شهر هوشمند smart city

شهر هوشمند چیست | اهداف شهر هوشمند10 دقیقه مطالعه

هدیه فنولوژی به شما

شهر هوشمند، شهری است که در آن از فناوری اطلاعات و ارتباطات استفاده می‌شود تا بهره‌وری عملیاتی افزایش یابد، اطلاعات با همه به اشتراک گذاشته شود و ارائه‌ی خدمات به شهروندان بهبود یابد. تعریف دقیق شهر هوشمند، ممکن است بسته به جامعه‌ی هدف، متفاوت باشد. از اهداف شهر هوشمند، می‌توان به افزایش بهره‌وری عملیات‌های شهری و رشد اقتصادی اشاره کرد. در یک شهر هوشمند، با استفاده از تحلیل داده و استفاده از فناوری‌های هوشمند، سعی می‌شود کیفیت زندگی شهروندان بهبود یابد. ارزش یک شهر هوشمند، وابسته به چگونگی استفاده از فناوری‌های مختلف برای بهبود زندگی است و حجم فناوری‌های استفاده شده، خیلی مهم نیست. در این مقاله از فنولوژی، نگاهی کاملی به فناوری شهر هوشمند خواهیم داشت و به این سوال پاسخ می‌دهیم که شهر هوشمند چیست؟

اجزا شهر هوشمند چیست؟

۱-زیرساخت‌های مبتنی بر تکنولوژی

۲-ابتکارات زیست‌محیطی

۳-وسایل حمل‌ونقل عمومی کارا

۴-برنامه‌ریزی شهری مطمئن

۵-انسان‌هایی که در این شهر زندگی می‌کنند و از امکانات آن بهره می‌برند

موفقیت شهر هوشمند، به برقراری ارتباطی قوی بین دولت (با همه‌ی بروکراسی‌ها و قوانین دست‌ و پا گیرش) و بخش خصوصی، وابسته است. این ارتباط امری ضروری است؛ زیرا، اکثر اقدامات برای ساخت یک شهر هوشمند، به وسیله‌ی بخش خصوصی انجام می‌شود. همچنین، نیاز است قسمت‌های مختلف بخش خصوصی نیز با یکدیگر ارتباطی موثر برقرار کنند؛ برای مثال، دوربین‌های نصب‌شده در خیابان‌ها ساخت یک شرکت، سنسورهای استفاده شده ساخت شرکتی دیگر و سرور مورد استفاده نیز ساخت شرکت سوم است. این وسایل باید با یکدیگر کاملا سازگار باشند.

تحلیل داده‌ها و استخراج اطلاعات مفید از داده‌های خام، کار بسیار مهمی است. دولت، پیمانکارانی را استخدام می‌کند تا این فعالیت‌ها را انجام دهند. بخش‌هایی از این اطلاعات در اختیار تیم‌های متخصص قرار می‌گیرد تا مشکلات خاصی را حل کنند. با توجه به همه‌ی موارد گفته‌شده، ساخت شهر هوشمند، بیش از آن‌که انجام یک پروژه باشد، برقرای ارتباط مفید و موثر بین بخش‌های مختلف است.

شهر هوشمند smart city

تکنولوژی های شهر هوشمند

در شهر هوشمند، ترکیبی از فناوری‌های اینترنت اشیا (IoT)، راهکارهای نرم‌افزاری، رابط کاربری (User Interface) و شبکه‌های ارتباطی استفاده می‌شوند. البته، شهر هوشمند بیش از هر چیز دیگر وابسته به تجهیزات اینترنت اشیا است. اینترنت اشیا، شبکه‌ای از وسایل متصل به یکدیگر است که با هم ارتباط می‌گیرند و داده‌ مبادله می‌کنند. داده‌های جمع‌آوری شده در یک شبکه‌ی اینترنت اشیا بر روی سرور یا ابر (Cloud) ذخیره می‌شود. تجهیزات اینترنت اشیا، گاهی قابلیت‌های پردازشی دارند. این قابلیت‌ها، پردازش لبه‌ای (Edge Computing) نام دارد. استفاده از پردازش لبه‌ای، سبب می‌گردد تا تنها داده‌های مهم و ارزشمند به شبکه فرستاده شوند.

امنیت در شهر هوشمند

یکی از مهم‌ترین مسائل، تامین امنیت در شهر هوشمند است. با استفاده از یک دیوار آتش (FireWall) می‌توان از شبکه محافظت کرد. فایروال به طور دائم، چرخش اطلاعات در شبکه را بررسی می‌کند و اجازه نمی‌دهد یک دستگاه خارجی، به شبکه متصل شود.

