شهر هوشمند چیست ؟ تعریف و مثالهای واقعی شهر هوشمند

شهر هوشمند چیست ؟تعریف و مثال‌ها

شهر هوشمند از اطلاعات و تکنولوژی ارتباطی برای ارتقا دادن راندمان موثر , اشتراک گذاشتن اطلاعات با عموم و فراهم کردن کیفیت بهتری از خدمات دولت و رفاه شهروندان استفاده میکند.

هدف اساسی شهر هوشمند , بهینه سازی فعالیت‌های شهری و بالا بردن رشد اقتصادی است در حین اینکه از طرفی دیگر نیز کیفیت زندگی را برای شهروند با استفاده از تکنولوژی هوشمند و تحلیل داده‌ها ارتقا می‌دهد.

هوشمندی یک شهر بر اساس مجموعه ای از کاراکترها تعیین می‌شود شامل:

• زیربنای مستقر اطراف تکنولوژی
• محیط اولیه
• فعالیت‌های حمل و نقل عمومی موثر و قوی
• پلن های شهری مطمئن و مترقی
• مردم قادرند که در شهر کار و زندگی کنند با استفاده از منابعش

موفقیت شهر هوشمند وابسته است به ارتباط بین بخشه‌ای عمومی و خصوصی به همان اندازه از کار برای ساختن و نگه داشتن محیط داده محور که  از پول دولت محلی استخراج می‌شود.

برای مثال دوربین‌های نظارتی هوشمند شاید به داده‌های ورودی و تکنولوژی از چندین شرکت نیاز داشته باشند.

جدا از تکنولوژی استفاده شده در شهر هوشمند , همچنین نیاز هست به تحلیل داده‌ها برای نظارت بر اطلاعات فراهم شده توسط سیستم‌های شهر هوشمند که هر مشکلی می‌تواند شناسایی شود و پیشرفت ایجاد شود.

تعریف شهر هوشمند:

تعاریف زیادی وجود دارد که چه چیزهایی یک شهر را هوشمند میکند

برای مثال IBM  تعریف میکند که “شهر هوشمند شهری است که باعث استفاده بهینه از همه اطلاعات درهم تنیده و مناسب امروزی برای بهتر فهمیدن و کنترل بهتر عملیاتی و بهینه سازی استفاده از منابع محدود می‌شود.

هرچند به بیان ساده , شهر هوشمند از قالب اطلاعات و تکنولوژی ارتباطات برای ساختن , استقرار و ترویج شیوه‌های توسعه برای رسیدگی به چالش‌های شهری و ایجاد زیرساخت‌های فعال و پایدار از نظر فنی استفاده میکند.

تکنولوژی‌های شهر هوشمند

شهرهای هوشمند از انواع نرم افزار ، رابط های کاربر و شبکه های ارتباطی در کنار اینترنت اشیاء (IOT) برای ارائه راه حل های متصل برای عموم استفاده می کنند

از این میان ، IoT  مهمترین است

 IoTشبکه ای از دستگاه های متصل است که داده‌ها را ارتباط و تبادل می کند. این می‌تواند شامل هر چیزی از وسایل نقلیه گرفته تا لوازم خانگی و سنسورهای خیابانی باشد

داده‌های جمع آوری شده از این دستگاه ها در ابر یا سرورها ذخیره می شوند تا امکان پیشرفت در کارآیی بخش دولتی و خصوصی ایجاد شود و مزایا و پیشرفت های اقتصادی را به زندگی شهروندان ارائه دهد.

