Indonesi an  Journa of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   12 ,  No.   3 Decem ber   201 8 , p p.   1 40 1 ~ 1 406   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 2 .i 3 .pp 1 40 1 - 1 406          1401       Journ al h om e page http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Provisi on ing of Street  Ligh ting based  on Am bience In tensity for  Sm ar t C ity       Rajina R   Mo h amed 1 ,  Moh am ad   A M oha med 2 , Arniy at i Ahm ad 3 ,  Mu ha m ad   A H  A bd  H alim 4   1 Coll ege of   Com pute Sc ie nc e an Inform at ion   T ec hnolog y ,   Univ ersit i   Te n aga Na sional ,   Mal a y si a   2 Facul t y   of  Infor m at ic s a nd   Com puti ng,   Univer sit Sulta n   Z ai n al   Abidin,   B esut  C ampus ,   Malay si a   3,4 Facul t y   S ci en c and   T ec hnolog y   D efe n ce ,   Univ ersit i   Perta h ana n   M al a y si a, Sg.   B esi  Camp,   Malays ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   S ep   30 , 201 8   Re vised  Oct   2 4 , 2 01 8   Accepte N ov   3 , 2 01 8       Stree li ght ing  i component  t hat   req u ire   an  e ffic i ent   ene rg y   m ana gemen t   s y stem  for  comprehe nsive  ene rg savings.   It  shoul provide   ultim at comfort   and  safe t y   to  ro a users  that  contribute  to  the  stab il ity   of  ec onom and  soc ial  of  the   count r y   a well   to  th sm art   c ity   d eve lop m ent .   Curre n tly   m an y   stre e t   li ghti ng   espe ci a l l y   in  Ma lay si a,   which  is  ON   in  the   eve ning   and  OF bef ore   the   sun  sets  without   ta king  in to  c onsidera t ion  the   ambient   bright n e ss   and  al so  the   num ber   of  vehi c le s.  Th is  c ondit ion  m a y   in cre ase   the   use  o ene rg y   as   well   as  dang ero u to  m otori st.  Th us  thi Am bie nt  Stree L ight ing  proje c was  deve lop ed  usin embedde d - b a sed  Arduino  m ic roc ontroller   for  l ight ing   m ana gement  ba sed  on  the   c ir cums ta nce surrounding  of  th roa d.   A   thre shold  v al ue   i s set   base d   on  a   r ea ding   of  th a ctual  situ at ion   i n   o rde to   te st   the   func ti ona li t of  the   proto t y p e.   Th Am bie nt   Stree Li ght ing   prototy pe   have   re ac t ed  with  succ ess  tow ard surrounding  bright ness/dar kness  and  num ber   of  c ars  p assing  b y   on   the  stree t .   Ke yw or d s :   Am bient I nte nsi ty   Energy E ff ic ie nt   Energy Sa ving s   Sm art City   Street  Lig htin g     Copyright   ©   201 8   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Ra j ina R M oha m ed ,   Coll ege  of  C om pu te Scie nc e an d Inform ation   Tech nolo gy   Un i ver sit i Te na ga Nasi onal Ma la ysi a .   Em a il raj ina@ un it en .edu.m y       1.   INTROD U CTION   In te r net  of  Th ing ( I oT)   is  an  ev olu ti on  to  sit uation  wh e re  m any  dev ic es  ca be   con tr olle rem otely   and   autom at ic al l y.   I oT  has   do m inant  im pact  for  e nerg eff ic ie ncy  a nd  or gan iz e energy   m anag em ent.  Orga nized  ene rg m anag em e nt  can  be  ac hieved   t hroug sm art   m anag em ent  syst e m Street   li gh ti ng   re qu ir es  an  ef fici ent  energy  m ana gem ent  syst e for  com pr ehe ns ive  e nergy  s avin gs   but  pro vidi ng   ultim at co m fo rt  and   sa fety   to  ro a us e rs  tha con trib ute  to  the  sta b il it of   econom and   so ci al   of   the  co un t ry  towa rd s  sm art ci ty  [ 1 - 3].    