برخی از فناوری‌های مورد استفاده در شهر هوشمند عبارتند از:

تبیین مفهوم و ویژگی های شهر هوشمند

فناوری‌های مختلف روز دنیا مانند اتوماسیون، یادگیری ماشینی و اینترنت اشیا، در شهرهای هوشمند به کار گرفته می‌شوند. به طور کلی، هر حوزه‌ی مدیریت شهری می‌تواند با زیرساخت‌های شهر هوشمند ترکیب شود. برای مثال، سیستم‌های هوشمند پارکینگ، یکی از مثال‌های شهر هوشمند است. همچنین، می‌توانیم از سیستم‌های هوشمند مدیریت ترافیک استفاده کنیم تا سیستم با آنالیز وضعیت ترافیکی در ساعات مختلف شبانه‌روز، جریان ترافیک را بهینه‌سازی کند و از ترافیک‌های سنگین جلوگیری نماید. حمل‌ونقل هوشمند نیز یکی از قابلیت‌های شهر هوشمند است. هدف حمل‌ونقل هوشمند، بهینه‌سازی دستگاه‌های حمل‌ونقل عمومی متناسب با نیاز شهروندان است. این امر، رضایتمندی شهروندان را در پی دارد. به اشتراک‌گذاری وسایل حمل‌ونقل (Ride-sharing وBike-sharing) نیز یکی از ویژگی های شهر هوشمند است. صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش نرخ بهره‌وری، اهداف اصلی شهر هوشمند هستند. برای رسیدن به این اهداف، از فناوری‌های مختلف مانند سنسورهای هوشمند، چراغ‌های هوشمند، شبکه هوشمند (Smart Grid) و … استفاده می‌شود. از شبکه‌ی هوشمند برای نظارت بر مصرف انرژی در نقاط مختلف، متعادل‌سازی مصرف و تامین انرژی و ذخیره‌سازی استفاده می‌شود.

اسمارت گرید شبکه هوشمند smart grid

کاربردها

با استفاده از راهکارهای شهر هوشمند، نگرانی‌های زیست‌محیطی مانند تغییرات آب‌وهوایی و آلودگی هوا، هر لحظه رصد می‌شوند. مدیریت پسماند و مسائل بهداشتی نیز با استفاده از فناوری‌های شهر هوشمند، بهبود می‌یابند. به عنوان مثال، می‌توان از سطل زباله‌های متصل به اینترنت و ناوگان مبتنی بر اینترنت اشیای جمع‌آوری زباله استفاده کرد. همچنین، استفاده از سنسورهای مختلف برای اندازه‌گیری کیفیت آب و اصلاح آن، بسیار ضروری است. فناوری شهر هوشمند، برای تامین امنیت عمومی، در دنیا در حال گسترش است. از نظارت بر مناطق با نرخ وقوع جرم بالا گرفته تا استفاده از سنسورها برای آمادگی در شرایط اورژانسی، همگی از کاربردهای شهر هوشمند است. فناوری‌های شهر هوشمند، تولید و کشاورزی را نیز بهینه می‌کند. تولید شغل، بهینه‌سازی مصرف انرژی، مدیریت فضا و تولید محصولات تازه برای شهروندان، از دیگر مزایای شهر هوشمند است.

ساختمان هوشمند 

ساختمان‌های هوشمند، بخش مهمی از پروژه‌ی شهر هوشمند هستند. با اتصال سنسورهای مختلف به ساختمان‌ها، می‌توان از مشکلات موجود در تاسیسات مطلع شد و در کمترین زمان، اقدام به اصلاح‌ آن‌ها نمود. همچنین، شهروندان می‌توانند با استفاده از اپلیکیشن شهر هوشمند خود، مشکلات شهری را در کمترین زمان به اطلاع مسئولان برسانند.

شهر هوشمند چگونه کار می‌کند؟

شهرهای هوشمند، تلاش می‌کنند با استفاده از شبکه‌ی متصل به یکدیگر از اشیای مختلف موجود در شهر، در جهت رشد اقتصادی و بهبود کیفیت زندگی حرکت کنند. شهرهای هوشمند موفق، ۴ قدم زیر را طی می‌کنند:

۱-جمع‌آوری داده: سنسورهای مختلف در سطح شهر، در هر لحظه، داده‌های مختلفی را جمع‌آوری می‌کنند.

۲-آنالیز: سعی می‌کنیم با آنالیز داده‌های خام، به نتایج معنادار و قابل استفاده دست یابیم.

