Il numero di persone che vivono nelle città in tutto il mondo è aumentato di quasi sei volte dal 1950, passando da 751 milioni a 4,2 miliardi nel 2018. Questo comporta molte sfide per la corretta gestione delle aree urbane con una popolazione più densa. La soluzione è rendere le città smart.
Potrebbe sembrare un’idea del futuro, ma la verità è che stanno già iniziando a essere incorporate, grazie alle soluzioni dell’Internet delle cose (IoT) e ad altre innovazioni. Quali sono le tecnologie utilizzate dalle smart city e la loro rapida espansione? Leggete quanto segue per scoprirlo.
Cosa sono le smart city?
Le smart city, note anche come città digitali, città intelligenti e città cablate, sono aree urbane tecnologicamente moderne che raccolgono dati elettronici da residenti, beni e dispositivi per gestire in modo più efficace le risorse disponibili.
Lo scopo principale di una smart city è quello di ottimizzare e promuovere una crescita più economica e sostenibile. Allo stesso tempo, grazie alle tecnologie intelligenti e all’analisi dei dati, si migliora la qualità della vita dei cittadini. Ad esempio, la smart city rende più accessibili i servizi della città, tra cui i portali online per le transazioni, la fornitura di Wi-Fi pubblica e gratuita, le informazioni in tempo reale, i servizi e gli eventi che possono essere visualizzati nelle app per dispositivi mobili.
Secondo Statista, entro il 2025 si prevede che le infrastrutture delle smart city forniranno oltre il 40% di tutte le entrate delle smart city a livello mondiale.
Tecnologie per le smart city
Le tecnologie dell’informazione e della comunicazione (TIC) sono utilizzate nelle smart city per migliorare l’efficienza operativa, comunicare le conoscenze al pubblico e migliorare lo standard dei servizi pubblici e il benessere dei cittadini. Le smart city sono connesse attraverso numerose reti software, di comunicazione e di interfaccia. La tecnologia più diffusa per il corretto funzionamento delle città digitali è l’IoT, che consente la comunicazione e lo scambio di dati tra i dispositivi.
Altre tecnologie popolari utilizzate nelle smart city:
- L’intelligenza artificiale (AI)
- I servizi di cloud computing
- L’ apprendimento automatico
- La comunicazione macchina-macchina
- Le interfacce di programmazione delle applicazioni (API)
- Le reti mesh, ad es. Wi-SUN
- Le interfacce di controllo
L’utilizzo di soluzioni tecnologiche nelle smart city europee è integrato “per migliorare la gestione e l’efficienza dell’ambiente urbano”.
L’IoT nelle smart city
Come accennato in precedenza, il concetto di smart city si basa sull’incorporazione della tecnologia dell’Internet delle cose, il che significa che le smart city e l’IoT sono inseparabili. I dispositivi IoT, come sensori e telecamere, consentono di raccogliere dati su vari aspetti della vita dei residenti.
Nelle città cablate, tutto è interconnesso, dalle automobili, agli edifici, agli elettrodomestici, ai sensori e alla tecnologia delle reti intelligenti che consente la distribuzione dell’elettricità, una migliore integrazione delle fonti energetiche e migliori sistemi di gestione. Inoltre, i cittadini possono interagire con le smart city utilizzando i loro smartphone o le loro auto o case connesse. L’accoppiamento di dispositivi e dati migliora la sostenibilità e riduce i costi, in modo che a beneficiarne non siano solo i residenti ma anche l’ambiente.
Smart city e sostenibilità
Con l’uso dell’IoT, le comunità possono distribuire l’energia in modo più efficiente, ottimizzare la raccolta dei rifiuti, decongestionare il traffico e migliorare la qualità dell’aria. Ad esempio, i sensori possono essere applicati ai bidoni della spazzatura per monitorare quanto sono pieni e programmare in modo più efficace lo smaltimento. Un altro esempio può essere l’uso di sensori collegati ai semafori per diminuire la congestione stradale. I dati provenienti dai sensori e dai veicoli in movimento consentono di modificare in tempo reale i tempi e la cadenza dei semafori in risposta al traffico.
