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2016

LUCE 315 / INNOVAZIONE E RICERCA110

La tua città è smart?¶ INNOVAZIONE E RICERCA

di Paolo Di Lecce

Il Comune di Montecchio: un esempio di integrazionetra sistemi di smart lighting e sistemi di smart city

Il tema della Smart City è diventato di grande attualità, ne parlano giornali, radio e televisione!

Oggi il 78% dei cittadini europei vive nelle aree urbane e l’85% del PIL globale è generato nelle città, molte delle quali indirizzate sempre più verso un’economia efficiente nell’utilizzo delle risorse competitive e con un ruolo centrale nell’affrontare importanti sfide: nuovi posti di lavoro, riqualificazione, investimenti, innovazione, efficientamento energetico, per citarne alcune. Una smart city è un luogo dove grazie anche all’uso delle tecnologie tutti i processi essenziali del vivere sociale sono riletti e i cui vantaggi sono molteplici:· migliora la qualità della vita delle persone; · aumenta la competitività del territorio;

· semplifica il lavoro delle imprese;· nuove opportunità di sviluppo economico e sociale;· aumenta il livello di partecipazione dei singoli alla vita politica e culturale del territorio.Il collegamento e l’integrazione di infrastrutture, tecnologie e servizi nei settori chiave della città (trasporti, costruzioni, energia, IT) in modo intelligente, genererà un mercato in forte crescita, stimato a livello globale 1,3 miliardi di € nel 2020, dunque una grande opportunità per l’industria specializzata. Le reti di pubblica illuminazione possono svolgere un ruolo centrale in questo nuovo mercato, fornendo un’infrastruttura di base, capillare ed estesa su tutto il territorio comunale. L’esigenza è la creazione di

piattaforme integrate che partendo dalla PI ampliano i servizi alla cittadinanza (telegestione della PI, videosorveglianza, ricarica mezzi elettrici, accesso a internet in aree pubbliche, ecc.).

I servizi a valore aggiunto a banda stretta e largaQuelli a ‘valore aggiunto’ per i cittadini possono essere divisi in due categorie: in Banda stretta (narrow) e in Banda larga (broad). In particolare, quando si vuole entrare nel mondo della Smart City e valorizzare gli impianti di pubblica Illuminazione per fornire ai cittadini questi servizi in maniera diffusa, utilizzando la rete sul territorio come quella dell’illuminazione, sorgono diverse necessità comunicative secondo i dispositivi e loro esigenze.

INNOVATION AND RESEARCH / LUCE 315 111

i dispositivi punto-punto, si può esercire la linea di PI in modo che sia in tensione H24 e perciò alimentare un numero di dispositivi elevatissimo senza essere costretti a richiedere nuovi allacciamenti, prese provvisorie, stacchi. Essendo anche pubblica, la rete si presenta come supporto ideale per trasmettere alimentazione e dati.L’impianto di PI può diventare Smart quando viene esercito con sistemi di gestione in tempo reale chiamati “adattivi”, che misurano le condizioni ambientali (traffico, luminanza, meteo) e decidono istante per istante il livello di luminanza da adottare, beneficiando dei maggiori risparmi consentiti dalla norma UNI 11248. Questo tipo di impianto è intrinsecamente Smart, mentre negli altri casi è solo l’infrastruttura a essere denominata “smart”.Pertanto è sempre meglio iniziare un progetto di Smart City da un’accurata analisi delle possibilità offerte dallo Smart Lighting.

Il caso del Comune di MontecchioNel 2013 il Comune si è posto un duplice problema: il rinnovo degli impianti di PI e la volontà di dotare il territorio cittadino di infrastrutture di Smart City. Nel 2014 era stata bandita la gara che prevedeva il rinnovo degli impianti in ottica smart city, con la contemporanea adozione di un avanzato sistema di telegestione. Il problema nasceva dal fatto che alcuni impianti erano alimentati tramite linee promiscue con Enel, ed era indispensabile adottare una tecnologia che tenesse conto di questa limitazione.

La gara è stata vinta da CPL di Concordia, che ha realizzato i lavori più significativi nello stesso 2014.Il progetto in gara prevedeva un consumo rilevato allo stato di fatto di 303,773 kW per 1,6 Min di kWh, e un obiettivo minimo di 152 kW da raggiungere, con un consumo di 792695 kWh. Il progetto vincente di CPL prospettava un impegno di potenza di 140,98 kW e un consumo di 629.000 kWh, con un risparmio di 1 Min di kWh.Il progetto esecutivo prevedeva, a fronte varie situazioni critiche, un incremento di quasi 150 punti luce, rispetto i 2500 oggetto dell’intervento, e il consumo stimato saliva a 720.000 kWh circa. L’adozione del telecontrollo punto-punto in RF, grazie alla più precisa accensione e spegnimento dei punti luce e alla regolazione del flusso nelle ore notturne, ha portato i consumi finali a 556767 kWh, quindi 150.000 kWh oltre quanto richiesto dal bando e il 10% in meno rispetto a quanto previsto in fase di offerta.

