iZHAGA

Der verwendete PIR-Sensor ist ein pyroelektrischer Infrarotsensor, der Schwankungen in der
Infrarotstrahlung erkennt (Modell-Nr.: EKMC 1611111 von Panasonic).

Erfassungsbereich

Der Erfassungsbereich ist polarisiert. Wenn ein Zielobjekt gleichzeitig in die Erkennungsbereiche + und – eintritt, werden die Signale jeweils aufgehoben und eine Erkennung könnte bei maximaler Erkennungsreichweite unmöglich werden.

Beleuchtung digital steuern

• Licht steuern (ein-/ausschalten und dimmen)
  • mittels Brennzeitenkalender
  • mittels programmierbarem Kalender (im Lichtmanagementsystem)
  • mittels Lichtsensor inkl. Einstellbarkeit eines Hysterese-Schwellwertes für unvorhersehbar auftretende Wetterphänomene
  • mittels GPS-Lokation (jahreszeitenabhängig)
  • Dimmung mit frei wählbaren Dimmstufen (im Managementsystem) oder mittels einer vordefinierten Dimmstufe (im Stand-alone-Betrieb)
• Gesondertes Schalten des Lichts an Gefahren- oder Architekturpunkten, z. B. Fußgängerübergang, Denkmäler,..
• Ersatz für Tonfrequenz-/Langwellen-Rundsteuertechnik (z. B. in Kombination mit Switch Cabinet Controller)

Zusätzliche Funktionen des iZHAGA-S

• Bewegungsgesteuertes Licht mittels PIR-Sensor
  Die Bewegung wird detektiert und schaltet die Leuchte ein.

Weitere Lichtsteuerungsfunktionen

Zum Beispiel Lauflicht mit Richtungsweisung für Tunnelbeleuchtung oder Lichtsteuerung in Abhängigkeit des Verkehrsaufkommens (z. B. Stauwarnung) in Vorbereitung.
Hinweis: Keine Zusatzkomponenten erforderlich.

Messdatenerfassung

Die Messdatenerfassung erfolgt über den angeschlossenen DALI2-Leuchtentreiber (siehe DALI2/D4i-Spezifikation). Der iZHAGA-Controller erfasst nur die Brennzeit.

Wartungsfaktorfunktion
Die Aussteuerung der Beleuchtung wirkt dem Alterungsprozess über den Leuchtmittellebensdauer entgegen, so dass ein konstanter Lichtstrom über die Leuchtmittellebensdauer generiert werden kann. Unter Berücksichtigung des Lichtstromrückgangs über die Lebensdauer kann der Prozess ausgeglichen und Energiekosten eingespart werden. Gleichfalls ist mit dieser Funktion auch die genaue Einstellung der Leuchte auf die Beleuchtungsaufgabe möglich, wenn ansonsten eine Überdimensionierung aufgrund des Leuchtenersatzes der Fall wäre.

Kommunikationsinfrastruktur für Smart City-Anwendungen

Unter Verwendung eines offenen Protokolls wird aus der bestehenden Infrastruktur der Straßenbeleuchtung eine intelligente Kommunikationsplattform für weitere Smart City-Applikationen.

Die eingesetzte Technologie ist auf Protokoll- und Kommunikationsebene durch das standardisierte Protokoll gemäß EN 14908-1 vollkommen interoperabel. Der Übertragungskanal auf Basis von Funk wird gemäß EN 14908-xx standardisiert und ist in Vorbereitung.

Mit Hilfe der iZHAGA-Leuchtencontroller kann auf dieser Basis zuverlässige Kommunikationsstruktur für weitere Smart City-Anwendungen aufgebaut werden.

Voraussetzung hierfür ist, dass die Beleuchtungsinfrastruktur permanent mit Spannung versorgt wird und Zusatzkomponenten, wie Sensoren, zum Einsatz kommen.