 بسیاری از دستگاه های IoT از Edge Computing استفاده می کنند ، که تضمین می کند فقط داده‌های مهم و خیلی مهم از طریق شبکه ارتباطی ارائه می‌شود. علاوه بر این ، یک سیستم امنیتی برای محافظت ، نظارت و کنترل انتقال داده‌ها از شبکه شهر هوشمند و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به شبکه IoT بستر داده‌های شهر اجرا شده است

در کنار راه حل های IoT ، شهرهای هوشمند نیز از فناوری هایی استفاده می کنند از جمله:

• رابط های برنامه نویسی برنامه (API)
  هوش مصنوعی (AI)
  • خدمات محاسباتی ابری
  • داشبورد
• فراگیری ماشینی
  ارتباطات ماشین به ماشین
• شبکه های درهم تنیده شده

ترکیب اتوماسیون ، یادگیری ماشین و IoT امکان پذیرش فن آوری های شهر هوشمند را برای انواع برنامه ها فراهم می کند. به عنوان مثال ، پارکینگ هوشمند می‌تواند به رانندگان کمک کند تا فضای پارکینگ را پیدا کنند و همچنین امکان پرداخت دیجیتال را فراهم می کنند

مثال دیگر می‌تواند مدیریت ترافیک هوشمند برای نظارت بر جریان ترافیک و بهینه سازی چراغ های راهنمایی و رانندگی برای کاهش احتقان باشد ، در حالی که خدمات اشتراک گذاری سواری نیز می‌تواند توسط زیرساخت های شهر هوشمند مدیریت شود

ویژگی های شهر هوشمند همچنین می‌تواند شامل حفاظت از انرژی و راندمان های زیست محیطی مانند چراغ های خیابانی باشد که هنگام خالی بودن جاده ها کم رنگ است. چنین فن آوری های شبکه هوشمند می توانند همه چیز را از عملیات گرفته تا نگهداری و برنامه ریزی تا منبع تغذیه بهبود بخشند

از ابتکارات شهر هوشمند همچنین می توان برای مبارزه با تغییرات آب و هوا و آلودگی هوا و همچنین مدیریت پسماند و بهداشت از طریق جمع آوری زباله های فعال شده در اینترنت ، سطل ها و سیستم‌های مدیریت ناوگان استفاده کرد

گذشته از خدمات ، شهرهای هوشمند امکان تهیه اقدامات ایمنی مانند نظارت بر مناطق جرم بالا یا استفاده از سنسورها را فراهم می کنند تا هشدار زودهنگام برای حوادثی مانند سیل ، لغزش ، طوفان یا خشکسالی را فراهم کنند.

ساختمانهای هوشمند همچنین می توانند مدیریت فضا در زمان واقعی یا نظارت بر سلامت ساختاری و بازخورد را ارائه دهند تا در هنگام لزوم تعمیرات مشخص شود. شهروندان همچنین می توانند به این سیستم دسترسی پیدا کنند تا به مقامات در مورد هرگونه مشکل مانند چاله ها اطلاع دهند ، در حالی که سنسورها همچنین می توانند مشکلات زیرساختی مانند نشت در لوله های آب را کنترل کنند

علاوه بر این ، فناوری شهر هوشمند می‌تواند کارایی تولید ، کشاورزی شهری ، مصرف انرژی و موارد دیگر را بهبود بخشد

شهرهای هوشمند می توانند همه نوع خدمات را برای ارائه راه حل های پیوسته برای شهروندان متصل کنند

تاریخچه شهرهای هوشمند :

مفهوم شهرهای هوشمند از دهه 1960 و 1970 آغاز شد که دفتر تجزیه و تحلیل جامعه ایالات متحده با استفاده از بانکهای اطلاعاتی ، عکاسی هوایی و تجزیه و تحلیل خوشه ای برای جمع آوری داده‌ها ، منابع مستقیم و گزارش های صادر شده به منظور هدایت خدمات ، کاهش در برابر بلایای طبیعی و کاهش فقر شروع به کار کرد. این منجر به ایجاد نسل اول شهرهای هوشمند شد

اولین نسل از شهر هوشمند توسط ارائه دهندگان فناوری برای درک پیامدهای فناوری در زندگی روزمره تحویل داده شد

این منجر به نسل دوم شهر هوشمند شد ، که به این نتیجه رسید که چگونه فناوری های هوشمند و سایر نوآوری ها می توانند به راه حل های شهرداری بپیوندند. نسل سوم شهر هوشمند کنترل را از ارائه دهندگان فناوری و رهبران شهر دور کرد ، در عوض الگویی را ایجاد کرد که مردم را درگیر کرد و ورود اجتماعی و تعامل جامعه را فعال کرد.

