Claire Swedberg
O metrô de Nova York – Metropolitan Transportation Authority (MTA) – instalou uma solução baseada na Internet das Coisas (IoT) para automatizar o gerenciamento de iluminação de emergência em seu tubo F Line Rutgers. A solução, conhecida como ClearNET, é fornecida pela Clear-Vu Lighting e segue uma implantação semelhante no túnel do trem L de Nova York. A rede de malha sem fio proprietária captura dados sobre o status das luminárias de túnel de LED do Clear-Vu para garantir que estejam operacionais. Ele também permite o controle remoto bidirecional para que a iluminação de emergência possa ser alternada para luzes de nível OSHA, enquanto fornece conectividade para outros sensores.
O sistema de malha sem fio ClearNET consiste em 2.000 nós implantados ao longo de 2 milhas de extensão do túnel, que monitoram sua própria funcionalidade e status da bateria e, em seguida, encaminham esses dados a um gateway para acesso em tempo real pelo MTA. A solução, desenvolvida com o apoio da New York State Energy Research Development Authority (NYSERDA), foi tirado ao vivo no Rutgers Tube – a seção da Linha F que viaja entre Manhattan e Brooklyn – no final de outubro de 2021.
O Tubo de Rutgers está passando por obras de reabilitação devido às inundações que ocorreram em 2012 durante o furacão Sandy. Para a reforma, que começou no ano passado, o MTA optou por atualizar a iluminação de emergência, além de incluir conectividade sem fio para garantir que o sistema funcionaria corretamente em todos os momentos. “Havia o desejo de ter um sistema que fosse monitorado automaticamente”, disse Daniel Lax, CEO da Clear-Vu Lighting.
A iluminação é crítica para evacuações de emergência, explica Lax, especialmente em túneis. Em caso de tempestades, incêndios ou falhas técnicas ou de equipamento, os passageiros, operadores e equipes de emergência precisam encontrar o caminho de saída a pé. No entanto, rastrear a funcionalidade de cada acessório representa um grande desafio para o MTA, que tem dezenas de milhares de acessórios ao longo de muitos quilômetros de túneis da cidade de Nova York. Tradicionalmente, esse era um processo manual pelo qual os funcionários periodicamente entravam nos túneis para apertar botões, acender as luzes e, assim, testar o funcionamento das baterias de emergência.
Em geral, a energia de tração do túnel é fornecida por um terceiro trilho – um condutor rígido e contínuo localizado ao lado ou entre os trilhos dos trilhos que fornece eletricidade de corrente direta aos trens. A iluminação de emergência normalmente vem de uma fonte diferente. Durante uma emergência, o barramento de alimentação deve frequentemente ser desligado para fins de segurança. Assim, a iluminação de emergência requer alimentação própria. Clear-Vu oferece uma luz LED alimentada por bateria que usa a conectividade IoT para permitir que os operadores acessem cada dispositivo, mesmo se eles não estiverem no túnel.
Os túneis de metrô são inerentemente desafiadores para sistemas sem fio. Como Lax explica, “Você tem um terceiro condutor de trilho de 600 volts [criando interferência eletromagnética], túneis de aço úmido cheios de poeira com curvas e mudanças de elevação, e você tem um pedaço de aço de uma milha [um trem] bloqueando todo o caminho a cada 90 segundos. ” Portanto, Clear-Vu teve que projetar um sistema que pudesse capturar e transmitir dados por todo o túnel, sem interferência. O MTA investigou um sistema baseado em Zigbee, mas Lax diz que a tecnologia não pode gerenciar dados coletados de mais de aproximadamente 120 sensores.
O MTA exigia uma configuração de corrente ou string com mais de 1.000 acessórios ao longo de um túnel de 2 milhas. A Clear-Vu desenvolveu, portanto, um sistema de RF ativo proprietário que atua como uma rede em malha usando 900 MHz, que não interfere na tecnologia de 2,4 GHz usada pelos sistemas de sinal. Cada luminária vem com um nó sem fio que transmite dados para nós de área e de volta para um gateway em cada extremidade do túnel. A empresa de iluminação afirma que ClearNET é o primeiro sistema de monitoramento e controle sem fio baseado em IoT projetado especificamente para iluminação de emergência e ativos de segurança de vida de missão crítica em túneis de metrô.
