Adaptive Straßenbeleuchtung mit drahtlosen Sensornetzen
Ein Radfahrer nähert sich einem dunklen Wegabschnitt. Die Leuchten sollen den Weg rechtzeitig erhellen und ihre Leistung wieder reduzieren, wenn niemand mehr unterwegs ist. SmartLighting untersucht dieses Zusammenspiel von Bewegungserkennung, drahtloser Kommunikation und verteilter Steuerung.
Die Beleuchtungsknoten tauschen Informationen mit ihren Nachbarn aus, statt nur einzeln auf den eigenen Sensor zu reagieren. Aus der erkannten Bewegung entsteht eine Lichtzone entlang der Strecke. Damit wird die Straßenbeleuchtung zu einer Anwendung eines Sensornetzes: Sensorik, Nachrichtenaustausch und die Reaktion der Leuchten müssen zusammenpassen.
Die Entwicklung führte vom Laboraufbau zur Testinstallation in Bernburg-Strenzfeld und später zur SLBasis-Anwendung mit der Stadt Dessau-Roßlau. Die Arbeiten verbinden praktische Beleuchtungsaufgaben mit Fragen der Erkennung, Kommunikation und Systemkonfiguration.
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Eine Lichtzone begleitet die Bewegung entlang der Strecke. Benachbarte Leuchten stimmen ihre Beleuchtung über das Netz aufeinander ab.
Im historischen Entwurf helfen Zeitstempel von Bewegungsereignissen dabei, eine Bewegungsrichtung zu bestimmen. Eine Nachricht beschreibt die gewünschte Lichtzone vor, hinter und seitlich der Bewegung. Benachbarte Knoten entscheiden anhand ihrer Position, wie sie die Information weitergeben und ihre Leuchte steuern. So verbindet sich eine lokale Erkennung mit der Beleuchtung entlang eines Weges.
Forschungsschwerpunkte
- Verteilte Steuerung, Sensordatenfusion und Bewegungsvektorerkennung für prädiktive Beleuchtungsstrategien.
- Kommunikations- und Routingverfahren für statische Ad-hoc-Netze.
- Automatische Konfiguration und Lokalisierung verteilter Beleuchtungsknoten.
- Analyse von Verkehrs- und Bewegungsdaten für Verkehrsplanung und Infrastruktur.
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Sensoren erfassen Bewegung; die Verarbeitung im Leuchtenknoten verbindet diese Hinweise mit der Kommunikation zu benachbarten Leuchten.
Laborprototyp und Testinstallation
Der Laborprototyp verband 20 kleine Leuchten mit ARM-basierten Linux-Controllern. Bewegungssensoren und Kommunikationsschnittstellen ermöglichten die Untersuchung von Erkennung und Nachrichtenaustausch in einem überschaubaren Aufbau.
Die Testinstallation entlang der Strecke in Bernburg-Strenzfeld umfasste Ende 2017 insgesamt 19 SmartLighting-Teilsysteme mit PIR-Sensoren und WLAN-Komponenten. Photovoltaikmodule und Batterien versorgten die Leuchten; zwei Teilsysteme verfügten über Mobilfunk-Internetzugänge.
Publikationen und Projektgeschichte
SLBasis Dessau
Mit SLBasis Dessau wurde SmartLighting für eine städtische Anwendung weiterentwickelt. Die Hochschule Anhalt und die Stadt Dessau-Roßlau arbeiteten vom 1. November 2019 bis zum 31. Oktober 2022 daran, bewegungssensitive Beleuchtung zu installieren, in Betrieb zu nehmen und zu optimieren. Das Vorhaben wurde durch EFRE und das Land Sachsen-Anhalt gefördert.
Institutioneller Projektüberblick (PDF, S. 14)
Ausgewählte Publikationen
- Ivan Matveev, Eduard Siemens, Dmitri Dugaev, Aleksey Yurchenko (2017). Development of the Detection Module for a SmartLighting System. Proceedings of the 5th International Conference on Applied Innovations in IT (ICAIIT), 5(1), 87–94 DOI: 10.13142/KT10005.34.
