Alumbrado público inteligente/Soluciones para ciudades inteligentes

1. Antecedentes de las soluciones de alumbrado público inteligente/ciudades inteligentes;

Con la aceleración de la urbanización, la infraestructura urbana tradicional se enfrenta a problemas como el desperdicio de energía, la baja eficiencia de la gestión y la insuficiente supervisión medioambiental. Como nodo central de la ciudad inteligente, el alumbrado público inteligente integra la Internet de las cosas (IdC), los macrodatos y las tecnologías de detección inteligente, mejorando la función de iluminación tradicional en una plataforma integral que combina la supervisión medioambiental, la gestión de la seguridad y la optimización energética. Esto proporciona un apoyo inteligente a la gobernanza urbana.

2. Descripción general de las soluciones de alumbrado público inteligente/ciudades inteligentes;

La solución de alumbrado público inteligente aprovecha la tecnología IoT para vincular las farolas con varios sensores, formando una red de detección inteligente a escala urbana. El sistema recopila datos en tiempo real sobre el entorno (como el clima, la calidad del aire, el ruido, etc.), el flujo de tráfico y el estado del equipo, y combina algoritmos inteligentes para lograr ajustes dinámicos (por ejemplo, regulación del brillo, advertencias de fallas). Una plataforma de visualización brinda apoyo a la toma de decisiones de los administradores de la ciudad. El valor principal radica en mejorar la eficiencia de la gestión urbana, optimizar los servicios públicos, reducir el consumo de energía y sentar las bases para expandir más escenarios de aplicación para ciudades inteligentes (como el tráfico inteligente y la respuesta a emergencias). 

3. Cómo implementar soluciones de alumbrado público inteligente/ciudades inteligentes;

3.1 Diseño de la arquitectura del sistema;

1. Capa de percepción: Implementar sensores (instrumentos meteorológicos ultrasónicos, sensores PM2.5 , sensores de ruido, etc.) y dispositivos inteligentes (cámaras, pantallas LED) en el alumbrado público.

2. Capa de transmisión: Utilice tecnologías de comunicación inalámbrica (4G/5G, LoRa, NB-IoT) para transmitir datos en tiempo real a la nube.

3. Capa de plataforma: crear una plataforma de gestión de datos para el almacenamiento, la limpieza, el análisis y la visualización de datos.  

4. Capa de aplicación: Proporciona funciones como monitoreo ambiental, gestión del consumo de energía y enlace de seguridad, admitiendo el acceso a múltiples terminales (PC, móvil).

Sensor de velocidad del viento	Sensor de dirección del viento	Sensor de pluviómetro con cubeta basculante	Sensor de presión de humedad y temperatura atmosférica	Estación meteorológica todo en uno
Sensor de radiación solar	Sensor de radiación ultravioleta	Sensores PM2.5 y PM10	Sensor de ruido	Cuatro sensores de gas y dos de polvo.

3.2 Selección e implementación de sensores para soluciones de alumbrado público inteligente y ciudades inteligentes  

1. Instrumentos meteorológicos ultrasónicos  

   - Función: Integra la velocidad del viento, la dirección del viento, la temperatura y la humedad, la presión del aire y el monitoreo de las precipitaciones.  

   - Función: predecir condiciones climáticas extremas (como lluvias intensas y vientos fuertes), vincular el ajuste del brillo del alumbrado público y las alertas tempranas para los sistemas de drenaje urbano.  

   - Despliegue: Carreteras principales, puentes, zonas propensas a inundaciones. 

2. Sensores PM2.5/PM10  

   - Función: Detecta concentraciones de PM2.5 y PM10 en el aire.  

   - Rol: Genera mapas de calor de la calidad del aire en tiempo real, ayudando a las autoridades ambientales a implementar medidas de control de la contaminación.  

   - Despliegue: Zonas industriales, centros de transporte, zonas densamente pobladas. 

3. Cuatro sensores de gas y dos de polvo  

   - Función: Monitorea gases nocivos como CO, SO₂, NO₂, O₃ y PM2.5/PM10.  

   - Función: Identifica con precisión las fuentes de contaminación (como emisiones industriales, gases de escape de vehículos) y apoya la gestión del rastreo de la contaminación urbana.  

   - Despliegue: Alrededores de plantas químicas, intersecciones de carreteras principales. 

4. Sensores de   ruido

   - Función: Detecta niveles de ruido ambiental (30–130dB).  

   - Rol: Identifica áreas donde se exceden los niveles de ruido (como sitios de construcción, mercados nocturnos) y establece vínculos con agencias de cumplimiento para su manejo en el lugar.  

