Studentská grantová soutěž - předchozí roky

BroadbandLIGHT – úloha veřejného osvětlení ve SMART CITY

SP2020/76

Novák Tomáš doc. Ing., Ph.D.

01. 01. 2020 - 31. 12. 2020

Cílem projektu je pokračování a návaznost na předchozí projekt SGS SP2019/143 z názvem BroadbandLIGHT – ověřování možností využití technologií instalovaných na SMART polygonu veřejného osvětlení. Jedná se zejména o pokračování výzkumu v oblasti hledání průniků zájmů municipalit a technologických možností sítí veřejného osvětlení. Současné technologické možnosti nabízejí nepřeberné možnosti rozvoje sítí veřejného osvětlení spojené s instalací LED svítidel a přesunutí spínacího bodu z rozvaděčů veřejného osvětlení přímo na svítidla. Jedná se jak o možnosti v datové konektivitě, tak možnosti s připojením na síť veřejného osvětlení od jednoduchých senzorů až po sofistikované IoT. Výzkum bude orientován na problematiku otevřeného komunikačního rozhraní, které je dostatečně robustní pro standardní praktické využití a standardní rámec údržby. Zaměření bude zejména na standardizované technologie fyzické vrstvy ISO-OSI modelu, jako je Ethernet, Wi-Fi, optické sítě. S tímto rozhraním komunikují jak datové systémy pro šíření internetu (Wi-Fi), ale také kamerové systémy, optické komunikační systémy a ani jednoduché senzorové aplikace s tímto rozhraním v rámci komunikace nemají problém. V souvislosti s kamerovými systémy a další senzorikou bude řešena autonomní regulace světelného toku na bázi reálně (on-line) naměřených hodnot jasů a osvětleností v kombinaci s informacemi o hustotě provozu v řešených sektorech. Tato problematika je z pohledu provozovatelů zásadní z důvodu omezení energetické náročnosti osvětlovacích soustav, ale také z pohledu maximálního možného omezení generování rušivého světelného toku do horního poloprostoru z důvodu minimalizace vlivu veřejného osvětlení na životní prostředí. Součástí výzkumu budou také laboratorní a terénní testy přenosu informačního svazku po světelném toku. Měření světelně-technických parametrů a parametrů kvality přenosu modulovaného signálu na světelném toku je nezbytné z důvodu ověření útlumu v jednotlivých úhlech vyzařování svítidel, ověření vlivu odražené složky světelného toku od komunikace a jejího okolí a v neposlední řadě i ověření vlivu působení atmosférického přenosového prostředí. Polygon BroadbandLIGHT díky svému oddělení od standardního dopravního proudu umožňuje i zkoumání vlivu nasazování nových technologií z důvodu viditelnosti překážek v nočním dopravním prostoru. Díky nasazování LED svítidel s přesným vyzařováním a ostrým ořezem světelného toku ve veřejném osvětlení a také u moderních automobilů mohou nastávat situace, které nebudou schopné v určitých oblastech zajistit dostatečnou vertikální složku světelného toku a tudíž budou generovat nebezpečné situace z pohledu rozeznatelnosti překážek v zorném poli řidiče.

Ing. Pavel Valíček, Ph.D.
prof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc.
Ing. Jan Látal, Ph.D.
Ing. Stanislav Hejduk, Ph.D.
Ing. Lukáš Hájek
doc. Ing. Tomáš Novák, Ph.D.
Ing. Aleš Vanderka
Ing. Tomáš Stratil
Ing. Lumír Kunčický
Ing. Zdeněk Wilček
Ing. Jakub Kolář, Ph.D.
Ing. Petr Běčák
Ing. Ondřej Dolejší
Bc. Ondrej Čech
Bc. Miroslav Večeřa
Ing. Filip Šarlej
Bc. Jakub Tureček
Ing. Jan Šebesta
Ing. Jan Schmid
Bc. Radoslav Rzyman
Ing. Dominik Bernard
Ing. Marek Kopec
Bc. Dominik Stachovec
Bc. Zdenek Rajnoch
Bc. Ing. Martin Babják
Bc. Michal Tomek
Bc. Tadeáš Janík
Bc. Vladimír Palík, DiS.
Bc. Tomáš Jelínek
Sarath Kumar Karunakaran

Specifikace výstupů výzkumu (cíl projektu):

V rámci různých grantových projektů se podařilo vybudovat zcela unikátní polygon veřejného osvětlení BroadbandLIGHT, který umožňuje nasazení na moderních LED svítidel v kombinaci s různými prvky IoT/SMART technologií a napojením na různé telekomunikační systémy. S příchodem těchto SMART/IoT prvků se otevírají nové možnosti pro správce a provozovatelé sítí veřejných svítidel. Samotná síť VO již nemusí plnit čistě roli osvětlovací, ale může nabídnout účastníkům silničního provozu nové služby či složkám integrovaného záchranného sboru. To vše, však sebou nese problematiku řešení dostatečné konektivity, možnosti pokrytí nějaké oblasti, přijímání/odesílaní dat směrem od infrastruktury nebo obráceně. Celý řetěz je složitý a je nutné důkladně studovat dílčí části řetězce a ty podrobit zkouškám a testům a to, ať už v laboratořích nebo v reálném prostoru.

Výstupy se budou skládat s dílčích průzkumů zaměřených na jednotlivé funkční celky:

- vytvoření matematických modelů chování atmosférických jevů vůči modulovanému optickému svazku popřípadě světelnému toku na bázi CFD nebo v prostředí LightTools,
- testování komunikace a přenosu datových zpráv mezi řídící infrastrukturou polygonu a pohybujícím se objektem
- měření vlastností malých fotovoltaických panelů umístěných na stožárech VO za účelem zajištění částečné soběstačnosti SMART/IoT technologií během dne,
- měření jasových poměrů a viditelnosti z pohledu chodců, automobilů a kamerových systémů v rámci vybudovaného polygonu pro modulovaný světelný tok.
- měření vlastností světelně-technických parametrů a výkonovou úroveň modulovaného signálu na světelném toku u svítidel VO.

Výstupy z řešeného projektu budou prezentovány primárně na akcích EPE2020, KURZ OSVĚTLOVACÍ TECHNIKY XXXV, ISAECT, CIE 2020, ADEPT 2020, ICTON 2020, SPIE/OSA respektive v podobě impaktovaných publikací mající za cíl zvýšit excelenci řešitelského kolektivu.