Sakernas internet: Belysning

Belysningsområdet förändras snabbt och vi möts dagligen av budskap om den fantastiska tid vi är på väg in i. I media visas projekt efter projekt, där man påstår sig redan implementerat IoT i belysning. Men är belysning verkligen redan uppkopplad idag? Bör vi ifrågasätta bilden eller kanske känna panik över att vi ligger efter och snabbt måste komma ikapp?

Infrastrukturen för belysning är ofta välutbyggd idag, vilket gör belysningen till det självklara valet för IoT-lösningar, både inom- och utomhus. Att plantera tekniken i armaturer är enkelt eftersom de är försedda med el och har oftast bra med utrymme för extrautrustning. Att armaturer ofta sitter relativt nära varandra gör det enkelt att skapa kommunikation mellan dem.

För att ett belysningssystem ska få kallas IoT-baserat, ska det ha någon form av koppling till internet. En stor del av de så kallade smarta system, som finns idag, såsom trådlöst styrda LED-ljuskällor och armaturer blir, i den mening, diskvalificerade, då de vare sig kommunicerar via internet, med varandra eller med andra tekniska installationer.

Om IoT-lösningar

Det finns en del riktigt bra system för privata hem och tiden är mogen, även om integrering av belysning till andra system fortfarande ofta saknas. En bra applikation hade, till exempel, varit att koppla brandvarnaren till belysning så att, när brandvarnarnaren aktiveras tänds också all belysning. Detta kräver dock betydligt större och dyrare system än de IoT-styrsystem för belysning som finns på marknaden idag, och som privatpersoner är beredda att betala för.

I den offentliga utemiljön är situationen en annan, här finns en annan möjlighet att investera i stora, smarta IoT-system eftersom merkostnaden blir låg samtidigt som möjligheterna att kommunicera mellan en mängd olika tekniker väldigt bra. Genom att utnyttja IoT-teknik och GPS-positionering vid, t.ex. felanmälningar kan de som sköter underhåll av gatubelysning få realtidsuppdateringar och -korrigeringar av sin rutt via mobiltelefonen. Sådana uppdateringar kan med IoT-system också relateras till prioriteringar, genom att kunna motta förslag på mest effektiva vägval, beroende på aktuell trafiksituation.

Videosensorer som kan se skillnad på gångtrafikanter, djur, cyklar och bilar är också på väg ut på marknaden.

En av de viktigaste funktionerna inom IoT för belysning är hur man hanterar och analyserar data så att man kan svara, adaptera och optimera en anläggning. Här är den största besparingspotentialen om man skall vara ärlig, förutsatt att man drar nytta av och fullt utnyttjar belysningens nät.

Exempel från verkligheten – utomhusapplikationer

Köpenhamns stad ligger i framkant med sin nya gatubelysning, som installerats i de centrala delarna av staden. Armaturerna har en inbyggd trådlös styrning via ett WiFi-system med inbyggd GPS. GPS-positionering gör systemet enkelt och snabbt att installera och få upp på en gemensam karta. Vid problem ger systemet automatiskt feedback till centralen. Planer finns på att utvidga systemet betydligt framöver. Redan nu görs förberedelser för att ansluta gatubelysning till stadens trafikdatahantering, för att anpassa belysningen till aktuell trafikintensitet. Luftkvaliteten kan teoretiskt också hållas i schack genom att analysera trafiken och omdirigera den vid för höga avgashalter. Systemet kan också förses med kamerasensorer som identifierar de många cyklisterna och ger dem information om den bästa och snabbaste vägen.

I Los Angeles arbetar man med att koppla samman hundratusentals gatuarmaturer med ett stort antal mikrofoner, som bl.a. ska lyssna efter krockande bilar. Alla delar i nätverket ska kommunicera med ledningscentralen som vid exempelvis en trafikolycka kan styra om trafiken och på bästa och sätt skicka hjälp. Varje armatur ska därtill ha en komplett log, montageanvisningar och en detaljerad reservdelsförteckning, som man lätt kommer åt, var man än befinner sig eftersom informationen ligger med all annan information i molnet.

