The Schréder lighting and beyond lighting solutions bring meaningful moments to people by enhancing safety, well-being and sustainability in public spaces.
AUTOMATISIERUNG, DATEN, ENTSCHEIDUNGEN FÜR BESSERE STÄDTE Let’s get connected
WHITEPAPER
INHALT
WARUM AUTOMATISIERT? 3 WARUM BELEUCHTUNG? 4 DATEN: EFFIZIENZ UND INNOVATIONSPOTENZIAL 5 AUTOMATISIERTE ABLÄUFE: EIN SINFONIEORCHESTER DIRIGIEREN 6 BEGLEITET VON MICROSOFT 6 DATEN UND AUTOMATISIERUNG: EINE WELT VOLLER MÖGLICHKEITEN 7 FALLSTUDIE: STADT BAD HERSFELD 9 WIE KANN DIE BELEUCHTUNG EIN SCHLÜSSELELEMENT FÜR SMART CITIES VON MORGEN SEIN? 10 UNSERE GEMEINSAME VISION: STÄDTE ZUKUNFTSFÄHIG MACHEN 11
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Wir von Schréder sind davon überzeugt, dass jedes SMART-System, ganz unabhängig von dessen Anbieter oder Nutzer Simple (einfach), Modular, Automatisiert, Resilient (ausfallsicher) und Trustable (vertrauenswürdig) sein sollte. In dieser Serie, bestehend aus fünf Whitepapers, werden Überlegungen allgemeiner Art angestellt, welche für Organisationen hilfreich sind, die eine Investition in ein intelligentes System für die Straßenbeleuchtung in Betracht ziehen. WARUM AUTOMATISIERT? Wir leben im digitalen Zeitalter. Früher suchten Stadtplaner nach Mustern, stellten Vermutungen an und verließen sich auf ihre Intuition, um zu Entscheidungen zu gelangen. Heutzutage werden Entscheidungen jedoch datengestützt getroffen. In einer Zeit, in der datengestützte Erkenntnisse und Präzisionsautomatisierung das Stadtbild prägen, erstrahlt eine Innovation besonders hell: die intelligente Straßenbeleuchtung. Automatisierung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Leuchten, Masten und andere Komponenten der Straßenbeleuchtung mit Sensoren ausgestattet sind, die Daten zu den Umgebungsbedingungen (z. B. Witterungsbedingungen, Temperatur und Geräuschpegel) erfassen, speichern und an ein zentrales Managementsystem (CMS) weiterleiten. Das System kann dann auf Grundlage der von den Anlagen gelieferten Echtzeitdaten Entscheidungen treffen und die Beleuchtung mittels automatisierter Abläufe anpassen. Datengestützte Erkenntnisse dienen als Entscheidungsgrundlage für Strategien, mit denen der Stromverbrauch optimiert, Ausfälle verhindert werden und der Grundstein für eine Stadt gelegt wird, in der fundierte Entscheidungen die Basis der Betriebsabläufe bilden. Die Helligkeit der Straßenleuchten wird anhand der Erkenntnisse automatisch an die gerade herrschenden Verkehrsverhältnisse und das Wetter angepasst, um Strom zu sparen und gleichzeitig die Sicherheit zu gewährleisten. Stellen Sie sich eine Stadt vor, in der die Straßenbeleuchtungsanlagen Ausfälle selbstständig erkennen. Diese aufmerksamen Anlagen lösen Alarmmeldungen und Berichte aus und veranlassen bei Bedarf ein schnelles Eingreifen, damit in der Stadt alles reibungslos läuft. Durch den Einsatz eines CMS, das Entscheidungen automatisch trifft, können die Stadtverwaltungen den manuellen Arbeitsaufwand reduzieren und so Ressourcen für strategische Aufgaben freisetzen. Eine bedarfsgerechte Energienutzung in Verbindung mit automatischen Reaktionen schafft ein städtisches Ökosystem, das auf Effizienz gedeiht und Umweltauswirkungen minimiert. Die Anwohner*innen und Besucher*innen profitieren von einer besseren Beleuchtung.
