آشنایی با روند تکنولوژیهای محرک شهر هوشمند

تعریف شهر هوشمند

تعاریف متعددی از شهر هوشمند ارائه شده است که بسیاری از آنها بر توانمند کردن شهروندان و جوامع شهری مختلف برای حرکت در مسیر هوشمندسازی تاکید دارند. اتحادیه بین المللی مخابرات یونسکو(ITU ) در پنجمین نشست “شهر
پایدار هوشمند” در سال 4102 ، تعریف جامعی از شهر هوشمند ارائه کرده است که به شرح زیر است:
شهر هوشمند، شهری نوآور است که از فناوری اطلاعات و ارتباطات(فاوا) و ابزارهای دیگر استفاده بهینه میکند تا کیفیت زندگی، کارایی عملیات شهری و خدمات، به علاوه رقابت پذیری را ارتقاء دهد، در حالی که سازگاری و مطابقت با نیازهای نسلهای کنونی و آتی را با توجه به جنبههای اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی، تضمین میکند این تعریف نشان میدهد که شهر هوشمند تنها یک شه که فناوریهای جدید را به کار میگیرد، نیست؛ بلکه یک اکوسیستم پیچیده است. شکل زیر نشاندهنده اکوسیستم پیچیده شهر هوشمند میباشد. که ذینفعان زیادی از جمله شهروندان، نهادهای شهری، شرکتهای محلی و گروههای اجتماعی و صنعتی را در بر میگیرد. لازم به ذکر است که ممکن است مرزهای جغرافیایی آنچه که به عنوان یک شهر هوشمند در نظر گرفته میشود، از خود شهر فراتر رفته، که نهادهای حکومتی
مختلف و شهرداریها برای تعریف خدمات در مقیاس شهری یا منطقهای در آن مشغول فعالیت هستند.

اکوسیستمهای تکنولوژیکی شهر هوشمند

از دیدگاه تکنولوژیکی، اکوسیستم شهر هوشمند یک مجموعه پیچیده است که فناوریهای متعددی را در خود جای داده است. بازیگران زیادی در مناطق مختلف این شهر فعالیت میکنند و راه حلهایی را به همراه میآورند که برخی دیگر از بازیکنان را نیز پیشتیبانی میکند. شرکتهای که در این حوزه توانایی دارند، در حال تلاش برای رسیدن به یک نقطه مشترک برای ارائه راهحلهای جامع برای نیازهای تکنولوژیکی این شهرها میباشند.
با این حال، بیشتر بازکنان این عرصه برای رسیدن به این هدف با کمبودهایی مواجه هستند و نیاز دارند تا با شرکای دیگری که در بخشهای دیگری از دنیای تکنولوژی فعال هستند، همکاری کنند. برای تجسم اکوسیستم شهر هوشمند، میتوان به طور کلی آن را به 5 گروه از تکنولوژی دسته بندی کرد. این گروه ها در شکل زیر نشان داده شده اند:

چالشها و قابلیتهای کلیدی تکنولوژیهای شهر هوشمند

بازار رو به رشد شهر هوشمند، دارای روندهای گستردهای است که بخشهای کلیدی شهر مانند انرژی، حمل و نقل و برنامه ریزی شهری را قادر میسازد تا از فناوریهای جدید برای ارائه راهکارهای هوشمند به شهرها و شهروندان استفاده کنند. در این بخش ما به تعدادی از این روندهای کلیدی و تاثیر آن در شهرهای هوشمند اشاره میکنیم.

شبکه و ارتباطات

یکی از مهمترین روندهای تکنولوژی در عرصه شهرهای هوشمند، شبکه و ارتباطات شهری است که شهرهای هوشمند را قادر میسازد تا زیرساختها، دستگاهها و افراد را به یکدیگر متصل کرده، دادهها را جمع آوری کنند و به نقاط مختلف خدمات رسانی کنند. پیچیدگی اکوسیستمهای فناوری و خدمات شهری در شهرهای هوشمند، نیاز به یک رویکرد جامع
برای طراحی شبکهها و برقراری ارتباط دارد که بتواند پاسخگوی طیف وسیعی از خدمات شهری از جمله مانیتورینگ بخشهای مختلف شهر، تامین زیرساخت مورد نیاز برای رسانههای دیجیتالی مختلف، تامین امنیت خانوار، نظارت بر حمل و نقل و … در سراسر شهر باشد. چنین نیازی شهر هوشمند را ملزم میکند که دربردارنده طیف وسیعی از فناوریها همچون تکنولوژیهای پهنباند بیسیم(بولوتوث LE و ZigBee )، تکنولوژی فیبر نوری و … باشد.
به طور کلی میتوان گفت برخی از مهمترین روندها که بر پیشرفت شهرهای هوشمند در آینده اثر میگذارد عبارتند از

