Stockholm Stad har som mål att vara världens smartaste stad 2040. Staden jobbar intensivt med ny teknik där uppkoppling och IoT ingår som ett av tre ben. Under 2020 hade vi på Induo och vår leverantör Encore Networks äran att få arbeta med Stockholms stad som leverantör av hårdvara och en deviceplattform för en del av projektet Smart & uppkopplad belysning.
Smart infrastruktur för smart belysning
Smart & uppkopplad belysning är ett av flera projekt i staden som alla skall syfta till att bidra med en smart infrastruktur för framtida IoT-satsningar genom att sätta grunderna för ett ekosystem för smarta belysningsanläggningar. Med ny teknik kan man bygga system med lägre klimatavtryck, som är billigare i drift än nuvarande teknik och som kan ge medborgarna bättre service på en gång. Projektet Smart och uppkopplad belysning ska med andra ord modernisera och effektivisera stadens utomhusbelysning.
Pilotprojekt i Spånga/Tensta
I ett första pilotprojekt har man kopplat upp 180 armaturer i Spånga-Tensta där man på bred front ställer om till LED-belysning. Armaturerna är uppkopplade via mobilnäten, via NB-IoT. Armaturerna innehåller dessutom smarta sensorer, som exmpelvis kan känna av om LED-belysningen slutar fungera. Vissa armaturer kan genom närvarobaserad belysning minska elförbrukningen genom lysa starkare när det behövs.
IT-säkerhet en viktig aspekt
Stockholms Stad rullar ut en stor mängd hårdvara och denna typ av system ställer naturligtvis krav på IT-säkerhet. Man har därför tidigt valt att ta med informationssäkerhet i bilden. Systemen har penetrationstestats av externa leverantörer där man gått igenom kända sårbarheter men även utsatt komponenterna för test i form av andra typer av attacker.
En annan viktig aspekt och en av staden värdegrunder är att systemen skall fungera med varandra och vara modulära, det vill säga så långt som möjligt bygga på öppna standarder.
Sammanlänkade system för smart belysning
Man kan förenklat säga att systemet bygger på flera olika kedjor. Övergripande så har staden smarta armaturer som sitter på olika platser. Från dessa går kommunikationen till en molnbaserad gateway som översätter kommunikationen till ett så kallat TALQ2 protokoll, som är ett operatörsoberoende protokoll staden använder, för att sedan skickas via en säker uppkoppling till stadens system för styrning av gatljus, SLV, levererat av Itron.
Smarta belysningskabinett
En annan del av systemet är att kunna kommunicera med belysningskabinetten, eller skåpen, som står utplacerade i staden, och det är där vi tillsammans med Encore Networks bistått med en gatewaylösning för att kunna överföra data från dessa kabinett in till stadens plattform.
Dagens lösning bygger på gammal teknik har envägskommunikation, en lösning från 1994 baserad på personsökarteknik. Systemets hårdvara är svår att få tag reservdelar till, och saknar återkoppling om något slagits på.
Staden använder EN-4000IE, en industriell router från Encore Networks som kan kommunicera med energimätare och dessutom har olika I/O, GPS med mera.
I Stockholms Stads system läses nio stycken elmätare av via MODBUS-anslutning, och dessutom registreras status på separata I/O-portar. Syftet är att kunna se om en kontaktor är tillslagen eller inte, se om någon jobbar i skåpet eller inte, se om något överhettats eller om en säkring gått sönder.
Tillsammans med position och driftsdata för varje router överförs allt samman till Encore Networks EnCloudplattform. För detta projekt har en rad speciella funktioner utvecklats i denna plattform.
-Vi har till exempel utvecklat möjligheten att visualisera alla elmätare i vår plattform, men enligt stadens önskemål översätter vi alla dessa data till TALQ2 och skickar data vidare via en säker uppkoppling, säger Matt Jamesson, Encore Networks.
Övergripande läser routern alltså av ett antal funktioner och ser till att allt omvandlas från I/O och MODBUS-protokoll i belysningsskåpet till TALQ2-protokoll som systemstödet SLV kan hantera.
