Умный город: концепция, технологии, примеры

Умный город – сравнительно новая концепция благоустройства социального и экономического городского пространства. Цель внедрения технологии – улучшение условий жизни урбанизированного населения, решение экологических, демографических проблем. В реализации таких программ помогают различные инновационные решения, чаще всего связанные с IT-сферой: цифровые метки, системы видеонаблюдения, централизованный общественный транспорт и т. д.

Мировые мегаполисы с каждым годом прилагают все больше усилий для создания по-настоящему умной среды жизни. Не отстают от них и большие российские города. В их числе, конечно же, Москва. О том, какие технологии представляют концепцию умного города, как все это работает и где лучше реализовано, вы узнаете из нашего материала.

Характеристики системы умный город

В последние 10 лет большое распространение получило высказывание «Будущее – за умными городами». Особенно часто его слышно из уст людей, имеющих отношение к городскому строительству и обустройству. В настоящее время подавляющая часть населения планеты живет в городах. Согласно информации, предоставленной ООН, к 2050 году урбанизация населения приблизится к 70 %. Из небольших регионов люди предпочитают перебираться в современные мегаполисы.

Однако увеличение численности населения в городских округах приводит к существенным проблемам, в частности к заторам на дорогах, перегруженности управляющих организаций и прочих служб, увеличению потребления энергии и других ресурсов и ухудшению экологической ситуации. Администрации пытаются бороться с этими трудностями с помощью информационных технологий, вследствие чего все большее число крупных населенных пунктов по всему миру переходят в разряд smart city, или так называемых умных городов.

Концепция умного города начинает использоваться в мировых мегаполисах, среди которых Москва, Токио, Нью-Йорк, Амстердам, Сан-Франциско, Сингапур и т. д. Однако различные страны и компании понимают эту систему по-разному.

Для примера, среди разработчиков решений для smart city – организация IBM, считающая основными качествами умного года его оснащенность, интеллектуальность и объединенность. Европарламент придерживается мнения, что суть этой системы заключается в применении информационно-коммуникативных ресурсов для решения проблем общественности, в числе которых бедность, неравенство, безработица; а также для получения лучших результатов в управлении энергопотоками.

При всех различиях в понимании этой концепции все же существует некоторая общность ее восприятия мировыми государствами. Умные города характеризуются устойчивостью, экологичностью, эффективностью при использовании данных, возможностью населения влиять на управленческие решения. Их целью является повышение качества жизни людей и уровня предоставляемых сервисов.

Среди главных качеств, присущих умным городам, следует отметить:

• высокую ориентированность на население, бизнес-сегмент, трудящихся и туристов;
• отличную управляемость;
• доступность для жителей, готовность к новым предложениям;
• открытый доступ к информации о деятельности руководства города;
• защиту персональных данных;
• интеграцию служб и инфраструктуры;
• проактивность в процессе обучения и развития населения.

Совершенный мир предполагает именно такое олицетворение умного города. Однако в настоящее время ни один из городов планеты не смог этого добиться. По мнению экспертов, главной причиной является отсутствие единой системы, с помощью которой производились бы сбор и анализ информации. Данные накапливаются с помощью различных приборов: смартфонов, навигационных и поисковых систем. Как правило, полученную информацию очень тяжело использовать на единой платформе.

Преимущества умных городов

Специалисты по аналитике из Smart Cities Connect утверждают, что в ближайшие 10–15 лет внедрение проекта «Умный город» будет способствовать прогрессированию большинства сфер городской жизни, подразумевая совершенствование таких из них:

• Общественная безопасность. Применяя системы отслеживания преступлений, основанных на видеоаналитике и определении подозрительных звуков и шумов, на 30–40 % получится уменьшить число хищений, случаев разбоя, краж и убийств.
• Социальные службы. Оптимизировав трафик и освещение улиц, можно на 20–35 % сократить время, требующееся скорой помощи, пожарным и полицейским, чтобы доехать до нужной точки.
• Потребление ресурсов. На треть можно уменьшить затраты воды и электроэнергии, на 10–15 % снизить объем губительных для атмосферы выбросов.
• Социальная жизнь. Население получит больше возможностей для активного участия в городской жизни с помощью специальных приложений.
• Транспортная система. Людям удастся на 15–30 минут сократить время, необходимое на дорогу на работу или домой.

