Die Zahl der Menschen, die weltweit in Städten leben, hat sich seit 1950 fast versechsfacht: von 751 Millionen auf 4,2 Milliarden im Jahr 2018. Diese höhere Bevölkerungsdichte macht die richtige Verwaltung urbaner Räume schwieriger. Die Lösung besteht darin, die Städte intelligent zu machen.
Intelligente Städte mögen zwar wie ein Konzept der fernen Zukunft klingen, tatsächlich lassen aber innovative Technologien, wie das internet der Dinge (IoT) Smart Cities schon heute Realität werden. Im Folgenden erfahren Sie welche Technologien in intelligenten Städten verwendet werden und ob sich das Smart-City-Konzept ausbreiten wird.
Was sind Smart Cities?
Smart Cities, auch bekannt als digitale Städte, intelligente Städte oder verdrahtete Städte, sind technologisch moderne urbane Räume, die elektronische Daten von Einwohnern, Vermögenswerten und Geräten sammeln, um die verfügbaren Ressourcen effektiver zu verwalten.
Dadurch sollen Städte nachhaltiger und lebenswerter werden. Das geschieht beispielsweise, indem städtische Dienstleistungen zugänglicher gemacht werden, sei es durch Online-Portale für Transaktionen, die Bereitstellung von kostenlosem öffentlichem WLAN, Echtzeit-Informationen und Dienstleistungen und Veranstaltungen, die in mobilen Apps angezeigt werden können.
Laut Statista werden bis 2025 voraussichtlich mehr als 40 % aller Einnahmen aus Smart-City-Infrastrukturen erzielt werden.
Technologien für intelligente Städte
Die Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) wird in intelligenten Städten eingesetzt, um den Stadtbetrieb effizienter zu gestalten, der Öffentlichkeit Wissen zu vermitteln und den Standard der öffentlichen Dienstleistungen und das Wohlergehen der Bürger zu verbessern. Intelligente Städte sind durch zahlreiche Software-, Kommunikations- und Schnittstellennetze miteinander verbunden. Die beliebteste Technologie für gut funktionierende digitale Städte ist das Internet der Dinge, da es die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen Geräten ermöglicht.
Andere beliebte Technologien, die in intelligenten Städten eingesetzt werden:
- Künstliche Intelligenz (KI)
- Cloud-Computing-Dienste
- Maschinelles Lernen
- Maschine-zu-Maschine-Kommunikation
- Programmierschnittstellen (APIs)
- Mesh Netzwerke, z. B. Wi-SUN
- Dashboards
Der Einsatz technologischer Lösungen in europäischen Smart Cities dient der „verbesserten Verwaltung und Effizienz urbaner Räume”.
IoT in Smart Cities
Da das Konzept der intelligenten Städte auf der Einbindung des Internets der Dinge basiert, sind Smart Cities und IoT untrennbar miteinander verbunden. IoT-Geräte wie Sensoren und Kameras ermöglichen die Erfassung von Daten über verschiedene Aspekte des Lebens der Stadtbewohner.
In vernetzten Städten ist alles miteinander verbunden, von Autos, Gebäuden und Haushaltsgeräten bis hin zu Sensoren und intelligenter Netztechnologie, die die Verteilung von Strom, eine bessere Integration von Energiequellen und verbesserte Managementsysteme ermöglicht. Darüber hinaus können die Bürgerinnen und Bürger mit ihren Smartphones, vernetzten Autos oder Häusern mit intelligenten Städten interagieren. Die Kopplung von Geräten und Daten verbessert die Nachhaltigkeit und senkt die Kosten, so dass nicht nur die Bewohner, sondern auch die Umwelt profitieren.
Smart City und die Nachhaltigkeit
Die Verwendung des IoT bringt urbanen Räumen einige Vorteile, wie eine effizientere Energieverteilung und Abfallentsorgung, sowie ein besser regulierter Verkehr mit weniger Staus und eine bessere Luftqualität. Mittels Sensoren in den Abfalleimern können Gemeinden die Füllstände jederzeit überprüfen und die Leerungsfahrten dementsprechen planen. Auch an Ampeln können Sensoren eingesetzt werden, die anhand ihrer erfassten Daten den Zeitpunkt und die Kadenz der Ampelschaltung je nach Verkehrslage in Echtzeit ändern können, um Staus auf den Strassen zu reduzieren.
