Seit der Einführung der Idee "Smart City" ist die Technologie des "Internet der Dinge" (Internet of things - IoT) eine der wichtigsten Säulen bei der Smart-City-Entwicklung . Neue Technologien schreiten zügig voran und immer mehr Länder nutzen die Vernetzung der nächsten Generation. So wird auch die IoT-Technologie weiter wachsen und einen größeren Einfluss auf die Art und Weise haben, wie wir zukünftig leben. In diesem Artikel gehen wir auf IoT und seine Bedeutung für die Entwicklung von Smart Cities ein und zeigen einige Beispiele.
- Einführung
- Was ist IoT (Internet of things)?
- Warum ist IoT so wichtig für Smart Cities?
- Beispiele für Smart City IoT-Lösungen
- Wie können IoT-Lösungen in Zukunft Smart Cities unterstützen?
- Fazit
Laut der Studie "Improving Internet of Things (IoT) Security with Software-Defined Network (SDN)" wird es bis 2025 mehr als 75,44 Milliarden vernetzte IoT-Geräte geben. Mit einer Prognose von mehr als 7,33 Milliarden Mobilfunk NutzerInnen bis 2023 und mehr als 1,105 Millionen angeschlossenen tragbaren Geräten bis 2022 wird das Internet der Dinge, abgekürzt IoT, voraussichtlich zu einem der intelligentesten, kollektiven und kollaborativen Systeme der Geschichte heranwachsen.
Angesichts des großen Potenzials und der vielen Möglichkeiten in verschiedenen Bereichen, wie urbane Mobilität, Sicherheit, Nachhaltigkeit, Instandhaltung, Gesundheitswesen und Verwaltung, müssen Städte unbedingt die Vorteile und Möglichkeiten des Internets der Dinge für Smart Cities verstehen.
Eine ausgefeilte Interkonnektivität ist einer der grundlegenden Bausteine für die Entwicklung der nächsten Generation von Smart Cities. BürgerInnen und Behörden werden auf eine Weise miteinander verbunden sein, wie wir es noch nie zuvor gesehen haben. Das Internet der Dinge (IoT) wird Smart Cities unzählige Möglichkeiten und Vorteile bieten, aber dieses Maß an Vernetzung bringt auch eine Reihe von Herausforderungen mit sich.
Was ist IoT (internet of things)?
Nach Angaben der ITU (International Telecommunication Union) ist der Ausdruck "Internet der Dinge", ein weit gefasster Begriff, der für alle mit dem Internet verbundenen Gegenstände verwendet werden kann. In den letzten Jahren wird der Begriff IoT jedoch vermehrt verwendet, um speziell Objekte zu beschreiben, die miteinander "sprechen" können.
Er bezieht sich auf das riesige Netzwerk digitaler Geräte, die miteinander kommunizieren und interagieren sowie unser tägliches Leben beeinflussen. Zu diesen Geräten gehören intelligente Sensoren, Überwachungsgeräte, KI-Programme und Antriebe, die bestimmte Aspekte des Stadtlebens beaufsichtigen, überwachen und steuern können. Beispielsweise können Daten über das Wetter von mehreren Sensoren erfasst werden, die dann zur Steuerung von Thermostaten in öffentlichen Gebäuden verwendet werden können. So können Emissionen reduziert Gelder der Stadt gespart werden.
Es gibt keine einheitliche Definition für das Internet der Dinge, und verschiedene Organisationen und Einzelpersonen können von einer Definition zur nächsten wechseln. Alle stimmen jedoch in einem Punkt überein, dass es sich beim IoT um "eine Reihe von Technologien für den Zugriff auf Daten handelt, die von verschiedenen Geräten über drahtlose und gebundene Internet-Netzwerke gesammelt werden."
WARUM IST IOT-INTERNET DER DINGE SO WICHTIG FÜR Smart Cities?
IoT ist für jede Stadt wichtig. Die derzeit größten Städte der Welt sind Tokio, Delhi, Shanghai und Sao Paolo mit jeweils 38 Millionen, 29 Millionen, 26 Millionen bzw. 21 Millionen EinwohnerInnen. Diese Megastädte zeichnen sich heute durch ihre riesigen Einwohnerzahlen aus. In der Zukunft wird es viel mehr solcher Städte geben, die noch dichter besiedelt sein werden.
Prognosen zufolge werden bis zum Jahr 2050 mehr als 70% der Weltbevölkerung in Städten leben. Das ist eine besorgniserregende Zahl, die eine Katastrophe vorhersagt, wenn nicht die richtigen Maßnahmen ergriffen werden. Große Bevölkerungszahlen erfordern große Mengen an Ressourcen. Die BewohnerInnen werden Zugang zu Wasser, effizienten und umweltfreundlichen Verkehrsmitteln, sauberer Luft und praktischer Abwasser- und Abfallentsorgung benötigen. Durch den geschickten Einsatz von Smart-City-Maßnahmen und eine weit verbreitete Nutzung von IoT-Technologien werden die Städte von morgen in der Lage sein, die Bedürfnisse ihrer BewohnerInnen auf effektive und effiziente Weise zu erfüllen.