Mögliche Anwendungsfelder mit Zusatzsensorik können sein:

• Umwelttechnik (Echtzeitmessung)
  • Feinstaub
  • Stickoxide
  • CO2
  • Ozon
• Wetterdaten (Echtzeitmessung)
  • Temperatur
  • Luftfeuchtigkeit
  • Luftdruck
  • Niederschlag
  • Wind
  • Erfassung Straßenglätte
• Lärmmessung
• Parkplatzmanagement
  • Detektion und Anzeigen von freien/besetzten Parkplätzen
  • Anzeige auf Infotafeln
• Abfallmanagement (nur im Management-Betrieb möglich)
  • Meldung von Füllstand an zentrale Stelle via E-Mail oder SMS
• Verkehrssteuerung
  • Verkehrszählung (Art und Menge)
  • Bereitstellung von Daten für die Verkehrssteuerung
  • Vorverarbeitete Bilddatenübertragung für Verkehrsmessung, Toter-Winkel-Assistent via Signallicht-Anzeige
• Elektrofahrzeuge laden
  • Ein- oder mehrphasiges Laden von Elektrofahrzeugen mit Wechselstrom inkl. Energieverbrauchsmessung
  • Unterschiedliche Zugangsmöglichkeiten zum Ladepunkt (Ad-Hoc Laden, App, RFID-Karte)
  • Frei-/Belegtmeldung über Straßenleuchte und Übermittlung an Informationssysteme
• Aktordaten (z. B. Informationstafeln)

Intelligenter Leuchtencontroller mit Zhaga-Sockel (iZHAGA)

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1. Kurzbeschreibung

Interoperabler, funkvernetzter Leuchtencontroller zur Steuerung von Straßenleuchten mit elektronischen Betriebsgeräten und D4i-konformer DALI2-Schnittstelle. Der Controller wird werkzeuglos über einen standardisierten Zhaga-Buch-18-Sockel montiert und kommuniziert über ein selbstkonfigurierendes Full-duplex-RF-Mesh im lizenzfreien 2,4-GHz-ISM-Band. Der Betrieb ist sowohl als einzelner Lichtpunkt im Stand-alone-Modus als auch vernetzt mit weiteren Leuchtencontrollern, einem Edge Controller und einem übergeordneten SCADA- oder Lichtmanagementsystem möglich.

2. Langbeschreibung (Systembeschreibung)

Konfiguration eines offenen, interoperablen Lichtmanagementsystems für Straßen- und gebäudenahe Beleuchtung, Parkplätze, Haltestellen, Bahnhöfe, Firmengelände, Lagerhallen und Sportanlagen. Der Leuchtencontroller iZHAGA steuert DALI2- bzw. D4i-konforme Betriebsgeräte und ermöglicht automatisierte, astronomische und helligkeitsabhängige Beleuchtungsfunktionen sowie eine adaptive, bedarfsgerechte Lichtsteuerung mittels interner oder externer Sensoren.

Die Kommunikation erfolgt als RF-Mesh-Full-duplex-Verbindung im Frequenzbereich von 2.400 bis 2.480 MHz. Die standardisierte Datenübertragung basiert auf dem LON-Protokoll gemäß ANSI/CTA 709.1 und 709.11 sowie EN 14908-1 und EN 14908-11 (in Vorbereitung). Der Controller ist mit dem LonMark®-OLC-Profil kompatibel, unterstützt Unicast, Broadcast und Groupcast und kann Firmware-Updates sowie Parameteränderungen per OTA-Kommunikation (over-the-air) empfangen.

Über die DALI2-/D4i-Schnittstelle können Leuchten geschaltet und gedimmt sowie RGBW, Tunable White und Lichtverteilungen gesteuert werden. Elektrische Messwerte wie Spannung, Strom, Leistungsfaktor, Leistung, Energie und Temperatur werden in Abhängigkeit vom eingesetzten DALI2-/D4i-kompatiblen Vorschaltgerät erfasst. Ein integrierter Helligkeitssensor, GPS/GNSS zur Lokalisierung und eine satellitensynchronisierte Echtzeituhr unterstützen die witterungs-, jahreszeiten- und ortsabhängige Regelung.

Die Geräte können autark mit vordefinierten Beleuchtungsprofilen, in einem Mesh-Verbund oder in Verbindung mit einem Edge Controller und einem SCADA-System betrieben werden. Die Wartungsfaktorfunktion gleicht die LED-Degradation über die Lebensdauer aus und unterstützt einen konstanten Lichtstrom bei reduziertem Energieverbrauch. Die robuste, UV-beständige Ausführung mit Twist-Lock-Kontakten gewährleistet eine zuverlässige elektrische Verbindung im Außenbereich.