۳-ارتباطات: با استفاده از شبکه‌های ارتباطی قوی، نتایج به دست آمده در مرحله‌ی قبل، در اختیار سیستم‌های تصمیم‌گیری قرار می‌گیرد.

۴-اقدام: شهرهای هوشمند از اطلاعات مفید به دست آمده استفاده می‌کنند تا راه‌‌حل‌هایی بیابند، عملیات‌ها را بهینه کنند و کیفیت زندگی شهروندان را بهبود بخشند.

شهر هوشمند پایدار

پایداری، یکی از وجوه مهم شهرهای هوشمند است. پیش‌بینی می‌شود در سال‌های پیش‌رو، شهرنشینی افزایش یابد. طبق گزارش‌های سازمان ملل، در حال حاضر، ۵۵ درصد جمعیت جهان در مناطق شهری سکونت دارند. پیش‌بینی می‌شود در چند دهه‌ی آینده، این مقدار به ۶۸ درصد افزایش یابد. فناوری‌های هوشمند، در دستیابی به رشد پایدار و افزایش بهره‌وری، به شهرها کمک می‌کنند. این امر سبب افزایش کارایی دولت‌ها و رفاه شهروندان می‌شود.

توسعه پایدار sustainable development

شهرنشینی تاثیرات مثبت و منفی مختلفی بر محیط زیست دارد. شهرنشینی سبب می‌شود، انسان‌ها کم‌تر به سیستم‌های طبیعی آسیب برسانند. در مقابل، با افزایش جمعیت شهری، اثرات منفی در محیط زیست، مانند افزایش گازهای گلخانه‌ای بیش‌تر نمایان می‌شوند. استفاده از فناوری‌های شهر هوشمند، مضرات گسترش شهرنشینی را کاهش می‌دهد.

پیش‌بینی می‌شود با هوشمند شدن شهرها، تعداد خودروهای شخصی کاهش یابد. در واقع، با خودکار شدن وسایل نقلیه و رواج استفاده از خودروهای خودران، شاهد تعداد کمتری خودرو در سطح شهر خواهیم بود. این امر مزایای متعددی دارد که مهم‌ترین آن، کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای (یا کاهش مصرف انرژی در خودروهای برقی) است.

فرهنگ‌سازی

اداره‌کنندگان شهرها، علاوه بر توسعه‌ی فناوری‌های مختلف، باید سعی کنند فرهنگ زندگی در شهر هوشمند را نیز ایجاد کنند. فرهنگ‌سازی باید باعث افزایش آگاهی عمومی نسبت به مزایای شهر هوشمند شود. همچنین، شهروندان باید آگاهی کامل نسبت به استفاده‌ی آزاد از داده‌ها برای همه، پیدا کنند. این آگاهی سبب می‌شود، بهتر با موضوعات برخورد کنند و مشارکت بیشتری داشته باشند.

ایجاد همکاری موثر میان بخش‌های خصوصی، بخش‌های دولتی و مردم، کلید تربیت شهروندانی است که کاملا با اجزای مختلف شهر هوشمند ارتباط و همکاری برقرار می‌کنند و از آن‌ها استفاده می‌نمایند. روش‌های نوآورانه‌ی همکاری می‌تواند سبب افزایش تعهد شهروندان شود. در پروژه‌های شهر هوشمند، داده‌ها باید به طور شفاف و آزاد، از طریق وب‌سایت‌ها و اپلیکیشن‌ها در اختیار مردم قرار گیرد. این موضوع باعث می‌شود، مردم نسبت به موارد استفاده‌ از داده‌ها، آگاه‌تر شوند. از طریق اپلیکیشن شهر هوشمند، شهروندان می‌توانند داده‌های مختلف را مشاهده کنند. همچنین، کارهای شخصی خود مانند پرداخت قبوض، پیدا کردن نزدیک‌ترین وسیله حمل‌ونقل عمومی و اطلاع از میزان مصرف انرژی در خانه را انجام دهند.

چالش های شهر هوشمند

مخالفان هوشمندسازی شهرها، از در معرض خطر قرار گرفتن اطلاعات شهروندان و سوءاستفاده از آن‌ها، ابراز نگرانی می‌کنند. همچنین، وجود سنسورها و دوربین‌های مداربسته‌ی متعدد در سطح شهر و حتی در خانه‌ها، ممکن است سبب نقض حریم خصوصی شهروندان از سوی دولت شود. برای حل این مشکل، لازم‌ است داده‌ها به شکل ناشناس جمع‌آوری شوند؛ به شکلی که نتوان اطلاعات شهروندان را از آن داده‌ها استخراج کرد.