Vernetzte Technologien und Big Data können dabei intelligente Lösungen schaffen. Diese Ansätze können Probleme lösen, die die Lebensqualität der StadtbewohnerInnen verbessern und den Ressourcenverbrauch senken können. Damit eine Smart City wirklich ihr volles Potenzial entfalten kann, ist das Internet der Dinge also ein wesentlicher Bestandteil.
BEISPIELE FÜR SMART CITY IOT-LÖSUNGEN
Laut IoT Analytics setzen Smart Cities die Internet-of-Things-Technologie auf unterschiedlichste Art ein. Die Studie konzentriert sich auf Entscheidungen aus einigen der weltweit führenden Smart Cities (darunter Barcelona, Paris, Amsterdam und Palo Alto) und analysiert, wie die Verantwortlichen der Städte IoT nutzen, um städtische Ineffizienzen zu reduzieren und die Lebensqualität ihrer BürgerInnen zu verbessern.
Die Studie ergab, dass die folgenden Bereiche für die Stadtverwaltungen die höchsten Prioritäten* darstellen:
- Vernetzter öffentlicher Nahverkehr (74 %)
- Verkehrsüberwachung und -management (72%)
- Wasserstands-/Hochwasserüberwachung (72%)
- Videoüberwachung und -analytik (72%)
- Vernetzte Straßenbeleuchtung (68%)
- Wetterüberwachung (68%)
- Überwachung der Luftqualität/Verschmutzung (68%)
- Intelligente Verbrauchsmessung - Wasser (66%)
- Feuer-/Raucherkennung (66%)
- Überwachung der Wasserqualität (64%)
*Die angegebenen Prozente sind der Prozentsatz der einbezogenen Smart Cities, die Anwendungsfälle als Teil einer Smart-City-Initiative eingeführt haben.
Sehen wir uns anhand der oben aufgeführten Top 10 einige Beispiele dafür an, wie Städte die Technologie des Internet der Dinge effektiv nutzen, um städtische Probleme zu lösen.
Vernetzung des öffentlichen Nahverkehrs
Die polnische Stadt Lublin erhielt 2016 den Titel "Smart City of the Year" innerhalb ihrer Bevölkerungsklasse, vor allem dank ihres größten Smart-City-Projekts: einem innovativen Fahrgastinformationssystem für den öffentlichen Nahverkehr.
Die Initiative revolutionierte das Busverkehrssystem der Stadt. Dazu wurden GSM- und GPRS-Geräte in den Fahrzeugen installiert, die Echtzeitdaten an eine Leitstellensoftware übermitteln, welche diese Informationen dann an elektronische Anzeigen an Bushaltestellen und an Online-Portale weiterleitet. Dies führte zu einem effizienteren ÖPNV, kürzeren Wartezeiten und höherer Zuverlässigkeit.
Verkerhsüberwachung
Die Steuerung des Verkehrsflusses ist eine der größten Herausforderungen für Smart Cities. Dank IoT gibt es eine Reihe praktischer Lösungen. In Los Angeles hat die Stadtverwaltung in den Bürgersteigen ein ausgedehntes Netz von integrierten Sensoren installiert. Diese Sensoren übermitteln Echtzeit-Verkehrsupdates an eine Verkehrsmanagementplattform, die die Zeitsteuerung der Verkehrssignale anpasst, um den Verkehrsfluss zu optimieren.
Wasserstands-/Hochwasserüberwachung
Das innovative Projekt "Smart Docklands" der Stadt Dublin enthält über einhundert spannende Ideen. Das Hochwasserüberwachungsprogramm der Stadt ist jedoch eines, das den BürgerInnen direkt hilft. In den letzten Jahren sind Überschwemmungen in einigen Teilen der Stadt zu einem Problem geworden. Um hier Abhilfe zu schaffen, suchte der Dubliner Stadtrat nach Lösungen. Das Ergebnis war die "Low-Cost Gully Management Initiative". Im Rahmen dieses Programms stellten sich sechs Unternehmen der Herausforderung, Sensorprodukte zu entwickeln, die mithilfe von LoRaWAN- und Sigfox-Technologien Wasserstände erkennen und Überschwemmungsereignisse melden können.
Videoüberwachung
Smarte Videoüberwachung ist kein neues Konzept. Tatsächlich gibt es intelligente Überwachungskameras schon seit langem, und sie werden häufig zur Kontrolle der Straßen und Autobahnen weltweit eingesetzt. ANPR-Kameras (Automatic Number Plate Recognition) oder ALPR-Kameras (Automatic License Plate Recognition) werden von Strafverfolgungsbehörden häufig zur Identifizierung gestohlener Fahrzeuge, zur Verkehrskontrolle, zur Erhebung von Mautgebühren und zur allgemeinen Verbrechensbekämpfung genutzt.
