Преимущества удаленного сбора данных в умных городах: сферы применения, тенденции и инновации

Интернет вещей (IoT) и умный город: что это?

Интернет вещей (IoT) — это технология, позволяющая дистанционно получать данные от устройств, управлять устройствами на расстоянии и автоматизировать их работу. Различные устройства объединяют в единую сеть, подключившись к которой, можно получать исчерпывающую информацию и управлять работой этой системы. Такие устройства называют умными.

Интернет вещей позволяет:

Экономить время и контролировать работу устройств. Управлять устройствами можно удаленно, для этого не нужно личное присутствие.

Экономить ресурсы. Устройства работают только тогда, когда в этом есть необходимость.

Получать необходимые данные. IoT предоставляет возможность узнавать о местоположении устройства, состоянии его батареи и других параметрах.

Автоматизировать процессы. Большое количество рутинных задач можно передать машинам и технологиям.

Преимущества удаленного сбора данных для улучшения городской инфраструктуры детально описали сотрудники McKinsey Global Institute (MGI) в отчете «Smart cities: Digital solutions for a more livable future». Их исследование доказывает, что внедрение умных технологий в городскую инфраструктуру может заметно улучшить жизнь людей, сделать ее безопаснее и экологичнее. В частности, с помощью умных технологий можно:

• снизить смертность на 8–10%
• снизить время реагирования на экстренные ситуации на 20–35% 
• снизить заболеваемость на 8–15%
• на 15–20% сократить среднее время, которое горожане тратят, чтобы добраться до работы
• снизить количество выбросов парниковых газов на 10–15%
• сократить потребление воды на 20–30%

Таким образом, ценность удаленного сбора данных заключается в том, что эта технология делает жизнь удобнее, безопаснее и позволяет решить значительное количество задач без прямого участия людей. Далее мы подробнее расскажем о том, какие сферы городской жизни можно улучшить с помощью умных технологий, а также о проблемах и возможностях удаленного сбора данных для умных городов.

Сферы применения Интернета вещей

Инновации на базе Интернета вещей для сбора данных «умного города» внедряют в различных областях. Например, в промышленности, управлении городским транспортом, медицине, сельском хозяйстве.

Экология. Умные датчики позволяют профильным структурам мониторить различные данные в режиме реального времени. В частности, с их помощью можно следить за состоянием воздуха, отслеживая уровень его загрязнения.

Для городов, расположенных вблизи водоемов, актуален вопрос качества воды: умные устройства передают данные о состоянии воды в озерах, реках, морях и океанах. Это помогает держать под контролем качество воды, а также вовремя узнавать о выбросах химических веществ, авариях или море рыбы — и оперативно реагировать на такие события, устраняя проблемы на начальной стадии.

Транспорт и дорожное движение. Анализ статистических данных и применение умных технологий в сфере городского транспорта могут снизить расходы, оптимизировать маршруты и сделать жизнь жителей города комфортнее. В частности, с помощью умных устройств можно настроить гибкую работу светофоров, обеспечив водителям «зеленую улицу», пешеходам — безопасность, а экстренным службам — возможность беспрепятственно добираться до пунктов вызова, не попадая на красный свет.

Вот несколько кейсов, которые реализовали с помощью умных устройств власти Сеула.

Управление отходами. Положительные результаты сбора данных получают коммунальные службы, оптимизируя вывоз мусора. Для этого баки для отходов и мусоровозы оснащают датчиками. Умные устройства передают данные о заполненности контейнеров и локации ближайшей машины. В итоге маршрут водителей мусоровозов выстраивается таким образом, что они посещают только те места, где баки полны. Работа выполняется с максимальной эффективностью, а коммунальные компании снижают затраты на бензин. Также данная система дает возможность компаниям планировать бюджет, например, сократить количество машин или закупить нужное количество баков для районов, откуда, по статистике, мусора вывозят больше.

Безопасность. Умные устройства — система камер и разнообразные умные датчики — предоставляют городским службам обширную информацию о поведении людей, чрезвычайных и аварийных ситуациях. Эти данные поступают в режиме реального времени, так что ответственные службы могут оперативно отреагировать на ситуацию и ликвидировать угрозы безопасности на начальных стадиях.

