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Smart City: IoT, moderne Beleuchtung und E-Mobilität in der vernetzten Stadt

Das Internet der Dinge wächst auch in den Städten. Der Mittelständler Leipziger Leuchten mit der smarten Straßenleuchte „Pablo“ sorgt mit Support des Embedded-HMI-Spezialisten Garz & Fricke aus Hamburg dafür, dass dies möglichst intelligent, aufeinander abgestimmt und optisch ansprechend geschieht.

alle Bilder: Garz & Fricke Bildquelle: © alle Bilder: Garz & Fricke

Die Steuereinheit „Santino LT“ ist auf Robustheit und dank Touchscreen auf einfach Bedienbarkeit ausgelegt

Gut auszusehen und aktuelle Funktionalität in robuster Form zu bieten, das waren die Ziele, mit denen die smarte Außenleuchte „Pablo“ entworfen wurde. Die Stadtbeleuchtung mit ihrer an den Kubismus erinnernden Form zeigt, wie Städte dezent digitalisiert und urbane Räume modernisiert werden können. Für den Hersteller Leipziger Leuchten markiert die moderne Straßenleuchte den Einstieg in das noch junge Feld der Smart City, der intelligenten vernetzten Stadt. Das mittelständische Unternehmen aus Leipzig kann auf eine Historie zurückblicken, die bis 1889 zurückreicht. Heute ist man mit über 60 Mitarbeitern spezialisiert auf Außenleuchten und Stadtmöblierung. Und beide werden zunehmend digital.

Digital im urbanen Straßenraum

Während die LED-Leuchten die Straßen ausleuchten, sorgen je nach Kundenwunsch integrierte WiFi-Technologie und Videotechnik für die Vernetzung von Stadt und Bürgern und mehr Sicherheit, die optional integrierte Stromtankstelle speist Fahrzeug-Akkus. Gesteuert wird die Ladeeinheit namens Karsten über ein Touch-Display im Gehäuse. Dieses samt Steuereinheit „Santino LT“ wird aus Hamburg zugeliefert. Das individuell angepasste Embedded-System von Garz & Fricke besteht aus einem Single-Board-Computer und einem Touchdisplay als Human–Machine-Interface.

»Wir suchten nach einem Display samt Steuercomputer, die unsere Ansprüche in Sachen Robustheit gegen Witterung, Hitze und auch gegen grobe Behandlung erfüllen«, erklärt Leipziger-Leuchten-Geschäftsführerin Nadine Hofmann. Einfach sei das nicht gewesen. Schnell schieden viele Unternehmen aus, da diese nur unzureichenden Schutz für das Display und die Elektronik boten.

„Erst Garz & Fricke war der Zulieferer, der alle Wünsche abdecken konnte,“ so Hofmann. Das Santino LT bekamen die Leipziger als Sample aus Hamburg zugeschickt und konnten es ohne großen Aufwand in die Leuchten Pablo und Karsten integrieren und auf einer Messe zeigen. Das Feedback der Besucher sei positiv gewesen. Auch die Ingenieure in Leipzig waren nach ersten Tests zufrieden mit dem Santino LT.

Das Santino LT ist ein handliches All-in-One-Modul mit einem 5 Zoll großen Touch-Display. Für exakte Eingaben sorgt das kapazitive Touch-Interface, das dank Multitouch-Fähigkeit auch mit mehreren Fingern klarkommt. Der Prozessor des Single-Board-Computers ist ein i.mx6 von NXP. Die Platine verfügt über Standard-Schnittstellen – unter anderem USB 2.0 und weiteren seriellen Schnittstellen wie beispielsweise RS-485 und RS-232 –, über die Module wie RFID-Lesergeräte vom Kunden an- und eingebunden werden können.

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Die Ladeeinheit „Karsten

Anfassen und Ansehen

Die Wahl eines kapazitiven Touchscreens ergab sich aus den Anforderungen fast zwangsläufig. Nur er kann auch starker mechanischer Behandlung wie Vandalismus trotzen. Dafür setzen die Entwickler von Garz & Fricke auf spezielles, chemisch gehärtetes, 2,8 Millimeter dickes Glas, das, wenn es hart auf hart kommt, auch industrielle Schlag- und Stoßtests übersteht. Nadine Hofmann von Leipziger Leuchten sagt: »Die Schlagfestigkeit hat uns absolut überzeugt.« Für die kapazitive Technik sprechen außerdem die sehr gute Helligkeit und eine hohe Ablesbarkeit bei Sonneneinstrahlung. Trotz der hohen Robustheit sehe das Display auch optisch sehr gut aus, erklärt Verkaufsingenieur Alexander Stade von Garz & Fricke: »Unsere Displays in Senso-Glas-Bauform werden von den Kunden immer als sehr hochwertig wahrgenommen – was sie natürlich auch sind.«

Ganz unkompliziert ist die kapazitive Technik jedoch gerade im Außeneinsatz nicht. So können beispielsweise Regentropfen die Erkennung von Eingaben stören. Das liegt im Funktionsprinzip begründet: Wenn ein Finger eine kapazitive Touch-Oberfläche berührt, fließen geringe Ströme, aus denen die Elektronik die Position eines oder mehrerer Finger bestimmt. Gleiches passiert allerdings auch, wenn ein Regentropfen auf das Display fällt. Dann fließen ebenfalls geringe Ströme. Doch die Entwickler von Garz & Fricke haben einen Weg gefunden, mit diesem unerwünschten Verhalten umzugehen. Sie packen das Problem auf Softwareebene an und klassifizieren statische oder sich nur minimal bewegende Signale in der Treibersoftware als Nicht-Finger. Anschließend wird das störende Signal herausgerechnet. Nun setzt die Displaysteuerung nur dann Signale in Eingaben um, wenn sich auf der Oberfläche etwas deutlich bewegt.