Pr ovisi on  of   st reet  li gh ti ng  in fr ast r uctu re  is  on of  the  ways  to  le ssen  t he  rate  of   r oad   ac ci den ts  [ 4].   Pr ovisi on  of  st reet  li gh ti ng  re qu i res  high  c ost   since  street   l igh ti ng  m anage m ent  need  to  be  ver e ff ic ie nt.  As  m entioned   i [ 7],  sm art  street  li gh ti ng   c on t ribu te to  e nerg saving w hereby  li gh dim m ing   can  lo we 40%   of   the  e nergy  use an save 50%  of   m ai ntenan ce  c os an prolo ng e la m li fe  to  25%  longe as  su m m arized  by Ta ble 1.       T able  1 .   L ED   Acti vity  and Sa ving   LE D  Activity   Ben ef it     Re m o te O N/OFF  a n d  di m m in g  of  ligh ts   4 0 % o f  energy savin g   5 0 % o f  ligh m ain t en an ce c o st   Prolo n g  la m p  lif e 25 %   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 Dece m ber  2 01 8   :   1 40 1     1 406   1402   Currentl m any  street   li gh ti ng,  wh ic is   fixe to   be  O i the   e ve ning  a nd  OF F   be fore  t he    su set   [ 6]  without  ta king  int co ns ide rati on  the  am bient  br i gh t ness  a nd also  the  num ber   of  v ehicl es.   F igure  sh ows  the  real  conditi on   on   street   in  Klang  Vall ey   area  in   Ma la ysi a   at   4: 30   pm   bu it  was  ver cl oudy   and   dark.  Howe ve r , th street  li gh ts   are stil l OF F . T his situat io n p rovides  less c om fo rt to  m otorist .   Additi on al ly s witc hing  on  th li gh ts  increa ses  the  us of   energy.  T hu s ,   Am bient  Street   Ligh ti ng   Syst e m   was  de velo ped  to  c on trol  the  O N / O FF  street   li ghti ng  base on  th am bient  br ig htn ess ,   i.e.   we at he r   and the  num ber   of   ve hicle s, while   pro vid in sa fety  for  t he  road  u se rs.   Am bient  Street   Ligh ti ng   is  a   prototype  to  con t ro aut oma ti cal ly  the  street   li gh ts  base on  hybri factors  i.e.   am bient  br i gh t nes an nu m ber s   of  ve hicle on  the  r oa d.   Ambi ent  br i gh t nes facto rs  i nclu de  th e   change  of  day   and   ni gh as  well   as  cl ou dy   weather  that  con t rib utes  to  dark  at m os ph e re  eve thou gh  it   i s   dayt i m e.            Figure  1 .   The   Re al  Situat ion   At A Street   D uri ng  Dayt i m e       The  rem ai nd er   of   this  w ork  is  or ga nize as  f ollows.  Sect io II   descr i bes  the  relat ed  w orks  that  ha ve   al read been  i m ple m ented.   S ect ion   III  desc ribes  t he  syst e m   ov erv ie a nd  the   blo c diagr am   of  this  proj ect .   Finall y,  Sect io IV  disc us ses   prot otype  te sti ng  an validat i on.  Sect io V   con cl ud e this   pap e a nd  disc us ses  directi ons  for p otentia l f uture  work.         2.   RELATE D  W ORKS   Ma ny  m et ho ds  pr e viously   propose f or   stre et   li gh ti ng   s uc as  usi ng  G SM  te chn i qu to  rem otely   con t ro the  str eet   li gh ts  [5 ] This  te chn i que   us es  LDR  ins ta ll ed  on   the  street li gh ti ng  to  detect   day/ ni gh as   well   as  the   la m li fe.  