Размещено на http://www.allbest.ru/

Факультет математической экономики, статистики и информатики РЭУ им. Г.В. Плеханова

Обзор зарубежных проектов внедрения интернета вещей для городской среды

Хорошавина К.А., Захарова Е.В.

Аннотация

В данной статье речь идет о таких технологических решениях для городской среды, как «умная улица», «умная парковка», «умный город». Рассматривается модель сервисов M2M (Machine-To-Machine) консорциума «oneM2M» и IoT (Internet Of Things). Приводятся примеры проектов, реализованные в зарубежных городах, которые успешно функционируют по сей день и совершенствуют процесс городского управления. Описан основной принцип работы и функциональные возможности таких интернет вещей, обозначен эффект от их внедрения и главные достоинства. Мы сосредоточим свое внимании на наиболее модернизированных и технологичных городах в развивающихся странах.

Ключевые слова: умный город, умная парковка, умная улица, сервисы, Интернет вещей, oneM2M, единое информационное пространство (ЕИП).

Annotation

In this article, we will discuss such technological solutions for the urban environment as "smart street", "smart parking", "smart city". The model of services M2M (Machine-To-Machine) of consortium "oneM2M" and IoT (Internet Of Things). We will present examples of projects implemented in foreign cities, which successfully function to this day and improve the process of urban management. In addition, we will describe the basic principle of operation and functionality of these Internet things, the effect from their introduction and the main advantages. We will focus on the most modernized and technologically advanced cities in developing countries.

Keywords: smart city, smart parking, smart street, services, Internet of things, oneM2M, Unified information space (EIP).

Жизнь современного человека не стоит на месте. С каждым годом мир становится все более модернизированным и современным, появляются умные технологии, без которых мы не представляем ни дня своей жизни. Казалось бы, что современного можно привнести в обыденные городские объекты, такие как улицы, дороги, автостоянки? Но словосочетания «умная улица», «умная автостоянка», «умный квартал» становятся все более популярными на рынке интернет вещей и постепенно внедряются на улицы «умных городов» по всему миру.

В соответствии с [1, 2] единое информационное пространство на основе устройств Интернета должно соответствовать следующим требованиям: умный улица городской интернет

• используется совокупность информационных сервисов, к которым может подключаться любое устройство Интернета вещей;

• все устройства имеют IР - адреса и для своей работы используют облачные информационные сервисы;

• консолидированный набор данных хранится в центре обработки данных (ЦОД);

• беспроводные сенсорные сети, проводные сети или смешанные сети передачи данных обеспечивают устойчивую связь между устройствами;

• использование унифицированных программных интерфейсов (API) для взаимодействия устройств, которые могут получать данные сразу от других устройств Интернета вещей от разных производителей;

• любое устройство при подключении к единому информационному пространству (ЕИП) обладает возможностью идентификации в ЕИП и адаптации к существующим в данный момент условиям работы.

Также для формирования ЕИП используются устройства M2M, которые являются аналогами устройств Интернета вещей. Разница состоит лишь в том, что устройства Интернета вещей предоставляют пользователям ЕИП - людям пользовательские интерфейсы, а устройства М2М - нет [2].

Для обоснования структуры ЕИП на основе устройств Интернета вещей может быть использована многоуровневая модель консорциума oneM2M. Модель обеспечивает предоставление M2M («Machine-to-Machine») - сервисов и включает три слоя [3]:

• слой программных приложений для непосредственного управления ЖКХ (Application Entity, AE);

• слой общих информационных сервисов (Common Service Entity, CSE);

• слой услуг связи (Network Service Entity, NSE).

Внедрение устройств Интернета вещей для управления ЖКХ приводит появлению следующих уровней обмена данными [4]:

1. Верхний уровень - облачные ЦОД, предоставляющие ресурсы для работы программных приложений, используемых жителями.

2. Средний уровень. Распределенные управляющие ЦОД, обеспечивающих взаимодействие устройств.

3. Нижний уровень. Вычислительные устройства в соответствии с иерархией: А. Мобильные устройства жильцов.

Б. Статичные вычислительные устройства (элементы вычислительной сети, серверы, «настольные» ПЭВМ, принтеры, сканеры).

В. Устройства мобильных объектов, которые могут быть источником данных (транспорт).

Г. Устройства стационарных объектов, которые могут быть источником данных (данные, характеризующие свойства домов, мостов и т.д.).

Д. Встроенные устройства (контроллеры, датчики).

