Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем

Это интересно!
   Время чтения: 13 минут
0
48

Даже обычные уличные фонари теперь становятся «умными». В 2014 году город Сан-Диего (штат Калифорния) начал программу модернизации уличного освещения, заменив традиционные лампы на LED и оснастив их датчиками. Эти фонари сейчас не только экономят до 60% энергии, но и собирают данные о движении, парковке и даже о качестве воздуха. Система освещения, оборудованная камерами, также помогла в раскрытии преступлений, предоставив полиции важные доказательства, которые были бы недоступны без этой технологии.

Этот пример показывает, как IoT превращает обыденные объекты в ключевые элементы умных городов, делая нашу жизнь безопаснее и эффективнее. Но что такое умные города и как именно интернет вещей изменит наши города в будущем? Давайте разберемся в этих вопросах подробнее.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем

Что такое интернет вещей (IoT)?

Интернет вещей, или IoT (от англ. Internet of Things) — это концепция компьютерного взаимодействия, при которой устройства и предметы повседневного использования оснащены встроенными сенсорами, программами и другими технологиями с целью соединения и обмена данными с другими устройствами и системами через Интернет. Эти устройства могут быть чем угодно: от обычных бытовых приборов, холодильников и стиральных машин, до сложных инструментов, таких как машины на заводах и операционные системы автомобилей.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем

Концепция IoT не возникла внезапно, она развивалась на протяжении нескольких десятилетий. Термин «Интернет вещей» впервые был использован Кевином Эштоном в 1999 году во время его работы в Procter & Gamble, где он исследовал возможности RFID технологий (технологии радиочастотной идентификации). Основная идея состояла в том, чтобы автоматически идентифицировать каждый продукт в цепи поставок.

С развитием беспроводных сетей, уменьшением стоимости производства микрочипов и расширением возможностей миниатюризации, IoT начал постепенно входить в нашу жизнь. Сегодня IoT является одним из ключевых трендов в области информационных технологий, позволяя объектам собирать и обмениваться данными автоматически и без человеческого вмешательства.

Технологические основы

В основе IoT лежит несколько ключевых технологий:

  1. Сенсоры для сбора данных, такие как температура, давление, влажность, движение.
  2. Связь через различные протоколы (Wi-Fi, Bluetooth, 5G), обеспечивающая передачу данных.
  3. Облачные платформы, на которых происходит обработка и анализ собранных данных.
  4. Интерфейсы, позволяющие пользователям взаимодействовать с системами IoT.

Влияние на будущее

Интернет вещей обладает огромным потенциалом для изменения многих аспектов нашей жизни и работы.

Умные дома используют IoT для управления освещением, отоплением и вентиляцией, улучшая комфорт и энергоэффективность. На производстве IoT помогает увеличить эффективность и снизить издержки за счет автоматического мониторинга и управления машинами. В медицинской сфере IoT устройства используются для непрерывного мониторинга состояния здоровья пациентов, даже на расстоянии.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем
Принцип работы интернета вещей в медицине

Что касается умных городов, то здесь сенсоры и умные счетчики могут анализировать потребление энергии в реальном времени, оптимизируя распределение ресурсов и способствуя использованию возобновляемых источников энергии. Это помогает снижать общие затраты на энергию и уменьшать воздействие на окружающую среду.

Умное уличное освещение как витрина IoT

Умное уличное освещение является одним из наиболее заметных и практических примеров применения технологий Интернета вещей (IoT) в городской инфраструктуре. Это освещение использует различные сенсоры и подключено к централизованным системам управления для автоматизации и оптимизации работы уличного освещения.

Механика работы умного освещения и способы передачи данных

Вот как это работает на практике.

Сенсоры движения активируют уличное освещение, когда обнаруживают движение, что особенно полезно в менее оживленных районах, где постоянное освещение не требуется. Это помогает снизить потребление энергии, включая свет только тогда, когда это действительно необходимо.

Фотосенсоры определяют уровень естественного света и автоматически адаптируют яркость уличных фонарей. Когда становится темнее, фонари автоматически увеличивают яркость, и наоборот, уменьшают, когда условия освещенности улучшаются.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем
Умный фонарь

Некоторые умные фонари могут быть оснащены датчиками качества воздуха или температуры, которые собирают данные об окружающей среде, что помогает городским службам мониторить и реагировать на экологические проблемы.

Умные фонари обычно подключаются к централизованной системе управления через Wi-Fi, Bluetooth или сотовую связь. Это позволяет им передавать собранные данные в реальном времени и получать управляющие команды от центрального сервера.