Le azioni per raggiungere questi risultati Gli interventi eseguiti da CPL Concordia sono stati:Sostituzione di 2075 apparecchi di illuminazione con nuovi prodotti a LED di AEC Illuminazione;Retrofit di 387 apparecchi;Sostituzione di n. 10 pali;Installazione di 1300 moduli LPR e RM di Reverberi Enetec (nodo in Radio Frequenza);

Quando ci sono dispositivi come telecamere, accesso a internet, totem multimediali che hanno bisogno di scambiare grandi quantità di dati in poco tempo è necessario ricorrere alla Banda Larga; dove il problema non è come comunicare, ma come accedere alla rete, ogni comunicazione in banda larga deve avere un punto di connessione a internet, da qui nascono i problemi che in Italia non sono di poco conto poiché non ha un’infrastruttura diffusa di accesso alla rete soprattutto pubblica.In altri casi, quando siamo alla presenza di altri dispositivi da controllare e gestire, come nel caso dell’illuminazione pubblica, dei contatori del gas, dell’acqua, di misuratori di livello dei cassonetti dell’immondizia, di pannelli a messaggio variabile, di stazioni di ricarica dei mezzi elettrici, ecc. è possibile ricorrere alla Banda Stretta, poiché si trasmettono pochi dati e non sempre in tempo reale, favorendo la distanza raggiungibile, l’economicità del dispositivo e quindi la sua specializzazione e l’affidabilità nella trasmissione del dato.

La specializzazione dello Smart LightingNell’ambito dei servizi a Banda Stretta (narrow), il sistema di telegestione dell’impianto di illuminazione pubblica svolge un ruolo essenziale. È vero che un sistema punto-punto, che sia in Onde Convogliate o in Radio Frequenza, non è altro che uno dei sottosistemi della Smart City, ma esso gioca un ruolo preminente per diversi motivi:Accendendo e spegnendo le lampade con

LUCE 315 / INNOVAZIONE E RICERCA112

Gestione raccolta rifiuti

Smart Garbage

VideosorveglianzaControlllo tra�coVideo Surveilance

Tra�c Control

Pannello informazioni

Totem multimedialeInfo panel & multimedia

totem

Ricarica mezzi elettrici

Electric vehicles charger

WI - FIWI MAX Controllo

pubblicaIlluminazione

Public lighting management

Centro di controllo

Control Center

AssistenzaManutenzione

AssistanceMaintenance

Sorveglianza furti di rame ed energiaCopper & energy

theft detection

Smart Parking

LA SMART CITYTHE FUTURE SMART CITY

The Smart City topic has become highly relevant, newspapers, radio stations

and TV shows discuss about it!Nowadays 78% of European citizens live in urban areas and 85% of the global GDP is produced in cities, many of which constantly more directed toward an efficient economy in the use of competitive resources and with a central role in dealing with important challenges: new jobs, redevelopment, investments, innovation, energy efficiency, to mention some of them. A smart city is a place where, also thanks to the use of technologies, all essential processes of social life are reread and which advantages are numerous:· it improves the quality of people’s life;· it increases the competitiveness of the

territory;· it simplifies companies’ work;· it creates new opportunities of economic

and social development;· it increases the level of participation of people

to the political and cultural life of the territory.The link and integration of infrastructures, technologies and services in a city’s key sectors (transports, constructions, energy, IT) in a smart way, will generate a market in strong growth, with an estimated value at global level equal to 1,3 billion of € in 2020, thus it is a great opportunity for specialized industry. Public lighting grids can play a relevant role in this new market, providing a baseline infrastructure, widespread on the whole municipality’s territory. The need is the development of integrated platforms which, starting from PL, widen the services provided to citizens (PL’s remote management, video surveillance, electric vehicles’ recharge, Internet access in public areas, etc.).

