L’Intelligenza Artificiale nei sistemi d’illuminazione a LED per le Smart Cities

L’evoluzione dei LED al livello di potenza ha apportato un cambiamento rivoluzionario nel settore dell’illuminazione. L’illuminazione a LED è ormai la nuova luce di questo secolo. Essendo fondamentalmente luce allo stato solido, inizialmente varie difficoltà ai progettisti dell’elettronica di potenza. Una piccola variazione di tensione di alimentazione del LED crea una grande variazione di corrente. La tecnica di controllo alla base di questo dispositivo, sia a tensione costante che a corrente costante, è ora ben consolidata. Il prossimo livello di avanzamento per questo sistema d’illuminazione sono le funzionalità intelligenti e l’applicazione dell’Internet of Things (IOT). Il basso tempo di accensione, la facilità di controllo e la diversa capacità di generazione del colore sono fondamentalmente a favore di questa tecnologia incentivata anche dal progresso dei microcontrollori per uso generale a basso costo e dalla tecnologia wireless come il Wifi, BLE, LoRA ecc. tutto ciò ha reso intelligente la tecnologia di illuminazione a LED, candidata ideale per le applicazioni IOT. La luce intelligente è ormai diventata un’esigenza odierna. Ciò ha contribuito all’obiettivo di efficienza energetica e alla riduzione del carico di illuminazione sulla rete. A metà di questo decennio, la grande spinta di strumenti di Intelligenza Artificiale come l’apprendimento automatico, il deep learning e i big data, ha reso quest’area più redditizia per eseguire il “Machine Learning” per l’illuminazione a LED. Le proprietà fisiche della luce, come l’indice di resa cromatica, la temperatura di colore correlata che sono difficili da gestire utilizzando il tradizionale controller, possono essere previste facilmente utilizzando il machine learning. Gli strumenti di intelligenza artificiale ora coadiuvano il progettista dell’illuminazione a ottimizzare i parametri fisici in modo migliore. L’installatore di apparati d’illuminazione può fare una migliore pianificazione, realizzare installazioni senza errori, può servirsi di applicazioni di realtà aumentata e la messa in servizio automatica dell’impianto d’illuminazione. L’utente finale trarrà vantaggio anche dalla correzione tempestiva dell’illuminazione e sarà in grado di comprendere facilmente situazioni di radiazioni luminose dannose. Come noto, ogni tecnologia presenta vantaggi e criticità. L’applicazione dell’intelligenza artificiale ai sistemi a LED presenta delle sfide tra cui la necessità di una possibile più ampia accettazione da parte degli utenti, l’integrità dei dati e la privacy.

In questo articolo viene presentato l’approccio ad un’architettura di un sistema d’illuminazione a LED pubblica per le Smart Cities, ovvero per le future città “intelligenti”.

Introduzione

Il concetto di Smart Cities (o città intelligenti) è una tendenza sempre più comune nei progetti basati sulla tecnologia. Equilibrare l’ambiente e risorse naturali è una chiave pratica e responsabile di questi paradigmi che mirano ad aumentare il comfort nella vita quotidiana dei cittadini e delle istituzioni applicando pratiche di sviluppo sostenibile. Uno degli obiettivi dei sistemi sviluppati sotto il concetto di Smart Cities è applicare nuove tecnologie per ottenere uno sviluppo economico sostenibile e fornire una migliore qualità della vita.

Questo articolo è orientato a descrivere un sistema di illuminazione intelligente a LED di tipo distribuito che consente l’implementazione di una nuova infrastruttura in una città; in altre parole, si tratta di un’architettura che possa essere anche completamente adattabile ai sistemi di illuminazione esistenti di una città e che, di conseguenza, ottimizza i consumi energetici e i costi. Il tema dell’efficienza energetica è fondamentale non solo per ridurre i costi energetici, ma anche per promuovere sostenibilità ambientale.

Una delle spese maggiori che i comuni devono contemplare è la bolletta dell’illuminazione. Progressi tecnologici negli impianti di illuminazione esterna, insieme al loro uso intelligente, consentirà di ridurre i consumi complessivi.

In sostanza, l’obiettivo è quello di realizzare un sistema in grado di centralizzare il controllo e la gestione intelligente dell’illuminazione stradale al fine di ridurre costi di illuminazione e mantenere il massimo comfort visivo nelle aree illuminate. Ciò servirà ad evitare un’illuminazione eccessiva delle aree poiché spesso non è necessario mantenere la massima intensità luminosa per fornire un servizio ottimale.

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