Для обеспечения более широкого охвата и надежности, особенно в густонаселенных городах или областях с плохим Wi-Fi покрытием, могут применяться технологии низкой мощности и дальнего радиуса действия, такие как LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) и NB-IoT (Narrowband IoT). Эти технологии оптимизированы для передачи небольших объемов данных на большие расстояния при низком энергопотреблении.

Преимущества умного уличного освещения для городской среды

Плюс на самом деле много.

  1. Энергосбережение. Умные уличные фонари значительно экономят энергию. Статистика показывает, что переход на умное уличное освещение может сократить потребление энергии на 20-30%. Кроме того, использование LED-ламп в умных фонарях может увеличить эту экономию до 80%, поскольку LED-лампы эффективнее преобразуют энергию в свет и имеют более длительный срок службы по сравнению с традиционными лампами.
  2. Управление и мониторинг. Умные фонари подключены к облачным платформам, которые позволяют городским службам мониторить и управлять освещением через централизованную панель управления. Это включает в себя возможности для настройки времени включения/выключения света, изменения интенсивности освещения и получения уведомлений о неисправностях.
  3. Безопасность и комфорт. Помимо энергосбережения, умное уличное освещение также повышает безопасность на дорогах и комфорт граждан. Улучшенное освещение помогает снизить количество дорожно-транспортных происшествий и преступлений. Например, в Балтиморе и Чикаго установка камер наблюдения способствовала снижению преступности не только в местах непосредственного наблюдения, но и в прилегающих районах. В Чикаго экономический эффект от предотвращения преступлений оценивается как очень высокий — на каждый потраченный на технологии доллар город экономит четыре доллара.
  4. Возможность интеграции с другими системами. Умное уличное освещение может быть интегрировано с другими городскими системами, такими как трафиковое управление и службы экстренного реагирования. Например, в случае чрезвычайной ситуации фонари могут мигать или изменять световой режим, чтобы указать путь к ближайшему выходу или безопасной зоне.

Сбор и анализ данных через уличное освещение, применение аналитики для улучшения городских услуг

Собранные данные отправляются на облачные серверы, где специализированное ПО анализирует их для выявления тенденций, паттернов и возможных проблем. Программное обеспечение может автоматически адаптировать уровни освещения, предлагать изменения в организации трафика или отправлять предупреждения о возможных экологических рисках.

Использование алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта позволяет не только анализировать текущие данные, но и предсказывать будущие тенденции. Например, предсказуя повышение загрузки определенных дорог, город может заранее регулировать светофоры или информировать граждан о рекомендуемых маршрутах. Это снижает вероятность заторов и улучшает общую транспортную ситуацию.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем
Солнечный уличный фонарь с камерой видеонаблюдения 4G

Анализ видеоданных с уличных фонарей может помочь в обеспечении общественной безопасности, выявляя необычные или подозрительные действия и мгновенно информируя службы безопасности. В городах, где была внедрена такая система, наблюдалось снижение уличной преступности на 10-20%.

... также может заинтересовать:

Умное управление трафиком

Умное управление трафиком — ещё один ключевой аспект умных городов, который позволяет значительно повысить эффективность дорожного движения и безопасность на дорогах. Внедрение технологий Интернета вещей (IoT) в управление трафиком обеспечивает автоматизацию и оптимизацию светофорных режимов, мониторинг состояния дорог и координацию городских транспортных потоков.

Как работает умное управление трафиком?

Умное управление трафиком использует датчики и видеокамеры, установленные на перекрестках и вдоль дорог, для сбора данных о дорожном движении в реальном времени. Эти устройства отслеживают количество транспортных средств, скорости движения, заторы и аварии.

Собранные данные передаются в центр управления трафиком, где специализированное ПО анализирует информацию для оптимизации светофорных режимов и рекомендаций водителям. Например, Копенгаген активно использует технологии умного управления трафиком для снижения времени в пути и улучшения потоков велосипедного движения.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем

Системы умного управления трафиком могут автоматически адаптировать светофорные циклы в зависимости от актуальных транспортных условий. Так, в Лос-Анджелесе адаптивная светофорная сеть уменьшила общее время задержек на дорогах на 12%, что привело к сокращению потребления топлива на 15 миллионов литров ежегодно. В Питтсбурге технология умных светофоров, разработанная компанией Surtrac, позволила уменьшить время ожидания на светофорах на 25% и сократить выбросы на 21%.