Hen ce the  street   li ghts  a re   switc he ON  base on  the   bri ghtnes an dark ness   of  da y   and  ni gh t.   The   te chn i qu e   in  t his  pa pe al so  m on it or the  l a m li fe  so   im m ediat act ion  can  be  ta ke if  the  li gh ts  are   dam aged.  In   [ 7],  pro posed   m eth od  t a uto m atical ly   con trol  s treet   li gh ti ngs  us in L DR  se nsor   t detect   street   intensit in  real  tim fo energ saving.  I [ 8] dev el ope prototype  t pr ov i de  sm art  street   li gh ti ng   by  usi ng   L ED  l um in aries  thr ough  c omm un ic at ion   ci rcu it to  se nd/recei ve  data  from   the  central  node   and LE se nso rs.   Th is i s  an I OT base d pro je ct  to  sa ve  e ne rg y a nd ease  of  contr ol of stre et  li gh ti ng [9].       3.   AM BIE NT S TREE T L IG HTING  D ES I GN   Am bient  Street   Ligh ti ng   is  a al te rn at ive  w ay   to  reduce  the  powe co nsum ption   in  the   street and  m ake th e street  li gh ti ng  syst e m   m or e eff ic ie nt.  It is a p ro t ot ype that auto m at ic ally con trol li gh ti ng at th e street   base on  am bi ent  intensit and   al s num ber   of  passi ng  by   veh ic le on  th ro a d.   Am bie nt  intensit co nd it i on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Provisio ning  of  S tre et   Lig htin g ba s ed  on A m bience  I ntensit y for  Smart Ci t y   ( Rajina R  Mo hame d )   1403   is  detect ed  by  us in L DR  se nsors   w hile  stre et   traff ic   is  m on it or e us in phot oelect ric  se ns ors.   He nce,  street  li gh ti ng   is  O N   if  the  su rroun ding  is  dar a nd  br i gh t ness  is  i m pr ov e if  f ewer   ve hicle passing  by  to  pro vid e   safer   s urr ound ing s Wh il th br i gh t ness  le vel  of  the  stre et   li gh ts  will   be  dim m ed  in  darker  s urr ou nd i ngs   hav i ng   la rg e num ber   of  v e hicle passing  by. Th is  is  the  fact or   t saves  e ne rg as  the  st ree ts  will   be  li up  with   the v e hicle s la m p.  H ence,  thi s tech nique sa ve s m or e ene rg y  as the  li gh t i s   ON b ase d o n n eeds.   The  com ponent fo the  pro pose syst e m   h ave  bee cl a ssifie into  few  com po nen ts  gro up;  inp ut ,   ou t pu an co nt ro ll er.  T wo   ty pe  of   in put  us e in  this  syst em po wer   s uppl and   sens or The  powe sup ply  is   m eant  to  pr ovi de  el ect rici ty   powe for  the  ov e rall   syst e m   wh il the  sen so is  us e to  sense  da r an li gh su r rou nd i ng.  T wo  ty pes  of  se ns ors   we re  us e d,   i. e.  Li ght  D epends   Re sist or  ( LDR a nd  Ultraso nic  Dis ta nce  Sensor   ( U DS ) ,   i.e.  for  s urr ound i ng  inte ns it sensi ng  a nd  to  detect   the  nu m ber   of  cars   pa ssing  by   the  s treet ,   resp ect ively N ext,  A rduin U NO   Atm ega  32 8 P - P has  be en  sel ect ed  as  the  co ntro ll er  i this  syst e m   du to   the  lo cost c om patibil ity,  com pact  siz and   easy   inter fac ing   over  se ve r al   ty pe  of   oth e co ntr oller  inc lud in Fiel Pr og ram m able  Gate  Array  (F P GA),  Pro gr am m a ble  Lo gic  Con tr oller  (P LC)   and   Pro g ram m able   In te gr at ed  Ci rc uit (P IC).    Ligh i ntensity   are  the   outp ut  us e in  t he  pro po s ed  syst em   a nd  co nnect ed  t the   m ic ro cont ro ll er.  