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WARUM BELEUCHTUNG? Beleuchtungsanlagen sind ein wesentlicher Bestandteil moderner Städte. Sie sind ein ideales Mittel für die Bereitstellung intelligenter Dienste: Sie sind an das Stromnetz angeschlossen, müssen nicht erst gesondert installiert werden und sind bereits vertraute Elemente des Stadtmobiliars. Es gibt in Städten viele Interessengruppen, die von der Nutzung intelligenter Systeme profitieren können, z. B.
Behörden: zeitnahe Informationen über Vorkommnisse in der Stadt, die ihr Eingreifen erfordern
Bürger*innen: mehr Sicherheit, bessere Informationen über die städtische Infrastruktur, wie z. B. über freie Parkplätze, verbesserte Dienste mit weniger Zeitverlusten Infrastrukturmanager*innen: bessere Informationen in Echtzeit über die von ihnen kontrollierte Infrastruktur und deren Zustand Wartungsteams: Erkennung und Behebung von Ausfällen in Echtzeit sowie Durchführung von Reparaturarbeiten Viele Unternehmen bieten intelligente Beleuchtungssysteme an: von Leuchten über IoT-Geräte bis hin zu kompletten IoT-Lösungen. In diesem Whitepaper werden einige der Kriterien erläutert, auf die man bei der Auswahl eines Systems ganz unabhängig vom Anbieter achten sollte.
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DATEN: EFFIZIENZ UND INNOVATIONSPOTENZIAL Erschlossene Datenquellen bieten den Städten eine nie dagewesene Effizienz und enormes Innovationspotenzial. Sie dienen als Basis für den Gewinn von Erkenntnissen, welche den Kern innovativer Strategien bilden. In Kombination mit einem geeigneten CMS eröffnen Daten den Weg zur Steigerung der betrieblichen Effizienz. Sie gestatten es den Betreibern, städtische Aktivitäten zu rationalisieren, die Ressourcenzuweisung zu optimieren und den Wartungsaufwand zu minimieren. Ein CMS, das mit einer Beleuchtungsanlage verbunden ist, liefert detaillierte Informationen über auftretende Unregelmäßigkeiten , verkürzt die nötige Zeit bis zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten und ermöglicht eine schnelle, ferngesteuerte Problemlösung. Das System erkennt auch Unregelmäßigkeiten, die in regelmäßigen Sequenzen auftreten . Anlagenbetreiber können die Sequenzen analysieren und so die Ursache von Störungen ermitteln. So erhalten sie einen besseren Überblick über mögliche künftige Unregelmäßigkeiten und sind in der Lage, auftretende Unregelmäßigkeiten direkt zu beheben und weitere Störungen zu vermeiden.
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AUTOMATISIERTE ABLÄUFE: EIN SINFONIEORCHESTER DIRIGIEREN Betrachtet man Daten als Rohmaterial, ist die Automatisierung die Struktur, die Komplexität in nahtlose Prozesse verwandelt, die Städte vorantreiben. Automatisierung ist die Kunst, technische Systeme in die Lage zu versetzen, Aufgaben selbstständig zu erledigen. Sie setzt menschliche Ressourcen für strategische Aufgaben frei und fördert Innovationen und Effizienz in städtischen Systemen. Zu diesem Zweck werden Automation Engines eingesetzt. Wie der Dirigent bzw. die Dirigentin eines großen Orchesters erledigen sie die Aufgaben ohne menschliches Eingreifen und lassen sich dabei von datengestützten Erkenntnissen inspirieren. So wie ein Orchester den Anweisungen des Dirigenten folgt, so harmonieren automatisierte Prozesse mit dem Rhythmus der datengestützten Erkenntnisse. BEGLEITET VON MICROSOFT Alle CMS-Systeme verfügen über ein technologisches Rückgrat, das mithilfe von Machine Learning Automatisierungsvorgänge erstellt. Bei der Wahl eines CMS ist es wichtig, den erforderlichen Grad der Automatisierung und das zugrunde liegende System zu berücksichtigen. Schréder EXEDRA basiert auf Azure ML. Dieser Dienst ermöglicht es Datenwissenschaftler*innen und Entwickler*innen, qualitativ hochwertige Modelle für Machine Learning auf zuverlässige Weise zu erstellen und einzusetzen.