The added value services with narrow and broad band ‘Added value’ services for citizens can be divided into two categories: with narrow and broad band. In more detail, when the goal is to enter in the Smart City’s world and enhance public lighting systems to provide these services to citizens in a widespread way, using the grid on the territory such as the lighting’s one, several communication needs arise depending on devices and their requirements.When there are devices such as video cameras, internet access, multimedia totem which need to exchange huge amounts of data in a short time it is necessary to use the broad band; where the problem is not how to communicate, but how to access the network, each broad band communication has to have an internet

Is your city smart?Montecchio’s Municipality: an example of integration between smart lighting and smart city systems

Installazione di n. 11 Gateway LPM;Telecontrollo e telegestione di n. 40 quadri di accensione tramite sistema di telegestione Opera di Reverberi (moduli DIM), collegati con GPRS alla centrale di controllo;Centro di controllo dotato di software Maestro e Maestroweb.È stato installato il sistema RF della Reverberi Enetec denominato Opera, composto dai moduli LPR e RM per quanto riguarda i nodi, e dal LPM come Gateway.Sono in corso di installazione e alimentati dalla PI n. 9 Access Point e n.4 telecamere che permettono la diffusione del segnale wi-fi in gran parte del centro storico di Montecchio.

Il sistema opera in RFReverberi Enetec, forte dell’esperienza nei sistemi di telegestione punto-punto (oltre 15 anni e 200mila punti luce gestiti), ha sviluppato un sistema aperto in RF, ottimizzato sulle esigenze della PI con le seguenti caratteristiche:trasmissione contemporanea su 4 canali di comunicazione, al contrario di altri sistemi che comunicano su 1 solo canale, scelto tra 16 a disposizione;numeri di salti (hoop) infinito, per cogliere le esigenze di impianti lineari e superare le limitazioni di molti protocolli, che si autodefiniscono aperti (ma spesso non lo sono in realtà) e che hanno un limitato numero di hoop possibili;consumo ridottissimo del nodo (meno di 1W); numero massimo di nodi collegabili al Gateway 990, limitato a circa 400 per ridurre tempi di attesa;completa interoperabilità e apertura verso altri protocolli e sistemi con il software Maestro e tutta la gamma Opera, grazie ai Web Services messi a punto da Reverberi Enetec;trasparenza verso i moduli punto punto a OC, cioè possibile iniziare la comunicazione in OC (e viceversa), portarla in RF, e ritornare in OC, per raccogliere i dati di più impianti/punti luce, riducendo il numero dei gateway necessari;protocollo aperto di tipo MESH;possibilità di instradare i dati di una seriale, qualsiasi sia il protocollo utilizzato, cioè si può far comunicare due oggetti dotati di comunicazione seriale, interponendo un mezzo trasmissivo in RF.

Il sistema si compone di:Nodo. Modulo LPR da installare nell’apparecchio e modulo RM in cui è custodita la radio, esterna all’apparecchio. Il modulo RM, al contrario delle solite antenne, ha grado di protezione agli urti IK8, uguale a quello dell’apparecchio di illuminazione. Per la sua configurazione il sistema nodo può garantire un isolamento ai surge di 8KV (e oltre) È disponibile anche una versione da installare all’esterno dell’apparecchio, in IP65.Gateway. Modulo LPM e LPM/R, gli stessi utilizzati per la comunicazione OC, in grado di gestire fino a 990 punti luce, con sofisticate logiche già disponibili in OC.Software di telecontrollo Maestro: il software individua i punti luce attraverso i numeri di matricola e il mezzo comunicativo è trasparente per l’utente, quindi nessuna configurazione è necessaria riguardo la rete in campo.

connection point, from this requirement arise problems which are not so irrelevant in Italy because there is not a widespread infrastructure for the access to the internet especially public.In other cases, when we are in presence of other devices to control and manage, such as in the case of public lighting, gas and water meters, devices to measure the level of filling of dumpsters, variable message panels, electric vehicles’ recharge stations, etc. it is possible to resort to narrow band, because few data are transmitted and not always in real time, favoring the reachable distance, the cheapness of the device and thus its specialization and the reliability of the data transmission.

Smart Lighting’s specializationConcerning narrow band services, the remote management system of public lighting plays a fundamental role. It is true that a point-point system, realized with Power-line communication or Radio frequency technologies, it is none other than one of the Smart City’s sub-systems, but it plays a relevant role for different reasons:Switching on and off luminaires with point-point devices, it is possible to manage PL so that it is in tension 24h and thus to supply a really high number of devices without being obliged to require new connections, provisional sockets, detachments. Since it is also public, the grid is the ideal support to transmit supply and data.A PL system can become Smart when it is controlled by real time management systems called “adaptive”, which measure environmental conditions (traffic, luminance, meteorological) and decide on a minute by minute basis the luminance level, benefitting from the greater savings allowed by the EN 13201 standard. This type of system is intrinsically Smart, whereas in the other cases only the infrastructure is “smart”.Therefore it is always best to start a Smart City project from an accurate analysis of the possibilities offered by Smart Lighting.