Th e   LED  m od ule  r epr ese nts  the  s treet   li gh an the  intensit m odule  co ntr ols  the  br i ghtness  of   the  LED T hr ee  le vel  of   bri g ht ness  val ue  ha ve   been   incl ud e in  the  inten sit m od ule  as  respo ns to  the   conditi on   a nd  sen s or  input  inclu ding   the  street   la m pe rio d.   As  for  the  s of t war par t,  Ard uino  Pr og ram m ing   has  been   us e for  the   Ardu i no  Mi cro co ntr oller  to   instru ct   the  pro gr am   of   th prototype T he  bl ock   diag ram   of   the  propos e prototype  is po rtrayed  by Fi gure  2.   The  syst em   is  op e rated  base on  tw m ai factor i.e s urr oundin br ig ht ness  a nd  num ber   of  ca rs.   In  our  ex per im ent,  the  cal culat i on   of   the  nu m ber   of   cars  a re   to  si m ulate   e nh a nce bri ghtness  f ro m   car  li gh ts.   Hen ce , duri ng  day li gh t t he hi gh inten sit y wil l reduce/ dim med or OF F t he  l igh t.           Figure  2.   A  Bl ock D ia gr am  of the  Street Li ghti ng P ro t otyp e       The  syst e m   is   op e rated  ba sed   on   two  m ai factor i.e  surr oundin bri ghtn ess  and   num ber   of   cars I this  case,  the  cal culat ion   of  the  num ber   of   cars  are  to  sim ulate   enh a nce br ig htn ess  fro m   car  li gh ts.  Hen ce ,   durin day  li ght  the  high  inte ns it will   redu ce/ di m m ed  or   OF t he  li ght.  Durin the   ni ght  tim e,  low  in te ns it wil ON  the  li ghts.  H ow e ver,  if  num ber   of  c ars  inc reases t he  street   li gh ti ng  bri ghtnes will   be  reduce base on num ber   of  c ars.   Figure  s how s   the  flo wch a rt  of   the  desi gn e syst e m Firstly,  the  syst e m   will   sta rt  with  detect ing   th e   br i gh t ness  of   t he  s u r rou nd i ng  env i ronm ent,  if  the  val ue  is  m or than  the  t hr es hold  value then  t he  stree li gh will  turn ON w it low i nten sit y. The n,   as a tr igg e it  w il l st art co unti ng ho m any traff ic   us ers  on t hat c urrent   tim e,  if  there  i no  veh ic le   pa ssing  by  the   r oad,  the it   wi ll   go   bac to  de fau lt   bri ghtne ss  w hich  is  t he   low  intensit y.  If  the   sens or  detect   t he  tra ff ic   at   the   ro a dway is  not  busy,  only   f ew  veh ic le   pas sing   by  the  r oa d,   t he  br i gh t ness  of   t he  street   li gh will   beco m hig i ntensity   th en  if  the  se nso dete ct   the  r oa is  busy,  it   wi ll   send   the sig nal to  m ic ro c on tr oller t o pro vid e m edium  intensit y of t he  street  li gh t  brig htn ess .   In   order   t se the  threshold   values,   few  intensit readi ng wer e   ta ke base on   s urrou nd i ng   dark ness  an bri ghtness  as  sum m arized  by  Table  2.   T he  thres hold  val ue   is  set   to  500  base on  the  weath e r   conditi ons  a nd  surr oundin gs   sit uation.  Wh il for  num ber   of   ca rs,  the  t hresh old   value  i set   to  in   the  l a exp e rim ent. F or   the  lab test in g,   we deci de d 3 ca rs  c ou l d be  enoug to  sim ulate  the s urr oundin g b rig htne ss.   All t he  com po nen ts m entione earli er w e re  connecte t each o the us i ng e m bed de d - bas ed  pro gr am .   Figure  4 de picte the  f i nal sett ing   of the  co m plete  pro t otype .