Modbus och I/O till TALQ2
I SLV kan man se kabinetten på en karta, se dess status, slå på och av strömmen och hantera larmer.
Routern sitter i ett ouppvärmt skåp och är designad att fungera åratal utan tillsyn.
Öppen och skalbar lösning
Stadens mål har varit att bygga på öppna lösningar för att kunna vara leverantörsagnostiska, men öppenhet och flexibilitet leder även till komplexitet då olika standarder implementerats och tolkats olika av olika leverantörer. Staden är tidigt ute och detta är en utmaning som projektet brottats med under året.
-Det bygger en extra komplexitet och vid varje länk i kedjan där två leverantörers produkter möter varandra så finns det en risk att det inte fungerar. Standarder innebär inte per automatik att det finns kompatibilitet ”out of the box”, säger Björn Lindelöf, Belysningsingenjör Trafikkontoret.
Vad är lärdomarna under året
Från vår sida har det varit ett lärorikt projekt som vi helt skött på distans på grund av situationen i samhället. I projektet har vi länkat ihop resurser från England, USA, Indien och Turkiet för att säkerställa leveransen. I och med detta projekt har vi lyckats få till en lösning för smart belysning och en gateway som kan hantera TALQ2-protokollet vilket används i många smarta städer jorden runt.
Stockholms Stad har valt att inte ha ett system baserat på trådlös teknik som LoRa, Wirepas eller annan typ av trådlös teknik på öppna frekvensband. En stor fördel för staden är att mobilnätslösningen inte kräver några investeringar i infrastruktur. -I grunden är vi nog mer intresserade av meshnät, framför allt om vi ser till hela stadens behov av att koppla upp enheter. Men vi ser flera användningsområden där mobilnäten är lika bra eller bättre och med tanke på pilotens begränsade omfattning så blev det mer kostnadseffektivt. Dessutom är NB-IoT en ny teknik för staden att arbeta med, så det fanns ett intresse för att testa den redan innan projektet. Vi såg heller inget behov av att armaturerna skulle kunna kommunicera direkt med varandra, säger Björn Lindelöf.
Det har också varit lärorikt att se verklighetens teknik flytta in på kontoret, och IT flyttar ut i verkligheten.
Stor nytta, minskade klimatavtryck
De största nyttorna med smart belysning är att man kan få enklare drift och underhåll, snabbare respons då ingen rapport behövs från invånarna utan en trasig belysningspunkt eller armatur syns direkt i överordnat system. En annan aspekt är så klart att det skall resultera i färre körda mil med fordon, något som är svårt att räkna med på kort sikt då de nya LED-armaturerna är designade att fungera i många år och just nu inte kräver någon support.
Smart belysning är ett viktigt och långsiktigt projekt som måste fortsätta utvecklas. Nästa steg är att steg för steg byta ut den gamla infrastrukturen och försöka få till en budget för att göra det så snabbt som möjligt.
De tre viktigaste lärdomarna att ta med sig in i framtiden för att kunna skala upp detta system är enligt Björn Lindelöf komplexiteten i öppna lösningar, hur komplexiteten påverkar driften av lösningen, samt affärsmodeller och kostnader.
Produkter som använts i lösningen:
EN-4000 IE är en 4G router med massor av möjligheter. Den har nätverksportar, I/O-portar, GPS och Fiberanslutning. I projektet med Stockholms Stad användes dessutom de seriella portarna för kommunikation med elmätare.
Lär dig mer om IoT
För oss är IoT ett brett begrepp. Vi definierar IoT som en samling disruptiva tekniker som möjliggör digitalisering. Genom IoT kan företag få datadrivna insikter som kan hjälpa dem fatta bättre beslut. Med IoT kan vi snabbare nå klimat och jämställdhetsmål. För att snabbare lyckas med en IoT-satsning så är det viktigt med kunskap. Vi har därför satt ihop en 100-sidors publikation om IoT. Du kan ladda ned den genom att ange mailadress och namn nedan, du får därefter ut ett mail med information om hur du laddar ned guiden.