شهر هوشمند چیست

شهر هوشمند چیست؟

مقدمه

یک شهر هوشمند از فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) برای بهبود کارایی عملیاتی، اشتراک گذاری اطلاعات با مردم و ارائه کیفیت بهتر خدمات دولتی و رفاه شهروندان استفاده می کند.

هدف اصلی شهر هوشمند بهینه سازی عملکرد شهر و ارتقای رشد اقتصادی و همچنین بهبود کیفیت زندگی شهروندان با استفاده از فناوری های هوشمند و تجزیه و تحلیل داده ها است. ارزش در نحوه استفاده از این فناوری است نه صرفاً اینکه چقدر فناوری در دسترس است.

هوشمندی یک شهر با استفاده از مجموعه ای از ویژگی ها تعیین می شود، از جمله:

  • زیرساختی مبتنی بر فناوری
  • ابتکارات زیست محیطی
  • حمل و نقل عمومی موثر و بسیار کاربردی
  • طرح های شهری مطمئن و مترقی
  • افرادی که قادر به زندگی و کار در داخل شهر با استفاده از منابع آن هستند
  • موفقیت یک شهر هوشمند به رابطه بین بخش عمومی و خصوصی بستگی دارد زیرا بسیاری از کارها برای ایجاد و حفظ یک محیط مبتنی بر داده خارج از وظایف دولت محلی است. برای مثال، دوربین‌ های
  • نظارتی هوشمند ممکن است به ورودی و فناوری چندین شرکت نیاز داشته باشند.

گذشته از فناوری مورد استفاده توسط یک شهر هوشمند، نیاز به تحلیلگران داده نیز وجود دارد تا اطلاعات ارائه شده توسط سیستم های شهر هوشمند را ارزیابی کنند تا بتوان هرگونه مشکلی را برطرف کرد و بهبودهایی را پیدا کرد.

شهر هوشمند چیست؟

تکنولوژی شهرهای هوشمند

تعاریف متعددی از آنچه که یک شهر را «هوشمند» می‌کند، وجود دارد. برای مثال، IBM شهر هوشمند را اینگونه تعریف می‌کند: «شهری که از تمام اطلاعات به هم پیوسته موجود امروزی برای درک و کنترل بهتر عملیات آن و بهینه‌ سازی استفاده از منابع محدود می‌کند.”

با این حال، به طور خلاصه، یک شهر هوشمند از چارچوبی از فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات برای ایجاد، استقرار و ارتقای شیوه‌های توسعه برای مقابله با چالش‌ های شهری و ایجاد زیرساخت‌ های فناوری و پایدار استفاده می‌کند.

فناوری های شهر هوشمند

شهرهای هوشمند از انواع نرم افزارها، رابط های کاربری و شبکه های ارتباطی در کنار اینترنت اشیا (IoT) برای ارائه راه حل های متصل به عموم استفاده می کنند. از این میان، اینترنت اشیا مهم ترین است. اینترنت اشیا شبکه ای از دستگاه های متصل به هم است که با هم ارتباط برقرار می کنند و داده ها را مبادله می کنند. این می تواند شامل هر چیزی از وسایل نقلیه گرفته تا لوازم خانگی و حسگرهای خیابانی باشد. داده‌ های جمع‌ آوری‌شده از این دستگاه‌ ها بر روی سرورها ذخیره می‌ شوند تا امکان بهبود کارایی بخش عمومی و خصوصی را فراهم کنند و منافع اقتصادی و بهبود زندگی شهروندان را به ارمغان آورند.

بسیاری از دستگاه‌ های اینترنت اشیا از محاسبات لبه استفاده می‌کنند که تضمین می‌کند تنها مرتبط‌ ترین و مهم‌ ترین داده‌ ها از طریق شبکه ارتباطی تحویل سرور شوند. علاوه بر این، یک سیستم امنیتی برای محافظت، نظارت و کنترل انتقال داده ها از شبکه شهر هوشمند و جلوگیری از دسترسی غیر مجاز به شبکه اینترنت اشیا پلت فرم داده شهر پیاده سازی شده است.

در کنار راه حل های اینترنت اشیا، شهرهای هوشمند از فناوری هایی نیز استفاده می کنند که عبارتند از:

ویژگی های شهر هوشمند

ترکیب اتوماسیون، یادگیری ماشین و اینترنت اشیا امکان پذیرش فناوری‌ های شهر هوشمند را برای کاربردهای مختلف فراهم می‌کند. به عنوان مثال، پارکینگ هوشمند می تواند به رانندگان کمک کند تا جای پارک را پیدا کنند و همچنین امکان پرداخت دیجیتالی را فراهم می کند.

