Умный город: технологии и перспективы развития

Технология умный город

Три кита умного города – интернет вещей, эффективное городское хозяйство, вовлечение горожан в решение насущных проблем – создадут оптимальную среду для комфортной жизни и работы.

История развития концепции «Умный город»

Управление жизнью современного мегаполиса – задача сверхсложная для городских властей. Экология, транспортные развязки, преступность – это только глобальные проблемы. Ежедневную жизнь горожан способны отравить сбои коммунальных услуг, перегруженные парковки, гололед на дорогах – тысячи мелочей, отнимающих время и нервы.

На помощь человеческому интеллекту приходят технологии умного города – способы цифровой обработки всех видов городской информации, позволяющие принимать эффективные решения по оптимизации среды обитания человека.

Умный город
Цифровая обработка информации – основа технологий умного города

Базовые технологии Smart City

Умный город (Smart City) – термин, который появился в конце XX века, когда стало понятно, что без IT-технологий невозможно решить наболевшие вопросы многонаселенных агломераций. Главной проблемой в то время была экология, поэтому первой концепцией Smart City была идея «города-сада» – автономного многофункционального жилого массива.

Экономический кризис 2008 года привел к переосмыслению задач: концепция умного города стала включать в себя необходимость грамотного планирования всех сторон муниципальной жизни: экономики, транспортной сети, коммунальных услуг, здравоохранения, образования, экологической и общественной безопасности. В этот период появились технологии будущего, позволившие по-новому оценить процессы городской жизни и направлять их в нужное русло:

  1. BIG DATA – обработка «Больших данных». Эта технология получила распространения с 2008 года. Она сделала возможными процессы сбора и обработки всех данных, определяющих жизнь города. Получение информации осуществляют датчики, видеокамеры, сенсоры температуры и качества воздуха, всевозможные приборы, способные передавать сведения об окружающей среде. Источником информации для BIG DATA являются также новые технологии – интернет вещей и социальные медиа. Ключевым моментом технологии Больших данных являются способы компьютерной обработки больших массивов разнородной информации. Прогнозы на основе BIG DATA позволяют городским властям принимать решения не «методом тыка», а исходя из фактической ситуации и возможных путей её развития. Автоматизация систем быстрого реагирования на ЧП позволяет мгновенно получить нужную информацию из Дата-центра, вовремя прийти на помощь или выполнить необходимые городские работы. Служба спасения при звонке 112, например, быстро определит местоположение потерпевшего, а в больнице не будет проблем с оформлением его медицинских документов. Снегоочистительные машины будут посланы в районы, наиболее пострадавшие от снегопада и т. д.
BIG DATA
BIG DATA: сбор информации анализ — прогноз
  1. INTERNET OF THINGS — интернет вещей (IoT) – это построение умных сетей в интернете для взаимодействия предметов между собой. На этой основе можно синхронизировать их действие в разных ситуациях, не задавая программу работы каждой вещи в отдельности. Переход к IoT произошёл в 2008-2009 гг., когда количество вещей, с помощью датчиков подключенных к интернету, превзошло число живых пользователей сети. Интернет вещей имеет свои этапы развития: умный предмет → умный дом → умный город → умная планета. На стадии «умный город» приборы и дома с помощью датчиков объединяются в интеллектуальные системы, с их помощью светофоры контролируют активность на дорогах, навигаторы автомобилей прокладывают маршруты без пробок, фонари зажигаются в сумерки и только в присутствии людей, а переполненные урны сигналят о необходимости опорожнения. Умные счетчики воды и электроэнергии позволяют вести учет потребления ресурсов, находить пути их экономии.
  2. Цифровизация городов – создание цифрового двойника городской среды. На основе информации, сконцентрированной в облачных хранилищах Дата-центра, создается компьютерная модель города, которая позволит изучить его проблемы во всех аспектах. Эффективность работы всех городских служб – полиции и транспорта, энергообеспечения и ЖКХ, здравоохранения и образования – будет видна, как на ладони. Цифровая модель поможет городским властям увидеть точки прорыва и направлять ресурсы и усилия в нужные места.

Толчок для формирования умных городов даст внедрение технологии 5G – пятого поколения мобильной связи. Мощная телеком-инфраструктура обеспечит развитие интернета вещей.