L’aspetto di un ambiente sostenibile è fondamentale per diffondere il concetto di smart city. L’integrazione di fonti energetiche e sistemi di trasporto efficienti, come i veicoli elettrici o i programmi di bike-sharing sono alcuni degli esempi che incentivano la mobilità sostenibile. I dati acquisiti da questi dispositivi vengono conservati su server o nel cloud per aumentare l’efficienza del settore pubblico e privato, migliorare la vita dei cittadini e apportare benefici economici.
Le sfide delle smart city
Lo sviluppo delle smart city offre una via percorribile per migliorare gli standard di vita urbani. Le smart city hanno il potere di influenzare la vita urbana del futuro, semplificando le operazioni cittadine, riducendo al minimo l’impatto ambientale e migliorando la qualità della vita dei cittadini.
Tuttavia, lo sviluppo delle smart city non è privo di difficoltà. Le maggiori preoccupazioni riguardano la privacy e la sicurezza, soprattutto quando si raccolgono e analizzano enormi volumi di dati. Inoltre, non tutte le città hanno la capacità finanziaria di investire in questi progetti a causa degli alti costi associati all’implementazione e alla manutenzione delle tecnologie smart city.
Un’altra sfida è rappresentata dagli accordi governativi per incoraggiare una partecipazione diffusa dei cittadini. Inoltre, affinché tutti possano avere un impatto positivo sul quartiere, i settori pubblico e privato devono collaborare con gli abitanti del luogo.
È anche un test per i dispositivi IoT, con decine o forse milioni di dispositivi connessi che devono comunicare e cooperare con esso.
Incorporazione di edge e cloud computing
Per superare alcune delle sfide sopra descritte, la connettività deve essere di alto livello con l’utilizzo di dispositivi collaudati. Fortunatamente, esistono alcuni marchi che supportano lo sviluppo delle smart city e forniscono soluzioni.
Ad esempio, per migliorare la sicurezza, una soluzione popolare è l’utilizzo dell’edge computing da parte di molti dispositivi IoT. Questo garantisce che solo i dati più pertinenti e significativi vengano forniti attraverso la rete di comunicazione. Inoltre, viene messo in atto un sistema di sicurezza per salvaguardare, tenere traccia e regolare la trasmissione dei dati dalla rete della smart city e impedire l’accesso non autorizzato alla rete IoT della piattaforma dati della città.
Architettura di monitoraggio ambientale dello studio Seeed
Lo studio Seeed si concentra sul miglioramento del monitoraggio ambientale offrendo soluzioni di edge computing affidabili a integratori di sistemi e fornitori di servizi. La loro missione è creare e fornire le soluzioni e i servizi migliori della categoria per dotare di capacità di edge computing settori come l’Industria 4.0, le infrastrutture, le smart city, l’agricoltura intelligente e altri. Questo include tutto, dalle interfacce uomo-macchina (HMI) ai server di edge computing.
Se siete alla ricerca di un computer modulare di nuova generazione, Odyssey Blue J4125 è una CPU quad-core da 2,0GHz con burst da 2,7GHz basata su Intel Celeron J4125. Inoltre, è presente un core ATSAMD21 integrato, una MCU ARM Cortex-M0+ che consente la programmazione di Arduino su una piattaforma x86.
Un altro prodotto di Seeed Studio è il reServer, basato su una scheda ODYSSEY X86 v2, che offre forti prestazioni della CPU e dell’intelligenza artificiale per una varietà di applicazioni. Supporta connessioni ibride 5G, LoRa, BLE e Wi-Fi e include due porte veloci da 2,5 Gigabit Ethernet. Il design compatto consente a reServer di operare efficacemente praticamente in qualsiasi situazione. Il design ordinato di reServer facilita inoltre l’accesso agli slot PCIe, alla memoria e alle unità disco per una rapida installazione, manutenzione e aggiornamento.
