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Smart City Smart Mobility Cities & Energy 2020 Elektronik 19 Bis 2022 werden 56 % der Weltbevölkerung in Städten leben bis 2050 sogar fast 70 % Die weltweite Urbanisierung bringt viele Herausforderungen und Probleme mit sich bedingt durch das Bevölkerungswachstum die zunehmende Verkehrsdichte und die immer komplexeren Infrastrukturen Parallel dazu steigen die Anforderungen hinsichtlich Sicherheit und Datenschutz Als Lösung für die vielfältigen Herausforderungen werden Smart Cities angesehen In Smart Cities kann durch Sensorik und Vernetzung die Lebensqualität erhöht werden Dafür müssen Funktionen wie Verkehrsund Gebäudemanagement Parksteuerung Notfallsysteme Umweltüberwachung Warnund Sicherheitsfunktionen sowie Mechanismen für eine verbesserte Energieeffizienz implementiert werden Die Komponenten dafür sind nicht selten Halbleiterbausteine Vier Anwendungsbeispiele die auf künstlicher Intelligenz basieren sind in Bild 1 gezeigt Ein typisches Smart-City-Konzept ist die intelligente Straßenbeleuchtung Intelligent bedeutet hier dass Sensorik zur Umgebungserfassung ein Mikrocontroller oder Prozessor und ein Kommunikationsmodul in der Leuchte integriert sind Die Beleuchtung von Gehwegen Radwegen und Straßen erfolgt hiermit bedarfsangepasst und effizienter da die Leuchten die Wetterund Umgebungsbedingungen per Sensorik erfassen und ihre Helligkeit anpassen Außerdem kann eine smarte Straßenlaterne die Einwohner mit WLAN versorgen und die Luftqualität messen An wichtigen Punkten lässt sich das Verkehrsaufkommen messen und an die Verkehrsleitzentrale übermitteln Die Straßenleuchte kann Autofahrern auch freie Parkplätze oder Ladestationen auf dem Smartphone anzeigen oder selbst als Ladestation fungieren Smarte StraSSenlaterne Für eine bedarfsangepasste Beleuchtung ist Sensorik zur Umgebungserkennung nötig Verkehrssituationen oder die Anwesenheit von Personen lässt sich über ein 24-GHz-Radarmodul erfassen um die Beleuchtung anzupassen und den Strombedarf zu verringern Der Radarsensor ermöglicht die Erkennung ob und wie schnell sich beispielsweise ein Fußgänger oder ein Auto der Straßenlaterne nähert Die Auswertung der Daten übernimmt ein Mikrocontroller Mit den Radarsensoren stellt sich die intelligente Straßenlaterne auch auf Umweltbedingungen ein Ist das Wetter schlecht z B Nebel oder Schneefall wird das Licht heller Das erhöht die Sicherheit und den Komfort der Verkehrsteilnehmer Ein LED-Treiberbaustein sorgt dabei u a für eine effiziente Regelung durch erweiterte Funktionen Beispielsweise können mit dem LEDTreiber automatisch Fehlerzustände der Beleuchtung ausgewertet werden Der gesamte Kommunikationsweg lässt sich über Sicherheitscontroller verschlüsseln um einen Zugriff durch Unbefugte zu unterbinden Infineon bietet für Straßenbeleuchtungen die digitalen LED-Treiber XDP an 24-GHz-Radarsensoren die Mikrocontroller-Produktfamilie XMC und Sicherheitscontroller aus der Produktfamilie OPTIGA Die Straßenlaterne lässt sich mit weiteren Sensoren ausstatten Zum Beispiel messen Gassensoren die Luftqualität in der Umgebung Werden definierte Grenzwerte überschritten kann über eine Cloud-Anbindung automatisiert eine Meldung an eine kommunale Leitstelle verschickt werden Ausgerüstet mit Hochfrequenztechnik kann die Straßenlaterne als Basisstation für den 5G-Mobilfunkstandard fungieren Verbesserte Energieeffizienz Effiziente Ressourcennutzung wird aktuell auf allen Gesellschaftsebenen diskutiert Ein relevanter Bereich ist dabei die Energieversorgung von Gebäuden Allein in der EU entfallen auf Gebäude 40 % des Energiebedarfs und 36 % der CO2 -Emissionen Gleichzeitig wurden 75 % des bestehenden Gebäudebestands in der Europäischen Union als energetisch ineffizient bewertet 1 Deshalb hat sich die Europäische Union auf ein neues Regelwerk für die Richtlinie zur Energieeffizienz von Gebäuden geeinigt Sie fordert von den Bild 1 Neben Gebäudeinstandhaltung Wassermanagement und Einparkhilfen ist die Fehlererkennung ein bekanntes Beispiel für smarte Gebäude Sensordaten werden in Echtzeit erfasst und können für Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung genutzt werden Bild Infineon Quelle Forbes