I Paris tunnelbana installerar man just nu LiFi-kommunikation för att styra belysningen, kommunicera, lokalisera samt erbjuda resenärerna en snabb och stabil internetuppkoppling.

I Hamburg påverkar den stora fartygstrafiken omfattande broöppningar som gav stora trafikstörningar i biltrafiken men med deras nya smarta IoT-system som utnyttjar gatubelysningens infrastruktur leds biltrafiken om, till stor nytta för samhället.

Flera städer i Sverige testar idag tekniken och alla de otroliga möjligheter som den erbjuder, men det tar tyvärr betydligt längre tid. Självklart finns det undantag där man redan installerat smarta system, såsom i Sala-Heby. Ett annat exempel är Ölandsbron där man infört en adaptiv belysningsstyrning som anpassar ljuset och dess energiförbrukning efter den aktuella trafiksituationen, väderförhållanden och tiden på dygnet.

Om inomhusapplikationer

När det gäller inomhusapplikationer på arbetsplatser, i vårdmiljöer och inom butiksnäringen verkar starka krafter för att samarbeta och här satsas resurser på att minska underhållskostnader och energianvändning. Detta för att skapa en bättre miljö men också för att skapa tjänster som gör fastigheter unika och ge dem som vistas där, komfort och kvalitet. Inom butiksnäringen för att skapa högre kundvärde och sälja fler produkter.

I stora aktivitetsbaserade kontor kan inbyggda sensorer i belysningen kommunicera med fastighetssystemet och inte bara effektivisera belysningen utan också optimera ventilation, värme/kyla och städning. Med ett riktigt bra system kan man dessutom maximera ytorna genom att placera de anställda närmare varandra och till och med stänga ned en del ytor. På så vis minskas företagets kostnader ytterligare. Att kunna kontrollera och styra sin egen belysning är något som undersökningar tydligt visat, att de flesta av oss önskar.

I parkeringshus kan armaturer med kombinerade sensorer, LiFi-kommunikation och smarta funktioner ge bilisterna möjlighet att få dedikerade parkeringsplatser direkt via en hänvisning i mobiltelefonen. Inne i butikerna kan systemet leda köparna fram till den vara de önskar eller, om vi gör systemet riktigt smart, till en alternativ vara – till nytta för kunden och till gagn för butiken själv.

Vid brand kan det också bli möjligt att via belysningsstyrningens moderna kamerasensorer ge feedback till brandkåren om vilka som befinner sig i byggnaden och var.

Utan uppkoppling fungerar inget

All belysning inom belysningens Internet kräver någon form av styrning och kommunikation. All säkerhet och alla funktioner styrs av just de tekniska styrsystem som i många fall är inbyggda i IoT-objekten. De moderna IoT-baserade styrsystemen hanterar idag fler funktioner än någonsin. Detektering och identifiering av frånvaro, närvaro, zonuppdelning, ljusnivåer, infallande dagsljus, avskärmning av dagsljus, tid på dygnet, positionering, ljusscenarion, färgtemperatursval, biologisk påverkan och till och med vilken aktivitet som utförs av vem.

Självlärande och självadresserande driftdon och styrsystem är på väg ut i mängder, de flesta kommer att vara uppkopplade till molnet. I teorin kan alla delar tala med varandra utan ett gränssnitt som samlar ihop och konverterar språket så att alla förstår varandra. Men så är det inte i praktiken. I verkligheten varierar utbudet av styrsystem enormt, och detsamma gäller de många varianter av hur man kommunicerar inom styrsystemen. Kommunikationen kompliceras av att alla inte följer samma standard, må vara att de följer sin egen standard.