شاید بزرگ‌ترین چالش روبروی شهرهای هوشمند، مسئله‌ی اتصال (connectivity) باشد. اگر دستگاه‌های مختلف پراکنده در سطح شهر، به یکدیگر متصل نباشند یا اتصال خود را از دست دهند، عملا با شهر هوشمندی مرده روبرو خواهیم شد.

برخی از عملیات‌های شهری از اهمیت زیادی برخوردارند که با گسترش شهر هوشمند، به زیرساخت‌هایی بسیار قوی برای مدیریت این عملیات‌ها نیازمند خواهیم بود. سیستم حمل‌ونقل عمومی، مدیریت ترافیک، امنیت عمومی، مدیریت آب و فاضلاب و مدیریت منابع برق و گاز، همگی عملیات‌های مهمی هستند که باید به طور مداوم تست شوند و از درستی عملکرد آن‌ها، اطمینان حاصل شود.

یکی از چالش‌های مهم شهر هوشمند، کمبودهای فرهنگی و تمدنی است. فرهنگ و تمدن یک شهر را نمی‌توان به وسیله‌ی سنسورها یا فناوری‌های مدرن ایجاد کرد؛ بنابراین، شهرهای هوشمند ممکن است از بین بروند زیرا نمی‌توانند حس اصالت، تعلق و تمایز را برای شهروندان ایجاد کنند.

چرا به شهر هوشمند نیازمندیم؟

هدف اصلی شهر هوشمند، بهبود کیفیت زندگی شهروندان و رشد اقتصادی است. در واقع، شهرهای هوشمند، با هزینه‌ها و زیرساخت‌های کم‌تر، خدمات بیشتر و بهتری به شهروندان ارائه می‌کنند.

شهر هوشمند، شهروندان را قادر می‌سازد، با استفاده از زیرساخت‌های موجود، ارزش‌های جدیدی بیابند یا خلق کنند. این پیشرفت‌ها باعث می‌شود جریان‌های درآمدی جدیدی به وجود آید و عملیات‌ها، بهینه‌تر انجام شوند. در نتیجه، هم دولت و هم شهروندان وقت و انرژی خود را ذخیره و صرف کارهای مهم‌تر می‌کنند.

مثال‌هایی از شهرهای هوشمند

شهرهای زیادی در دنیا، هوشمندسازی خود را آغاز کرده‌اند. چند نمونه از شهرهای پیشرو در این زمینه عبارتند از:

  • کانزاس، میسوری، ایالات متحده
  • سن‌دیگو، کالیفرنیا، ایالات متحده
  • کلمبوس، اوهایو، ایالات متحده
  • نیویورک، ایالات متحده
  • تورنتو، کانادا
  • سنگاپور
  • وین، اتریش
  • بارسلونا، اسپانیا
  • توکیو، ژاپن
  • ریکیاویک، ایسلند
  • لندن، انگلستان
  • ملبورن، استرالیا
  • دبی، امارات متحده عربی
  • هنگ‌کنگ، چین

اکثر پروژه‌های جدید شهر هوشمند، در کشورهای خاورمیانه و چین اجرا می‌شوند؛ اما در سال ۲۰۱۸، ریکیاویک و تورنتو در کنار توکیو و سنگاپور،‌ در لیست هوشمندترین شهرهای دنیا معرفی شدند.

شهر سنگاپور که از بالاترین اسانداردهای شهر هوشمند برخوردار است، با استفاده از سنسورها و دوربین‌های مختلف مبتنی بر IoT، بر پاکیزگی فضاهای عمومی، تراکم جمعیت و وضعیت ترافیکی،‌ نظارت می‌کند. فناوری‌های هوشمند این شهر، شهروندان و سازمان‌ها را قادر می‌سازد، مصرف انرژی، تولید زباله و مصرف آب را در لحظه مدیریت و بر آن‌ها نظارت کنند. سنگاپور، همچنین در حال آزمایش خودروهای خودران، از جمله اتوبوس‌های خودران با اندازه بزرگ است. این شهر، با سیستم‌های نظارتی مختلف، وضعیت سلامتی سالخوردگان را بررسی می‌کند. 

