Liczba ludności żyjącej w miastach na całym świecie wzrosła niemal sześciokrotnie od 1950 roku, z 751 mln do 4,2 mld w 2018 roku. Większe zagęszczenie ludności wiąże się z wieloma wyzwaniami dotyczącymi odpowiedniego zarządzania obszarami miejskimi. Odpowiedzią na to jest stworzenie inteligentnych miast.
Choć może się wydawać, że jest to rozwiązanie przyszłości, dzięki innowacjom takim jak IoT już dziś możemy zaobserwować ich rozwój. Które technologie są wykorzystywane przez inteligentne miasta i czy będą się one szybko rozwijać? Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej.
Czym są inteligentne miasta?
Inteligentne miasta (smart cities), zwane również cyfrowymi miastami, to obszary miejskie wykorzystujące nowoczesne technologie do gromadzenia danych dotyczących mieszkańców, zasobów i urządzeń w celu bardziej efektywnego zarządzania dostępnymi środkami.
Głównym zadaniem inteligentnych miast są optymalizacja i upowszechnianie bardziej ekonomicznego i zrównoważonego rozwoju. Wykorzystanie inteligentnych technologii i analiza danych przyczyniają się również do poprawy życia mieszkańców. Przykładem może być zwiększenie dostępności usług miejskich, w tym portali internetowych do przeprowadzania transakcji, zapewnienie bezpłatnej publicznej sieci Wi-Fi, informacji w czasie rzeczywistym oraz usług i wydarzeń dostępnych w aplikacjach mobilnych.
Według portalu Statista przewiduje się, że taka infrastruktura miejska zapewni ponad 40% wszystkich dochodów inteligentnych miast na świecie.
Technologie inteligentnych miast
Technologie informacyjno-komunikacyjne (ICT) z powodzeniem wykorzystywane są w inteligentnych miastach w celu zwiększenia efektywności operacyjnej, przekazywania mieszkańcom informacji, a także podniesienia standardu usług publicznych i dobrobytu obywateli. Inteligentne miasta są ze sobą połączone za pomocą licznych sieci programowych, komunikacyjnych i interfejsowych. Ponieważ IoT umożliwia komunikację i wymianę danych pomiędzy urządzeniami, stało się najpopularniejszą technologią wykorzystywaną do prawidłowego funkcjonowania cyfrowych miast.
Innymi popularnymi technologiami stosowanymi w inteligentnych miastach są:
- sztuczna inteligencja (AI),
- usługi chmurowe,
- uczenie maszynowe,
- komunikacja maszyna-maszyna,
- interfejsy programowania aplikacji (API),
- sieci mesh, np. Wi-SUN,
- pulpity nawigacyjne.
Stosowanie rozwiązań technologicznych w europejskich inteligentnych miastach jest elementem „poprawy zarządzania i efektywności środowiska miejskiego”.
IoT w inteligentnych miastach
Inteligentne miasta nie mogłyby funkcjonować bez rozwiązań IoT. Urządzenia takie jak czujniki i kamery pozwalają na gromadzenie danych dotyczących różnych aspektów życia mieszkańców.
W inteligentnych miastach wszystko jest ze sobą połączone – od czujników, budynków, urządzeń domowych, samochodów po sieć energetyczną, która pozwala na dystrybucję energii elektrycznej, ulepszoną integrację źródeł energii i systemów zarządzania. Mieszkańcy inteligentnych miast mogą łączyć się z inteligentnymi miastami za pomocą swoich smartfonów, samochodów i domów. Parowanie urządzeń i danych sprzyja zrównoważonemu rozwojowi i obniża koszty, co niesie ze sobą nie korzyści nie tylko dla mieszkańców, lecz także dla środowiska naturalnego.
Inteligentne miasto i zrównoważony rozwój
Zastosowanie rozwiązań IoT umożliwia efektywniejszą dystrybucję energii, usprawnienie odbioru odpadów, redukcję natężenia ruchu drogowego oraz poprawę jakości powietrza. Można na przykład przymocować czujniki do pojemników na śmieci, aby monitorować ich poziom wypełnienia i skuteczniej zaplanować wywóz śmieci. Czujniki znajdują również zastosowanie w sygnalizacji świetlnej celem zmniejszenia natężenia ruchu na drogach. Na podstawie danych dotyczących poruszających się pojazdów można w czasie rzeczywistym zmieniać czas i kadencję świateł w zależności od natężenia ruchu.
