Antalet människor som bor i städer över hela världen har nästan sexdubblats sedan 1950, från 751 miljoner till 4,2 miljarder 2018. Det medför många utmaningar att korrekt hantera stadsområden med en tätare befolkning. Lösningen är att göra städer smarta.
Det kan verka vara en idé från framtiden, men sanningen är att de redan börjar införlivas, tack vare Internet of Things (IoT)-lösningar och andra innovationer. Vilka tekniker använder smarta städer, och kommer de att expandera snabbt? Läs vidare för att få reda på det.
Vad är smarta städer?
Smarta städer, även omnämnda som digitala städer, intelligenta städer och kabelanslutna städer, är tekniskt moderna stadsområden som samlar in elektronisk data från invånare, tillgångar och enheter för att hantera tillgängliga resurser mer effektivt.
Huvudsyftet med en smart stad är att optimera och främja mer ekonomisk och hållbar tillväxt. Samtidigt förbättrar det kvaliteten på medborgarnas liv genom att använda smarta tekniker och dataanalys. Till exempel genom att göra stadstjänster mer tillgängliga, som onlineportaler för transaktioner, tillhandahålla gratis publikt Wi-Fi, realtidsinformation och tjänster och evenemang som är möjliga att se i mobilappar.
Enligt Statista, år 2025, förväntas det att smart stadsinfrastruktur kommer att tillhandahålla mer än 40% av alla smarta stadsintäkter världen över.
Teknik för smarta städer
Informations- och kommunikationsteknik (IKT) används i smarta städer för att effektivisera verksamheten, förmedla kunskap till allmänheten och höja standarden på offentliga tjänster och medborgarnas välfärd. Smarta städer är sammankopplade genom flera mjukvaru-, kommunikations- och gränssnittsnätverk. Den mest populära tekniken för att digitala städer ska fungera väl är IoT, eftersom det möjliggör kommunikation och datautbyte mellan enheter.
Andra populära tekniker som används i smarta städer:
- Artificiell intelligens (AI)
- Molntjänster
- Maskininlärning
- Maskin-till-maskin-kommunikation
- Applikationsprogrammeringsgränssnitt (API)
- Mesh-nätverk, t ex Wi-SUN
- Instrumentpaneler
Användningen av tekniska lösningar i europeiska smarta städer är införlivad “för att förbättra förvaltningen och effektiviteten av stadsmiljön”.
IoT i smarta städer
Som tidigare nämnts bygger smart stad-konceptet på införlivandet av Internet of Things-teknik, vilket innebär att smarta städer och IoT är oskiljaktiga. IoT-enheter, som sensorer och kameror, gör det möjligt att samla in data om olika aspekter av boendes liv.
I trådbundna städer är allt sammankopplat, från bilar, byggnader och hushållsapparater till sensorer och smart grid-teknik som möjliggör distribution av el, förbättrad integrering av energikällor och förbättrade ledningssystem. Dessutom kan medborgare engagera sig i smarta städer med sina smartphones eller uppkopplade bilar och hem. Att para ihop enheter och data förbättrar hållbarheten och sänker kostnaderna så att inte bara invånarna drar nytta av det, utan också miljön.
Smart stad och hållbarhet
Med användningen av IoT kan samhällen distribuera energi mer effektivt, effektivisera avfallsinsamlingen, minska trafikstockningar och förbättra luftkvaliteten. Till exempel kan sensorer fästas på soptunnor för att läsa av hur fulla de är och mer effektivt schemalägga bortskaffande. Ett annat exempel kan vara användningen av sensorer kopplade till trafikljus för att minska trafikstockningar. Data från sensorer och rörliga fordon gör det möjligt att ändra timing och kadens för deras ljus som reaktion på trafik i realtid.
Aspekten av en hållbar miljö är nyckeln för att popularisera konceptet smarta städer. Integrering av energikällor och effektiva transportsystem, som elfordon eller cykeldelningsprogram. Data som samlas in från dessa enheter lagras på servrar eller i molnet för att öka effektiviteten i den offentliga och privata sektorn, förbättra medborgarnas liv och skapa ekonomiska fördelar.
Utmaningar för smarta städer
Utvecklingen av smarta städer erbjuder ett hållbart sätt att förbättra levnadsstandarden i städerna. Smarta städer har kraften att påverka stadslivet i framtiden genom att effektivisera stadens verksamhet, minimera miljöpåverkan och förbättra livskvaliteten för medborgarna.
Men utvecklingen av smarta städer är inte utan svårigheter. De största problemen är integritets- och säkerhetsfrågor, särskilt när man samlar in och analyserar stora mängder data. Dessutom har inte alla städer den ekonomiska kapaciteten att investera i dessa projekt på grund av de höga kostnaderna för att implementera och underhålla smart stadsteknik.
En annan utmaning är statliga överenskommelser för att uppmuntra ett brett medborgardeltagande. Dessutom måste den privata och offentliga sektorn samarbeta med lokalbefolkningen för att alla ska kunna påverka grannskapet positivt.
Det är också en prövning för IoT-enheter, med dussintals eller möjligen miljoner anslutna enheter som behöver kommunicera och samarbeta.
Integration av edge & cloud computing
För att överbrygga några av de utmaningar som nämnts ovan måste anslutningen vara på en hög nivå med användning av några beprövade enheter. Som tur är finns det ett antal varumärken som stödjer utvecklingen av smarta städer och tillhandahåller lösningar.
