Razvoj pametne razsvetljave v pametnem mestu
Avtor: Zdenko Nikolić
Mentor: Matej Rojc
Stopnja: Študijski program 2. stopnje Elektrotehnika, Smer elektronika
Datum: Februar, 2021
DKUM: ZDENKO NIKOLIĆ
Povzetek
Problem, ki ga obravnavamo v magistrski nalogi, je razvoj pametne razsvetljave v pametnem mestu. Na začetku smo podrobno analizirali pristope osvetlitve prometne infrastrukture, ter predstavili težave, ki so prisotne pri klasičnih načinih osvetlitve prometne infrastrukture. Da bi odpravili težave takšne osvetlitve, smo se odločili razviti sistem pametne razsvetljave in uporabiti spletno storitev v skladu s konceptom IoT. Problem smo razdelili na več delov. Prvi del je razvoj platforme s senzorji. Platforma tako meri temperaturo, vlago, ocenjuje CO2 v zraku, zaznava požar in gibanje preko tehnologije PIR, vključuje pa tudi gumb za pomoč. Drugi del na platformi je komunikacijski del. Komunikacija od senzorjev se izvaja preko oddajnika, na sprejemni strani pa nato preko sprejemnika LORA do prehoda Raspberry Pi. Podatke prehod nato pošilja preko internetne povezave na spletno storitev ThingsBoard. Uporabniška interakcija z napravami poteka na spletni storitvi ThingsBoard, s pomočjo katere je mogoč tudi ogled podatkov iz senzorjev. Prikaz podatkov lahko uporabnik spremlja preko grafov ali drugih grafičnih ponazoritev. V zadnjem poglavju smo predstavili tudi ekonomsko analizo pametne razsvetljave. V sklepu smo se osredotočili na možne izboljšave in možnosti nadgradnje tovrstnega sistema.
Zasnova predstavljenega sistema vključuje avtomatizacijo in zmanjšanje porabe energije in tudi stroškov vzdrževanja sistema. Zato potrebujemo ustrezno strojno opremo, ki bo vse to lahko zagotovila. Pokazali smo, da ni potrebno samo prilagoditi osvetlitve, ampak je potrebno razmišljati tudi o naprednih rešitvah za pametna mesta. Osvetlitev mora biti uporabna tudi za konceptne rešitve pametnega mesta. Zato predlagana strojna oprema vključuje različne senzorje, ki so uporabni v skladu s cilji pametnega mesta. Uporabili bomo strojne in programske komponente, ki so danes v komercialni uporabi zelo pogoste in jih je preprosto prilagoditi za takšne naprednejše sisteme.
Odločili smo se za razvoj sistema pametne razsvetljave (angl. smart lighting) v pametnih mestih. Programska oprema je bila razvita za glavni mikrokrmilnik, in za pripadajoče senzorje. Potrebno je bilo načrtati tudi tiskano vezje za senzorje in mikrokrmilnik. Tiskana vezja so bila izdelana s pomočjo podjetja Altium Designer. Na začetku smo narisali diagram celotnega sistema, nato pa povezali še PCB-shemo sistema. Za vse module, ki jih potrebujemo, smo tako narisali zasnovo PCB in električno shemo. V kontekstu pametnega mesta je sicer lahko še mnogo drugih sistemov, kot so pametni javni prevoz, pametne vtičnice ali drugo.
Odločili smo se za razvoj sistema pametne razsvetljave (angl. smart lighting) v pametnih mestih. V kontekstu pametnega mesta je sicer lahko še mnogo drugih sistemov, kot so pametni javni prevoz, pametne vtičnice ali drugo. V našem primeru smo se odločili za eno svetilko, ki smo jo poimenovali LAMP1. Ta naprava je tudi povezana v sistem za pametno razsvetljavo. Vsaka naprava ima svojo poverilnico. Trenutne poverilnice naprav so žetoni za dostop. Žeton za dostop potem uporabimo v programski kodi na platformi Raspberry Pi, da lahko prehod pošilja podatke v našo napravo. Vsi podatki ki jih sprejemamo s senzorja svetlobe se tako naložijo v napravo LAMP1.
Diskusija in rezultati