11 технологий, которые делают города умными

1. Дата-центр

Благодаря единой базе данных появится возможность сопоставлять и применять различную информацию тогда, когда возникнет необходимость. В частности, при обращении в службу спасения будет известно местоположение человека, больница сможет получить данные из медкнижки пациента. В случае уличной стрельбы полиция сразу получит сигнал и изображение подозреваемого с камер наблюдения.

2. Универсальное городское приложение

Специализированная программа, основанная на концепции умного города, может объединять в себе всю необходимую населению информацию. С ее помощью можно осуществить вызов такси, произвести оплату счетов, сообщить администрации о яме на дороге, выяснить, где в настоящий момент наблюдаются дорожные заторы, найти свободное место на парковке. Похожим приложением уже пользуются жители Чикаго.

3. Беспилотные автомобили



Технологии Tesla, Uber и Google уже готовы к использованию на дорогах. Беспилотные автомобили смогут считывать дорожную разметку, что даст им преимущество перед транспортными средствами с ручным управлением. В умном городе система транспорта может быть построена так: беспилотные автомобили будут собраны в единую сеть, что позволит прокладывать более безопасные маршруты, ориентируясь на взаимное местоположение. Кроме того, беспилотным автомобилям будет заблаговременно доступна информация о ДТП и свободных парковочных местах.

4. Умные парковки

Американским обществом интеллектуального транспорта было выявлено, что 30 % дорожных заторов обусловлены длительным поиском автомобилистами парковочных мест. Специальное приложение может сделать этот процесс более быстрым. С помощью встроенных датчиков время стоянки измеряется с точностью до секунды, оплата с карты производится автоматически. Такая сенсорная система для парковки уже применяется в США и Европе – первыми стали использовать ее Канзас-Сити и Париж.

5. Умное освещение

Как правило, включение уличных фонарей происходит при наступлении темноты. Однако в умном городе все может происходить иначе. К примеру, дорожное освещение в американском Сан-Антонио после дождя становится более ярким. Это позволяет улучшить видимость, когда на дороге возможны заносы.

6. Солнечные батареи



Концепция умного города предусматривает заботу об экологии, вследствие чего практически все проекты учитывают альтернативные способы добычи электроэнергии. Использование городских и частных солнечных батарей считается рациональным решением. К примеру, в Фудзисава каждый дом оборудован такими панелями.

7. Камеры

В Чикаго уличные фонари оборудовали камерами с высоким разрешением с целью обеспечить безопасность в многолюдных местах. В Сан-Антонио обустроили специальные будки с такими камерами, где могут отметиться судимые граждане без посещения здания суда.

8. Умный общественный транспорт

Технологии умного города предоставляют жителям не только интервалы движения общественного транспорта. К примеру, на московских остановках установлены специальные табло, отображающие время до прибытия нужного автобуса. «Яндекс.Транспорт» также отображает местоположение и перемещение автобусов, трамваев и т. д.

9. Противопожарные датчики

Принцип работы этих умных устройств не такой, как у классических датчиков дыма. В американском Луисвилле они установлены в заброшенных зданиях, в которых может произойти пожар. В умные датчики помещены солнечные батареи. Чтобы огонь не успел перекинуться на соседние строения, с помощью встроенного микрофона они ловят сигнал обычных датчиков и посредством модуля связи передают сообщение соседям и в пожарную службу.

10. Умные урны



В Америке широко распространены урны Bigbelly. Их конструкция позволяет исключить распространение неприятных запахов, грызуны не смогут попасть внутрь, а самое важное – при заполнении они самостоятельно отправляют сообщение в мусороуборочные компании.

11. Открытая информация

Концепция умного города предполагает открытый доступ к данным. Речь идет в том числе и о возможности обмена опытом, а также готовности предоставлять жителям города полученную информацию. На сайте мэрии Лондона публикуются открытые данные о транспортной системе, состоянии окружающей среды и прочие статистические показатели, которые удалось собрать благодаря умным датчикам.

5 наиболее перспективных технологий умного города

1. Мониторинг передвижений с помощью RFID

Эта технология была разработана крупнейшим провайдером Южной Кореи в сфере телекоммуникаций – KT Corporation. Система предполагает отслеживание объектов при движении с помощью радиочастотных меток (RFID) и беспроводных, мобильных или фиксированных сетей связи.

