den Einsatz in der Stadt. So können wir Daten, Kosten und Strom einsparen.“

Für die Analyse nimmt der SensorX bis zu fünf Bilder pro Sekunden auf. Die Bildverarbeitung erfolgt direkt im Sensor. Das Bild wird ausschließlich für die Analyse verwendet, wird nicht gespeichert und kann auch nicht exportiert werden. Der SensorX besitzt keinen internen Speicher und ist datenschutzkonform. Er kann daher ohne Bedenken im urbanen Umfeld eingesetzt werden.

Der Zugriff auf den Sensor zur Einrichtung oder Neueinstellung ist geschützt, ein Zugriff durch Dritte ist nicht möglich. Nur hierzu findet eine Bildübertragung auf ein Smartphone oder Tablet statt, um Zonen definieren zu können. In diesem Fall ist die Übertragung verschlüsselt. Analysiert werden lediglich die Zonen, die bei der Kommissionierung individuell festgelegt werden. Der Sensor berücksichtigt dann nur Bewegungen in diesem Bereich und erkennt, dass sich in der ausgewählten Zone etwas bewegt. In der Zukunft wird es auch möglich sein, zwischen Fußgängern und Radfahrern zu unterscheiden und sogar verschiedene Fahrzeugtypen zu erkennen.

Einfache Installation und Nachrüstung
Installiert wird der SensorX direkt an der Zhaga-D4i-Schnittstelle (Zhaga Book 18 Ed. 3 Anschluss) der Straßenleuchten. Er ist damit direkt nach der Montage und Einrichtung sofort betriebsbereit. Haben Kommunen bereits Leuchten mit Zhaga-D4i-Schnittstelle im Einsatz, lässt sich der SensorX einfach nachrüsten. Die bestehende Straßenleuchte wird mit nur einem Handgriff zur smarten Komponente. Die Installation an der Straßenleuchte hat zum einen den Vorteil, dass dem Sensor jederzeit genügend Licht zur Verfügung steht. Der Sensor ist mit einem Lichtdetektor ausgestattet, der die Lichtverhältnisse so regelt, dass eine Erkennung von Bewegungen zuverlässig möglich ist. Zum anderen nutzt er die bereits vorhandene Stromversorgung der Leuchte mit. Diese Art der Installation ist nur durch den sparsamen Verbrauch von weniger als einem Watt möglich, und macht den SensorX damit DALI-Typ-B-konform.

Durch die Bildverarbeitung gewonnene Daten und Informationen werden mittels DALI an Lichtsteuerungen für die Straßen- und Parkbeleuchtung, City-Management-Systeme oder Software zur Steuerung von Lichtsignalanlagen übermittelt. Dort können die Daten dann analysiert oder zur direkten Steuerung genutzt werden.

Gezielte Beleuchtung
Eine sensorgesteuerte Beleuchtung zahlt sich in vielerlei Hinsicht aus. So sorgt sie etwa für mehr Sicherheit auf den Straßen und Wegen. Der SensorX detektiert, wenn sich Passanten oder Fahrzeuge in der Nähe befinden. Daraus können adaptive Beleuchtungsszenarien programmiert werden, um etwa in verkehrsarmen Zeiten das Licht herunterzudimmen und Straßen und Wege bei Zunahme von Verkehrsfluss wieder zu erhellen. So bewegen sich Menschen auch nachts bei sicherer Ausleuchtung von Straßen und Wegen, ohne dass die ganze Stadt permanent voll ausgeleuchtet werden muss. Dieser Anwendungsfall hat noch einen weiteren positiven Nebeneffekt. Durch die gezielte Beleuchtung bei Nutzung der Wege wird die Lichtemission verringert. Wenn sich niemand auf den Straßen befindet, ist auch weniger Licht nötig. Eine sensorbasierte Lichtsteuerung trägt damit nicht nur zur Sicherheit, sondern auch zum Wohlbefinden der Bevölkerung bei. Punktuelle Beleuchtung und die Dimmung in ruhigen Phasen spart zudem Strom und senkt damit die kommunalen Energiekosten. In einem Pilotprojekt, in dem ein Sensor bis zu fünf Leuchten steuerte, führte der Einsatz zu einem Sparpotenzial von rund 50 Prozent.

Parkplatzmanagement in Echtzeit
Auf Parkplätzen und in Tiefgaragen ist eine sensorbasierte Auslastungsanzeige keine Neuheit. Bisher setzen Stadtplaner*innen dabei häufig auf magnetische Sensoren, die in den Straßen- bzw. Bodenbelag eingelassen sind. Diese Sensoren sind im Außenbereich etwa bei starkem Schneefall fehleranfällig. Bei einer Änderung des Parkbereiches müssen sie zudem mühsam ausgegraben und neu verlegt werden. Das ist auf Dauer nicht nur umständlich, sondern auch teuer, und lässt kaum Raum für Flexibilität.

Mit dem SensorX kann die Parkzone während der Kommissionierung genau definiert werden. Der Sensor analysiert dann die durchschnittliche Präsenz von Fahrzeugen im ausgewählten Bereich in den letzten zehn Minuten und meldet, auf welchen Flächen Fahrzeuge stehen. Wenn Änderungen der Parkplätze eine neue Definition der Parkzonen nötig, ist diese in nur wenigen Minuten vor Ort mit einem Smartphone oder Tablet via Bluetooth erledigt, ohne dass der Sensor ab- oder umgebaut werden muss.

Zukunft Sensorik
Ein weiterer Einsatzbereich des SensorX befindet sich aktuell in der Entwicklungs- und Testphase. Die Messung der Verkehrsdichte und Optimierung des Verkehrsflusses bietet viele Möglichkeiten über die Lichtsteuerung hinaus. Der Sensor zählt in definierbaren Intervallen von 20 Sekunden bis zu zehn Minuten, wie viele Fahrzeuge die festgelegte Zone durchfahren. Durch die daraus gewonnenen Daten können Stadtplaner*innen zukünftig wichtige Erkenntnisse ableiten. Sie sehen, wo es häufig zu Staus und stockendem Verkehr kommt und welche Straßen häufiger oder weniger als gedacht genutzt werden. Basierend auf diesen Daten sind sie in der Lage, Straßenführungen zu optimieren, Ampelschaltungen anzupassen oder zusätzliche Spuren für den Verkehr freizugeben.

So können Staus in der Stadt zukünftig noch genauer beobachtet und durch Datenmessung vermieden werden, und damit die CO₂-Emissionen gesenkt werden. Diese Technologie kann auch in Parks und Grünflächen angewandt werden kann, um wenig genutzte Wege möglicherweise zu renaturalisieren oder neue Wege basierend auf den Bewegungsmustern anzulegen.

Sensoren können in der Stadt also an nahezu allen öffentlichen Plätzen installiert werden, um für mehr Sicherheit und flüssigeren Verkehr zu sorgen. Sie unterstützen Stadtplaner*innen dabei, den Straßenverkehr zu optimieren und sorgen für mehr Sicherheit für Verkehrsteilnehmer. Die Kosteneinsparungen durch einen geringeren Energieverbrauch führen dazu, dass sich die Kosten für die Installation der Sensoren meist schon im ersten Jahr amortisieren. Zudem leistet die Technik einen Beitrag zum Klimaschutz und sorgt dafür, dass unsere Städte smart werden.