مثال دیگر مدیریت ترافیک هوشمند برای نظارت بر جریان ترافیک و بهینه‌ سازی چراغ‌ های راهنمایی برای کاهش ازدحام است، در حالی که خدمات اشتراک‌ گذاری سواری نیز می‌تواند توسط زیر ساخت شهر هوشمند مدیریت شود.

ویژگی‌ های شهر هوشمند همچنین می‌ تواند شامل صرفه‌ جویی در مصرف انرژی و کارایی محیط‌ زیست باشد، مانند چراغ‌ های خیابانی که هنگام خالی بودن جاده‌ ها کم‌نور می‌شوند. چنین فناوری‌ های شبکه هوشمند می‌توانند همه چیز را از عملیات تا تعمیر و نگهداری و برنامه‌ ریزی تا منابع تغذیه بهبود بخشند.

طرح‌ های شهر هوشمند همچنین می‌تواند برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی و آلودگی هوا و همچنین مدیریت زباله و بهداشت از طریق جمع‌ آوری زباله، سطل‌ ها و سیستم‌ های مدیریت ناوگان مجهز به اینترنت استفاده شود.

گذشته از خدمات، شهرهای هوشمند امکان تدارک اقدامات ایمنی مانند نظارت بر مناطق با جرم و جنایت بالا یا استفاده از حسگرها را برای فعال کردن هشدار اولیه برای حوادثی مانند سیل، رانش زمین، طوفان یا خشک سالی فراهم می کنند.

ساختمان های هوشمند همچنین می توانند مدیریت زمان واقعی فضا یا نظارت بر سلامت سازه و بازخورد را برای تعیین زمان نیاز به تعمیرات ارائه دهند. همچنین شهروندان می توانند با دسترسی به این سامانه، هرگونه مشکلی مانند چاله ها را به مسئولان اطلاع دهند، در حالی که حسگرها می توانند مشکلات زیرساختی مانند نشتی در لوله های آب را نیز رصد کنند.

علاوه بر این، فناوری شهر هوشمند می تواند کارایی تولید، کشاورزی شهری، مصرف انرژی و موارد دیگر را بهبود بخشد. شهرهای هوشمند می توانند انواع خدمات را برای ارائه راه حل های مشترک برای شهروندان به هم متصل کنند.

تاریخچه شهرهای هوشمند

شهر هوشمند

مفهوم شهرهای هوشمند از دهه‌های 1960 و 1970 آغاز شد، زمانی که دفتر تحلیل جامعه ایالات متحده شروع به استفاده از پایگاه‌ های داده، عکس‌ برداری هوایی و تجزیه و تحلیل خوشه‌ ای برای جمع‌ آوری داده‌ ها، هدایت منابع و صدور گزارش‌ ها به منظور هدایت خدمات، کاهش بلایا و کاهش فقر کرد. این امر منجر به ایجاد نسل اول شهرهای هوشمند شد.

اولین نسل شهر هوشمند توسط ارائه دهندگان فناوری برای درک پیامدهای فناوری در زندگی روزمره ارائه شد. این منجر به نسل دوم شهر هوشمند شد که به این موضوع پرداخت که چگونه فناوری‌ های هوشمند و سایر نوآوری‌ها می‌توانند راه‌ حل‌ های شهری را ایجاد کنند. نسل سوم شهر هوشمند کنترل را از ارائه‌ دهندگان فناوری و رهبران شهر گرفت، در عوض مدلی را ایجاد کرد که عموم را درگیر کرد و مشارکت اجتماعی و مشارکت جامعه را ممکن ساخت.

این مدل نسل سوم توسط وین اتخاذ شد، که با شرکت محلی انرژی وین همکاری کرد و به شهروندان اجازه داد در نیروگاه های خورشیدی محلی سرمایه گذاری کنند و همچنین با مردم برای حل مسایل برابری جنسیتی و مسکن مقرون به صرفه همکاری کنند. چنین پذیرشی در سراسر جهان، از جمله در ونکوور، که در آن 30000 شهروند طرح اقدام ونکوور سبز ترین شهر 2020 را ایجاد کردند، ادامه یافته است.

