IoT och belysning - så fick Stockholm styrning på ljuset

Lysande försök med uppkopplade armaturer

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 jobbade staden intensivt med att dra igång ett pilotprojekt där armaturerna är uppkopplade via mobilnäten.

Smart infrastruktur grunden för framtiden

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 och ta den in i framtiden.

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 innehåller smarta sensorer, som exempelvis kan känna av om LED-belysningen slutar fungera.

Vissa armaturer kan genom närvarobaserad belysning minska elförbrukningen genom lysa starkare när det behövs. 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. Armaturerna är uppkopplade via mobilnäten, via NB-IoT.

Björn Lindelöf, Belysningsingenjör vid Trafikkontoret förklarar:

- 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 begräsande omfattning så blev det mer kostnadseffektivt.

Och han fortsätter:

- 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.

Smart belysning

Systemet kan förenklat sägas bygga på flera olika kedjor. Övergripande så har staden smarta armaturer som sitter på olika platser.

Från dessa går kommunikationen till en gateway som översätter kommunikationen till ett så kallat TALQ2 protokoll, som är ett leverantörsoberoende och öppet 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 pilotprojektet

Dagens lösning bygger på gammal teknik med envägskommunikation, en lösning från 1994 baserad på teknik från personsökarnas tidsera. Systemets hårdvara är svår att få tag reservdelar till och är enkelriktad. Därmed saknas återkoppling om något slagits på eller inte.

För att hitta en bättre lösning kontaktade staden SKEF-medlemmen Induo, som bistått med en gatewaylösning för att kunna överföra data från dessa kabinett in till stadens plattform.

Staden använder i piloten flertalet industriella 4G-gateways som kan kommunicera med energimätare och dessutom har olika larmingångar, GPS med mera.

I Stockholms Stads system läses nio stycken elmätare av lokalt, och dessutom registreras status på separata sensorer i skåpen. 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 en molnbaserad plattform och för detta projekt har en rad speciella funktioner utvecklats. Det går tillexempel att visualisera alla elmätare, men enligt stadens önskemål översätts dess data till så kallat TALQ2-protokoll och skickas vidare via en säker uppkoppling

Övergripande läser routern alltså av ett antal funktioner och ser till att allt omvandlas från statussignaler och datatrafik i belysningsskåpet till TALQ2-protokoll som systemstödet SLV kan hantera.

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 lösning och skalbarhet

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.

Björn Lindelöf, Stockholms Stad

- 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.

IT-säkerhet 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.

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.

Framtiden för smart belysning

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. Det har också varit lärorikt att se verklighetens teknik flytta in på kontoret, och IT flyttar ut i verkligheten.

Projekt under Corona

Det har ju varit annorlunda tider och bortsett från ett fysiskt möte i februari så fick projektet snabbt ställas om till ett digitalt arbetssätt. Den ursprungliga tanken var att människor från många olika länder på plats i Stockholm skulle göra utvecklingsarbete på plats för att få till lösningen, något som snabbt fick ändras då gränserna stängdes.

- Det är klart att det hade underlättat om vi haft fler fysiska möten, men samtidigt har vi stort internationellt deltagande i leverantörsledet och då tror jag snarare att det är enklare att alla sitter hemma och deltar över Skype, än att blanda fysisk och digital närvaro, säger Björn Lindelöf.

Belysningarna i projektet kan fjärrstyras från en central plats. Förutom status och på/av kan...

...denna belysning i Tensta även styras med avseende på färg.

Foton: Anna Waernborg

Trots ändrade förutsättningar tycker Björn att Induos del av projektet nått ända fram och levererat det staden hoppades på. Projektet bevisar att det går att länka ihop resurser från England, USA, Indien och Turkiet och på distans jobba fram en så pass komplex lösning som den som används i projektet i Stockholm för smart belysning.

Text: Ulf Seijmer, Induo AB

I korthet - IoT och gatubelysning Stockholms Stad

Syfte: I en pilot med 180 armaturer testa system för att ef fektivisera styrning och underhåll av belysning.

Hur: Armaturer uppkopplade till stadens befintliga syste m för styrning av gatljus (SLV).

Teknik: NB-IoT, 4G-gateways, molntjänst, konvertering av protokoll mm.

Hjärtat. elskåp komplett med 4g-gateway.