Так называемые умные технологии для городской среды берут свое начало еще в 2010 году, где впервые на городских улицах было установлено более 12,5 тысячи сенсоров, которые измеряли все, начиная с объема мусора в контейнерах и свободных мест на парковках, и заканчивая количеством машин и пешеходов на дорогах, а датчики на служебных автомобилях и полицейских машинах отслеживали уровень загрязнения воздуха. Все это было испробовано на улицах испанского города Сантандер, который был выбран Европейским союзом в качестве экспериментального умного города. [5]

Данный пилотный проект помог не только улучшить в целом жизнь испанцев, но и решить некоторые экономические трудности путем сокращения расходов, например, на электропитание за счет управления освещением на улицах города.

Еще одним технологическим решением данного проекта стало внедрение умного управления городскими светофорами, которые автоматически регулировали движение исходя из данных, получаемых датчиками на них. При приближении к светофору машины скорой помощи датчики фиксировали звук серены, и он перестраивал свою работу так, чтобы быстрее освободить дорогу.

Говоря о стоимости данных нововведений, отметим, что они обошлись Сантандеру в 11 млн евро, которые городу достались по гранту Евросоюза. Несмотря на высокую стоимость, людям стало легче планировать свою жизнь, отслеживая информацию на своих смартфонах, в которых установлены специальные приложения, синхронизирующиеся с приборами на улицах города.

В 2011 году еще один испанский город стал счастливым обладателем умных технологий на улицах и кварталах. Так в городе Сан-Кугат-дель-Валес провинции Барселона стартовал проект «умная улица», направленный на сокращение расходов не только электроэнергии, но и работы коммунальных служб путем рационального использования ресурсов. Например, на всех контейнерах с мусором были установлены датчики, которые отслеживали их загруженность и в режиме реального времени передавали информацию в департамент городского управления. Также сенсорами и датчиками были оснащены автомобильные парковки, где на табло отображалось количество занятых и свободных мест.

Очевидно, что именно «умная парковка» стала самым востребованным нововведением среди населения, ведь исходя из данных опросов, проводившихся компанией-лидером европейского рынка по управлению парковками, водителям приходится проезжать до 5 км в поисках места, где можно припарковаться, затрачивая при этом во время поиска горючего почти на 1,5 евро.

Принцип работы таких парковок достаточно сложен. При въезде на территорию умной стоянки установлен "лежачий полицейский", предназначенный не только для снижения скорости машины, а также для регистрации наличия автомобиля. Затем делается снимок государственного номера. Изображение анализируется по технологии Optical Character Recognition - оптическое распознавание текста. Этот номер сохраняется и сверяется с базой данных. По этой же схеме фиксируются и другие данные: дата и время приезда на стоянку, арендуемое место и фотография водителя. Далее система определяет место каждому автомобилю, который попадает на территорию парковки. Все места на стоянке имеют световые индикаторы и фотодатчики, определяющие их занятость. Фотодатчики снабжают систему данными о том, сколько мест на стоянке свободно и где они расположены. Над свободными парковочными местами загорается зеленый сигнал, указывающий водителю на то, что место освободилось и его можно занять. Затем фотодатчик регистрирует появление в ячейке автомобиля, уведомляя «умную парковку», которая гасит световой индикатор над занятым местом. [6]

После того, как парковочное место освобождается, система помогает владельцу найти дорогу к выходу, где государственный номер снова сканируется, по которому в базу данных заносится время парковки данного автомобиля. Автоматически на табло отображается плата за парковку.

Рисунок 1. «Схема «умной парковки»

Еще одним преимуществом «умной парковки» является то, что водитель может внести оплату не только на месте, но и при помощи специального мобильного приложения. Также в нем есть возможность отслеживания наличия свободных мест при помощи специальной карты, на которой в режиме реального времени отображается вся информация о загрузке автостоянки.

Система управления парковочными местами, включающая в себя датчики присутствия, карту расположения парковочных мест, обновляющуюся в режиме реального времени, и модуль оплаты стоимости парковки представляют собой важный этап на пути к созданию полностью автоматизированной стоянки будущего. Уже в ближайшее время водители смогут просто оставлять свои транспортные средства у въезда на парковочную площадку, а с помощью специального приложения они смогут отдавать автомобилям команду самостоятельно находить свободное место и парковаться, а также самостоятельно выезжать с парковки.