شهرهای هوشمند چگونه کار می کنند

شهرهای هوشمند چهار مرحله را برای بهبود کیفیت زندگی و امکان رشد اقتصادی از طریق شبکه ای از دستگاه های متصل اینترنت اشیا و سایر فناوری ها دنبال می کنند. این مراحل به شرح زیر است:

  •  مجموعه – حسگرهای هوشمند داده ها را در زمان واقعی جمع آوری می کنند
  • تجزیه و تحلیل – داده ها برای به دست آوردن بینشی در مورد عملکرد خدمات و عملیات شهری تجزیه و تحلیل می شوند
  • ارتباطات – نتایج تجزیه و تحلیل داده ها به تصمیم گیرندگان منتقل می شود
  • اقدام – اقدام برای بهبود عملیات، مدیریت دارایی ها و بهبود کیفیت زندگی شهر برای ساکنان انجام می شود.

چارچوب ICT داده های بلادرنگ از دارایی ها، اشیا و ماشین های متصل را برای بهبود تصمیم گیری گرد هم می آورد. با این حال، علاوه بر این، شهروندان می توانند از طریق دستگاه های تلفن همراه و وسایل نقلیه و ساختمان های متصل با اکوسیستم های شهر هوشمند درگیر شوند و با آنها تعامل داشته باشند. با جفت کردن دستگاه‌ ها با داده‌ ها و زیر ساخت‌ های شهر، کاهش هزینه‌ ها، بهبود پایداری و ساده‌ سازی عواملی مانند توزیع انرژی و جمع‌ آوری زباله و همچنین کاهش تراکم ترافیک و بهبود کیفیت هوا امکان‌ پذیر است.

چرا شهرهای هوشمند مهم هستند

54 درصد از جمعیت جهان در شهرها زندگی می کنند و پیش بینی می شود این میزان تا سال 2050 به 66 درصد افزایش یابد و در سه دهه آینده 2.5 میلیارد نفر به جمعیت شهری اضافه شود. با این رشد جمعیت مورد انتظار نیاز به مدیریت پایداری زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی منابع وجود دارد.

شهرهای هوشمند این امکان را به شهروندان و مقامات دولتی محلی می دهند تا برای راه اندازی طرح ها و استفاده از فناوری های هوشمند برای مدیریت دارایی ها و منابع در محیط شهری رو به رشد با یکدیگر همکاری کنند.

تاریخچه شروع شهرهای هوشمند

چه نیازی به آنها داریم؟

یک شهر هوشمند باید محیط شهری را فراهم کند که کیفیت زندگی بالایی را به ساکنان ارائه دهد و در عین حال رشد اقتصادی را نیز به همراه داشته باشد. این به معنای ارائه مجموعه ای از خدمات مشترک با کاهش هزینه های زیرساختی به شهروندان است.

این امر با توجه به رشد جمعیت در آینده در مناطق شهری که در آن استفاده کارآمدتر از زیر ساخت ها و دارایی ها مورد نیاز است، اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. خدمات و برنامه های کاربردی شهر هوشمند امکان این پیشرفت ها را فراهم می کند که منجر به کیفیت زندگی بالاتر برای شهروندان می شود.

بهبود شهر هوشمند همچنین ارزش جدیدی از زیر ساخت‌ های موجود ایجاد می‌کند و در عین حال جریان‌ های درآمدی جدید و کارایی عملیاتی ایجاد می‌کند تا به صرفه‌ جویی در هزینه‌ ها برای دولت‌ ها و شهروندان کمک کند.

آیا شهرهای هوشمند پایدار هستند؟

پایداری یکی از جنبه های مهم شهرهای هوشمند است. زیرا آن ها به دنبال بهبود کارایی در مناطق شهری و بهبود رفاه شهروندان هستند. شهرها مزایای زیست محیطی زیادی دارند، مانند ردپای جغرافیایی کوچک تر، اما برخی از اثرات منفی نیز دارند، از جمله استفاده از سوخت های فسیلی برای تامین انرژی آن ها. با این حال، فناوری‌ های هوشمند می‌ توانند به کاهش این اثرات منفی، مانند اجرای یک سیستم حمل‌ و نقل الکتریکی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ ای کمک کنند. وسایل نقلیه الکتریکی همچنین می توانند به تنظیم فرکانس شبکه الکتریکی در زمانی که در حال استفاده نیستند کمک کنند.

چنین گزینه های حمل و نقل پایدار همچنین باعث کاهش تعداد خودروها در مناطق شهری می شود. زیرا انتظار می رود وسایل نقلیه خودران نیاز به مالکیت خودرو را در میان جمعیت کاهش دهند. ایجاد چنین راه حل های پایدار می تواند مزایای زیست محیطی و اجتماعی را به همراه داشته باشد.