Zrównoważone środowisko jest kluczem do popularyzacji koncepcji inteligentnych miast. Inteligentne miasta mogą promować zrównoważoną mobilność poprzez włączenie danych ze źródeł energii i wydajnych systemów transportowych, takich jak pojazdy elektryczne lub systemy rowerów publicznych.
Wyzwania związane z inteligentnymi miastami
Rozwój inteligentnych miast to realna szansa na podniesienie standardu życia w miastach. Inteligentne miasta mają potencjał usprawnienia miejskiego życia poprzez optymalizację pracy miasta, minimalizację wpływu na środowisko i poprawę jakości życia obywateli.
Jednak rozwój inteligentnych miast wiąże się z pewnymi przeszkodami. Największe obawy budzą kwestie prywatności i bezpieczeństwa, dotyczące ogromnych ilości zbieranych danych. Co więcej, nie wszystkie miasta dysponują wystarczającą ilością środków finansowych, by inwestować w kosztowne we wdrożeniu i utrzymaniu inteligentne technologie.
Kolejnym wyzwaniem jest zachęcenie obywateli do powszechnego uczestnictwa. Oprócz tego, aby wszyscy mieli pozytywny wpływ na okolicę, sektor prywatny i publiczny musi współpracować z mieszkańcami.
Jest to również swego rodzaju próba dla milionów połączonych urządzeń, które muszą się komunikować i współpracować ze sobą.
Przetwarzanie brzegowe i przetwarzanie w chmurze
Aby pokonać niektóre ze wspomnianych wyzwań, należy zapewnić niezawodną jakość przy użyciu sprawdzonych urządzeń. Na szczęście na rynku jest wiele marek, które dzięki swoim zaawansowanym rozwiązaniom wspierają rozwój inteligentnych miast.
Popularnym rozwiązaniem zapewniającym bezpieczeństwo jest na przykład wykorzystanie przetwarzania brzegowego przez wiele urządzeń IoT. Daje to gwarancję, że przez sieć komunikacyjną przekazywane są tylko najbardziej istotne dane. Dodatkowo wprowadza się również system zabezpieczeń, który śledzi, reguluje i chroni transmisję danych z sieci i powstrzymuje nieautoryzowany dostęp do sieci IoT miejskiej platformy danych.
Architektura monitoringu środowiska Seeed Studio
Seeed Studio skupia się na usprawnieniu monitorowania środowiska, oferując niezawodne rozwiązania z zakresu przetwarzania brzegowego. Misją firmy jest tworzenie i dostarczanie najlepszych w swojej klasie rozwiązań i usług brzegowych na potrzeby Przemysłu 4.0, infrastruktury, inteligentnych miast, inteligentnego rolnictwa i wielu innych branż. Obejmuje to wszystko od interfejsów człowiek-maszyna (HMI) po serwery przetwarzania brzegowego.
Jeśli szukasz komputera modułowego nowej generacji, komputer Odyssey Blue J4125 jest wyposażony w czterordzeniowy procesor 2,0 GHz Celeron J4125 o częstotliwości taktowania do 2,7 GHz. Dodatkowo zastosowano zintegrowany rdzeń ATSAMD21, czyli ARM Cortex-M0+ MCU, który umożliwia programowanie Arduino na platformie x86.
Kolejnym produktem od Seeed Studio jest reServer, stworzony na bazie płyty ODYSSEY X86 v2, który oferuje wydajny procesor i sztuczną inteligencję do różnych zastosowań. Urządzenie obsługuje połączenia hybrydowe 5G, LoRa, BLE i Wi-Fi oraz zawiera dwa szybkie porty 2,5-Gigabit Ethernet. Kompaktowa konstrukcja sprawia, że reServer skutecznie działa praktycznie w każdej sytuacji. Przemyślana obudowa reServera ułatwia ponadto dostęp do gniazd PCIe, pamięci i dysków twardych umożliwiając szybką instalację, konserwację i modernizację.
Cyfryzacja z Phoenix Contact
Phoenix Contact systematycznie wspiera przekształcanie obszarów metropolitalnych w inteligentne miasta, dzięki wysoce zintegrowanej i połączonej w sieć technologii informacyjno-komunikacyjnej. Marka tworzy produkty wykorzystujące AI, które realnie poprawiają jakość życia.