تکامل شبکه های 3 G/4G
با این که اقدامات قابل توجهی در راستای توسعه استانداردهای 5G صورت گرفته است، انتظار نمیرود که تا سال2020 به طور کامل مورد استفاده قرار گیرد. بسیاری از اقدامات صورت گرفته و نوآوریهای حاصل، بر روی تحول مداوم تکنولوژیهای سلولی موجود تمرکز دارند. کنسرسیوم 3 GPP در حال کار بر روی تکنولوژیهایی همچون CAT-1 و Cat-0 و همچنین CAT-M1 و تکامل بلند مدت فناوری باند باریک ( NB-LET ) میباشد. این استانداردها بر تکنولوژی اینترنت اشیاء تمرکز داشته و منجر به افزایش بهره وری انرژی، کاهش هزینه ها و نفوذ/تراکم بهتر شده و برای به کارگیری تکنولوژی IoT در شهرهای هوشمند اهمیت زیادی دارد

شبکه 5 G
نسل بعدی شبکه یعنی 5 G یکی از موضوعاتی است که امروزه به عنوان یکی از تکنولوژیهای و روندهای اصلی دنیای علم و تکنولوژی در حال گسترش است. هدف 5 G، تامین نیازهای کلیدی آینده شهرهای هوشمند با ارائه پهنای باند بیشتر، ضمانت عمکلرد، سازگاری و بهرهوری انرژی میباشد. 5Gهنوز یک فضای در حال تحول است و هنوز بحثهای
زیادی در مورد اهداف و فناوریهای بلند مدت آن وجود دارد.
صرف نظر از تکامل 2G و حرکت به سمت 5G ، دو گرایش عمده به سمت فناوری وجود دارد که نیاز به ترکیب تکنولوژیهای در حال تحول دارند این گرایشها عبارتند از: شبکه نرمافزار محور ( SDN ) و مجازی سازی عملکرد شبکه ( NFV )است. بدیهی است چنین چشمانداز پیچیدهای از شبکه سازی، اپراتورها و کاربران را به تکنولوژیهای متعددی نیازمند میکند. یک راه حل میتواند استفاده از همین تکنولوژیهای SDN و NFV میباشد که اپراتورهای شبکه را قادر میسازد تا از شبکه ها به شکل هوشمندانه تری استفاده کنند.