Die Entscheidung für ein CMS, das die Automatisierung unterstützt, verkürzt die Amortisationszeit.
Die Entscheidung für ein CMS, das die Automatisierung unterstützt, verkürzt die Amortisationszeit. Geeignete Machine-Learning-Verfahren können bereits genutzte Tools ergänzen und die nahtlose Fusion von datengestützter Intelligenz und Automatisierung fördern. HTTP-Endpunkte stellen die Funktionalität bereit und zeigen, wie man innovative datengestützte Erkenntnisse und die Automatisierung miteinander verknüpfen kann, um der Stadt greifbare Vorteile zu verschaffen.
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DATEN UND AUTOMATISIERUNG: EINE WELT VOLLER MÖGLICHKEITEN Bei der Investition in ein CMS sollten die Anforderungen des Beleuchtungsnetzes und das Potenzial des Systems für eine intelligente Datennutzung, zu der auch Automatisierungsvorgänge zählen, auf den Prüfstand kommen. Im Wesentlichen werden Automatisierungsvorgänge so konfiguriert, dass sie eine Aktion (bzw. eine Reihe von Aktionen) unter bestimmten vordefinierten Bedingungen ausführen. Mithilfe von Automatisierungsvorgängen können bestimmte Probleme erkannt und gelöst werden, z. B: • Etwaige Störungen im Schaltschrank: Diese werden angezeigt und bearbeitet, wenn mindestens fünf Controller innerhalb eines Radius von 150 Metern seit mehr als 72 Stunden nicht mehr miteinander kommuniziert haben. • Inbetriebnahmefehler: Es treten Probleme beim Inbetriebnahmevorgang des Geräts auf. • Inbetriebnahme läuft: Es treten Probleme bei einem Befehl zur Inbetriebnahme eines Geräts auf, die jedoch vom Gerät nicht bestätigt wurden. • Temperatur des Leuchtencontrollers zu hoch: Die von der Controller Processing Unit (MCU) gemessene Temperatur übersteigt den festgelegten Grenzwert. • Ungültiger Standort: Wie Millionen anderer IoT-Geräte in aller Welt werden bei intelligenten Leuchten Ortungsdaten mithilfe der GPS-Technologie erfasst. Eine Störung kann dann auftreten, wenn das Gerät seinen Standort nicht ordnungsgemäß übermitteln kann oder wenn das Gerät zwar einen gültigen, per GPS ermittelten Standort übermittelt, aber auf der CMS-Seite eine Sperrung des betreffenden Standorts durch „Geo-Fencing“ vorliegt. Das System ist in der Lage, in diesem Fall das Personal zu benachrichtigen, damit das Gerät korrekt zugewiesen werden kann. • Leistung bzw. Spannung des Leuchtmittels zu hoch: Der gemeldete Stromverbrauch der Leuchte ist höher als erwartet, basierend auf ihrer Nennleistung und dem derzeit vom Leuchtencontroller angegebenen Dimmlevel. Verbindungsprobleme, Ausfälle von Controllern oder anderen Vorrichtungen, Versorgungsspannung außerhalb der Grenzwerte, Geräte, die aus einer falschen Zeitzone gemeldet werden usw. Diese Probleme können mit einem geeigneten CMS allesamt ohne menschliches Eingreifen ferngesteuert behoben werden.