Эти метки можно прикрепить на форму, автомобили и инструменты работников обслуживающих инфраструктуру города компаний. Данная технология необходима умному городу: она позволяет вести учет и управлять доступом на объекты.

2. Движущиеся беспроводные сети

В процессе совершенствования беспроводной связи были разработаны движущиеся сети радиодоступа. Беспроводные точки размещают на общественном транспорте, такси, машинах коммунальных служб, беспилотниках.

В этом есть два важных преимущества: в транспортных средствах установлены бортовые источники питания, к которым подключаются эти устройства; кроме того, большое количество транспорта рассредоточено по всем автодорогам городских округов.

Взаимодействие движущихся точек доступа обеспечивает создание беспроводных самоорганизующихся сетей. Таким образом пассажиры могут использовать интернет, открывается доступ к данным, которые собирают бортовые датчики. Это позволяет оптимизировать маршруты, отслеживать местоположение общественного транспорта.



Данная технология была разработана американской компанией Veniam. Она осуществляет передачу информации между подключенным транспортом и облачным хранилищем. Специалистами этой компании была создана динамическая конфигурация движущихся сетей, способных подстраиваться под изменение нагрузки и прочих параметров в реальном времени. Это приводит к увеличению пропускной способности и надежности сетей, уменьшению задержек, возможных потерь и затрат на обслуживание. Важно, что связь обеспечивается даже в мертвых зонах.

3. Сети устройств для интернета вещей

Компания Qualcomm в США разработала технологию, с помощью которой можно ускорить процесс внедрения телеметрических сетей для интернета вещей. Это подразумевает создание mesh-сетей. Соединения в них осуществляется по принципу «каждый с каждым». Эту систему непросто настроить, однако с ее помощью можно добиться высокой отказоустойчивости – выход из строя одного из узлов не нарушит работоспособность всей сети.



Читайте также
Безопасные и качественные дороги: разбираемся с необходимыми составляющими
Подробнее

Передачу данных обеспечивают непосредственно беспроводные устройства. Действует эта технология следующим образом: аппарат, который собирается передать данные, самостоятельно находит в сети другой девайс для обработки информации. Далее устанавливается связь первого устройства со вторым, играющего роль временного канала для передачи данных.

4. Контент для дополненной реальности

Группой компаний Samsung был получен патент на разработанный метод предоставления контента для дополненной реальности (AR), специального электронного устройства и системы.

Определение объекта, его параметров и местонахождения (в том числе по высоте) происходит посредством считывания данных с внешнего электронного сенсора. При движении устройства происходит обновление контента AR.

Такие цифровые технологии необходимы умным городам. Возможность определения объекта и его параметров может быть полезно при строительстве, развитии муниципальной инфраструктуры, ее мониторинге. Данная технология позволяет идентифицировать объект, проанализировать его состояние, выявить потребность в ремонте или замене.

5. Передача данных через видимый свет

Разработка передающих систем, пользующихся видимым светом, включая инфракрасный и ультрафиолетовый, принадлежит американской компании Intel. Технология ориентирована на сферу транспорта: движущиеся в одном потоки автомобили могут передавать друг другу данные для исключения вероятности ДТП.

Принцип работы VLC (Visible Light Communication) заключается в изменении яркости света, частоты его мерцания посредством информационных сигналов. Они незаметны для глаз человека вследствие очень высокой частоты передачи.

Транспортные средства фиксируют происходящие на дороге события с помощью бортовых датчиков и по цепочке передают данные движущимся следом автомобилям. Так водители могут заранее узнать об авариях, появлении на проезжей части пешеходов или животных.

Компанией Intel предлагается осуществлять передачу информации посредством фар стоп-сигналов или задних фонарей автомобиля. Прием данных может производиться фронтальными камерами или специализированными фотодатчиками на транспортных средствах.

Технологию VLC можно применять не только на автомобилях. Для приема или передачи сигналов можно использовать любые осветительные приборы, настроив алгоритмы на сбор информации и управление объектами.

5 умных городов мира, где концепция уже работает

Эксперты компании Deloitte утверждают, что технологии smart city применяются более чем в 1000 пилотных проектов по всему миру. На их внедрение выделяются огромные средства. По данным Statista мировые затраты на развитие и управление умными городами к 2023 г. могут достичь 189,5 миллиарда долларов.