Благодаря грамотному анализу данных, система «умной автостоянки» может на основе имеющихся данных о занятости парковочных мест и времени, проинформировать водителей в часпик о свободных местах на парковочных площадках, а также спрогнозировать загрузку городских парковок в будущем, что позволит значительно снизить нагрузку на транспортную систему города в наиболее загруженное время суток. [7]

Говоря о транспортных проблемах, стоит упомянуть об успешных проектах, внедряемых для снижения уровня пробок в городе. Так в 2012 году в Лионе администрация города начала сотрудничество с компанией IBM. Используя данные в реальном времени и самообучающиеся алгоритмы, операторы системы могут закрывать дороги, предоставляя пути объезда наиболее загруженных участков и менять маршруты так, чтобы избежать аварий и пробок.

Все вышеперечисленные объекты, входящие в общую систему «умного города», приносят значительную пользу только в том случае, когда вся необходимая информация исследуется одновременно, тем самым данные из большого количества источников, анализируемые совместно, почти всегда предоставляют большую ценность, чем те данные, которые анализируются по отдельности. Ярким примером является рациональное распределение ресурсов городских служб Нью-Йорка, где при помощи специализированной системы обеспечивается одновременный анализ происходящих происшествий в округе, неоплаченных налогов и коммунальных услуг, позволяющий выявить конкретные районы, где вероятность пожара выше чем в других. Тем самым обеспечивается слаженная работа пожарных инспекторов, которые не теряют время, проводя ненужные проверки.

Намного тяжелее внедрять такие «умные» системы в менее технологически развитые города с уже устоявшейся системой организации жизнедеятельности. Гораздо удобнее учитывать новые технологии еще при формировании плана нового города. Одним из таких «умных городов» является Сонгдо в Южной Корее. При проектировании плана города уже были заложены такие возможности, как: встроенные терминалы в домах и офисах, соединяющиеся с системой мониторинга, и умная система регулирования спроса и потребления электроэнергии. Более того, данная система электроэнергии будет напрямую взаимосвязана с утилизацией отходов, что обеспечит не только экологически чистую переработку мусора, но и генерацию электричества за счет нее. Всего в создание данного города было инвестировано около 35 миллиардов долларов.

Рисунок 2. «План «умного города» Сонгдо»

По нашему мнению, Россия должна не отставать от зарубежных стран в направлении развития инфокоммуникационных сервисов для «умных городов», а также должны проводиться работы по совершенствованию городских платформ. Это может быть осуществлено посредством присоединения к уже существующим европейским проектам или тем, которые находятся на стадии разработки.

Подводя итоги, хочется отметить, что в 21 веке состояние городской среды не определяется лишь наличием инфраструктуры. Умному городу необходимы умные решения, которые обеспечивают качественно новое развитие, тем самым поддерживая уровень жизни современного человека за счет применения инновационных технологий, которые предусматривают экономичное и экологичное использование городских систем жизнедеятельности. [8]

Список литературы

1. Шнепс-Шнеппе М.А., Намиот Д.Е., Сухомлин В.А. О создании единого информационного пространства общества // International Journal of Open Information Technologies. 2015. Т. 3. №.2. С.1-10.

2. Намиот Д.Е., Куприяновский В.П., Синягов С.А. Инфокоммуникационные сервисы в умном городе // International Journal of Open Information Technologies. 2016. Т. 4. №. 4 С.1-9.

3. Шнепс-Шнеппе М. А. Как строить умный город Часть 2. Организация «oneM2M» как прототип в области стандартов умного города // International Journal of Open Information Technologies. 2016. Т. 4. №. 2. С.11-17.

4. Попов А.А. Интернет вещей - одно из направлений инновационного развития ИТинфраструктуры организации по управлению многоквартирными домами / Актуальные вопросы образования и науки: Сборник научных трудов по материалам Международной научнопрактической конференции 30 декабря 2013 г.: в 14 частях. Часть 4; М-во обр. и науки РФ. Тамбов: Издательство ТРОО «Бизнес-Наука-Общество». 2014. С. 109-117.

5. Rebuplic [электронный ресурс] /Статья: Умные города: на что способны Лион, Нью-Йорк и Москва/ Режим доступа: https://republic.ru/posts/55573

6. Bacnet [электронный ресурс]/ Статья: Умная автостоянка/ Режим доступа: http://www.bacnet.ru/knowledge-base/articles/

7. АБС-авто [электронный ресурс] /Статья: "Умная" парковка/ Режим доступа: http://www.abs-magazine.ru/article/umnaja-parkovka

8. City-smart [электронный ресурс] / Режим доступа: https://city-smart.ru

Размещено на Allbest.ru