Clear-Vu primeiro implantou seu sistema ClearNET no túnel L Train, entre a 1st Avenue e a estação de Bedford (conhecida como Canarsie Line), com financiamento da NYSERDA. Ao todo, 1.300 de suas luminárias MTL X LED foram implementadas ao longo da linha L, enquanto 700 luminárias foram adicionadas ao tubo Rutgers. Em ambos os locais, o sistema ClearNET incorpora gerenciamento remoto de ativos por meio do monitoramento sem fio de cada dispositivo e da integridade da bateria. “Também fizemos uma luz de função dupla”, afirma Lax, permitindo que a tecnologia forneça níveis de luz padrão NFPA 130 para emergências no caso de um incidente, ou níveis de iluminação mais altos para equipes de manutenção.
Uma vez que a tecnologia provou ser bem-sucedida com o MTA, Clear-Vu começou a estudar como ele poderia ser expandido além de simplesmente monitorar a iluminação. A empresa adicionou sensores de monitoramento de temperatura que poderiam usar a mesma rede mesh para enviar dados a um servidor sobre mudanças de temperatura para detecção de incêndio. Se uma ordem de serviço para manutenção for recebida, os acessórios podem ser configurados remotamente para permanecerem ligados por um número específico de horas na área de trabalho. O sistema também pode fornecer energia e monitoramento para outras tecnologias.
O MTA pilotou um sistema de banda ultralarga (UWB) da Piper Networks e Humatics para sinais de trem nas linhas Flushing e Canarsie (L Train). A solução pode fornecer o posicionamento preciso dos trens conforme eles percorrem os túneis, empregando um transponder UWB em um trem, bem como balizas de beira de estrada instaladas no túnel para transmitir dados UWB para esses transponders. Esses faróis à beira da estrada requerem energia CC de baixa tensão. No tubo de Rutgers, as luminárias de emergência ClearNET já eram alimentadas por bateria e conectadas sem fio, de forma que os gateways UWB pudessem ser conectados diretamente na saída auxiliar das luminárias de LED. “Agora estamos fornecendo energia monitorada sem fio para os faróis”, disse Lax.
Normalmente, as luminárias são instaladas a cada 15 pés do túnel para fornecer cobertura total de iluminação de emergência. A solução foi projetada para ser gerenciada por software de plataforma em nuvem para que os dados possam ser coletados sem fio e gerenciados em um servidor de intranet ou Internet. “Agências diferentes têm requisitos diferentes”, observa Lax, portanto, a tecnologia é flexível. Como a rede pode suportar uma ampla variedade de sistemas com baixo conjunto de dados, Lax diz que outros recursos podem ser adicionados à infraestrutura também, como sensores de metano, umidade ou radiológicos. Isso poderia ser implantado a cada 10 luminárias, por exemplo.
As baterias das luminárias de LED são projetadas para durar mais de uma década. A iluminação de emergência normalmente usa baterias de níquel-cádmio de baixo custo, mas não foram projetadas para as flutuações térmicas em túneis. Além disso, as baterias de lítio são muito combustíveis para túneis. Em vez disso, a Clear-Vu emprega baterias de níquel-hidreto metálico de nível militar para sustentar tais flutuações. A duração da bateria é considerável, relata a empresa, em parte porque os aparelhos são usados apenas para iluminação em emergências.
Com base apenas na iluminação, diz Lax, o sistema ClearNET poderia proporcionar a uma agência de trânsito uma economia operacional de US $ 2,7 milhões, com base na redução de materiais para iluminação temporária, bem como sistemas de cabos proprietários e redundantes para proteção contra incêndio, mão de obra de manutenção para inspeções, e economia de eletricidade. Os benefícios de segurança seriam mais difíceis de medir, acrescenta. Clear-Vu agora tem pilotos em andamento em várias outras agências de trânsito, tanto nos Estados Unidos como internacionalmente.