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XBEE를 이용한 스마트시티 가로등 관리 사례

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CASE STUDY 작성자 테솔 조회 56회 작성일 21-09-06 14:39

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Sicom Electronics,

스마트시티 지원, 비용 및 자원 절약을 가능하게 한 가로등 관리 어플리케이션



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"우리가 알아본 다른 방법들로는 가로등을 빠르게 명령할 수 없었고, 신호등을 수신하기 전에 서너 번 명령을 전송해야 했습니다. 우리는 200~250개의 조명을 제어하는 게이트웨이로 고출력 모듈을 사용하고 트리 구조의 망사를 설계하여야 했습니다. 그렇기 때문에 Digi XBee에서의 Low-Level의 제어가 중요하였습니다." 


Carlos Bay-Schmith, Sicom Electronics 공동 소유자 및 제품 매니저 




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화석 연료를 수입하고 수력 발전 댐에 많이 의존하는 칠레에서는 에너지 절약이 중요합니다. Sicom Electronics는 수천 개의 가로등과 신호등을 보다 정확하고 지능적으로 제어할 수 있는 확장 가능한 스마트 시티 네트워크인 City Mesh®로 지방자치단체가 대응할 수 있도록 지원하고 있습니다. 그 결과 비용 절감, 친환경 설치 공간 개선, 시민 안전 증대 등이 실현되었습니다. Digi XBee® RF 모듈은 위와 같은 무선 연결을 제공합니다. 



칠레의 스마트 시티를 위한 새로운 비전 


에너지 효율성이 최우선 순위인 국가에서 도시는 에너지 소비를 줄이고 세금을 현명하게 사용하는 새로운 방법을 찾기 위해 지속적으로 노력하고 있습니다. 처음에는 신호등과 제어가 중요하고 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 교통 인프라에 초점을 맞추었습니다. 


Sicom Electronics의 생산 관리자인 Carlos Bay-Schmith에 따르면 신호등의 할로겐 램프를 교체하면 즉각적인 이점이 있다고 합니다. "2000년대 초반에 LED가 등장했고 할로겐을 교체하고 컬러 LED를 사용하는 것은 직접적인 개선이었습니다."라고 그는 말했습니다. “그러나 우리는 교통 흐름을 개선하고 안전성을 높이며 에너지를 절약할 수 있는 많은 기회가 있다는 것을 알고 있었습니다. 


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Sicom은 신호등용 컨트롤러를 개발하여 무선 통신을 통해 원격으로 관리되는 턴키 방식의 태양열 발전 시스템을 도시에 제공했습니다 "LED는 전력을 거의 소모하지 않기 때문에 태양 전지판으로 전력을 공급할 수 있습니다. 교통 흐름을 최적화하기 위해 동기화합니다. 그래서 운전자들은 연료를 덜 사용합니다. Digi XBee 덕분에 이러한 모든 기둥을 개별 위치에서 관리합니다." 


U.FL 커넥터가 있는 Digi XBee Zigbee 저전력 모듈은 신호등과 클라우드 간에 쉽고 경재적인 연결을 제공합니다. Digi XBee Zigbee RF 모듈은 짧은 대기 시간과 예측 가능한 통신 타이밍이 필요한 스마트 시티 어플리케이션에 이상적입니다. 빠르고 강력한 Mesh구성을 제공하는 Digi XBee 제품은 강력한 앤드-포인트 연결을 쉽게 가능하게 합니다. 


업데이트된 Digi XBee Zigbee 모듈은 향상된 전력 소비, 무선 펌웨어 업데이트 지원, MicroPython 프로그래밍 기능 및 Bluetooth® Low Energy를 제공합니다. 


Bay-Schmith "우리는 이러한 자율 신호등을 많이 설치했으며 매우 안정적입니다. 사실 2010년 지진 이후에 우리 시립 고객 중 한 명이 쓰나미로 큰 피해를 입었습니다. 우리 고객은 거리 모퉁이에 있는 신호등을 제외하고는 도시 전체가 어두웠다"고 말했습니다. 