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Beispiele für Aktionen, die automatisiert werden können, wenn die vordefinierten Bedingungen erfüllt/nicht erfüllt sind: ● Erstellen von Alarmmeldungen ● Erstellen von Berichten ● Senden von Benachrichtigungen verschiedener Art per SMS / E-Mail an Abteilung X ● Erstellen von Arbeitsaufträgen im Personalmanagement-Tool ● Senden von Befehlen ● Setzen von Attributwerten ● Kommunikation mit Systemen anderer Anbieter
Ein konkreteres Beispiel:
Das System kann den Ausfall eines Segments folgendermaßen erkennen: ● Konsolidieren von Alarmmeldungen über ausgefallene Controller ● Berücksichtigen der Abschaltzeit am Morgen ● Berücksichtigen der Position der Anlagen entlang des Stromkabels Wenn der Ausfall eines Segments festgestellt wird, führt das System die folgenden Maßnahmen durch: ● Erstellen von Alarmmeldungen und Benachrichtigungen (per SMS / E-Mail) ● Synchronisierung von CMS-Alarmmeldungen mit dem Asset Management System des Kunden ● Erstellen von Tickets zur Erfassung der Störung im System des Kunden
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FALLSTUDIE Bad Hersfeld: richtige Entscheidungen dank Automatisierung
Die hessische Kurstadt Bad Hersfeld, die für die dort jährlich stattfindenden Festspiele bekannt ist, fasste den Plan, die Stadtbeleuchtung durch eine intelligente Beleuchtungstechnologie zu ersetzen. In Zusammenarbeit mit einer Gruppe von Hightech-Kooperationspartnern entwickelte die Stadtverwaltung ein System, mit dem die Beleuchtungsstärke mithilfe von Echtzeitdaten an die Verkehrsdichte angepasst, die Farbtemperatur je nach Tageszeit geregelt und die Lichtverteilung je nach dem gerade herrschenden Wetter gesteuert werden kann. Die Stadt setzte Schréder EXEDRA bereits an anderer Stelle ein. Es wurde ein Pilotprojekt durchgeführt, bei dem 77 Straßenleuchten des Typs IZYLUM und 88 Leuchten des Typs FLEXIA FG Midi in zwei verschiedenen Stadtteilen installiert wurden. Das neue Beleuchtungssystem liefert eine Beleuchtung, die genau den Anforderungen der Stadtbezirke entspricht. In die Leuchten sind Sensoren integriert, welche Daten zu Witterungsbedingungen, Verkehrsaufkommen, Geschwindigkeit und Umgebungsbedingungen erfassen und aufzeichnen. Diese Daten werden an eine von unserem Kooperationspartner Urban Lighting Innovations GmbH [ui!] entwickelte Plattform gesendet. Die Plattform UrbanPulse analysiert die Daten in Echtzeit und stellt diese für andere Anwendungen bereit. Dies hat zur Folge, dass die Beleuchtung in diesen Bereichen in Echtzeit an das Verkehrsaufkommen und die tatsächliche Straßennutzung angepasst wird. Dadurch genießen Fußgänger*innen und Autofahrer*innen zu den Hauptverkehrszeiten mehr Schutz und Sicherheit. Wenn wenig oder gar kein Verkehr herrscht, wird Strom gespart. Darüber hinaus erreicht die Stadt eine erhebliche Reduzierung der Lichtverschmutzung, indem die Beleuchtung in den Zeiten gedimmt wird, in denen sie nicht benötigt wird. Dank der leistungsstarken Automatisierung des Systems Schréder EXEDRA konnte die Stadt ihren Stromverbrauch um mehr als 70 Prozent senken . Dies trug zum Erreichen ihrer Nachhaltigkeitsziele und zur Kosteneinsparung bei. Außerdem konnten die Wartungsarbeiten optimiert sowie die Beleuchtung an das Verkehrsaufkommen angepasst werden, um die Sicherheit zu gewährleisten und die Tierwelt vor Lichtverschmutzung zu schützen.
Das System ist wegweisend. Es ist ein wahrhaft entscheidender Schritt hin zur Klimaneutralität, die sich die Stadt für 2035 als Ziel gesetzt hat.