интернет вещей
Для развития Internet of Things нужна мощная мобильная связь

Элементы Smart City

В 2019 году Минстрой РФ проведет ранжирование российских городов по степени развития в них технологий Smart City. Каждый город получит коэффициент интеллекта IQ, от которого будет зависеть размер государственных инвестиций. Министерство выделило основные черты умного города:

  1. Активность граждан в решении городских проблем. Все умные решения городских властей не будут иметь успеха без e-readiness – готовности горожан пользоваться электронными услугами, что предполагает широкий доступ к интернету, бесплатный Wi-Fi на улицах города и в общественных местах. Городской портал – основной сервис по связи с рядовыми горожанами: здесь можно послать жалобу, задать вопрос, ознакомиться c информацией о работе городских служб и выступить с инициативой по улучшению городской среды. Идеальным для Смарт-сити является единое городское приложение, в котором решается любой вопрос, будь то плата за коммунальные услуги, запись на прием в поликлинику или поиски подходящей школы для ребенка.
  2. Цифровой двойник города. На базе компьютерной модели городской среды создается интеллектуальный центр по управлению муниципальным хозяйством. Его основные функции: прогноз ЧП, слаженная работа аварийных служб в экстренных ситуациях, создание базы данных по всем кризисным объектам и криминогенным зонам.
  3. Умное жилищно-коммунальное хозяйство. Внедрение IT-технологий в ЖКХ предполагает: автоматический сбор показаний потребления энергоресурсов, регулировку отопления и освещения общественных объектов с целью экономии энергоресурсов, внедрение автоматических систем для определения износа зданий, мониторинг теплосетей с помощью беспилотников.
  4. Умная городская среда – это эффективное и экономное освещение улиц, автоматический контроль работы коммунальной техники и транспортных служб по обеспечению чистоты улиц и автотрасс.
  5. Транспорт смарт-сити. Интеллектуальное управление транспортными потоками – трудно разрешимая задача для многих городских агломераций. Пока в городах внедряются: фото- и видео-фиксации дорожных нарушений и автоматические штрафы, электронные расчеты на парковках, каршеринг – онлайн-бронирование машины с поминутной оплатой, умные остановки с онлайн-табло, показывающим точное время прибытия нужного автобуса или троллейбуса.
  6. Безопасность жизни в городе – обеспечивают системы видеонаблюдения в местах наибольшего скопления людей. Службы безопасности снабжаются системами биометрии – идентификации личности по отпечаткам пальцев, запаху, голосу, манере поведения. Криминогенные зоны города имеют кнопку 112 для вызова спасательных служб. Пожароопасные ситуации находятся под контролем интеллектуального центра по управлению городом.
  7. Экология. Для контроля экологической безопасности существуют системы онлайн-мониторинга воздуха и воды. Решение проблемы утилизации отходов, оперативное оповещение граждан об опасных выбросах и стихийных явлениях – важные функции умного города, который должен стать максимально комфортным и безопасным для человека местом жизни.
Smart City
Smart City – это удобная и безопасная среда обитания людей

Существующие проекты

На сегодня о реализации концепции Smart City заявило 350 городов мира. Самые известные из них: Сингапур, Масдар (ОАЭ), Фудзисава (Япония), Лондон. Каждый муниципалитет внедряет в жизни те или иные проекты на основе IT-технологий.

Smart Energy

Альтернативные источники энергии использует Masdar City, построенный на краю аравийской пустыни. Фотоэлектрическая станция на солнечных батареях полностью обеспечивает 40-тысячное население города электроэнергией, фасады умных домов поддерживают комфортную температуру в помещениях, в два раза снижая затраты на работу кондиционеров. Солнечные панели для выработки электроэнергии имеют также дома в умном квартале Сингапура.

SolSmart в городе Масдар
SolSmart – солнечные батареи обеспечивают Масдар электроэнергией

Современные топливные элементы в сочетании с солнечными генераторами обеспечивают электроэнергией квартиры в японском городке Фудзисава. На его улицах работает умное освещение: фонари оснащены датчиками, которые улавливают появление движущихся объектов на улице и дают команду для включения освещения.