Digitalizzazione di Phoenix Contact
Phoenix Contact sta contribuendo a trasformare sistematicamente le aree metropolitane in smart city, grazie alla sua tecnologia di informazione e comunicazione altamente integrata e collegata in rete. Phoenix Contact sta creando prodotti con funzionalità AI per migliorare realmente la vita.
Ad esempio, con la smart city box di Phoenix Contact è possibile raccogliere i dati dei sensori e trasmettere i dati in modalità wireless. Il box può essere facilmente integrato nei data center comunali o in altre piattaforme IoT grazie alle architetture di sistema aperte.
Inoltre, i dispositivi di controllo PLCnext che possono far parte dell’hardware dell’ecosistema consentono la trasmissione anonima dei dati delle immagini elaborate nel cloud. A lungo termine, ciò consentirà di ottimizzare il flusso del traffico cittadino con tecnologie di sensori ottici che, ad esempio, possono aiutare a contare i veicoli.
Inoltre, per quanto riguarda la sicurezza dei cittadini, soluzioni come la manutenzione a distanza nella comunicazione industriale a distanza saranno fondamentali nelle smart city. Grazie all’uso della tecnologia Internet, le aree urbane potranno essere monitorate attraverso dispositivi e sistemi connessi da qualsiasi luogo e in qualsiasi momento. Per saperne di più sulla sicurezza, leggete il nostro articolo su “AI e Machine Learning nella Cybersecurity e nella sicurezza industriale“.
FAQs
Utilizzando le tecnologie intelligenti e l’analisi dei dati, una città intelligente mira a migliorare la qualità della vita dei cittadini, ottimizzare le operazioni cittadine e promuovere la crescita economica. Il valore non sta solo nella quantità di tecnologia accessibile, ma anche nel modo in cui viene utilizzata.
Sebbene il concetto di smart city presenti alcune sfide e aspetti negativi, sta diventando sempre più popolare e, secondo la Banca Mondiale, il 56% della popolazione mondiale risiede oggi nelle città. Entro il 2050, circa 7 persone su 10 vivranno in città e si prevede che la popolazione urbana sarà più che raddoppiata rispetto al livello attuale. Ciò significa che un numero maggiore di città si svilupperà e, allo stesso tempo, crescerà.
Le città di tutte le dimensioni possono diventare “intelligenti”, poiché tutte le comunità hanno la capacità di raccogliere e utilizzare i dati provenienti da sensori intelligenti per ottimizzare le operazioni comunali e la sicurezza pubblica. Tutte le città utilizzano sensori, come i semafori, le telecamere di sicurezza a circuito chiuso, l’illuminazione stradale e persino i rilevatori di inquinamento, per raccogliere dati su ciò che accade in città.
Per la raccolta e l’analisi dei dati, le smart city utilizzano dispositivi IoT come sensori, luci e contatori connessi. Alcune tecnologie sono l’intelligenza artificiale, il cloud computing, l’apprendimento automatico, ecc. Le città utilizzano queste tecnologie per raccogliere informazioni e migliorare, tra l’altro, le infrastrutture, i servizi pubblici e i servizi.
Secondo il World Happiness Report, i residenti delle città urbane sono più felici, più sani, più ottimisti e più istruiti dei residenti delle zone rurali, che tendono ad avere livelli di benessere più bassi nel complesso.
Secondo la Banca Mondiale, le città sono più soggette a pandemie, cambiamenti climatici e disastri in quanto aree densamente popolate e in rapida urbanizzazione, dato che oltre il 70% delle emissioni di gas serra e i due terzi di tutto l’utilizzo di energia a livello mondiale sono imputabili a questo settore. Pertanto, l’incorporazione delle smart city è fondamentale per misurare l’impatto sul clima e migliorare la vita.
Secondo lo Smart City Index 2021, i migliori esempi di smart city sono Singapore, Zurigo e Oslo. I residenti possono beneficiare di un ambiente urbano che utilizza la tecnologia per aumentare i vantaggi e ridurre gli svantaggi dell’urbanizzazione, offrendo accesso a una migliore qualità dell’aria, a servizi sanitari, ecc.