این مدل نسل سوم توسط وین به تصویب رسید ، که با شرکت محلی وین انرژی همکاری ایجاد کرد و به شهروندان این امکان را می داد تا در نیروگاه های خورشیدی محلی سرمایه گذاری کنند و همچنین با مردم همکاری کنند تا برابری جنسیتی و مسائل مسکن ارزان قیمت را حل کنند. چنین فرزندخواندگی در سراسر جهان ادامه یافته است ، از جمله در ونکوور ، جایی که 30000 شهروند دوباره ایجاد کردند  برنامه اقدام ونکوور را تا سبزترین شهر 2020 را ایجاد کردند.

شهر هوشمند چگونه کار می کنند :

شهرهای هوشمند از چهار مرحله برای بهبود کیفیت زندگی و فعال کردن رشد اقتصادی از طریق شبکه ای از دستگاه های IoT متصل و سایر فناوری ها پیروی می کنند. این مراحل به شرح زیر است:

 1 مجموعه – سنسورهای هوشمند داده‌های زمان واقعی را جمع می کنند
2 تجزیه و تحلیل – داده‌ها برای به دست آوردن بینش در مورد عملکرد خدمات و عملیات شهری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است
3 ارتباطات – نتایج تجزیه و تحلیل داده‌ها به تصمیم گیرندگان ابلاغ می‌شود
4 اقدام – برای بهبود عملیات ، مدیریت دارایی و بهبود کیفیت زندگی شهر برای ساکنان اقدام شده است

چارچوب ICT داده‌های زمان واقعی را از دارایی ها ، اشیاء و ماشین های متصل برای بهبود تصمیم گیری جمع می کند. با این حال ، علاوه بر این ، شهروندان قادر به تعامل و تعامل با اکوسیستم‌های شهر هوشمند از طریق دستگاه های تلفن همراه و وسایل نقلیه و ساختمانهای متصل هستند

با جفت شدن دستگاه ها با داده‌ها و زیرساخت های شهر ، می توان هزینه ها را کاهش داد ، پایداری را بهبود بخشید و عوامل ساده مانند توزیع انرژی و جمع آوری امتناع ، و همچنین ارائه تراکم کاهش ترافیک و بهبود کیفیت هوا را کاهش داد.

چرا شهر هوشمند مهم اند:

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

شهرهای هوشمند به شهروندان و مقامات دولت محلی اجازه می دهند تا برای راه اندازی ابتکارات و استفاده از فناوری های هوشمند برای مدیریت دارایی ها و منابع در محیط رو به رشد شهری همکاری کنند.

چرا ما به شهر هوشمند نیاز داریم ؟

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

این امر با توجه به رشد آینده جمعیت در مناطق شهری ، جایی که استفاده کارآمدتر از زیرساخت ها و دارایی ها مورد نیاز است ، به طور فزاینده ای اهمیت می یابد. خدمات و برنامه های شهر هوشمند این پیشرفت ها را فراهم می کند که منجر به کیفیت بالاتر زندگی برای شهروندان خواهد شد.

پیشرفت های شهر هوشمند همچنین ضمن ایجاد جریان جدید درآمد و راندمان عملیاتی برای کمک به صرفه جویی در پول برای دولت ها و شهروندان ، ارزش جدیدی را از زیرساخت های موجود ارائه می دهد.