شهر هوشمند سنگاپور singapore smart city

فناوری‌های هوشمند موجود در شهر کانزاس بسیار متنوع هستند. برخی از این فناوری‌ها عبارتند از:

  • چراغ‌های خیابانی هوشمند
  • کیوسک‌های تعاملی
  • بیش از ۵۰ بلوک رایگان WiFi
  • دسترسی به فضاهای پارکینگ موجود، بررسی جریان ترافیک و … در اپلیکیشن شهر هوشمند

در اوایل سال ۲۰۱۷، ۳۲۰۰ سنسور هوشمند در شهر سن‌دیگو نصب شدند. این سنسورها، جریان ترافیک و پارکینگ را بهینه می‌کنند و با افزایش امنیت عمومی و آگاهی از وضع محیطی، کیفیت زندگی شهروندان را بهبود می‌بخشند. همچنین، ایستگاه‌های برق خورشیدی برای شارژ ماشین‌های برقی در سراسر شهر موجودند.

شهر بارسلونا اسپانیا نیز یکی از شهرهای هوشمند مطرح در دنیاست. برخی از فناوری‌های استفاده شده در این شهر عبارتند از:

  • سیستم حمل‌ونقل عمومی هوشمند
  • ایستگاه‌های اتوبوس هوشمند با قابلیت WiFi رایگان، پورت USB برای شارژ و برنامه‌ی حرکت اتوبوس
  • اپلیکیشن به اشتراک‌گذاری دوچرخه
  • اپلیکیشن پارکینگ با قابلیت‌های پرداخت آنلاین
  • استفاده از سنسورهای متعدد برای نظارت و اندازه‌گیری دما، آلودگی هوا، میزان بارش، میزان رطوبت و ..

دوچرخه اشتراکی بارسلونا barcelona bike sharing

تاریخچه شهر هوشمند

مفاهیم اولیه شهر هوشمند به دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ میلادی بازمی‌گردد. در آن زمان، اداره‌ی آنالیز و تحلیل جامعه در شهر لس آنجلس (Los Angeles’s Community Analysis Bureau)، از دیتابیس‌های مختلف، تجزیه و تحلیل خوشه‌ای و عکاسی هوایی مادون قرمز استفاده کرد تا داده‌های مختلفی را جمع‌آوری کند. با آنالیز این داده‌ها، مسئولان شهری توانستند مشکلات مختلف را شناسایی کنند و با تخصیص منابع به مکان‌های خاص، فقر را کاهش دهند. پس از این اقدام، سه نسل متفاوت شهر هوشمند پدید آمدند. شهر هوشمند نسل اول با کمک شرکت‌های فناوری گسترش یافتند. این نسل شهر هوشمند، با وجود عدم آگاهی شهرداری‌ها بر فواید شهر هوشمند، بر روی اجرای طرح‌های فناورانه در شهرها متمرکز شدند. بر خلاف اولین نسل شهرهای هوشمند، در Smart City 2.0، مدیران آینده‌نگر در شهرداری‌ها به گسترش شهر هوشمند کمک کردند.

در سومین نسل از شهرهای هوشمند، نه شهرداری‌ها و نه شرکت‌های فناوری، رهبری این جریان را در دست ندارند؛ بلکه، یک مدل جدید همکاری در ایجاد شهر هوشمند به وسیله‌ی شهروندان، به وجود آمده است. در این مدل جدید، مفاهیمی مانند عدالت و سایر مسائل مربوط به زندگی اجتماعی انسان‌ها نیز در شهر هوشمند گنجانده شده‌اند.

شهر وین در اتریش، یکی از پیشروان شهر هوشمند نسل سوم است. در این شهر، ساکنان در امور مختلف وارد شده‌اند و با همکاری نهادهای گوناگون به حل مشکلات می‌پردازند. برای مثال، شهروندان در یک پروژه‌ی نیروگاه خورشیدی سرمایه گذاری کردند و یک شرکت خصوصی با نام Wien Energy، مسئول اجرای طرح شد. همچنین، در شهر وین، ساکنان نقش اساسی در حل مشکلاتی مانند تبعیض جنسیتی و یافتن محل سکونت دارند.

در ویدیو زیر با ذکر یک مثال واقعی، توضیحات بیش‌تری درباره‌ی شهر هوشمند ارائه شده است.

منبع: IOTAGENDA

علیرضا کریمی
علیرضا کریمی
دانشجوی مهندسی کامپیوتر دانشگاه امیرکبیر - بنیان‌گذار فنولوژی
عضویت
اطلاع از
0 دیدگاه‌ها
بازخورد در متن
دیدن همه دیدگاه‌ها

فنولوژی را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید

©۲۰۲۰ – کلیه حقوق مادی و معنوی متعلق به فنولوژی است.

عضویت در خبرنامه فنولوژی

جذاب‌ترین مطالب سایت را ماهانه دریافت کنید!

خبرنامه