Исследовательскими компаниями PwC, Juniper Research, McKinsey, IMD, а также Сингапурским университетом технологий и дизайна каждый год публикуются рейтинги городов, которые наиболее соответствуют определению по-настоящему умных городов будущего. В числе бессменных лидеров – Сингапур, Лондон, Сан-Франциско, Нью-Йорк, Амстердам, Стокгольм, Цюрих и Копенгаген. По результатам исследований, проведенных Сингапурским университетом технологий и дизайна и IMD, в рейтинге прошлого года оказалась и Москва.

1. Барселона



В настоящее время Барселона оказалась ближе всех к реализации единой платформы умного города, опередив Сингапур и Дубай. В Каталонии применяют операционную систему Sentilo, выступающую в роли «мозга» smart city. С ее помощью с городских датчиков собираются данные о водоснабжении, состоянии освещения, дорожной ситуации, уровне шума, числе жителей в каждом из кварталов, налогах, различных происшествиях, а также информация из социальных сетей.

Так руководству города и обслуживающим компаниям всегда известна полная картина городской жизни, на основании которой прогнозируется будущая ситуация. Сегодня применяемая в Барселоне система умного города считается наиболее продвинутой.

2. Тяньцзинь

В некоторых странах целые города возводятся с нуля, следуя концепции smart city. Таким умным городом, к примеру, стал Тяньцзинь. Его строительство было начато в 2012 г. в 150 километрах от Пекина по совместному проекту Китая и Сингапура. Прежде на его месте был пустырь, соляные поля и грязные водоемы. В возведенном городе стали реализовываться новые технологии в сфере экологии, уменьшения количества вредных выбросов, повторной переработки, сохранения энергоресурсов и экономики зеленого строительства.



Информационным центром города проводится мониторинг объемов энергии, которую производят ветрогенераторы, гелиосистемы и солнечные электростанции, а также потребляемых городом объемов воды и энергии. В случае появления проблем, к примеру утечки воды, система выявит ее уже через несколько минут и просигнализирует властям.

Кроме того, в Тяньцзине пользуются системой вакуумных мусоропроводов, что позволяет не использовать в городе гремящие и распространяющие плохие запахи мусоровозы. Мусор очень быстро переносится из урн по подземным трубам в главный пункт сбора отходов города.

3. Сингапур

В городе-государстве с 5,8 млн жителей были протестированы и отработаны практически все системы smart city. В 2017 году в Сингапуре начали реализацию государственной программы Smart Nation, которая предусматривает улучшение жизни населения при помощи всех резервов и возможностей информационных и коммуникационных технологий.

Благодаря использованию умного транспорта в Сингапуре редко возникают автомобильные пробки, хотя город отличается высокой плотностью населения. Широко используются беспилотные автобусы, такси и шаттлы, для которых были разработаны соответствующие стандарты.

Цифровые услуги в этом умном городе предоставляются жителям с помощью платформы CODEX (электронное правительство) – аналог российских «Госуслуг». В приложении есть возможности для поиска работы, получения информации о государственных услугах, регистрации новорожденных, поиска детского сада, получения информации о необходимости вакцинации.



Благодаря цифровой экосистеме города жителям доступно не только получение услуг, но и их предоставление. В приложении MyResponder медики-добровольцы могут узнать о том, что в радиусе километра кому-то стало плохо. В случае остановки сердца играет роль каждая секунда, и вовремя оказанная первая помощь может спасти жизнь. Пожилые сингапурцы всегда носят с собой персональную «кнопку» вызова скорой.

С целью повышения качества коммунальных услуг и уровня безопасности населения в умном городе применяется платформа специальных сенсоров. Датчики обеспечивают передачу информации об использовании воды с умных счетчиков, благодаря чему заметно уменьшается расход, своевременно выявляются протечки.



Читайте также
Умная остановка: технологии на службе общества
Подробнее

Фонарные столбы также оборудованы датчиками для измерения качества воздуха, уровня воды, объема осадков и распознавания лиц. Нейросети анализируют полученные данные.

С помощью систем компьютерного зрения, которые применяются в бассейнах этого умного города, обеспечивается безопасность посетителей. В случае, если кто-то начинает тонуть, спасатели немедленно получают сигнал.

Сингапур является редким примером использования такого количества smart-систем. Большинство городов, следующих концепции умного города, пока применяют меньшее число инновационных технологий.