سیستمهای فیزیکی امنیت و IoT
سیستمهای فیزیکی امنیت واینترنت اشیاء ( IoT )، به طور کلی برای اتصال تمامی دستگاههای مورد استفاده در شهرهای هوشمند به اینترنت و نمایش وضعیت بخشهای مختلف به شکل مجازی مورد استفاده قرار میگیرند. زیرساختهای شهری که با استفاده از شیوههای سنتی نظارت میشوند، اکنون میتوانند به کمک اتصال به اینترنت و به کمک تکنولوژی اینترنت اشیاء ( IoT ) از پروتکلهای استاندارد باز همچون IP و HTTP استفاده کنند و به تکنولوژیهای تحت وب همچون REST دسترسی یابند.
یکی از مثالهای خوب در مورد استفاده از اینترنت اشیاء( IoT )، در بحث مدیریت انرژی است. اگرچه در حال حاضر در بسیاری از شهرها، نظارت بر مصرف انرژی(از طریق خدمات عمومی و محلی) به شکل قدیمی انجام میشود، اما روز به روز بر تعداد ساختمانهای شخصی و یا تجاری که مجهز به تکنولوژی اینترنت اشیاء ( IoT ) هستند افزوده میشود و کنترل بخشهای مختلف این ساختمانها با استفاده از دستگاههای هوشمند به کار رفته در آنها انجام میگردد.
این روند توسعه میتواند همچنین برای خدمات مختلف شهری به کار گرفته شود. برای مثال بخش حمل و نقل شهری از جمله بخش کنترل ترافیک و یا دریافت دادههای حساس در مورد حوادث رانندگی، پارکینگها، کنترل تردد در تقاطعها و … میتوان از این تکنولوژیها استفاده کرد. در حوزه عمرانی شهرها هم، در حال حاضر شرکتهای مختلفی وجود دارند بر روی توسعه سنسورها برای نظارت بر فشارهای وارده بر سازههای عمرانی همچون تونلها و پلها و یا بررسی کیفیت راهها کار میکنند. همچنین در بخش کنترل کیفیت آب و هوا نیز میتوان سنسورهایی با صرفه اقتصادی بالا، برای بررسی میزان آلودگی هوا و یا آلودگی صوتی با استفاده از دستگاههای هوشمند، برای استفاده شهروندان به کار گرفت که همگی
مبتنی بر تکنولوژی اینترنت اشیاء ( IoT ) میباشند.
بدیهی است که این پیشرفتها در سنجش و تحلیل زیرساختهای مختلف شهری، به واسطه ارتباطات سیمی و بیسیم، با استفاده از شبکه های مش با مصرف پایین انرژی و همچنین حرکت به سمت شبکه های 5G ،از جمله فناوریهای اصلی و کلیدی محرک شهرهای هوشمند به شمار میروند.
این حجم عظیم از دادهها نیازمند وجود پایگاههای داده قدرتمندی به منظور ذخیره دادههای دریافتی از زیرساختهای شهری و همچنین ابزار و تکنیکهایی برای تجزیه و تحلیلهای این داده به طور آنی و خودکار است. در حال حاضر برای چنین تجزیه و تحلیلهایی، تکنولوژیهای ابری همچون تکنولوژی دادههای بزرگ ( big data ) و … در حال گسترش هستند که با پلتفرمهای شهر هوشمند هماهنگ باشد

رایانش ابری و رایانش edge
رایانش ابری تأثیر قابل توجهی در توسعه شهرهای هوشمند داشته است، که نحوه مدیریت شهرها، ارائه خدمات و ایجاد مجموعه گستردهای از رقیبان برای ورود به بازار شهر هوشمند را تحت تأثیر قرار میدهد. رایانش ابری که به طور کلی به عنوان ارائه رایانش به صورت یک سرویس تعریف میشود، سازمانهایی مانند راههای شهر را برای کاهش هزینه ها و
افزایش کارایی ارائه کرده است. با توجه به نگرانیهای قانونی و حفظ حریم خصوصی، شهرها تمایلی به استفاده از مزایای کامل خدمات ابری عمومی برای سرویسهای اصلی ندارند، اما بسیاری از سرویسهای ابری خصوصی را استفاده کرده اند و برخی از آنها با زیرساختهای ابر عمومی/ خصوصی یا ترکیبی آزمایش شدهاند. هنگامی که ابر عمومی مورد
بهره برداری قرار گرفته، اغلب برای خدمات غیراصلی یا جدیدتر بوده است. به عنوان مثال، بارسلونا، اسپانیا، از زیرساخت ابر عمومی برای ارائه خدمات معرفی و مدیریت دستگاه برای نیروی کار خود در هر زمینهای، به منظور تجزیه و تحلیل دادهها و همچنین برای بهبود سیستمهای مدیریت مشتری خود (CRM )به منظور مدیریت تعاملات شهروندان استفاده کرده است.
عامل دومی که سبب پذیرش راه حلهای ابری برای شهرهای هوشمند میشود افزایش بزرگی دادهها تولید شده، دریافت شده و آنالیز شده توسط شهرهایی است که شروع به گسترش و بهره برداری از فناوری IoT کرده اند. سنجش زیرساخت جدید، همراه با منابع دادههای خصوصی و دادههای شهروندی، به این معنی است که شهرها اکنون به تعداد زیادی منابع داده باحجم بالا دسترسی دارند. در حالی که نمونه های زیادی از این استفاده از زیرساختهای ابری در شهرها وجود دارد، حمل و نقل هوشمند یک از موارد مهم استفاده از آنها است. تایوان از رایانش ابری برای رسیدگی به حجم دادههای بالای
سیستمهای حمل و نقل هوشمند خود intelligent transportation systems یا ITS بهره گرفته است. در حالی که رایانش ابری بخشی از راه حلهای هوشمندانه شهر است، روند جدید در حال تقویت ریانش ابری با رایانش edge با نام fog یا مه نیز شناخته میشود است. رایانش Edge یک اصطلاح است که برای توصیف گسترش و استفاده از پردازش داخل و در مرز شبکه مورد استفاده قرار میگیرد. این روند باعث گسترش زیرساختهای IoT میشود که اغلب شامل پردازشهای قدرتمند و دستگاههای ورودی برای جمع آوری و انتقال دادههای شناخته شده است. مدل رایانش edge راههای شهری را برای مدیریت و نظارت بر زیرساختهای توزیع شده پیشنهاد میدهد مانند ITS که در آن پردازش اغلب به بهترین حالت مدیریت میشود و نزدیک به زیرساخت به دلیل عملکرد و به موقع بودن یا سیستمهای مدیریت ساختمان که متمرکز بر بهره وری انرژی هستند، میباشد