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 Dece m ber  2 01 8   :   1 40 1     1 406   1404       Figure  3 .   A  Fl ow D ia gr am  o f  the S t reet Li ghti ng P ro t otyp e       Table  2.  Rea di ng of s urr ound ing   da rkness  a nd brig htn es s i ntensity   Ti m e  ( a m /p m )   A m b ien t Co n d itio n   Inten sity  ( V)   Ligh t Resp o n se   8 .00  a. m   Su n n y   36   OFF   9 .00  a. m   Su n n y   30   OFF   1 2  p. m   Su n n y   20   OFF   4  p. m   Su n n y   60   OFF   6  p. m   Su n n y   50   OFF   1 2  p. m   Rain y   207   OFF   1 5  p. m     Rain  and  Clo u d y   295   OFF   1 6  p. m     Rain  and  Dar k     500   ON   1 8 5 0  p. m   Du sk y   905   ON   2 0 0 0  p. m     Ver y  dark     994   ON           Figure  4 .   The   Com plete  Pr ot otype Set up   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Provisio ning  of  S tre et   Lig htin g ba s ed  on A m bience  I ntensit y for  Smart Ci t y   ( Rajina R  Mo hame d )   1405   4.   SY STE TE STING  AN D VA LI D ATIO N   Test   co nducted   on  co nnect ed  and  cal ibrate com plete prot otype.   L DR  is  cov e re with   c ork  to   te st  LDR  ca pab il it for  dark  s urr oundin gs .   F or   t his  te st,  t her a re n ve hicle s o the road . A s   res ult,  as   s how i Figure  t he  st reet  li gh ts  m od el   will   be  ON   with  lo inten sit y.  The  br i gh tness  le vel  is  lowe re due  to  energy   savin as  t her e   is  none  a ny  ve hicle passi ng  by  on  t he  stre et   at   that  tim e.   Ex per im ental   Re su lt of  U ni form   Ra ndom - 3 - S A T Benc hm ark  Instances .           Figure  5 .   Stree t Li gh O N wit L ow Inte nsi ty       In   Fig ur 6,   L DR  is  cl os e t sim ulate   dar s urrou nd i ng s   bu ca rs  are   us e on  t he  street of  th e   prototype E ve th ough  t he  va lue  of  i ntensit is  990,  bu U DS   detect ed   m edium   intensit du e   to   the  e xi ste nce  of   a   num ber   of   ca rs  on  th street As  s uch,  the   stree ts  li gh ts  ar ON  with   m edium   intensit as  the   su r rou nd i n gs   ha ve been  li t u p wit the  cars  li gh t.           Figure  6 .   Stree t Li gh O N wit Me diu m  I ntensity       In   Fig ur 7,   w te ste f or   f ul dar kness with  99 inten sit y,  bu with  nu m ber   of   ca r s.  Th li gh t   intensit is  at   hi gh   due  to   the  f act   that  it   is  suppose t l ig ht  up  the   street   f or   t he  m oto rist passi ng  by.   I our,  exp e rim ent,  we  on ly   cond uc te sts  fo the   capab il it of   the  LDR  an UD to  detect   li gh intensit and   nu m ber   of  car in  or de f or  the  street   li g hts  to  be  ON   and   OF F W e   do   not  cond uc any  te st   fr om   t he   prototype  for  m ai ntenan ce  c os an ene r gy  savin as  well   as  the  lam li fe.  It  will   be  co ns ide red   i the   fu tu re   ph a se  of  t he re search .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 Dece m ber  2 01 8   :   1 40 1     1 406   1406       Figure  7 .   Stree t Li gh O N wit h Hig h In te ns it y       5.   CONCL US I O N   This  street   li gh ts  prototype  ba sed  on   surr oundin fact or s   ha ve  be en  de velo ped   an te ste with  f e w   scenari os   i.e.  da rk,  sem i - dar k,  and   br i gh t.  