Преимущества умного управления трафиком:

  1. Сокращение времени в пути. Умное управление трафиком позволяет сократить время, проведенное в пути, за счет более эффективного распределения транспортных потоков и минимизации заторов.
  2. Повышение безопасности. Регулирование трафика с помощью умных систем помогает предотвратить аварии и столкновения на дорогах. Ожидается, что в городах с умным управлением трафиком количество ДТП уменьшится в среднем на 15%.
  3. Экологическая устойчивость. Уменьшение времени простоя в пробках и оптимизация скоростных режимов способствуют снижению выбросов вредных веществ.
  4. Информирование граждан. Умные системы также предоставляют водителям и пассажирам реальные данные о состоянии дорог, что позволяет выбирать наиболее оптимальные маршруты и средства передвижения.

Управление водоснабжением

Умные системы водоснабжения включают в себя технологии IoT для мониторинга, анализа и управления потоком воды в городских условиях. Эти системы используют различные сенсоры и устройства, подключенные к интернету, для сбора данных о потреблении воды, обнаружении утечек, мониторинге качества воды и других аспектах водоснабжения.

Эффективность использования воды

Современные технологии умного водоснабжения позволяют городам значительно сократить расход воды. Например, исследования показывают, что установка умных водомеров может помочь сократить потребление воды на 15-20%. Другое исследование указывает на более широкий диапазон сокращения потребления воды от 3% до 53,4%, в среднем на 19,6%, в зависимости от местоположения и конкретных условий проведения исследований (источник: AWA).

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем

Умные водомеры обеспечивают точный мониторинг потребления воды, что позволяет пользователям и управляющим органам более эффективно контролировать использование воды и своевременно реагировать на любые изменения.

Снижение утечек

Одной из значительных проблем в системах водоснабжения являются утечки, которые могут приводить к большим потерям воды. С помощью умных технологий утечки можно обнаруживать гораздо быстрее, что снижает потери воды и связанные с этим затраты. В городах, использующих умные системы обнаружения утечек, уровень потерь воды может сократиться на 10-25%. Это не только способствует сохранению водных ресурсов, но и уменьшает необходимость дорогостоящих ремонтных работ.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем

Качество воды

Умные системы водоснабжения также включают технологии для мониторинга качества воды в реальном времени. Сенсоры могут обнаруживать различные загрязнители и изменения в химическом составе воды, что позволяет оперативно предпринимать меры для обеспечения безопасности и соответствия стандартам качества.

Умное управление энергопотреблением

Умное управление энергопотреблением — это использование технологий Интернета вещей (IoT) для мониторинга, анализа и оптимизации потребления энергии в городских условиях. Это включает в себя управление энергопотреблением в зданиях, на предприятиях, и в транспортных сетях.

Многие умные системы управления энергией интегрируются с возобновляемыми источниками, такими как солнечные панели и ветряные турбины, для оптимизации производства и потребления энергии. Например, в Германии доля возобновляемых энергии в общем потреблении энергии достигла около 40%, благодаря чему страна смогла значительно снизить свои углеродные выбросы.

Умные сети (Smart Grids) используют технологии для мониторинга и автоматической регулировки потока энергии по сети, что позволяет эффективно реагировать на изменения в спросе и предложении энергии. Исследования показали, что внедрение умных сетей может снизить потери энергии в сети на 6-10%.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем
Умные сети

Программы умного управления энергией позволяют предприятиям и домохозяйствам значительно снизить свои энергетические расходы. Например, в США внедрение умных термостатов привело к сокращению затрат на отопление и охлаждение на 10-12%.

Умное управление энергопотреблением позволяет точно прогнозировать и управлять спросом на энергию, что снижает необходимость в дорогостоящих инвестициях в энергетическую инфраструктуру и помогает избежать перебоев с электроснабжением.

Умный сбор и управление отходами

Умное управление отходами позволяет городам улучшить экологическую ситуацию и снизить операционные расходы. Используются следующие технологии:

Умные мусорные баки и контейнеры. Оснащены датчиками, которые отслеживают уровень заполнения и автоматически отправляют данные в центр управления. Это позволяет оптимизировать маршруты сбора мусора, сокращая количество поездок и связанные с этим затраты на топливо.

Системы RFID для мониторинга отходов. Используются для автоматизации учета отходов, что позволяет более эффективно сортировать мусор и направлять его на переработку.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем
Умные мусорные баки с датчиками наполненности

Сан-Франциско — один из лидеров в США по уровню переработки отходов, стремясь к «нулевому отходу». Город активно использует умные технологии для управления отходами, что позволило значительно увеличить процент переработки. Также, к примеру, в рамках умного управления отходами город Сеул (Южная Корея) внедрил систему умных мусорных баков с IoT технологиями, которые помогают в мониторинге и сборе данных о мусоре.