چالش های شهر هوشمند

با وجود تمام مزایای ارائه شده توسط شهرهای هوشمند، چالش هایی نیز وجود دارد که باید بر آن ها غلبه کرد. این ها شامل مقامات دولتی است که اجازه مشارکت گسترده شهروندان را می دهند. همچنین نیاز است که بخش خصوصی و دولتی با ساکنان همسو شوند تا همه بتوانند به طور مثبت به جامعه کمک کنند.

پروژه های شهر هوشمند باید از طریق پورتال داده باز یا اپلیکیشن موبایل شفاف و در دسترس شهروندان باشد. این به ساکنان اجازه می دهد تا با داده ها درگیر شوند و وظایف شخصی مانند پرداخت صورت حساب ها، یافتن گزینه های حمل و نقل کارآمد و ارزیابی مصرف انرژی در خانه را انجام دهند.

همه این ها مستلزم یک سیستم محکم و ایمن از جمع آوری و ذخیره سازی داده ها برای جلوگیری از هک یا سو استفاده است. برای جلوگیری از بروز مشکلات حریم خصوصی، داده‌ های شهر هوشمند نیز باید ناشناس باشند.

بزرگ ترین چالش احتمالاً مربوط به اتصال است، با هزاران یا حتی میلیون ها دستگاه IoT که نیاز به اتصال و کار هماهنگ دارند. این امر امکان پیوستن به خدمات و بهبودهای مداوم را با افزایش تقاضا فراهم می کند.

گذشته از فناوری، شهرهای هوشمند همچنین باید عوامل اجتماعی را در نظر بگیرند که بافت فرهنگی جذابی برای ساکنان فراهم می‌کند و حس مکان را ارائه می‌دهد. این امر به ویژه برای شهرهایی که از ابتدا ایجاد می شوند و نیاز به جذب ساکنان دارند، بسیار مهم است.

آیا آنها امن هستند؟

اینترنت اشیا

شهرهای هوشمند مزایای زیادی را برای بهبود ایمنی شهروندان ارائه می‌ دهند، مانند سیستم‌ های نظارت متصل، جاده‌ های هوشمند و نظارت بر ایمنی عمومی، اما در مورد محافظت از خود شهرهای هوشمند چطور؟

لازم است اطمینان حاصل شود که شهرهای هوشمند در برابر حملات سایبری، هک و سرقت داده ها محافظت می شوند و همچنین از صحت اطلاعات گزارش شده نیز اطمینان حاصل شود.

به منظور مدیریت امنیت شهرهای هوشمند نیاز به اجرای اقداماتی مانند انبارهای فیزیکی داده ها، مدیریت احراز هویت انعطاف پذیر و راه حل های ID وجود دارد. شهروندان باید به امنیت شهرهای هوشمند اعتماد کنند، به این معنی که دولت، شرکت‌ های بخش خصوصی، توسعه‌ دهندگان نرم‌ افزار، تولیدکنندگان دستگاه‌ ها، ارائه‌ دهندگان انرژی و مدیران خدمات شبکه باید برای ارائه راه‌ حل‌ های یکپارچه با اهداف اصلی امنیتی با یکدیگر همکاری کنند.

این اهداف امنیتی اصلی را می توان به صورت زیر تقسیم کرد:

  • در دسترس بودن: داده ها باید در زمان واقعی با دسترسی قابل اعتماد در دسترس باشند تا مطمئن شوند که عملکرد خود را در نظارت بر بخش های مختلف زیر ساخت شهر هوشمند انجام می دهند.
    ناپایداری: داده ها نه تنها باید به راحتی در دسترس باشند، بلکه باید دقیق نیز باشند. این همچنین به معنای محافظت در برابر دستکاری از خارج است.
  • محرمانه بودن: داده های حساس باید محرمانه و از دسترسی غیر مجاز محافظت شوند. این ممکن است به معنای استفاده از فایروال یا ناشناس کردن داده ها باشد.
  • پاسخگویی: کاربران سیستم باید در قبال اقدامات و تعامل خود با سیستم های داده حساس پاسخگو باشند. سیاهه های مربوط به کاربران باید ثبت کنند که چه کسی به اطلاعات دسترسی دارد تا از پاسخگویی در صورت بروز هرگونه مشکل اطمینان حاصل شود.

در حال حاضر قوانینی در کشورهای مختلف وضع شده است، مانند قانون بهبود امنیت سایبری اینترنت اشیا در ایالات متحده برای کمک به تعیین و ایجاد حداقل الزامات امنیتی برای دستگاه های متصل در شهرهای هوشمند.