Thomas Fehling Bürgermeister von Bad Hersfeld (2010 – 2022)
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WIE KANN DIE BELEUCHTUNG EIN SCHLÜSSELELEMENT FÜR SMART CITIES VON MORGEN SEIN? Bei der Anschaffung eines CMS handelt es sich um eine wichtige Entscheidung: Die zuständigen Stellen müssen mit Sorgfalt darüber nachdenken, wie sie die Zukunft gestalten können und welche Anforderungen berücksichtigt werden müssen. Man sollte darauf achten, dass das Potenzial von Daten, Machine Learning und Automatisierung mit der gewählten Lösung voll ausgeschöpft wird. Die Synergien zwischen datengestützten Erkenntnissen und der Automatisierung entfalten sich weiter. Daher stellen sich Städte auf eine Zukunft ein, die durch folgende Faktoren gekennzeichnet ist: • Strategische Stadtplanung: Fundierte Entscheidungen, die auf der Grundlage von datengestützten Erkenntnissen getroffen werden, definieren die Stadtplanung neu. Dienste werden auf die Bedürfnisse der Bewohner*innen zugeschnitten, was die Lebensqualität steigert und eine Stadt schafft, die sich mit den Menschen weiterentwickelt, die in ihr leben. • Umweltbewusste Weiterentwicklung: Dank datengestützter Ressourcenoptimierung wächst die Nachhaltigkeit. So entsteht eine umweltbewusste Stadt für künftige Generationen. Die Umstellung auf LED-Beleuchtung ermöglicht im Vergleich zur Nutzung herkömmlicher Entladungslampen eine Energieeinsparung von 70 Prozent. Eine intelligente Beleuchtungstechnik kann den Stromverbrauch von LED-Leuchten im Durchschnitt um weitere 30 Prozent senken. In Zeiten, in denen sich Städte Netto-Null-Emissionen zum Ziel setzen, dürfen diese Energieeinsparungspotenziale nicht ungenutzt bleiben. Die Automatisierung spielt dabei die entscheidende Rolle.
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UNSERE GEMEINSAME VISION: STÄDTE ZUKUNFTSFÄHIG MACHEN Für welches CMS Sie sich auch entscheiden – es wird bei der Umgestaltung Ihrer Stadt als Eckpfeiler dienen. Die Daten werden sorgfältig in die Innovationskanäle eingearbeitet und mit Automatisierungsfunktionen kombiniert, damit die städtische Infrastruktur besser, reibungsloser und nachhaltiger funktioniert. Entscheiden Sie sich für ein System, das dieses Potenzial ausschöpft. An der Schnittstelle von Daten, Automatisierung und der Strahlkraft einer intelligenten Straßenbeleuchtung beleuchtet Schréder EXEDRA mehr als nur den urbanen Raum. Das System weist den Weg in eine Zukunft, in der Städte florieren und dabei auf die Synergien von Innovationskraft, Nachhaltigkeit und intelligenter Prognose bauen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Systeme, welche Machine Learning und Automatisierung nutzen, sich die Leistungsfähigkeit der Daten zunutze machen, um Betriebsabläufe zu optimieren, Dienste zu verbessern, die Nachhaltigkeit zu steigern und datengestützte Entscheidungen zu treffen. Dadurch können die komplexen Herausforderungen der modernen Welt auf intelligentere, zuverlässigere und effizientere Weise bewältigt werden.
Mauricio Celso Leiter der Abteilung Data & Analytics von Schréder Hyperion
Beatriz Cruz Datenwissenschaftlerin bei Schréder Hyperion
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www.schreder.com
Copyright © Schréder S.A. 2023 – Verantwortlich für die Veröffentlichung: Stéphane Halleux – Schréder S.A. – rue de Mons 3 – B-4000 Lüttich (Belgien) Die hierin enthaltenen Informationen, Beschreibungen und Illustrationen haben keinerlei verbindlichen Charakter. Aufgrund fortschreitender Entwicklungen sind wir möglicherweise gezwungen, die Merkmale unserer Produkte unangekündigt zu verändern. Da unsere Produkte je nach den Anforderungen einzelner Länder unterschiedliche Merkmale aufweisen können, bitten wir Sie, Kontakt mit uns aufzunehmen.
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