3. Technische Spezifikationen (Leistungsverzeichnis-Positionen)

Position 1: Übergeordnete Systembeschreibung & Kommunikationsarchitektur

Technische Spezifikation
Intelligenter Leuchtencontroller mit standardisiertem Zhaga-Buch-18-Anschluss zur herstellerübergreifenden Steuerung von Straßen- und Außenleuchten mit DALI2-/D4i-konformen Betriebsgeräten. Das System muss als interoperable, selbstkonfigurierende Funk-Mesh-Plattform ausgeführt sein und den Stand-alone-Betrieb, die Vernetzung mehrerer Lichtpunkte sowie die Integration in Edge-Controller- und SCADA-Architekturen unterstützen.

Funkkommunikation und Interoperabilität: 

• Funkkommunikation und Interoperabilität:
• RF-Mesh-Full-duplex: simultanes Senden und Empfangen auf zwei Kanälen mit dynamischer Auswahl von bis zu 80 Kanälen.
• Frequenzbereich: 2,4 GHz; unterstütztes ISM-Band: 2.400 bis 2.480 MHz.
• Sendeleistung: 10 dBm.
• Modulation: LoRa gemäß ISO-OSI Layer 1 und 2.
• Datenübertragung gemäß LON-Protokoll, ANSI/CTA 709.1 und 709.11 sowie EN 14908-1 und EN 14908-11 (in Vorbereitung), entsprechend ISO-OSI Layer 1 bis 6.
• Organisation der Kommunikation: CDMA/FDMA (Collision/Frequency Detection Multiple Access).
• Netto-Datenrate der Funkkommunikation: bis zu 100 kB/s.
• Kommunikationsarten: Unicast, Broadcast und Groupcast.
• Verschlüsselte Datenübertragung: XTEA und AES; über Softwareupdate erweiterbar.
• Mesh-Netzwerk mit bis zu 100 Hops; Latenz kleiner 1 Sekunde; gleichbleibende Datenrate von bis zu 100 kBit/s.
• Netzwerkorganisation gemäß ISO-OSI-Schichtenmodell Layer 1 bis 3; selbstkonfigurierend.
• Softwareschnittstelle kompatibel mit dem LonMark®-OLC-Profil.

Leuchten-, DALI- und Sensorintegration:

• Steuerung und Dimmung über DALI2, D4i-konform gemäß IEC 62386.
• DALI2-/D4i-Multi-Manager-fähig; Versorgung angeschlossener DALI-Geräte wie Sensoren und Vorschaltgeräte bis maximal 30 mA Gesamtverbrauch.
• Kurzschlussfester Steuerausgang zum Betriebsgerät über DALI2-Schnittstelle.
• Unterstützung interner und externer Helligkeits-, Bewegungs-, Präsenz- und Leuchtdichtesensoren nach DALI2 bzw. D4i.
• Integrierter Helligkeitssensor mit Messbereich von 0 bis 120 kLux.
• Integrierter GPS/GNSS-Empfänger sowie integrierte Antennen.
• Galvanische Trennung vorhanden.
• Firmware-Aktualisierung und Parameterkonfiguration per OTA-Funkübertragung.

Position 2: Funktionale Anforderungen / Gerätesoftware-Funktionen

Die angebotenen Leuchtencontroller müssen die nachfolgenden Steuerungs-, Vernetzungs-, Sensor- und Wartungsfunktionen direkt am Lichtpunkt beziehungsweise im Zusammenspiel mit einem Edge Controller und einem übergeordneten Managementsystem bereitstellen:

Grundfunktionen der Lichtsteuerung:

• Ein- und Ausschalten sowie Dimmen mittels integriertem Brennzeitenkalender.
• Helligkeitsabhängige Steuerung mit einstellbarem Hysterese-Schwellwert für unvorhersehbare Wetterphänomene.
• Jahreszeiten- und ortsabhängige Lichtsteuerung über GPS/GNSS und astronomische Funktionen.
• Stand-alone-Betrieb mit einer integrierten Dimmstufe für die Nachtabsenkung; mehrstufige Ausführung auf Anfrage.
• Fading mit vordefinierter Zeit im Stand-alone-Betrieb.
• Frei parametrierbare Dimmstufen bei Betrieb mit Edge Controller oder Managementsystem.
• Gesondertes Schalten von Gefahren- und Architekturpunkten, beispielsweise Fußgängerübergängen oder Denkmälern.
• Unterstützung von RGBW bei Betrieb mit Edge Controller bzw. SCADA-System über 10 DALI-Short-Adressen.
• Unterstützung von Tunable White und steuerbarer Lichtverteilung über DALI2 bzw. D4i.
• Ersatz für Tonfrequenz- oder Langwellen-Rundsteuertechnik, beispielsweise in Verbindung mit einem Switch Cabinet Controller.