De för tillfället mest använda systemen för kommunikation och belysningsapplikationer är de trådlösa, mobilnätet, WIFI, Bluetooth och LiFi, och de trådbundna som Ethernet, PowerLine och våra äldre, traditionella 2-ledarsystemen. Ingen av dessa tekniker är idag kompatibel med den andra utan ett separat gränssnitt. Det finns visserligen en öppen standard för IPv6 Internet Protocol som använder en lågeffektsversion av IPv6 trådlös kommunikation, men den är till dags dato inte så utbredd inom belysningsområdet.

Vanligt förekommande är att många av dessa trådlösa eller trådbundna system finns i fabrikatanpassade versioner som innehåller extra funktioner för att utöka standardsystemens möjligheter. Detta kan leda till att funktioner inte kan utnyttjas när man kombinerar olika fabrikat, trots att de vid första anblicken ser ut att ha samma system.

Det är med andra ord i dagsläget svårt att på lager­hyllan finna färdiga produkter för bredare användningsområden som att få byggnadens automation att tala med belysning och sedan analysera, svara, adaptera och optimera i molnet av tjänster. IoT-elektronikens livslängd är dessutom begränsad och påverkas negativt vid montage i varma LED-armaturer. Ethernet-nätverken skulle ofta behöva klara av betydligt högre effektuttag än vad som är standard. Att anpassa armaturer till den mängd av IoT-produkter som väller ut på marknaden och därtill få den testad tar relativt lång tid likaså att få produkten godkänd.

Vart är vi på väg?

Finns då behovet att använda sakernas internet i alla belysningsprojekt? Svaret är både ja och nej. Vill vi lära oss att använda denna nya, avancerade teknik måste vi prova oss fram och gör vi det inte riskerar vi snabbt att hamna på efterkälken. På kort sikt är det ingen fara att inte försöka, men redan år 2020 kommer sannolikt den, som inte erbjuder den här typen av produkter och tjänster förmodligen att betraktas som en utdöd dinosaurie.

Finns det produkter och färdiga lösningar för alla belysningsapplikationer? De med gott om kapital har stora möjligheter att hantera de flesta utomhusapplikationer medan ett antal andra applikationer för inomhus ligger efter. Om vi vill ha ett sömlöst, väl fungerande system utan att behöva göra omfattande specialanpassningar saknas det i stort sett färdiga lösningar. Men de är inte alltför långt borta. Många arbetar för fullt med att utveckla produkter och tjänster som gör att man kan bygga in eller koppla in olika fabrikanters produkter i deras system. De stora systemleverantörerna kräver dock licensavgifter, för att andra ska få tillgång till deras teknik och armaturfabrikanterna kommer sannolikt få höjda kostnader för att testa sina produkter – en kostnad som kommer att överföras till kunderna.

Fabrikanterna måste också göra många fler tester för att kunna garantera att produkten fungerar som tänkt. Den 5-årsgaranti vi idag är vana vid riskerar i framtiden att begränsas till 1–2 år, det vill säga till samma garantitid som annan elektronik, om vi inte motverkar utvecklingen.

Viktigast av allt är kanske ändå säkerheten. Den måste tas på stort allvar och hanteras med en annan seriositet än mindre viktiga funktioner som armaturers dimningsfunktioner. Att säkerheten är relativt låg när det gäller hemsystem bevisar att ett av de största systemen på marknaden blev hackat redan en timme efter lanseringen. Samma låga säkerhetsnivå kommer aldrig att accepteras för ett system för offentlig miljö, där konsekvenserna av ett intrång kan bli betydligt mer förödande. Säkerhetsfrågan är angelägen eftersom den berör samhällsviktiga funktioner, i värsta fall kan ett misstag stänga ner en hel stad.

Oavsett vad vi tror kommer vi som alltid lösa våra utmaningar. Framtiden blir både ljus och uppkopplad.

Publicerad den 30 november 2016

Ur Ljuskultur Nummer 6, 2016