Es stimmt, dass intelligente Überwachungskameras immer fortschrittlicher werden und sogar Verbrechen vorhersagen können, bevor sie zukünftig geschehen. Sie sind auch in der Lage, FußgängerInnen zu identifizieren und ihre Bewegungen aufzuzeichnen. Allerdings sind solche massiven Überwachungsmethoden bei denmeisten BürgerInnen nicht sehr populär, da viele Bedenken hinsichtlich ihrer Privatsphäre äußern und die Verwendung ihrer persönlichen Daten in Frage stellen.
Vernetzte Straßenbeleuchtung
Vernetzte Straßenlaternen und Beleuchtungslösungen sind ein sehr beliebtes Mittel, um die Produktivität und Sicherheit einer Smart City zu steigern. Zu den wichtigsten Vorteilen der intelligenten Beleuchtung gehören die Reduzierung der Energie- und Wartungskosten, die Erhöhung der öffentlichen Sicherheit, ein sicherer Verkehr und ein messbarer Einfluss auf die Umwelt. Intelligente Straßenlaternen können auch als Ladestationen für Elektrofahrzeuge, zur Überwachung von Emissionen und für drahtlose Breitbandverbindungen genutzt werden.
Es gibt viele erstklassige Beispiele für die erfolgreiche Implementierung von vernetzten Straßenlaternen, folgend sind ein paar kurze, bemerkenswerte Erfolgsgeschichten:
- Kopenhagen, Dänemark - Die smarte Beleuchtungslösung der Stadt Kopenhagen hat zu einer drastischen Senkung der Energiekosten um etwa 60 % geführt.
- Bristol, Großbritannien - In Bristol hat die Stadtverwaltung die ursprüngliche Straßenbeleuchtung durch ein neues System ersetzt. Dies hat zu Kosteneinsparungen von über 1 Million Pfund pro Jahr geführt.
- Barcelona, Spanien - Barcelona hat ein Netz von smarten Straßenlaternen installiert, die auch eine mobile Breitbandverbindung bieten. Sie können in Zukunft auch für weitere IoT-Funktionen genutzt werden.
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Wie können IoT-Lösungen in Zukunft smarte Städte unterstützen?
Die Zukunft unserer Städte ist mit der Zukunft des IoT verknüpft. In dem Maße, in dem Stadtverwaltungen nun beginnen, das volle Potenzial von städtischen Datenplattformen, KI, intelligenten Geräten und Interkonnektivität zu entdecken, wird den Bedarf an IoT exponentiell steigen. Dies wird zu effizienten Problemlösungen, intelligenter Mobilität, Nachhaltigkeit und vielen weiteren Vorteilen führen.
Intelligente Mobilität
Eine der aufregendsten Möglichkeiten, wie IoT den Städten helfen kann, ist die Reduzierung des Bedarfs an privaten Fahrzeugen. Mit dem Aufkommen fahrerloser Autos wird es vermutlich nicht mehr lange dauern, bis effiziente öffentliche Verkehrsmittel, angetrieben durch IoT-Technologie für jedermann zugänglich gemacht werden können. Die Autos und Busse der Zukunft werden in der Lage sein, mit den Daten zu fahren, die von Straßenausstattungen oder Straßenlaternen übertragen werden und für einen effizienten sowie nahtlosen Verkehrsfluss sorgen.
Intelligentes Waste Management (Abfallwirtschaft)
Die Zukunft der Abfallentsorgung ist eine weitere Möglichkeit, wie das Internet der Dinge unsere Städte von morgen verbessern kann, auch wenn sie weit weniger glamourös ist. Gegenwärtig sind Müllabfuhr und -entsorgung zwei der größten Problematiken für Städte. Zu den smarten Lösungen der Abfallwirtschaft gehören Routenplanungstools und Echtzeit-Behälterkapazitäten, die das Sammelvolumen reduzieren und die BürgerInnen über bessere Entsorgungsmöglichkeiten informieren können.
Dies sind nur zwei der vielen Möglichkeiten, wie das Internet der Dinge die Lebensqualität der BürgerInnen in zukünftigen intelligenten Städten verbessern wird.
FAZIT: Internet of Things für Smart Cities
IoT hat unbegrenztes Potenzial. Bei groß angelegter Umsetzung, durchdachtem Einsatz und sorgfältiger Verwaltung können IoT, städtische Datenplattformen, Big Data und künstliche Intelligenz unsere städtischen Zentren in intelligente, nachhaltige und effiziente Räume verwandeln. Das Geheimnis des Erfolges aller Sektoren, vom Gesundheitswesen bis zur Industrie und vom Verkehr bis zum Bildungswesen, liegt in der gemeinsamen Nutzung von Informationen. Durch das Erheben von Daten und die Umsetzung praktischer Lösungen, werden unsere smarten Städte der nächsten Generation intelligenter sein als je zuvor.
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