آیا شهر هوشمند پایدار هستند؟

پایداری جنبه مهمی از شهرهای هوشمند است زیرا آنها به دنبال بهبود کارآیی در مناطق شهری و بهبود رفاه شهروندان هستند. شهرها مزایای زیست محیطی بسیاری از جمله ردپاهای جغرافیایی کوچکتر را ارائه می دهند اما همچنین تأثیرات منفی از جمله استفاده از سوخت های فسیلی برای تأمین نیرو دارند

با این حال ، فن آوری های هوشمند می توانند به کاهش این اثرات منفی کمک کنند ، از جمله از طریق اجرای سیستم حمل و نقل برقی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای. وسایل نقلیه برقی همچنین می توانند در تنظیم فرکانس شبکه برقی در حالی که استفاده نمی شوند کمک کنند

چنین گزینه های حمل و نقل پایدار همچنین باید شاهد کاهش تعداد خودروها در مناطق شهری باشد زیرا انتظار می رود وسایل نقلیه خودمختار نیاز به مالکیت خودرو را در بین جمعیت کاهش دهد

ایجاد چنین راه حل های پایدار می‌تواند مزایای زیست محیطی و اجتماعی را به همراه داشته باشد

چالش های شهر هوشمند؟

برای تمام مزایای ارائه شده توسط شهرهای هوشمند ، چالش هایی برای غلبه بر آن نیز وجود دارد. این موارد شامل مقامات دولتی می‌شود که مشارکت گسترده ای از شهروندان را فراهم می کنند. همچنین نیاز به بخش های خصوصی و دولتی برای هماهنگی با ساکنان وجود دارد تا همه بتوانند در جامعه نقش مثبت داشته باشند

پروژه های شهر هوشمند باید از طریق یک پرتال داده باز یا برنامه تلفن همراه شفاف و در دسترس شهروندان باشند. این به ساکنان اجازه می دهد تا با داده‌ها درگیر شوند و کارهای شخصی مانند پرداخت صورتحساب ، یافتن گزینه های حمل و نقل کارآمد و ارزیابی مصرف انرژی در خانه را انجام دهند

این همه به یک سیستم جامد و ایمن از جمع آوری و ذخیره داده‌ها برای جلوگیری از هک یا سوء استفاده نیاز دارد. برای جلوگیری از بروز مشکلات حریم خصوصی ، داده‌های شهر هوشمند نیز باید ناشناس شوند

بزرگترین چالش احتمالاً اتصال است و هزاران یا حتی میلیون ها دستگاه IoT نیاز به اتصال و کار در اتحاد دارند. این امر باعث می‌شود تا با افزایش تقاضا ، به خدمات پیوسته و پیشرفت های مداوم انجام شود

گذشته از این فناوری ، شهرهای هوشمند همچنین باید عوامل اجتماعی را ارائه دهند که یک پارچه فرهنگی را برای ساکنان جذاب می کند و حس مکان را ارائه می دهد. این امر به ویژه برای شهرهایی که از ابتدا ایجاد می شوند و نیاز به جذب ساکنان دارند بسیار مهم است

آیا شهر هوشمند ایمن هستند؟

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

لازم است اطمینان حاصل شود که شهرهای هوشمند از حملات سایبری ، هک و سرقت داده‌ها محافظت می شوند و همچنین اطمینان حاصل می کنند که داده‌های گزارش شده دقیق است

به منظور مدیریت امنیت شهرهای هوشمند ، نیاز به اجرای اقداماتی مانند طاق های داده فیزیکی ، مدیریت احراز هویت انعطاف پذیر و راه حل های شناسه وجود دارد

شهروندان باید به امنیت شهرهای هوشمند اعتماد کنند ، این بدان معناست که دولت ، شرکت بخش خصوصی ، توسعه دهندگان نرم افزار ، تولید کنندگان دستگاه ، ارائه دهندگان انرژی و مدیران خدمات شبکه باید برای ارائه راه حل های یکپارچه با اهداف اصلی امنیتی همکاری کنند. این اهداف امنیتی اصلی را می توان به شرح زیر تقسیم کرد:

1 در دسترس بودن – داده‌ها باید در زمان واقعی با دسترسی قابل اعتماد در دسترس باشند تا اطمینان حاصل شود که عملکرد خود را در نظارت بر بخش های مختلف زیرساخت های شهر هوشمند انجام می دهد

2 بی اعتنایی- داده‌ها نه تنها باید به راحتی در دسترس باشند ، بلکه باید دقیق نیز باشند. این همچنین به معنای محافظت از دستکاری از خارج است