스마트 시티에 대한 새로운 조명 


곧 Sicom의 엔지니어들은 가로등이라는 더 큰 과제를 해결할 준비가 되었습니다. Bay-Schmith "LED 기술은 계속 발전했고 곧 우리는 백색 LED를 사용하여 거리를 밝힐 수 있게 되었습니다. 그 때 우리는 CityMesh 가로등 시스템을 만들었습니다. LED는 조광 및 제어가 쉽고 210 lumens/watt (와트당 210루멘)를 제공할 수 있습니다. 이는 고압 나트륨 및 할로겐화물이 제공할 수 있는 것의 거의 두 배입니다. 초기 가격이 저렴하고 운영 비용이 50% 저렴하며 우수한 조도를 제공합니다. 우리는 Digi XBee 모듈을 사용하여 도시 전체의 에너지 효율적으로 연결된 메시 네트워크에 연결합니다.” 라고 말했습니다. 


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오늘날 CityMesh는 칠레의 7개 도시에 배포되어 수천 개의 가로등을 제어하고 있습니다. "수천 개의 가로등이 있는 대규모 메시 네트워크에 도달하면 몇 가지 기술적인 한계에 부딪힐 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. 또한 그는 “우리는 Digi XBee 모듈이 가장 구성이 가능하고 Low-Level에서 재구성할 수 있는 정말 좋은 펌웨어를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. UART AT 명령은 10-20개 지점에서 작동할 수 있지만 7,000개의 조명을 제어해야 했습니다. Low-Level에서 라우팅하지 않으면 명령이 노드에 도달하지 않습니다. 우리가 살펴본 다른 대안에서는 가로등에 빠르게 명령을 내릴 수 없었거나 가로등에서 명령을 수신하기 전에 3-4번 명령을 보내야 했습니다. 200~250개의 조명을 제어하는 게이트웨이로 고성능 모듈을 사용하고 Tree-구조의 Mesh 네트워크를 설계했습니다. 그렇기 때문에 Digi XBee Low-Level 제어가 매우 중요했습니다.” 라고 말했습니다. 



더욱 스마트한 가로등으로 스마트시티 만들기 


CityMesh 컨트롤러는 안테나와 연결되어 가로등에 부착된 플라스틱 상자에 들어 있으며 장치마다 고유한 MAC 주소가 있습니다. Sicom 엔지니어는 각 설치 위치의 동적 지도를 만들고 중앙 위치에서 각 가로등을 원격으로 모니터링할 수 있습니다. 


Bay-Schmith "설치가 매우 쉽습니다. “각 장치는 가로등의 220V 전원 케이블에 전력을 공급합니다. 우리는 원격으로 각 가로등을 독립적으로 구성 및 작동하고, On/Off 파라미터를 설정하고, 자동 디밍을 위해 포토 셀을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 우리는 새벽 2시까지 조명을 100%로 하고 아침까지 80%로 어둡게 할 수 있습니다. 아니면 불꽃놀이 중에 특정 조명을 끌 수도 있습니다.” 라고 말했습니다. 


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Bay-Schmith는 특히 CityMesh를 통해 운영 비용을 절감할 수 있다는 점에 주목하고 있습니다. 지자체는 LED로 전환하고 무계층 청구에서 계량형 청구로 전환하면서 에너지 비용이 50-80%나 절감되었다고 보고했습니다. 


원격 관리는 또한 도시에서 많은 값비싼 차량 파견 등을 줄일 수 있기 때문에 유지 관리를 단순화합니다. Bay-Schmith "그들은 조명을 검사하고 고장을 찾기 위해 팀을 보낼 필요가 없습니다."라고 말했습니다. 그는 마지막으로 다음과 같이 이야기 하였습니다. “중앙 콘솔에서 모든 것을 볼 수 있습니다. 조명이 오프라인 상태가 되면 즉시 알 수 있습니다. 궁극적으로 CityMesh 스마트시티 어플리케이션은 도시의 환경 설치공간을 줄이고 비용을 절감하며 시민 안전을 개선합니다. 이는 고객이 매력적으로 느끼는 매력적인 가치 제안입니다.”