Case Study

L'illuminazione supportata dall'IoT per la smart city

Attuare soluzioni per le smart city

Phoenix Contact è specializzata nell'automazione di componenti, macchine e impianti, e, oltre alla produzione industriale e alle energie rinnovabili, si dedica anche a sistemi per l'infrastruttura cittadina. Un ruolo centrale è ricoperto in questo campo dal palo stradale intelligente, quale componente della futura infrastruttura delle città intelligenti. Per molto tempo l'azienda si è concentrata sull'impiego delle sue soluzioni a livello industriale. Con l'avvento di nuovi campi di attività nei settori della digitalizzazione, del cloud e dell'IoT, gli sviluppi dell'azienda ricoprono un ruolo sempre più importante anche al di fuori del contesto industriale, consentendo ora di utilizzare il know-how di questo settore “Hidden champion” anche nell'attuazione di soluzioni per le smart city.

Integrazione Perfetta

Insieme a Concept Reply, il partner di sviluppo di software specializzato in soluzioni IoT end-to-end all'interno del gruppo Reply, Phoenix Contact compie ora i suoi primi passi per sviluppare un'applicazione di street lighting basata sullo standard LoRaWAN e finalizzata al controllo individuale dei lampioni stradali nelle smart city. LoRaWAN è un protocollo innovativo che consente la costruzione di un'infrastruttura propria con una copertura di cinque fino a sette chilometri in campo aperto. Concept Reply ha creato a tale scopo l'integrazione continua nell'infrastruttura cloud esistente.

Nel contempo, grazie a un'alimentazione di corrente permanente sul palo, il punto di attivazione viene spostato nel corpo illuminante, una novità in quanto il lampione in genere è alimentato solo se l'illuminazione stradale è attiva. Con l'applicazione di Street lighting basata sul LoRaWAN si vuole aumentare la sicurezza e l'attrattività di strade e piazze, risparmiare energia nonché attivare e controllare i lampioni in modo dinamico. Questo porta a un minore inquinamento luminoso, semplifica la gestione della manutenzione e riduce i costi connessi.

LoRaWAN

LoRaWAN significa Long Range Wide Area Network ed è un protocollo MAC (Medium Access Control) per WAN.

“Long Range” qui significa: 2-3 chilometri di copertura in aree rurali, 5-7 chilometri al di fuori, fino al massimo 702 chilometri (record mondiale: con una potenza di trasmissione di soli 25 mW (14 dBm) è stata coperta una distanza di 702,676 chilometri)

Sviluppato per l'utilizzo con dispositivi Low Power (LPWAN)

Supporto di una comunicazione bidirezionale sicura per l'IoT
Scalabilità da un singolo gateway in una grande rete globale con miliardi di dispositivi
L'utilizzo avviene tipicamente nella banda libera/a bassa frequenza, in Europa 867-869 Mhz
Caratteristiche: esercizio ridondante, geolocalizzazione, economico, a risparmio energetico, idoneo per applicazioni Single Building, consente la costruzione e la gestione di una rete propria.

L'apertura è il punto centrale

Un obiettivo dell'attuazione è stato lo sviluppo di una soluzione cloud. Questo porta notevoli vantaggi rispetto ai sistemi IT installati a livello locale, quali ad esempio l'utilizzo on-demand, minore impegno sia per l'esercizio che per la manutenzione grazie a sistemi scalabili ed altamente disponibili. Le aziende municipalizzate si possono in tal modo posizionare come provider LoRaWAN e garantire alle città un'illuminazione stradale che soddisfi tutti i requisiti di legge in materia. Una sfida è rappresentata dalla varietà dei dispositivi che, secondo le aspettative, nei prossimi anni continuerà a registrare un forte aumento. La tecnologia LED consente in questo campo ad esempio già oggi la modifica della temperatura del colore o del codice del colore. L'integrazione di diversi produttori insieme con il tema del Multidevice Management e della Security continueranno pertanto ad occupare una posizione importante nell'offerta di una piattaforma aperta e indipendente dai produttori.

Piattaforma Proficloud

Un grande contributo al successo del progetto è arrivato soprattutto dal know-how tecnologico di Phoenix Contact. Elemento centrale dell'attuazione è la piattaforma Proficloud propria di Phoenix Contact, che funge da infrastruttura di base, sulla quale si implementano parallelamente l'applicazione di Street lighting e anche il server LoRaWAN. Questa separazione tra logica di applicazione e implementazione specifica tecnologica del protocollo LoRaWAN consente di trasferire in futuro il sistema anche ad altre tecnologie radio o standard, senza dover procedere a sostanziali modifiche della stessa applicazione di Street lighting. La piattaforma è pertanto pronta già oggi per le future tecnologie radio e facilmente ampliabile.

L'illuminazione stradale del futuro

Oltre al controllo individuale dei lampioni stradali, possibile sin da oggi, si può pensare per il futuro a casi applicativi del tutto diversi. Con l'introduzione dei LED RGB e dei colori di luce è possibile richiamare l'attenzione delle persone in modo mirato su determinate situazioni oppure avvertirle, ad esempio per liberare strade o percorsi. Un'ulteriore applicazione potrebbe avvenire in caso di incidente: con l'applicazione di Street lighting sarà possibile commutare i lampioni stradali nel luogo dell'incidente su una luce fredda e aumentare nel contempo l'intensità in modo mirato, offrendo così ai soccorsi in loco una migliore visuale in situazioni critiche che comportano rischio di vita. L'illuminazione, in combinazione con un corrispondente sistema di sensori, può anche essere abbinata all'arrivo di una persona, ad esempio accendendo i lampioni stradali in un parco solo in caso di necessità e consentendo in tal modo un elevato risparmio energetico.

Qual è la tecnologia alla base dell'Applicazione di Street Lighting?

L'infrastruttura dell'illuminazione stradale viene visualizzata su una mappa. Una dashboard consente di riunire i lampioni in gruppi che si possono parametrizzare individualmente, ad esempio mediante l'attribuzione di un calendario di accensione comune.
Per lo sviluppo del front-end sono stati impiegati Vue.js, Bulma e Cypress.io.
Il solido, sicuro e scalabile servizio back-end è stato sviluppato in Spring Boot.
Grazie all'architettura Microservice sulla base dell'infrastruttura Proficloud si utilizzano inoltre Docker, Kubernetes, Ansible e Terraform.

Phoenix Contact

Con una tecnologia di collegamento e automazione innovativa, Phoenix Contact configura insieme a clienti e partner soluzioni per il mondo di domani. Esattamente là dove sono necessarie – ad esempio nell'infrastruttura della circolazione stradale, nell'elettromobilità, per l'acqua pulita, le energie rinnovabili e le reti di alimentazione intelligenti oppure per la costruzione di macchine e impianti ad alta efficienza energetica. Phoenix Contact si confronta con i cambiamenti tecnologici e con i conseguenti cambiamenti sociali. Con quasi 100 anni di esperienza nelle costruzioni meccaniche e nell'automazione, l'azienda lavora già oggi alla produzione intelligente di domani.

Concept Reply

Concept Reply è un partner di sviluppo di software specializzato in innovative soluzioni IoT e offre soluzioni per i suoi clienti nei settori della Smart Infrastructure, dell'Industrial IoT e delle Connected Car, partendo dall'idea, passando attraverso la fase concettuale fino ad arrivare all'implementazione, all'utilizzo e al supporto. Con i suoi specialisti IoT, l'offerta spazia dall'implementazione nel contesto Embedded fino al software di gateway o all'applicazione in cloud.