The Montecchio municipality’s caseIn 2013 the municipality dealt with two problems: the renovation of PL systems and the will to provide the city’s territory with Smart City infrastructures. In 2014 a tender for the renovation of systems in a smart city perspective was announced, with the contemporary adoption of an advanced remote management system. The problem aroused from some systems that were supplied through lines that were promiscuous with Enel ones, and it was fundamental to use a technology that could take into account such limit. The tender was won by CPL Concordia, which carried out the most relevant interventions in 2014.The project included in the tender predicted a consumption detected in the current situation equal to 303,773 kW for 1,6 Mil kWh, and a minimum goal of 152 kW to be reached, with a con sumption of 792695 kWh. The winning project by CPL proposed an installed power equal to 140,98 kW and a consumption equal to 629.000kWh, with a saving equal to 1Mil kWh.The detailed design proposed, due to several critical situations, an increase of almost 150 luminaires, compared to 2500 that were the

INNOVATION AND RESEARCH / LUCE 315 113

Gestione raccolta rifiuti

Smart Garbage

VideosorveglianzaControlllo tra�coVideo Surveilance

Tra�c Control

Pannello informazioni

Totem multimedialeInfo panel & multimedia

totem

Ricarica mezzi elettrici

Electric vehicles charger

WI - FIWI MAX Controllo

pubblicaIlluminazione

Public lighting management

Centro di controllo

Control Center

AssistenzaManutenzione

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Sorveglianza furti di rame ed energiaCopper & energy

theft detection

Smart Parking

LA SMART CITYTHE FUTURE SMART CITY

object of the intervention, and the estimated consumption raised to about 720.000 kWh. The adoption of the point-point remote management with the RF technology, thanks to the more precise switch on and off of luminaires and control of the luminous flux during the night, determined final consumptions equal to 556767 kWh, thus 150.000 kWh above what was required by the tender and 10% less compared to what was proposed in the offer phase.

The actions to reach these results The interventions made by CPL Concordia were:Replacement of 2075 luminaires with new LED products by AEC Illuminazione;Retrofit of 387 luminaires;Replacement of n. 10 poles;Installation of 1300 LPR and RM modules by Reverberi Enetec (node in Radio Frequency);Installation of n. 11 LPM Gateway;Remote control and management of n.40 switch on control panel through the Opera remote management system by Reverberi (DIM modules), linked with GPRS to the control center;Control center equipped with Maestro and Maestroweb software.The RF system by Reverberi Enetec called Opera was installed, composed of LPR and RM modules for what concerns the nodes, and by LPM as Gateway.N.9 Access Point and n.4 video cameras are

currently under installation and supplied by PL with the goal of allowing the diffusion of the Wi-Fi signal in the greater part of Montecchio’s historical center.

The system works in RFReverberi Enetec, strong of its experience of point-point remote management systems (more than 15 years and 200 thousand luminaires managed), developed a RF open system, optimized basing on the need of PL with the following characteristics:contemporary transmission on 4 communication channels, contrary to other systems that communicate only on 1 channel, selected among 16 available;infinite number of hoops, to collect the needs of linear systems and overcome the limits of many protocols, which define themselves as open (but frequently they are not) and they have a limited number of possible hoops;really reduced energy consumption of the node (less than 1W);maximum number of nodes that can be linked to the Gateway equal to 990, limited to about 400 to reduce waiting times;plenty of possibility to work with other protocols with the Maestro software and the whole Opera Opera range, thanks to Web Services developed by Reverberi Enetec;transparency toward the point-point modules with PLC, i.e. it is possible to start a

communication in PLC (and viceversa), taking it into RF, then come back to PLC, to collect the data of several systems/ luminaires, reducing the number of required gateways;MESH open protocol;possibility of routing the data of a serial, whatever the used protocol, i.e. it is possible to make two objects equipped with serial communications communicate, placing between them a communication tool with RF.

The system is composed of:Node. LPR module to be installed in the luminaire and RM module in which the radio is placed, which is external to the device. The RM module, contrary to the standard antennas, has a shock protection degree equal to IK8, which is the same of the luminaire’s one. For its configuration the node system can guarantee an insulation to surge equal to 8KV (and above). A version that can be installed outside the luminaire is also available, with IP65.Gateway. LPM and LPM/R modules, the same ones used for PLC, capable of managing up to 990 luminaires, with sophisticated logics already available with PLC.Maestro remote control Software: the software identifies the luminaires through their serial numbers and the communication tool is transparent for the user, therefore no configuration is necessary for the field network.