Улицы умного Сеула освещаются многофункциональными фонарями, которые не только экономят энергию, но также транслируют аудио, раздают бесплатный Wi-Fi.

 Smart Water

Экономия водных ресурсов – одна их насущных проблем современных городов. Интернет-программа Smart Water разрабатывает проекты рационального водоснабжения и канализации новых зданий. В основу расчетов заложено более 200 формул, которые с максимальной точностью описывают физические зависимости, работающие в системе водоснабжения конкретных объектов.

Проблему рационального использования водных ресурсов помогут решить умные счетчики воды: на основе анализа данных о расходе они быстро находят источники утечки воды и сообщают о них в коммунальное хозяйство. Но даже без счетчиков – простое обнародование учетных данных по потреблению воды в мобильном городском приложении  дает информацию для размышления жильцам тех домов, где идет большой расход.

Smart Government

Оказание услуг бизнесу и горожанам через интернет – один из основных показателей Смарт-сити. Для этого создается универсальное городское приложение, где сосредоточены все оперативные данные, необходимые жителям. Заказать такси, оплатить коммунальные услуги, сделать покупки в магазине, увидеть состояние дорог на маршруте движения и свободные места на парковках – все это становится доступным в режиме онлайн через приложение.

Жители могут быстро передать информацию городским службам о неполадках в своем районе: разбит фонарь, сломалась скамейка, появилась выбоина на дороге. Муниципальные власти, в свою очередь, делятся информацией об экологической ситуации, работе транспорта, другой статистикой, собранной датчиками. Электронные опросы через приложение выясняют общественное мнение по животрепещущим проблемам города.

Smart Transportation

Smart Transportation
Интерактивные остановки

Модифицируется транспортная система умного города: изменяются средства передвижения, появляется возможность автоматически регулировать транспортные потоки. В американском городе Колумбус, например, интеллектуальная система Flow анализирует данные смартфонов и навигаторов, что позволяет городским властям предотвращать образование пробок, а водителям — выбирать маршруты, избегая загруженных дорог.

В умных городах все чаще появляются беспилотные автобусы с челночным движением. В Масдаре (ОАЭ) разрешено курсировать лишь автоматическим электрокарам, обычным авто запрещено подъезжать к городу ближе двух миль.

Интеллектуальный анализ движения на дорогах показал, что третья часть всех пробок образуется оттого, что водители не могут припарковать свои машины. В умных городах эта проблема решается с помощью приложения, в котором можно увидеть свободные места на парковках. Быстро припарковаться и покинуть автостоянку, не задев при этом соседей, помогут парктроники – гаджеты для обзора препятствий позади автомобиля.

Smart Buildings

 Умные здания – жилые объекты, в которых безопасность, комфорт, ресурсосбережение обеспечиваются автоматически. Системы отопления и кондиционирования, освещения и электропитания включаются по сигналу датчиков, отслеживающих температурный режим здания и работу всех электроприборов. Безопасность обеспечивается видеонаблюдением, пожарной сигнализацией, технологиями защиты от затопления или непредвиденного вторжения в дом.

Все бытовые приборы в умном доме могут быть объединены в единую сеть и управляться через интернет с помощью приложения на смартфоне.

В Сингапуре уже несколько лет работает система наблюдения за пожилыми гражданами: если их поведение резко меняется, встроенные в двери дома датчики тут же подают сигнал опасности родственникам и медикам.

Умный дом
Умный дом – системный подход к удобству и безопасности жилья

Перспективы развития умных городов

Завершенных проектов умных городов в мире совсем немного. Создание Smart City – трудоемкий, наукоемкий процесс, требующий больших денежных вложений. Обработка больших потоков информации требует энергетических затрат, а для сохранения данных нужны мощные сервера. Все это не является препятствием внедрения IT-технологий в повседневную жизнь.

К 2020 году, по прогнозам аналитиков бизнеса, число умных городов возрастет до 600. Концепция Smart City станет основным инструментом развития экономики развитых стран. Самое же привлекательное в идее умного города – стремление создать для людей здоровую и комфортную среду обитания.

Умный город Фудзисава
Фудзисава – умный город в Японии

 

future2day.ru