Smart Lighting

Intelligente Straßenlaternen regulieren ihre Leuchtstäke selbst und messen Luftwerte

Intelligente Straßenlaternen sparen nicht nur Geld, sondern schonen auch die Umwelt. Solche LED-Straßenlaternen denken mit und werden zum Beispiel nur dann heller, wenn sich Personen oder Fahrzeuge nähern. Andere können auch Auskünfte zur Luftqualität geben.

STATUS

umgesetzt

STAND

24.09.2019

Im Projekt „Smart Lighting“ sind Straßenlaternen rund um das Residenzschloss mit speziellen Sensoren ausgestattet, um sie ergänzend zu ihrer Funktion als reine Verkehrs- und Stadtbeleuchtung auch für Messungen über das Verkehrsaufkommen, für Luftqualitätsanalysen oder zur Feststellung des Geräuschpegels nutzen zu können.

Dazu werden permanent Daten über die Verkehrssituation sowie die Luftqualität und den Lärm gemessen. Diese werden alle 15 Minuten an das System übertragen und aufgezeichnet. Man kann daraus die aktuelle Verkehrssituation zwischen den drei definierten Punkten rund um das Schloss und über verschiedene Zeiträume hinweg analysieren sowie die aktuellen Daten über die Luftqualität auslesen, um zu analysieren, ob diese z.B. über oder unter den Grenzwerten liegen und dementsprechend die Ampelschaltung anpassen oder andere Maßnahmen für eine bessere Luftqualität umsetzen.

Der Nutzen für die Bürgerinnen und Bürger wird in Zukunft darin bestehen, die Daten zugänglich zu machen und über die Luftqualität, z.B. über Smartphones oder Displays, zu informieren.

Es handelt sich hier um ein Projekt, das gemeinsam mit den Partnern ENTEGA AG, e-Netz Südhessen, ICE-Gateway und Vodafone umgesetzt wird. Das Thema Datenschutz hat bei allen beteiligten Priorität:  

Die Datenerfassung wird im Projekt über die in den iceMEC („Computer an der Laterne, der alle Informationen sofort umwandelt bzw. neutralisiert“) eingebauten Bluetooth Module durchgeführt. Die Sensoren zählen alle eingeschalteten Bluetooth-Geräte von Passanten und Autofahrern (z.B. Smartphones, Kopfhörer etc.): Das ICE-Gateway pingt dafür per Bluetooth die Geräte an. Hierzu wird die MAC-Adresse eines Gerätes genutzt. Die ersten 6 Stellen dieser MAC-Adresse werden sofort abgeschnitten und nicht genutzt, die restlichen 6 Stellen werden in einen Hash umgewandelt. Dies passiert alles lokal in der Recheneinheit (Edge Computing), es findet keine Datenübertragung oder -speicherung statt. Durch dieses Verfahren ist sichergestellt, dass kein Personenbezug herstellbar ist. Kurz: Die empfangenen Daten werden im iceMEC sofort anonymisiert. Es wird nur die Anzahl der Fußgänger bzw. der Fahrzeuge übertragen.

Die Unterscheidung, ob es sich um einen Fußgänger, ein Fahrzeug etc. handelt, wird über die Geschwindigkeit (langsam, schneller, sehr schnell) der Signalübertragung (Hash) zwischen 2 Punkten (iceMEC) abgeleitet. Die Laternen sind miteinander verbunden bzw. kommunizieren miteinander. Es handelt sich dabei um absolute Annäherungswerte. Im Projekt stellt dies jedoch nicht den Hauptanwendungsfall dar. Hier sollen primär die Umweltwerte in der Luft gemessen werden. Diese Informationen werden zur Verarbeitung verschlüsselt übertragen. Ergebnis auf dieser Basis sind reine Zählwerte der Fortbewegungsarten. Es handelt sich somit um eine statistische Erfassung.

Das ICE-Gateway (iceMEC) selbst ist von außen nicht erreichbar, dies wird durch ein patentiertes Verfahren sichergestellt, in dem ausschließlich das Gateway sich mit dem Server im Rechenzentrum verbindet.

Im Schleifweg in Wixhausen, der auch als Schulweg genutzt wird, sind hingegen 17 LED-Straßenlaternen mit speziellen Sensoren ausgestattet, die das Prinzip der adaptiven Beleuchtung umsetzen. Die installierten Sensoren reagieren auf die Umgebung sowie Verkehrsteilnehmer – ohne personenbezogene Daten zu beziehen – und regeln dementsprechend das Licht hoch oder runter.