3 محرمانه بودن – داده‌های حساس باید از دسترسی غیرمجاز محرمانه و در امان نگه داشته شوند. این ممکن است به معنای استفاده از فایروال ها یا ناشناس سازی داده‌ها باشد

4 پاسخگویی – کاربران سیستم باید در مورد اقدامات و تعامل خود با سیستم‌های داده حساس پاسخگو باشند. ورود به سیستم کاربران باید ضبط کند که چه کسی به اطلاعات دسترسی دارد تا از مسئولیت پذیری اطمینان حاصل شود در صورت بروز هرگونه مشکل

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

نمونه های عملی شهر هوشمند::

شهرها در سراسر جهان در مراحل مختلف توسعه و اجرای فناوری هوشمند قرار دارند. با این حال ، چندین شهر هستند که از منحنی جلوتر هستند و مسیر ایجاد شهرهای کاملاً هوشمند را پیش می برند. این شامل:

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

ایالت شهر سنگاپور به عنوان یکی از دونده های جلو در مسابقه برای ایجاد شهرهای کاملاً هوشمند محسوب می‌شود و دوربین‌های IoT بر پاکیزگی فضاهای عمومی ، تراکم جمعیت و حرکت وسایل نقلیه ثبت شده نظارت می کنند. سنگاپور همچنین دارای سیستم‌هایی برای نظارت بر مصرف انرژی ، مدیریت پسماند و مصرف آب در زمان واقعی است. علاوه بر این ، آزمایش وسیله نقلیه خودمختار و یک سیستم نظارت برای اطمینان از سلامت و رفاه شهروندان سالخورده وجود دارد.

در جای دیگر ، کانزاس سیتی چراغهای هوشمند خیابان ، کیوسک های تعاملی و بیش از 50 بلوک WiFi رایگان را معرفی کرده است. جزئیات فضای پارکینگ ، اندازه گیری جریان ترافیک و لکه های عابر پیاده نیز از طریق برنامه تجسم داده‌های شهر در دسترس ساکنان است.

در همین حال ، سن دیگو 3200 سنسور هوشمند را برای بهینه سازی جریان ترافیک و پارکینگ و همچنین تقویت ایمنی عمومی و آگاهی از محیط زیست نصب کرده است. وسایل نقلیه برقی توسط ایستگاه های شارژ برقی توسط سیستم خورشیدی پشتیبانی می شوند و دوربین‌های متصل برای مشکلات ترافیکی و جرم.

سیستم‌های نظارت بر ترافیک نیز در دبی وجود دارد که دارای راه حل های درمانی از راه دور و مراقبت های بهداشتی و همچنین ساختمانهای هوشمند ، برنامه های کاربردی ، آموزش و گردشگری است. بارسلونا همچنین دارای سیستم‌های حمل و نقل هوشمند با ایستگاه های اتوبوس است که به همراه برنامه اشتراک دوچرخه و یک برنامه پارکینگ هوشمند از جمله گزینه های پرداخت آنلاین ارائه می دهد. دما ، آلودگی و سر و صدا نیز با استفاده از سنسورهایی که رطوبت و بارندگی را نیز در بر می گیرد اندازه گیری می‌شود.

جمع بندی شهر هوشمند:

ایجاد سیستم‌های متصل هوشمند برای مناطق شهری ما مزایای زیادی را برای شهروندان در سراسر جهان فراهم می کند ، نه تنها برای بهبود کیفیت زندگی بلکه برای اطمینان از پایداری و بهترین استفاده ممکن از منابع.

این راه حل ها به یک رویکرد یکپارچه از طرف دولت و همچنین بخش خصوصی و خود ساکنان بستگی دارد. با این حال ، با پشتیبانی صحیح و زیرساخت ها ، شهرهای هوشمند می توانند از پیشرفت هایی مانند اینترنت اشیاء برای تقویت زندگی ساکنان و ایجاد راه حل های زندگی در حال رشد برای شهروندان رو به رشد شهری استفاده کنند.

مقدمه ای بر چگونه یک سازمان هوشمند داشته باشیم؟