Till exempel, för att förbättra säkerheten, är en populär lösning användningen av edge computing för många IoT-enheter. Det garanterar att endast den mest relevanta och betydelsefulla informationen tillhandahålls via kommunikationsnätverket. Dessutom har ett säkerhetssystem också införts för att skydda, hålla reda på och reglera dataöverföringen från det smarta stadsnätverket och stoppa obehörig åtkomst till stadens dataplattforms IoT-nätverk.
Seed studio miljöövervakningsarkitektur
Seeed studio fokuserar på att förbättra miljöövervakningen genom att erbjuda tillförlitliga edge computing-lösningar till systemintegratörer och tjänsteleverantörer. Deras uppdrag är att skapa och leverera de bästa lösningarna och tjänsterna för att utrusta industrier som Industry 4.0, infrastruktur, smarta städer, smart jordbruk och andra med avancerad datorkapacitet. Detta inkluderar allt från människa-maskin-gränssnitt (HMI) till edge computing-servrar.
Om du letar efter en nästa generations modulär dator är Odyssey Blue J4125 en fyrkärnig 2.0GHz CPU med 2.7GHz bursts baserad på Intel Celeron J4125. Dessutom finns en inbyggd ATSAMD21 Core, en ARM Cortex-M0+ MCU som möjliggör Arduino-programmering på x86-plattform.
En annan produkt från Seeed Studio är reServer, baserad på ett ODYSSEY X86 v2-kort, som erbjuder kraftfull CPU- och AI-prestanda för en mängd olika applikationer. Den stöder hybridanslutningar för 5G, LoRa, BLE och Wi-Fi och inkluderar två snabba 2,5-Gigabit Ethernet-portar. Kompakt design gör att reServer kan fungera effektivt i praktiskt taget alla situationer. Den ordnade designen av reServer gör det också enkelt att komma åt PCIe-platserna, minnet och hårddiskarna för snabb installation, underhåll och uppgraderingar.
Phoenix Contact digitalisering
Phoenix Contact hjälper till att systematiskt förvandla storstadsområden till smarta städer, tack vare sin högt integrerade och nätverksanslutna informations- och kommunikationsteknik. Phoenix Contact skapar produkter med AI-funktioner för att genuint förbättra livet.
Med Phoenix Contact smart citybox kan du till exempel samla in sensordata och trådlös dataöverföring. Boxen kan enkelt integreras i kommunala datacenter eller andra IoT-plattformar tack vare öppna systemarkitekturer.
Dessutom möjliggör PLCnext-kontrollenheter som kan vara en del av ekosystemets hårdvara anonym överföring av bearbetade bilddata i molnet. På sikt kommer detta att göra det möjligt att optimera stadens trafikflöde med optiska sensortekniker som till exempel kan hjälpa till att räkna fordon.
Vidare, inom ämnet medborgerlig säkerhet, kommer lösningar, som fjärrunderhåll inom industriell fjärrkommunikation, att vara nyckeln i smarta städer. Med användning av internetteknik kommer stadsområden att kunna övervakas genom uppkopplade enheter och system från vilken plats som helst, när som helst. Läs mer om säkerhet i vår artikel om ‘AI och maskininlärning i cybersäkerhet och industriell säkerhet’.
Frågor och svar
Genom att använda smart teknik och dataanalys syftar en smart stad till att förbättra medborgarnas livskvalitet, optimera stadens verksamhet och främja ekonomisk tillväxt. Istället för hur mycket teknik som är tillgänglig ligger värdet i hur den används.
Även om det finns vissa utmaningar och nackdelar med konceptet smarta städer, blir det mer populärt, och enligt Världsbankenbor nu 56% av världens befolkning i städer. År 2050 kommer cirka 7 av 10 människor att bo i städer, med en stadsbefolkning som förutspås mer än fördubblas från nuvarande nivå. Det innebär att fler städer kommer att utvecklas och samtidigt växa.
Städer av alla storlekar kan bli “smarta” eftersom alla samhällen har kapacitet att samla in och använda data från intelligenta sensorer för att optimera kommunal verksamhet och allmän säkerhet. Alla städer använder sensorer, inklusive trafikljus, CCTV-säkerhetskameror, gatubelysning och till och med föroreningsdetektorer, för att samla in data om vad som händer i staden.
För datainsamling och analys använder smarta städer IoT-enheter som anslutna sensorer, lampor och mätare. Några av teknikerna är AI, molntjänster, maskininlärning, etc. Städerna använder dessa tekniker för att samla information för att bland annat förbättra infrastruktur och allmännyttiga tjänster.
Enligt World Happiness Reportär invånare i urbana städer lyckligare, friskare, mer optimistiska och mer utbildade än landsbygdsinvånare, som tenderar att ha lägre nivå av välbefinnande som helhet.
Enligt Världsbanken är städer mer benägna att drabbas av pandemier, klimatförändringar och katastrofer eftersom mer än 70% av utsläppen av växthusgaser och två tredjedelar av all energianvändning i världen står för denna sektor. Därför är integrationen av smarta städer avgörande för att mäta klimatpåverkan och förbättra boendet.
Enligt 2021 Smart City Indexär Singapore, Zürich och Oslo de främsta smarta städerna. Invånarna där kan dra nytta av en stadsmiljö som använder teknik för att öka fördelarna och minska nackdelarna med urbanisering, som erbjuder tillgång till bättre luftkvalitet, hälsotjänster etc.