Betriebsarten und Vernetzung:

• Stand-alone ohne Mesh: einzelner Lichtpunkt; Brennzeitenkalender, Helligkeitssensor, jahreszeiten-/ortsabhängige Steuerung, OTA-Parametrierung und Wartungsfaktorfunktion im Controller; keine Vernetzung oder Gruppenbildung.
• Stand-alone mit Mesh: mehrere Lichtpunkte; automatisiertes richtungsabhängiges, bewegtes Licht bei Leuchten auf einer Fahrbahnseite; bei Leuchten auf beiden Fahrbahnseiten nach manueller Einrichtung der Controller vor dem Einbau (Binding); Vernetzung und Gruppenbildung möglich.
• Mit Edge Controller: mehrere vernetzte Lichtpunkte; Brennzeitenkalender und programmierbarer Eventkalender im Edge Controller; beliebige Dimmstufen; RGBW-Unterstützung; längerfristige Speicherung der auf das OLC-Profil gemappten Messwerte.
• Mit Edge Controller und SCADA-System: zusätzlich Visualisierung der Messwerte und Bedienung über die SCADA-Software.
• Externe Sensoren in sämtlichen Betriebsarten über DALI2 anschließbar.
• Bestimmte Funktionen setzen eine permanente Spannungsversorgung der Straßenbeleuchtung voraus.

Messdatenerfassung und Wartungsfaktor:

• Messdatenerfassung über den angeschlossenen DALI2-Leuchtentreiber gemäß DALI2-/D4i-Spezifikation; der iZHAGA-Controller selbst erfasst die Brennzeit.
• Erfassbare Werte bei kompatiblem Vorschaltgerät: Spannung, Strom, Leistungsfaktor, Leistung, Energie und Temperatur.
• Im Stand-alone-Betrieb Speicherung des aktuellen Messwerts im Controller und Auslesung per OTA.
• Im Edge-Controller-Betrieb Mapping der Messdaten auf das OLC-Profil und Speicherung über einen längeren Zeitraum; bei SCADA-Anbindung zusätzliche Visualisierung.
• Wartungsfaktorfunktion zur Kompensation des Lichtstromrückgangs und der LED-Degradation über die Leuchtmittellebensdauer sowie zur anwendungsgerechten Begrenzung einer Überdimensionierung.

Erweiterbarkeit für Smart-City-Anwendungen:

• Offene, interoperable Kommunikationsinfrastruktur gemäß EN 14908-1; Funkübertragung gemäß EN 14908-11 in Vorbereitung.
• Mögliche Anbindung zusätzlicher Sensorik für Umwelt- und Wetterdaten, unter anderem Feinstaub, Stickoxide, CO₂, Ozon, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Niederschlag, Wind und Straßenglätte.
• Weitere mögliche Anwendungen: Lärmmessung, Parkplatzmanagement, Abfallmanagement, Verkehrssteuerung, Verkehrszählung, vorverarbeitete Bilddatenübertragung, Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge und Aktordaten für Informationstafeln.

Position 3: Basisposition A – Leuchtencontroller Typ: iZHAGA

Technische Spezifikation
Elektronischer, interoperabler RF-Mesh-Leuchtencontroller mit integriertem Helligkeitssensor, GPS/GNSS-Empfänger und Zhaga-Buch-18-Anschluss zur Steuerung DALI2-/D4i-konformer Leuchten. Die allgemeinen Anforderungen der Positionen 1 und 2 sind vollständig zu erfüllen.