نمونه های از شهر های هوشمند

شهرهای سراسر جهان در مراحل مختلف توسعه و پیاده سازی فناوری هوشمند هستند. با این حال، شهرهایی هستند که جلوتر از این منحنی بوده و مسیر ایجاد شهرهای کاملا هوشمند را پیش می برند. این شهرها شامل:

  • بارسلونا، اسپانیا
  • کلمبوس، اوهایو، ایالات متحده آمریکا
  • دبی، امارات متحده عربی
  • هنگ کنگ، چین
  • کانزاس سیتی، میسوری، ایالات متحده آمریکا
  • لندن، انگلستان
  • ملبورن، استرالیا
  • شهر نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا
  • ریکیاویک، ایسلند
  • سن دیگو، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا
  • سنگاپور
  • توکیو ژاپن
  • تورنتو، کانادا
  • وین، اتریش

ایالت شهری سنگاپور به عنوان یکی از پیشتازان در رقابت برای ایجاد شهرهای کاملاً هوشمند در نظر گرفته می شود، با دوربین های اینترنت اشیا که تمیزی فضاهای عمومی، تراکم جمعیت و حرکت وسایل نقلیه ثبت شده را نظارت می کنند. سنگاپور همچنین دارای سیستم هایی برای نظارت بر مصرف انرژی، مدیریت پسماند و مصرف آب در زمان واقعی است. علاوه بر این، تست خودروی خودران و سیستم نظارتی برای اطمینان از سلامت و رفاه سالمندان وجود دارد.

در جای دیگر، کانزاس سیتی چراغ های خیابانی هوشمند، کیوسک های تعاملی و بیش از 50 بلوک Wi-Fi رایگان را معرفی کرده است. جزئیات فضای پارکینگ، اندازه‌گیری جریان ترافیک و نقاط پر تراکم عابر پیاده نیز از طریق اپلیکیشن تجسم داده‌ های شهر در دسترس ساکنان هستند.

سن دیگو، در همین حال، 3200 حسگر هوشمند را برای بهینه سازی جریان ترافیک و پارکینگ و همچنین افزایش ایمنی عمومی و آگاهی محیطی نصب کرده است. وسایل نقلیه الکتریکی توسط ایستگاه های شارژ خورشیدی به برق و دوربین های متصل برای نظارت بر مشکلات ترافیکی و جرایم پشتیبانی می شوند.

سیستم‌ های نظارت بر ترافیک نیز در دبی وجود دارد که دارای راه حل‌ های پزشکی از راه دور و مراقبت‌های بهداشتی هوشمند و همچنین ساختمان‌ های هوشمند، تأسیسات، آموزش و گردشگری است. بارسلونا همچنین دارای سیستم‌ های حمل‌ و نقل هوشمند با ایستگاه‌ های اتوبوس است که درگاه‌ های شارژ Wi-Fi و USB رایگان، همراه با برنامه اشتراک‌ گذاری دوچرخه و یک برنامه پارکینگ هوشمند شامل گزینه‌ های پرداخت آنلاین ارائه می‌دهند. دما، آلودگی و صدا نیز با استفاده از حسگرهایی اندازه گیری می شوند که رطوبت و بارندگی را نیز پوشش می دهند.

نتیجه

ایجاد سیستم‌ های متصل هوشمند برای مناطق شهری ما مزایای زیادی برای شهروندان در سراسر جهان فراهم می‌کند، نه تنها برای بهبود کیفیت زندگی، بلکه برای تضمین پایداری و بهترین استفاده ممکن از منابع.

این راه حل ها به رویکردی واحد از سوی دولت و همچنین بخش خصوصی و خود ساکنان وابسته است. با این حال، با پشتیبانی و زیر ساخت صحیح، شهرهای هوشمند می‌توانند از پیشرفت‌ هایی مانند اینترنت اشیا برای بهبود زندگی ساکنان و ایجاد راه‌ حل‌ های زندگی مشترک برای شهروندان شهری در حال رشد جهانی استفاده کنند.

خانه هوشمند آیسا در بسیاری از فناوری های زیربنایی آینده هوشمند جدید، از جمله سنسورها، برق رسانی و راه حل های تولید برق، تخصص دارد.

فهرست مطالب

مقالات مرتبط
پارکینگ هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا
مقایسه NB-IoT و LTE-M در اینترنت اشیا
مقاله اینترنت اشیا و چالش افزایش امنیت در 2022
آشنایی با مهمترین پروتکل‌ های ارتباطی شهر هوشمند 2022
اقدامات لازم برای موفقیت شهر های هوشمند

اشتراک گذاری :

اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در email

7 پاسخ

  1. ممنون از توضیحاتی که دادید
    یک سوال داشتم
    شهر های هوشمند از چه پروتکل های ارتباطی استفاده می کنند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.