دادههای باز( open data )
یکی دیگر از روندهای قابل توجه در شهرهای هوشمند، پذیرش و بهره برداری از داده های باز ( open data )است. دادههای باز در چارچوب شهرهای هوشمند به سیاست عمومی مربوط می شود که به سازمان های دولتی اجازه می دهد تا مجموعه داده ها را منتشرکرده و آنها را آزادانه در دسترس قرار دهند. نمونههایی از آنها آمار جرم و جنایت در سطح شهر، سطح خدمات شهری و دادههای زیرساختی است. در حال حاضر بسیاری از دولتها و شهرهای پیشرو، پورتالهای دادههای باز را اجرا میکنند.
در حالی که دادههای باز که به خودی خود یک روند تکنولوژی نیست، اما تعدادی از فن آوری هایی زیر را که تاکنون در مورد آنها صحبت کردیم، مانند رایانش ابری و IoT را مورد استفاده قرار میدهد و منبع دادههای شهری بزرگ است.
دادههای باز منجر به استفاده از این فناوریها میشود به دلیل اینکه شهرها پورتال دادههای باز را توسعه میدهند و سایر ذینفعان شهر شروع به بهره برداری از دسترسی به این دادههای باز میکنند. برخی از چالشهای مرتبط با دادههای بزرگ ( big data ) شامل امنیت دادهها و موارد خاص حریم خصوصی میشوند.
تکامل دادههای باز ( open data ) نشان دهنده گسترش اطلاعات موجود در ارتباط با عملکرد شهرها است. هدف اولیه آن شفافیت است، اما یک هدف قابل توجه دیگر این است که اطلاعات را برای اشخاص ثالث در دسترس قرار دهیم که میتوانند برای بهبود خدمات شهری و پرورش نوآوری در حیطه خدمات جدید بهکار روند. سان فرانسیسکو و لندن تلاش
کرده اند تا شرکتهای محلی از دادههای باز برای تولید برنامههای تلفن همراه براساس اطلاعات پارکها، گردشگری، پارکینگ و حمل و نقل بهره ببرند. رویکردهای مشابه در شهرهای سراسر جهان در حال ظاهر شدن هستند.
واضح است که به طور فزایندهای، شهرها داده های بیشتری را به عنوان دادههای باز در دسترس قرار میدهند. با این حال، احتمال دارد که اکوسیستم ارائه دهندگان اپراتورهای دادهها باز با شهرهایی که کمتر به عنوان اپراتورهای داده باز شناخته می شوند، تکامل یابند و تعداد بیشتری از اشخاص ثالث داده های شهر را دریافت کرده و آن را برای نیازهای شهروندی و کسب و کار سازمان دهی کنند. یک مثال جالب در این زمینه، تبادل اطلاعات شهری در کپنهاگ است

پاسخ دهید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. فیلدهای اجباری مشخص شده اند *
شما می توانید از این تگ های HTML و ویژگی ها استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>