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Elektronische Welten / Archiv | Beitrag vom 14.04.2014

IT-TechnikLaternen der Zukunft

Forscher einer Leipziger Hochschule arbeiten an intelligenter Straßenbeleuchtung

Von Annegret Faber

Straßenlaternen leuchten im Gaslaternen-Freilichtmuseum Berlin. (picture alliance / dpa / Britta Pedersen)
Gaslaternen waren einmal. Auch in den Straßen sind LED-Lampen auf dem Vormarsch. (picture alliance / dpa / Britta Pedersen)

An einer Hauptstraße im Leipziger Süden testen Wissenschaftler netzwerkfähige LED-Lampen im Hinblick auf das beste Licht. Die Straßenleuchten nehmen äußere Umstände wahr und passen sich automatisch der Wetterlage an.

Alexander Zahn steht an einer Hauptstraße im Leipziger Süden und tippt Befehle in seinen Rechner. Über ihm leuchtet eine neue LED-Straßenleuchte.

"Diese Leuchten sind netzwerkfähig, jede Leuchte hat eine IP, vergleichbar mit einem Computernetzwerk. Ich kann also an jede Leuchte ein Datenpaket schicken und kann die Leuchte an oder ausschalten."

16 intelligente Leuchten stehen in der Leipziger Wolfgang-Heinze-Straße. Die Forscher tauschten die alten Lampenköpfe einfach gegen Neue, erklärt der Informatiker, und an den Masten montierten sie WLAN-Router.

"Ich habe jetzt hier meinen Browser auf, in dem Fall Firefox und gebe über die Adresszeile die Steuerbefehle ein. Das heißt die Leuchte wird am Ende aufgerufen wie eine Website, wie eine Internetseite."

Alexander Zahn ist nun eingeloggt und baut einen Sicherheitstunnel auf. Eine sichere Verbindung zum Steuerrechner, erklärt er, während er tippt.

"Das heißt also, dass ich über das Internet mit dem Steuerrechner über eine verschlüsselte Verbindung kommuniziere. Das also Keiner in der Lage ist die Kommunikation auszulesen."

Einstellungen je nach Wetterlage

Nach der IP-Adresse gibt er den eigentlichen Steuerbefehl ein.

"In dem Fall habe ich einen speziellen Szenebefehl und kann sagen, ich starte die Szene vier, das würde ich jetzt mal durchführen und wir sehen, der Lichtpunkt zwölf ist komplett ausgeschaltet."

Ein Druck auf die Entertaste: Lampe zwölf über uns wird dunkel.

"Die Lampen sind kleine Computer", schwärmt Alexander Zahn. Ausgestattet mit einem Mikrokontroller können sie Befehle entgegen nehmen. Lichtausfallwinkel, Helligkeit, Farbtemperatur. Alles kann nachjustiert und über WLAN verändert werden. Ziel ist es, verschiedene Einstellungen zu konfigurieren und je nach Wetterlage automatisch aufzurufen. Schnee, Regen, Vollmond, Nebel.

"Besonderheit an dieser Leuchte, sie besteht aus 16 Modulen, ich kann also jedes Modul einer Leuchte individuell ansteuern. Hoch und runter dimmen, aus, an, blinken lassen."

Der Steuerrechner steht wenige hundert Meter entfernt in der Leipziger Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur. Die Entfernung des Rechners zur letzten Lampe beträgt 900 Meter. Für eine Verbindung über WLAN ist das zu weit. Deshalb verwenden die Forscher ein sogenanntes "teilvermaschtes“ System. Netzwerkkomponenten mit einer Art Reparaturfunktion. Das heißt, die Lampen geben untereinander Informationen weiter.

Auch PLC Powerline Communication, also die Datenübertragung über Stromkabel, wird in dem Projekt getestet. Dafür wurde an drei Lampen der Fußweg aufgerissen und Kabel verlegt. Die Frage war: Wird das Netzwerk auch mit all den Störungen der belebten Straße funktionieren?

"Das war auch der Grund, warum wir in so ne Straße gegangen sind, dass wir sagen, wir haben Störeinflüsse durch Straßenbahn, UMTS-Masten, auch andere Anwohner die WLAN nutzen und diese Einflüsse, die wollen wir untersuchen in der Straße, die muss unser Kommunikationssystem aushalten."

Eine DIN-Norm für LED gibt es noch nicht

Das System hält es aus. Die Störungen haben die Wissenschaftler unter Kontrolle.

Mittlerweile ist es beinahe Mitternacht. Die Straße ist ruhiger geworden. Die Lichtmesstechniker der Technischen Universität Berlin sind gekommen und messen die Lichtwerte auf der Straße. Die größte Herausforderung sind die alten Masten-Abstände, sagt Sebastian Schneider. Auf dieser Straße gäbe es sogenannte Tarnzonen, dunkle Abschnitte zwischen zwei Lampen. Ein Problem mit dem sich Lichtexperten bei Umrüstungen oft befassen müssen.

"Das ist schon relativ ungleichmäßig. Für eine Straße diesen Typs würde ich als Minimalwert fünf Lux, für den minimalsten Messpunkt ansetzen und der wird hier deutlich unterschritten mit zweieinhalb Lux."

Wie viel Licht von einer LED-Leuchte unten ankommt, ist von Fall zu Fall unterschiedlich. Das Leuchtmittel ist noch sehr jung. Eine DIN-Norm für LED gibt es noch nicht. Im Fall des Forschungsprojektes sind die zum Teil weiten Masten-Abstände das größte Problem. Bis zu 75 Meter. Das könne bisher auch die intelligenteste Lampe nicht überbrücken, sagt Gerd Arnold von der Firma Evermind. Er und seine Kollegen entwickelten die zentrale Steuerungssoftware für das Straßenbeleuchtungssystem. Anhand des Programms erläutert er, was alles möglich sein wird.

"Das ist die Oberfläche der Software. Man kann die einzelnen Lampen anklicken. Man kann die einzelnen Sensordaten sich anschauen, hier sind Radarmelder, die den Verkehrsstrom erfassen, Präsenzmelder, die die Anwesenheit von Personen an der Straßenbahnhaltestelle erfassen."

Teure und moderne Technik, die dem Fußgänger und dem Autofahrer hilft. Trotzdem stoßen auch diese Hightech Lampen an ihre Grenzen. Das größte Problem sind zu weite Mastenabstände. So steht es im Abschlussbericht des Projektes. Die Forscher raten deshalb alte Lampen nur unter bestimmten Bedingungen mit neuen LED Köpfen auszustatten. Besser wäre auch die Abstände der Masten den neuen Lampen anzupassen.

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