Der Nachhaltigkeitsaspekt, ist ein wichtiger Grund warum das Smart City-Konzept so beliebt ist. Intelligente Städte können die nachhaltige Mobilität fördern, indem sie die Daten von Energiequellen und effizienten Verkehrssystemen, wie Elektrofahrzeuge oder Bike-Sharing-Programmen miteinbeziehen.
Herausforderungen bei der Umsetzung von Smart Cities
Auch wenn intelligente Städte viele Vorteile haben, wie die nachhaltigere und lebenswertere Gestaltung urbaner Räume, gibt es einige Herausforderungen bei der Umsetzung.
Ein Problem ist der Datenschutz und die Cyber-Sicherheit. Viele befürchten, dass diese Aspekte bei der Erfassung und Analyse riessiger Datenmengen nicht eingehalten werden. Ausserdem haben nicht alle Städte die finanziellen Möglichkeiten, in diese Projekte zu investieren, da die Kosten für die Einführung und Wartung von Smart-City-Technologien hoch sind.
Eine weitere Herausforderung sind die Regierungsvereinbarungen zur Förderung einer breiten Bürgerbeteiligung Darüber hinaus müssen der private und der öffentliche Sektor mit den Stadtbewohnern zusammenarbeiten, damit alle einen positiven Einfluss auf die Smart City nehmen können.
Es ist auch ein Test für die IoT-Geräte, die mit Dutzenden oder möglicherweise Millionen von angeschlossenen Geräten kommunizieren und zusammenarbeiten müssen.
Einbindung von Edge- und Cloud-Computing
Um all das zu bewältigen, braucht es Geräte mit hoher Konnektivität. Glücklicherweise gibt es einige Hersteller, die mit ihren Produkten die Entwicklung von Smart Cities unterstützen.
Eine beliebte Lösung zur Verbesserung der Sicherheit ist zum Beispiel die Nutzung von Edge Computing durch viele IoT-Geräte. Damit wird gewährleistet, dass nur die wichtigsten und aussagekräftigsten Daten über das Kommunikationsnetz übermittelt werden. Ausserdem wird ein Sicherheitssystem eingerichtet, um die Datenübertragung des Smart-City-Netzes zu sichern, zu überwachen und zu regulieren und den unbefugten Zugriff auf das IoT-Netz der städtischen Datenplattform zu verhindern.
Umgebungsüberwachung mit Seeed Studio
Seeed Studio konzentriert sich auf die Verbesserung der Umweltüberwachung durch das Angebot zuverlässiger Edge-Computing-Lösungen für Systemintegratoren und Dienstanbieter. Das Unternehmen hat es sich zur Aufgabe gemacht, erstklassige Lösungen und Dienstleistungen zu entwickeln und bereitzustellen, um Bereiche wie die Industrie 4.0, Infrastruktur, intelligente Städte, intelligente Landwirtschaft mit Edge-Computing-Kapazitäten auszustatten. Dies umfasst alles von Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI) bis hin zu Edge-Computing-Servern.
Wenn Sie auf der Suche nach einem modularen Computer der nächsten Generation sind, dann ist der Single-Board-Computer Odyssey Blue genau das Richtige für Sie. Er basiert auf einem Intel Celeron J4125, einer 2.0 GHz Quad-Core CPU, die auch mit Boosts von bis zu 2.7 GHz betrieben werden kann. Des Weiteren ist ein ATSAMD21 integriert, ein ARM Cortex-M0+ Mikrocontroller, der die Programmierung dieser Plattform über Arduino ermöglicht.
Ein weiteres Produkt von Seeed Studio ist der reServer, der auf einem ODYSSEY X86 v2 Board basiert und starke CPU- und KI-Leistung für viele Anwendungen bietet. Er unterstützt 5G-, LoRa-, BLE- und Wi-Fi-Hybridverbindungen und verfügt über zwei schnelle 2,5-Gigabit-Ethernet-Ports. Dank seiner kompakten Grösse kann der reServer in praktisch jeder Situation effektiv eingesetzt werden und erleichtert den Zugang zu den PCIe-Steckplätzen, dem Speicher und den Festplatten für eine schnelle Installation, Wartung und Aufrüstung.
