Studentská grantová soutěž - předchozí roky

BroadbandLIGHT – úloha veřejného osvětlení ve SMART CITY II

SP2021/107

Novák Tomáš doc. Ing., Ph.D.

01. 01. 2021 - 31. 12. 2021

Předmět výzkumu v rámci projektu: SP2021/107 - BroadbandLIGHT – úloha veřejného osvětlení ve SMART CITY II Cílem projektu je pokračování a návaznost na předchozí projekt SGS SP2020/76 z názvem BroadbandLIGHT – úloha veřejného osvětlení ve SMART CITY. Jedná se o pokračování výzkumu v oblasti hledání průniků zájmů municipalit, technologických možností sítí veřejného osvětlení a technologií využívaných v automobilovém průmyslu. Současné technologie nabízejí nepřeberné možnosti rozvoje sítí veřejného osvětlení spojené s instalací LED svítidel a přesunutí spínacího bodu z rozvaděčů veřejného osvětlení přímo na svítidla. Jde jak o možnosti v datové konektivitě, tak o možnosti připojení sofistikované senzoriky IoT na síť veřejného osvětlení. Výzkum bude pokračovat v orientaci 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 pokračovat výzkum možností 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. Bude se pokračovat i v laboratorních a terénních testech přenosu informačního svazku po světelném toku. Ověřování a porovnání 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. Ve výzkumu se bude pokračovat zejména v rámci porovnávání integrálních charakteristik světelného pole způsobeného jak klasickými zdroji (H4, H7 a HPS) tak LED.

Ing. Pavel Valíček, Ph.D.
prof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc.
Ing. Jan Látal, Ph.D.
Ing. Stanislav Hejduk, Ph.D.
doc. Ing. Tomáš Novák, Ph.D.
Ing. Martin Wilk
Ing. Aleš Vanderka
Ing. Lukáš Hájek
Ing. Tomáš Stratil
Ing. Lumír Kunčický
Ing. Zdeněk Wilček
Ing. Jakub Kolář, Ph.D.
Ing. Petr Běčák
Ing. Ondřej Dolejší
Bc. Matúš Timkovič
Ing. Leona Zemanová
Ing. Jan Schmid
Bc. Radoslav Rzyman
Bc. Jakub Školař
Bc. Ondřej Neoral
Ing. Marek Kopec
Bc. Jakub Malaník
Ing. Michal Vaněk
Bc. Martin Němec
Ivan Martiniak
Bc. Tadeáš Janík
Ing. Radim Vích
Bc. Jan Zhoř
Ing. Jiří Štípal
Ing. Kamil Trubák
Bc. Martin Tomáško
Bc. Michal Patala
Bc. Jan Jurtík
Bc. Marek Navrátil
Bc. Štěpán Kostka
Bc. Tomáš Jelínek
Ing. Vítězslav Kočí
Bc. Václav Fišer
Bc. Šimon Vaněk
Ing. et Ing. Jiří Ullman

V rámci různých grantových projektů se podařilo vybudovat zcela unikátní polygon nazvaný BroadbandLIGHT, který umožňuje nasazení moderních typů svítidel veřejného osvětlení (VO) na bázi LED v kombinaci s různými prvky IoT/SMART technologií a jejich napojení na různé telekomunikační systémy. S příchodem těchto SMART/IoT prvků se otevírají nové možnosti pro správce a provozovatele soustav veřejného osvětlení a automobilový průmysl. Možnost komunikace na bázi viditelného záření přináší nové benefity účastníkům silničního provozu i nové služby v oblasti bezpečnosti či podpory složek integrovaného záchranného systému. To všechno s sebou nese nutnost řešení dostatečné konektivity, možnosti pokrytí veřejného prostoru, přijímání/odesílaní dat směrem od infrastruktury nebo obráceně mezi pohybujícími se objekty. Celý řetěz je složitý a je nutné důkladně studovat jeho dílčí části a dále ho rozšiřovat zejména v souvislosti s prudce se rozvíjejícími technologiemi v automobilovém průmyslu a ekologickými požadavky.
Výstupy se budou skládat z dílčích průzkumů zaměřených na jednotlivé funkční celky:
- ověřování vytvořených 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 v různých prostorových a meteorologických situacích,
- měření vlastností malých fotovoltaických panelů umístěných na stožárech VO za účelem zajištění částečné soběstačnosti SMART/IoT technologií během dne,
- měření a vyhodnocení integrálních charakteristik světelného pole z pohledu řidičů automobilů a kamerových systémů v rámci vybudovaného polygonu pro různě zatříděné komunikace.
- měření, modelování a optimalizace vyzařovacích charakteristik při různých výkonových úrovních modulovaného signálu na světelném toku u svítidel VO.
Výstupy z řešeného projektu budou prezentovány primárně na akcích EPE2021, KURZ OSVĚTLOVACÍ TECHNIKY XXXVI, ISAECT, CIE 2021, ADEPT 2021, ICTON 2021, SPIE/OSA respektive v podobě impaktovaných publikací mající za cíl zvýšit excelenci řešitelského kolektivu.