4. Амстердам

С 2009 г. в Амстердаме приступили к реализации проекта Amsterdam Smart City. Он был разработан Amsterdam Innovation Motor совместно с оператором электросетей Alliander. Целью проекта было преобразование города в углеродно-нейтральный.

В настоящее время над проектом работают администрация города, бизнесмены и более 70 исследовательских компаний. В рамках его реализации были разработаны более 200 программ. В их числе Amsterdam Sharing City, использующаяся для оптимизации применения городских ресурсов – энергии, территории, бюджета. Также данная программа необходима для повышения социальной сплоченности населения и устранения социальной изоляции.



Широкое применение получил проект City-zen, в рамках которого была создана централизованная система охлаждения жилых строений. Благодаря ей и системе отопления этого умного города на 80 % уменьшились выбросы углекислого газа из каждого дома.

5. Сан-Франциско

Прежде в Сан-Франциско была устаревшая транспортная система, которая приводила к образованию больших пробок. Позже, согласно концепции умных городов, она была усовершенствована. Способы бесконтактной оплаты через смартфоны позволили внедрить систему управления парковками SFpark. К ней можно подключиться со смартфона и определить стоимость парковки в различных районах города в зависимости от дней недели и времени суток. Использование SFpark помогло в 2 раза сократить время на поиск свободного места для автомобиля, что привело к уменьшению дорожных заторов и выбросов газа в атмосферу.

Сан-Франциско также признан одним из самых зеленых smart-city. В городе был принят закон, согласно которому на 15 % площади каждого здания должны быть размещены солнечные панели. И хотя город отличается высокой концентрацией строений, в результате он стал лидером во многих инициативах по чистой энергии.

Технологии умного города в России

В РФ внедрение умных технологий началось с 2018 г. после принятия Минстроем стандарта «Умный город».

Читайте также

Цифровые дороги: далекое будущее или реальность

Подробнее

Минстроем были заключены договоры с 19 городами, представителями 11 регионов нашей страны, по условиям которых их задачей стало внедрение достаточного числа smart-технологий в городскую инфраструктуру. Речь идет о Калуге, Великом Новгороде, Перми, Рязани, Ставрополе, Ульяновске, Челябинске, Чебоксарах и других. В 2020 г. список пополнился до 209 городов.

Для анализа и оценки результативности проводимых smart city мероприятий Минстроем и МГУ был рассчитан интегральный индекс оценки хода и эффективности цифровой трансформации городского хозяйства («IQ городов»). Наилучшие результаты в 2021 г. показали следующие умные города: Москва – 103,25 баллов; Воронеж – 63,38 баллов; Казань – 60,93 баллов. Среди лидеров своих групп также оказались Белгород – 75,75 баллов, Щелково – 73,25 баллов, Дубна – 64,78 баллов.

Кроме того, в 2021 г. в особой экономической зоне «Иннополис» Минстроем РФ и компанией DV-Consulting была создана SMARTCITYLAB – лаборатория технологий умного города, работающая как акселератор. Были выявлены трудности во взаимодействии многих российских разработчиков smart-технологий и государственных заказчиков, что показало необходимость предоставления им помощи и содействия в пилотировании.

Ключевыми направлениями работы лаборатории в «Иннополисе» обозначены: накапливание базы знаний и компетенций, которые будут способствовать развитию системы умных городов; поддержка стартапов, занимающихся поиском и разработкой решений в сфере smart-технологий, помощь в поиске клиентов и доработке продуктов.

Читайте также

Содержание автомобильных дорог: классификация работ, правила, рекомендации

Подробнее

Для того чтобы обеспечить smart-проектам разностороннее развитие, «Иннополисом» были привлечены к программе не только государственные структуры и институты развития, но и представители бизнеса. Это способствовало расширению возможностей тестирования и пилотирования, так как smart-технологии применяются не только государственными организациями, но и предпринимателями.

Более 200 команд разработчиков подали заявки на участие в первом потоке SMARTCITYLAB. В финал попали 10 из них. На протяжении 2 месяцев при поддержке ведущих экспертов в области технологий умного города они дорабатывали свои идеи, пересматривали бизнес-модели, некоторые продукты были полностью изменены. По итогам этой программы компаниями ОЭЗ «Иннополис», «Цифровой Петербург», «Транспортные инновации Москвы», «Ак Барс Девелопмент» и Центром развития городской среды Томской области было запущено 10 пилотных проектов.

Редакция сайта:
Трасском