Na przykład za pomocą platformy Smart City Box marki Phoenix Contact możliwe jest gromadzenie danych z czujników i bezprzewodowe przesyłanie danych. Rozwiązanie to może być łatwo zintegrowane z miejskimi centrami danych lub innymi platformami IoT dzięki otwartej architekturze systemowej.
Oprócz tego urządzenia sterujące PLCnext, które mogą wchodzić w skład wyposażenia ekosystemów, pozwalają na anonimowe przesyłanie przetworzonych danych obrazowych w chmurze. Z perspektywy czasu umożliwi to optymalizację ruchu w mieście dzięki technologiom czujników optycznych, które np. mogą liczyć pojazdy.
W kwestii bezpieczeństwa mieszkańców inteligentnych miast kluczowe znaczenie będą miały rozwiązania takie jak zdalne utrzymanie ruchu w komunikacji przemysłowej. Obszary miejskie będą mogły być monitorowane za pomocą podłączonych urządzeń i systemów z dowolnego miejsca w dowolnym czasie. Więcej na temat bezpieczeństwa można przeczytać w artykule „Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe w cyberbezpieczeństwie i bezpieczeństwie przemysłowym”.
Pytania i odpowiedzi
Dlaczego inteligentne miasta są ważne?
Inteligentne miasta mają na celu poprawę jakości życia mieszkańców, optymalizację funkcjonowania miasta i wsparcie wzrostu gospodarczego poprzez zastosowanie inteligentnych technologii. Nie chodzi tu o ilość dostępnych technologii, lecz o to, w jaki sposób są one wykorzystywane.
Czy koncepcja inteligentnych miast będzie się rozwijać?
Choć rozwój inteligentnych miast wiąże się z pewnymi wyzwaniami, koncepcja ta zyskuje na popularności – według Banku Światowego 56% światowej populacji mieszka obecnie w miastach. Do 2050 roku około 7 na 10 osób będzie mieszkało w miastach, przy czym przewiduje się, że liczba ludności miejskiej zwiększy się ponad dwukrotnie w stosunku do obecnego poziomu. Oznacza to, że kolejne miasta będą się rozwijać, a tym samym rozrastać.
Jak małe miasta mogą stać się inteligentnymi?
Wszystkie społeczności mają możliwość gromadzenia danych z inteligentnych czujników do optymalizacji funkcjonowania miasta i zapewnienia bezpieczeństwa publicznego, dlatego wszystkie miasta, niezależnie od wielkości mogą stać się „inteligentne”. We wszystkich miastach już teraz stosuje się czujniki w sygnalizacji ruchu drogowego, kamerach monitoringu, oświetleniu ulicznym, a także detektorach zanieczyszczeń do zbierania danych o aktualnej sytuacji w mieście.
Jakie technologie są wykorzystywane w inteligentnych miastach?
W inteligentnych miastach stosowane są urządzenia IoT, takie jak czujniki, światła i liczniki, dzięki którym możliwe jest gromadzenie i analiza danych. Ponadto stosowane są takie technologie jak sztuczna inteligencja, przetwarzanie brzegowe, uczenie maszynowe, które pozwalają na zbieranie informacji w celu ulepszenia infrastruktury, obiektów użyteczności publicznej i usług.
Czy mieszkańcy inteligentnych miast są szczęśliwsi?
Według World Happiness Report, mieszkańcy miast są szczęśliwsi, zdrowsi, bardziej optymistyczni i lepiej wykształceni niż mieszkańcy wsi, u których ogólny poziom szczęścia jest niższy.
Jaką rolę w zmianach klimatu odgrywają inteligentne miasta?
Jak podaje Bank Światowy, ze względu na gęstość zaludnienia i szybki rozwój urbanizacji, miasta są bardziej podatne na pandemie, zmiany klimatyczne i katastrofy – ponad 70% emisji gazów cieplarnianych i dwie trzecie całego światowego zużycia energii przypada na tereny miejskie. Z tego względu wdrożenie inteligentnych miast ma kluczowe znaczenie w kontekście pomiaru wpływu na klimat i poprawy warunków życia.
Które miasta na świecie są inteligentne?
Według 2021 Smart City Index Singapur, Zurych i Oslo to najlepsze inteligentne miasta. Mieszkańcy tych miast żyją w środowisku, które dzięki zastosowaniu technologii zwiększa korzyści płynące z urbanizacji i zmniejsza wady, zapewniając dostęp do lepszej jakości powietrza, usług zdrowotnych itp.