• Eingangsspannung:
  24 V DC.
• Leistungsverbrauch:
  1 bis 2,5 W.
• Kommunikation:
  RF-Mesh-Full-duplex mit dynamischer Auswahl von bis zu 80 Kanälen; 2,4 GHz; 10 dBm; LoRa-Modulation; LON-Protokoll nach ANSI/CTA 709.1/.11 und EN 14908-1/-11 (EN 14908-11 in Vorbereitung); CDMA/FDMA; bis zu 100 kB/s netto; Unicast, Broadcast und Groupcast; Verschlüsselung mit XTEA und AES.
• Unterstützte Frequenzen:
  2.400 bis 2.480 MHz im lizenzfreien ISM-Band.
• Mesh-Netzwerk:
  Bis zu 100 Hops; Latenz kleiner 1 Sekunde; gleichbleibende Datenrate von bis zu 100 kBit/s; selbstkonfigurierende Netzwerkorganisation gemäß ISO-OSI Layer 1 bis 3.
• Softwareschnittstelle:
  Kompatibel mit dem LonMark®-OLC-Profil.
• Galvanische Trennung:
  Ja.
• Steuerung / Dimmung:
  Über DALI2, D4i-konform gemäß IEC 62386.
• DALI-Schnittstelle:
  DALI2 und D4i-konform; Multi-Manager-fähig; Versorgung angeschlossener DALI-Geräte bis maximal 30 mA Gesamtverbrauch; Unterstützung von Helligkeits- und Bewegungssensoren nach DALI2.
• Steuerausgang zum Betriebsgerät:
  Kurzschlussfeste DALI2-Schnittstelle.
• Helligkeitssensor:
  Integriert; Messbereich 0 bis 120 kLux.
• Externe Sensoren:
  Anschluss beliebiger drahtgebundener DALI2-/D4i-konformer Sensoren, beispielsweise zur Bewegungs- und Präsenzdetektion oder Leuchtdichtemessung.
• GPS/GNSS-Empfänger:
  Integriert.
• Antennen:
  Integriert.
• Firmware-Aktualisierung / Parameterkonfiguration:
  OTA (over-the-air) über Funk.
• Messdatenerfassung:
  Spannung, Strom, Leistungsfaktor, Leistung, Energie und Temperatur über ein DALI2-/D4i-kompatibles Vorschaltgerät; der Controller selbst erfasst die Brennzeit.
• Anschluss / Montage:
  Werkzeuglos über standardisierten Zhaga-Sockel nach Buch 18 mit robusten Twist-Lock-Kontakten.
• Betriebstemperaturbereich tc:
  –25 bis +80 °C.
• Lagertemperaturbereich:
  –25 bis +85 °C.
• Luftfeuchtigkeit:
  5 bis 95 %, nicht kondensierend.
• Schutzart:
  IP66 mit UV-resistenter Abdeckung.
• Stoßfestigkeit:
  IK09 bei vertikaler Belastung / IK07 bei seitlicher Belastung.
• Konforme Normen / Richtlinien:
  CE; RoHS 2011/65/EU; Funkanlagenrichtlinie (RED) 2014/53/EU; EN 301489-1/3; EN 61547; EN 55015; EN 300328; EN 60950.
• Gehäusematerial:
  Abdeckung aus Polycarbonat (PC), Sockel aus Polybutylenterephthalat (PBT); UV-f1-zertifizierte Kunststoffmaterialien nach UL 94 5-VA für den Außenbereich.
• Abmessungen (Ø x H):
  Nennmaß Ø 80 x 58,43 mm. Maßzeichnung: Außendurchmesser 79,7 mm, Sockelbereich Ø 38,65 mm und Gesamthöhe 63,5 mm.
• Gewicht:
  120 g.
• Zolltarifnummer:
  8543 7090.
• Zertifizierung:
  CE.
• Garantie:
  2 Jahre.
• Fabrikat:
  iCiti iZHAGA, Best.-Nr. 200067, oder gleichwertig.

Position 4: Planungs- und Ausführungshinweise

• Permanente Spannungsversorgung:
  Für vernetzte, richtungsabhängige und erweiterte Smart-City-Funktionen ist eine permanente Spannungsversorgung der Beleuchtungsinfrastruktur erforderlich.
• DALI-Messwerte:
  Art und Umfang der verfügbaren Messdaten sind vom eingesetzten DALI2-/D4i-konformen Leuchtentreiber abhängig.
• Weiterentwicklungen:
  Weitere Lichtsteuerungsfunktionen, beispielsweise richtungsweisendes Lauflicht für Tunnelbeleuchtung oder eine verkehrsabhängige Lichtsteuerung, sind gemäß Datenblatt in Vorbereitung.