Phoenix Contact Digitalisierung
Phoenix Contact trägt mit seiner hochintegrierten und vernetzten Informations- und Kommunikationstechnologie dazu bei, Metropolen systematisch in Smart Cities zu verwandeln. Phoenix Contact entwickelt Produkte mit KI-Funktionen, die das Leben wirklich verbessern.
Mit der Smart City Box von Phoenix Contact können Sie zum Beispiel Sensordaten sammeln und drahtlos übertragen. Die Box kann dank offener Systemarchitekturen problemlos in kommunale Rechenzentren oder andere IoT-Plattformen integriert werden.
Auch PLCnext-Steuergeräte, die Teil der Hardware des Ökosystems sein können, ermöglichen die anonyme Übertragung der verarbeiteten Bilddaten in die Cloud. In Kombination mit optischen Sensortechnologien, können damit beispielsweise die Fahrzeuge gezählt werden, was den Verkehrsfluss einer Stadt optimieren kann.
Auch im Bereich der Sicherheit der Bürger werden Lösungen wie die Fernwartung in der industriellen Fernkommunikation in intelligenten Städten eine wichtige Rolle spielen. Mithilfe der Internettechnologie und vernetzten Geräten und Systemen können Urbane Räume von jedem Ort aus und zu jeder Zeit überwacht werden. Lesen Sie mehr zum Thema Sicherheit in unserem Artikel “KI und maschinelles Lernen in der Cybersicherheit und industriellen Sicherheit“.
FAQs
Durch den Einsatz intelligenter Technologien und der Datenanalyse soll eine intelligente Stadt die Lebensqualität der Einwohner verbessern, den Stadtbetrieb optimieren und das Wirtschaftswachstum fördern. Der Wert liegt nicht nur darin, wie viel Technologie zugänglich ist, sondern wie sie genutzt wird.
Obwohl das Konzept der intelligenten Stadt einige Herausforderungen und Nachteile mit sich bringt, wird es immer beliebter. Aktuell leben laut der Weltbank 56 % der Weltbevölkerung in Städten. Bis 2050 werden etwa 7 von 10 Menschen in Städten leben, was einem Wachstum von mehr als 50 % entspricht. Das bedeutet, dass die Städte nicht nur wachsen, sondern sich auch weiterentwickeln müssen.
Städte jeder Grösse können “intelligent” werden, da alle Gemeinden in der Lage sind, Daten von intelligenten Sensoren zu sammeln und zu nutzen, um die kommunalen Abläufe und die öffentliche Sicherheit zu optimieren. In jeder Stadt werden bereits Daten über das Geschehen in der Stadt gesammelt, z. B mithilfe von Sensoren an Verkehrsampeln, Überwachungskameras, Strassenbeleuchtung und sogar Verschmutzungsdetektoren.
Für die Datenerfassung und -analyse nutzen intelligente Städte IoT-Geräte wie vernetzte Sensoren, Leuchten und Messgeräte. Die Städte nutzen Technologien, wie KI, Cloud Computing und maschinelles Lernen, um Informationen zu sammeln, die u. a. zur Verbesserung der Infrastruktur, der öffentlichen Versorgungseinrichtungen und der Dienstleistungen dienen.
Dem World Happiness Reportzufolge sind Stadtbewohner glücklicher, gesünder, optimistischer und gebildeter als Landbewohner, die insgesamt ein geringeres Wohlbefinden aufweisen.
Nach Angaben der Weltbanksind Städte anfälliger für Pandemien, den Klimawandel und Katastrophen. Sie sind für mehr als 70 % der Treibhausgasemissionen und zwei Drittel des gesamten Energieverbrauchs verantwortlich. Daher können mithilfe von intelligenten Technologien die Auswirkungen auf das Klima besser gemessen und reduziert werden, was die Stadt lebenswerter macht.
Laut dem Smart City Index 2021 sind Singapur, Zürich und Oslo die besten Smart Cities. Die Einwohner können von einem städtischen Umfeld profitieren, das durch den Einsatz von Technologie die Vorteile der Urbanisierung erhöht und die Nachteile verringert, indem es Zugang zu besserer Luftqualität, Gesundheitsdiensten usw. bietet.