Plus  with  so m nu m ber   of   ca rs  t sho the  ca pa bili ty   of   the  s ens or  detect ing   s urroundin li ght  intensit with  num ber   of   cars  pa ssing   by  on   t he  street Stree li gh ts  hav re act e with  su cce ss  towa r ds   surr ou nd i ng   br i gh t ne ss/dar kness  an num ber   of   cars  pas sin by   on   the  stree t.  Th e   prototype  ca be  i m pr ove f ur t her   by  co nsi der in the  ene rg savi ng   a nd  m ai ntenan ce  cost  eff ect   f or   fu t ur e   researc h.   In   ge ner al t his  te chn i qu is  usa ble  on  the  s treet as  good   im pr ovem e nt  for  the  e xi sti ng  infr a struct ur e  tow a r ds  sm art ci ty  an e nergy  savin as  w el as for  road  use rs’   com fo rt a nd sa fety .       ACKN OWLE DGE MENTS   This  res earc is  par ti al ly   fund e by  U nive rsity   Tenag a   Nasio nal  a nd  U ni ver sit S ul ta Zai nal   Ab i din .       REFERE NCE S   [1]   Roy al   Soci ety  for  the   Preve nti on  of  Ac ci den ts  - Stree t   Li ghti ng  and   Road  Safe t y”.   Availabl a t   htt p://ww w.rospa. com/roa d - safe t y / advice /ro ads/st ree t - li ght ing/   [2]   Stei nba ch  R,   Per kins  C,   Tomps on  L,   Johns on  S,  Arm strong  B,   Gree J,  Grund y   C,   W il kinson  P,  Edwa rds  P.  The  eff ect  of  red u ced  stree l ight ing   on  roa ca sua lties  and  cr ime  in   Engl and  an W al es:  cont ro ll e int err upt ed  t i m serie s a n aly sis” .   J E pide m iol Co m m unit y   Hea lt h .   2015;  69(11) :11 18 - 1124.   [3]   Ghaz wan  A.   T he  Im pac of  Ne Stree L ight in Te chno logi es  on  Tra ffi Safe t y .   Journal   of  Tr aff ic   and  Log isti cs  Engi ne eri ng.   20 14;  2(3):202 - 205 .   [4]   Jaa far   R,   Mus ta fa  F,  Kem in  S,  Kasira R.   Kem al anga Jala Ra y a Analis is  Data   Mem babi tka Pengguna   Motosikal .   Jurn a l Te knolog i. 20 13;  38(B):1 14 .   [5]   Raj put  Y,  Khata G,  Pujar M,  Yada P.  Intelli gen Street  Lighting  S y stem  Us ing  GS M”.   Inte rna ti on al   Journal   of  Engi n ee rin S ci en ce Inve nt ion .   2013;   2(3):   60 - 69.   [6]   Yus nani   Y,  Roszai ni za   R ,   Mohd  K,  Mus ta ffa   S.  Towa rds  Sm a rt  Stree t   Li ght ing  S y st e m   in  Malay s ia”.  In  Proc.   IEEE  S y m posium   on  W i rel ess  Technol o g y   and  Appl icat ions  (ISW TA),   Septe m ber   22 - 2 5,   2013,   Kuchin g,   Malay s ia.   [7]   Dere Markh am,  Global  W arming  Eff ects  and   Causes:  A   Top  10   Li st.   Availabl a t   htt p://pla n et sav e . com/ 2009/06/ 07 /gl obal - w arming - eff ects - and - c au ses - a - top - 10 - li st /   [8]   Ruchi tha  S,   Agarwal   N ,   Anan S,  Das  A,   Raja sree   M.   Design  and  Dev el op m ent   of  Autom a ti c   Adjustm ent   o Stree Li gh Intens ity ”.   Int ern ati onal   Journal  of  Advanc ed  Research  in  El e ct ri ca l ,   El ec t ro nic and   Instrum ent at ion   Engi ne eri ng.   20 16;  5(4):2717 - 27 21.   [9]   Eshika   S,  V ai b hav  S,  Dr.   Annapurna   D.   Re m ote l y   Controll ed  Autom at ed   Stree Li ghts:   Novel  Approac towar ds  IoT  (Inte rne of  Thi ngs) ”.   In  Proc.   Rece nt  Innova ti ons  i Scie nce   and  E ngine er ing  (RISE   2016)  30th  Ap ril   2016,   Bang al or e ,   Indi a.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.