   - Despliegue: Escuelas, hospitales, zonas residenciales. 

5. Sensores de radiación ultravioleta  

   - Función: Mide el índice ultravioleta (UVI).  

   - Función: Difunde consejos sobre protección solar a través de pantallas LED y se conecta a los sistemas de riego del parque para refrigeración.  

   - Despliegue: Plazas, calles peatonales, áreas escénicas al aire libre. 

3.3 Control y vinculación inteligente  

- Iluminación adaptable: ajusta automáticamente el brillo en función de los datos del sensor de luz (valor Lux). En días despejados, el brillo predeterminado es del 70 % por la noche; en días lluviosos, aumenta al 100 %.  

- Respuesta de emergencia ante contaminación: cuando la concentración de PM2,5 supera los 75 μg/m³, se activa un dispositivo de supresión de polvo de niebla en el poste de alumbrado público.  

- Vinculación de seguridad: Las cámaras identifican comportamientos anormales (como amontonamientos, caídas), activando alarmas sonoras y luminosas y enviando información a la plataforma policial.

4. Función y valor del alumbrado público inteligente y de las soluciones para ciudades inteligentes 

1. Ahorro de energía y reducción del consumo  

   - Gracias a la atenuación inteligente, la tasa de ahorro energético global alcanza el 40%–60% (las farolas tradicionales consumen 1500 kWh al año, mientras que las farolas inteligentes lo reducen a 600 kWh).  

   - El informe automático de fallas reduce la frecuencia de inspección manual, disminuyendo así los costos de mantenimiento en un 30%. 

2. Gobernanza ambiental  

   - Los datos de calidad del aire se actualizan en tiempo real en la plataforma de información de la ciudad, reduciendo el tiempo de respuesta ante eventos de contaminación a 15 minutos.  

   - Se mejora en un 50% la eficiencia en la atención de denuncias por contaminación acústica, incrementando la satisfacción de los ciudadanos. 

3. Seguridad pública  

   - La cobertura de puntos ciegos mediante videovigilancia se reduce en un 80%, lo que ayuda a resolver delitos, con un aumento del 25% en las tasas de resolución de casos.  

   - El sistema de transmisión de emergencia puede emitir rápidamente instrucciones de evacuación en caso de desastre. 

4. Servicios al ciudadano  

   - Los postes de alumbrado público integran puntos de acceso Wi-Fi y puertos de carga USB, mejorando los servicios de conveniencia.  

   - Las pantallas de información LED brindan información sobre el tráfico, el clima y anuncios gubernamentales en tiempo real, atendiendo a un promedio de 100.000 personas por día.

5. Estudios de casos 

Caso 1: Sistema de alumbrado público inteligente en una ciudad costera conectado a las condiciones meteorológicas  

- Antecedentes: Los tifones frecuentes causaron anegamientos urbanos y graves daños al alumbrado público.  

- Implementación: Implementar múltiples instrumentos meteorológicos ultrasónicos para monitorear la velocidad del viento (con un umbral de >14 m/s que activa las advertencias) y las precipitaciones (con >50 mm/h que activan el sistema de drenaje).  

- Efecto: Durante la temporada de tifones, las tasas de fallas del alumbrado público disminuyeron en un 70%, el tiempo de respuesta de emergencia se redujo a 10 minutos y las lesiones de los ciudadanos se redujeron en un 90%. 

Caso 2: Red de monitoreo de contaminación del alumbrado público inteligente en áreas industriales  

- Antecedentes: Los residentes de los alrededores de un determinado parque industrial se quejaron de la contaminación del aire.  

- Implementación: Implementar múltiples sensores de cuatro gases y dos de polvo alrededor de los límites de la fábrica, con datos conectados en tiempo real a la plataforma de monitoreo de la oficina de protección ambiental.  

- Efecto: Los datos de calidad del aire en tiempo real mejoraron la eficiencia del monitoreo, apoyando la gestión de la contaminación.

Conclusión  

Las soluciones de alumbrado público inteligente/ciudades inteligentes convierten las farolas tradicionales en "nervios" para la gestión urbana a través de una red de sensores multidimensionales y una plataforma de gestión inteligente. La solución demuestra importantes beneficios en la conservación de la energía, la protección del medio ambiente, la seguridad pública y los servicios a los ciudadanos, al tiempo que sienta las bases para la expansión del ecosistema de las ciudades inteligentes. Con la aplicación cada vez más profunda de las tecnologías AIoT, el futuro alumbrado público inteligente se integrará en escenarios innovadores como la colaboración entre vehículos y carreteras y los gemelos digitales, impulsando a las ciudades hacia un desarrollo más eficiente, habitable y sostenible.