Здравоохранение. Умные устройства и датчики могут передавать информацию о состоянии пациентов. Например, в Турции больным сахарным диабетом выдали глюкометры, которые удаленно передают сведения об уровне сахара в крови пациентов. У врачей был доступ к данных о состоянии пациентов в режиме реального времени — это позволяло сразу увидеть отклонения от нормы. Врачи фиксировали время, когда показатели менялись, и затем опрашивали пациентов.  Такая система давала возможность выяснить, что именно могло спровоцировать изменение уровня сахара.

Использование устойчивых решений для сбора данных в умных городах может значительно повысить уровень медицинских услуг и улучшить жизнь пациентов с хроническими заболеваниями.

Экономный расход ресурсов. Удаленное управление устройствами и умные системы могут сэкономить значительное количество ресурсов: с их помощью устройства можно запрограммировать таким образом, чтобы они работали только тогда, когда это действительно необходимо. Например, умные уличные светильники могут включаться на полную мощность, только когда поблизости появляются люди или транспортные средства, а в остальное время работать в экономном режиме. Это помогает экономить электроэнергию, а также создавать более комфортные условия для жильцов домов, которым в окна не будет всю ночь светить яркий свет фонарей.

Умные счетчики помогают оперативно выявлять проблемные объекты и обнаруживать перерасход электроэнергии. Например, коммунальная компания, изучив данные таких счетчиков, может выявить оборудование или светильники, которые потребляют неоправданно большое количество энергии. Возможно,  такие приборы требуют ремонта, а в фонарях достаточно заменить лампы на энергосберегающие — и это сократит расход электроэнергии.

Тенденции в сборе информации

Одна из новых тенденций в удаленном сборе данных для городского планирования — применение периферийных вычислений. До сих пор для связи умных устройств между собой использовали централизованные облачные вычисления обработки и хранения данных. Но у этого метода есть два существенных недостатка: задержка и ограничение пропускной способности. Периферийные вычисления позволяют значительно сократить время задержки, так как вычислительные мощности размещаются ближе к источнику данных.

Предварительная обработка и сжатие данных сокращают нагрузку на сеть, что увеличивает ее пропускную способность. Локальное хранение также повышает уровень безопасности данных. Периферийные решения в целом более надежны, обеспечивают более высокую скорость передачи данных и легче масштабируются. Все эти преимущества делают данный тип решений очень перспективным.

Последние разработки в области сбора данных используют возможности искусственного интеллекта. Это позволяет автоматизировать большее количество процессов и управлять устройствами в режиме реального времени.

Вычислительные возможности ИИ также помогают прогнозировать выход из строя промышленного оборудования, обнаруживать различные аномалии и отклонения от среднестатистических показателей. Анализируя такую информацию, можно оперативно отслеживать аварии, внештатные ситуации и другие события, требующие быстрой реакции.

Проблемы при применении новых подходов в IoT

Вложения в инфраструктуру. Каждый город решает с помощью умный устройств свои уникальные проблемы. Чтобы реализовать такое решение, необходимо собрать нужную информацию, исследовать проблему, разработать проект, закупить необходимые устройства и наладить работу системы. Все это требует времени и значительных инвестиций.

Совместимость устройств. Чтобы решение работало стабильно, все устройства должны использовать единые стандарты. Это требует подключения программистов.

Обеспечение безопасности. Для комплексной работы Интернета вещей задействуют обширную базу данных, в том числе и персональных. А для решений, в которых дополнительно задействован ИИ, защита данных становится одним из важнейших вопросов.

Обеспечение граждан доступом к цифровым технологиям. Если проект предусматривает личную включенность людей (например, кейс с умными глюкометрами), то каждого его участника нужно обеспечить необходимыми устройствами, а возможно, и обучить пользоваться определенными программами.

Технологии интернета вещей позволяют значительно улучшить жизнь городов: удаленно управлять устройствами в режиме реального времени, автоматизировать и оптимизировать множество процессов. Преимущества удаленного сбора данных для умных городов — это возможность сделать жизнь в них  безопаснее, экологичнее и экономичнее.