Die adaptive Beleuchtung ist vor allem an Strecken sinnvoll, auf denen kein regelmäßiger Verkehrsfluss stattfindet und das künstliche Licht bei Nicht-Nutzung der Strecke auf ein minimales Niveau reduziert werden kann.

Die Umwelt profitiert indem weniger CO2 bei der Energieerzeugung anfällt. Pflanzen werden geschützt, die für ihren Wachstumszyklus Dunkelheit benötigen und nachtaktiven Tieren wird geholfen, damit sie sich bei ihrer Nahrungssuche besser orientieren können. Für die Bürgerinnen und Bürger ist zudem der Aspekt der Sicherheit wichtig: Nicht erhellte Zonen für Fußgänger, Radfahrer und Läufer bei Dunkelheit werden durch die genauere Beleuchtung reduziert. Gleichzeitig kann der Lichtverschmutzung – fehlendes Wahrnehmen von Hell und Dunkel aufgrund von Dauererleuchtung – entgegen gewirkt werden, da die Lichtstrahlung nur dort ankommt, wo sie auch gebraucht wird. Ebenso ist die Energieeinsparung enorm, da die eingebauten Sensoren bereits geringste Tageslichtveränderungen wahrnehmen und entsprechend ihre Leuchtstärke regulieren können. Im Vergleich zur konventionellen Beleuchtung, die etwa fünfmal so viel Energie benötigt wie LEDs, kommt es hier zu einer Reduzierung von rund 87 Prozent. Zusätzlich haben die LED-Leuchten eine lange Lebensdauer und nur wenig Wartungsaufwand.

Über das Internet der Dinge (IoT) sind die LED-Leuchten sowie Sensoren in ein sicheres Netzwerk eingebunden. Die erhobenen Daten laufen hoch verschlüsselt zentral auf einer Plattform ein, werden ausgewertet und zudem grafisch dargestellt. Über das Licht-Management-System haben die Verantwortlichen jederzeit die Möglichkeit, auf die Beleuchtungsanlage zuzugreifen und die Lichtzonen, als auch Änderungen der Beleuchtungsstärke durchzuführen.

Was bringt es:

Pilotstrecken für verschiedene Technologien, wie:

  • Leuchten mit Sensorik für vorrausschauende Beleuchtung;
  • Sensoren zur Messung von Umweltdaten, Verkehrsmessung, Besucherstromzählung, etc.

Wem nützt es:

  • Bürgerinnen und Bürgern
  • Besucherinnen und Besuchern
  • Tieren
  • Pflanzen

Wie ist der Zeitplan:

Beginn: Anfang 2019

Ende: Ende 2019

Standort des Projektes

Wer ist Verantwortlich​

Wissenschaftsstadt Darmstadt / Straßenverkehrs- und Tiefbauamt

Mitwirkung der ENTEGA AG, e-netz Südhessen, ICE-Gateway, Luxstream, Vodafone

Kontakt

Stefanie Horchler
ENTEGA AG

E: stefanie.horchler@entega.ag

Projekthistorie


01. Sep 2019
Auswertung und weiterer Ausbau der Sensoren
Nach Auswertung der Erkenntnisse zu den ersten Smart Lighting-Projekten wird im Laufe von 2019 über den Ausbau und weiteren Einsatz von Sensoren und Anwendungsfällen in der Digitalstadt Darmstadt entschieden.
01. Apr 2019
Installation Sensoren im Schleifweg
Es wurden 17 Straßenlaternen im Schleifweg in Darmstadt-Wixhausen mit LED-Leuchteinheiten und Sensoren ausgestattet, die eine adaptive Beleuchtung
03. Feb 2019
Installation Sensoren im Bereich Residenzschloss Darmstadt
Es sind vier Straßenlaternen rund um das Residenzschloss mit speziellen Sensoren ausgestattet, um sie ergänzend zu ihrer Funktion als reine Verkehrs- und Stadtbeleuchtung auch für Messungen über das Verkehrsaufkommen, für Luftqualitätsanalysen oder zur Feststellung des Geräuschpegels nutzen zu können.
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Smart Lighting - Bürgerbeteiligung

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