Безопасность и наблюдение

Системы видеонаблюдения, датчики движения и другие технологии IoT помогают мониторить общественные места, обеспечивая реакцию на инциденты в реальном времени и предотвращение преступлений.

Примеры и их эффективность:

  1. Видеонаблюдение. Системы видеонаблюдения улучшили безопасность в городах, позволив быстро реагировать на преступления и другие чрезвычайные ситуации. В частности, исследования показали, что использование CCTV на лондонском метрополитене привело к снижению преступности на 23%.
  2. Анализ видеоданных. Современные системы видеонаблюдения используют алгоритмы искусственного интеллекта для анализа видеоданных, что позволяет обнаруживать подозрительную активность и предотвращать преступления до их совершения. В Сингапуре, где широко распространены умные технологии безопасности, уровень преступности один из самых низких в мире.
  3. Датчики движения и аварийные системы оповещения. Умные датчики способны автоматически оповещать службы безопасности о необычных событиях. В Нью-Йорке внедрение умных систем оповещения в метро способствовало более быстрому реагированию на аварийные ситуации, что улучшило безопасность пассажиров.

Однако есть некоторые спорные моменты. Внедрение систем видеонаблюдения и анализа данных вызывает обеспокоенность по поводу приватности граждан.

Информационные панели и сервисы для граждан

Информационные панели и сервисы для граждан предоставляют жителям доступ к актуальной информации и городским услугам в режиме реального времени.

Электронные информационные доски могут отображать всё, от маршрутов общественного транспорта до предупреждений о чрезвычайных ситуациях. Во многих городах информационные доски используются для предоставления информации о времени прибытия общественного транспорта и текущем состоянии дорожного движения, что помогает гражданам планировать свои поездки более эффективно.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем
Табло со звуковым модулем на автобусных остановках

Многие города разрабатывают собственные мобильные приложения, которые предоставляют жителям доступ к различным городским услугам, включая платежи за коммунальные услуги, запись на прием к врачу и другие административные функции. Например, мобильное приложение NYC 311 в Нью-Йорке позволяет жителям сообщать о проблемах в городе, таких как повреждение дорог или незаконная свалка, напрямую через свой смартфон.

Умные города также разрабатывают онлайн-порталы, предоставляющие данные обо всем, от качества воздуха до статистики преступности. Эти порталы позволяют гражданам получать необходимую информацию для принятия тех или иных решений и способствуют повышению прозрачности городского управления.

Умное здравоохранение

Умное здравоохранение использует технологии Интернета вещей (IoT) для улучшения качества медицинских услуг и повышения эффективности здравоохранительных систем. Эти технологии включают дистанционный мониторинг состояния пациентов, управление медицинскими данными и оптимизацию работы медицинских учреждений.

Дистанционный мониторинг здоровья. Умные медицинские устройства, такие как умные часы и смарт-браслеты для измерения давления и пульса, позволяют врачам отслеживать состояние пациентов в реальном времени. Эти устройства могут собирать данные о сердечном ритме, артериальном давлении и других важных показателях здоровья, что особенно важно для пациентов с хроническими заболеваниями.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем

Управление медицинскими данными. Системы умного здравоохранения обеспечивают централизованное хранение и анализ медицинских данных, что улучшает качество диагностики и лечения. Примером может служить система электронных медицинских записей, которая упрощает доступ к медицинской информации как для врачей, так и для пациентов.

Телемедицина. Во время пандемии COVID-19 телемедицинские услуги стали критически важными. Использование телемедицины позволило сократить несрочные визиты в больницы, тем самым уменьшая риск заражения вирусом. В США, по данным CDC, доля визитов к врачу через телемедицину увеличилась с 1% до 95% в некоторых клиниках в первые месяцы пандемии.

Умные больницы. В больницах, использующих системы умного здравоохранения, наблюдается повышение эффективности и снижение ошибок. Например, в умных больницах Кореи системы автоматизации помогли сократить время ожидания и длительность регистрации пациентов.

Умное парковочное пространство

Умные парковочные системы используют технологии Интернета вещей для оптимизации использования парковочных мест в городах. Они обеспечивают автоматизацию сбора данных о доступности парковочных мест и помогают водителям быстро находить свободные места, тем самым снижая трафик и уровень выбросов от автомобилей.

Эпоха умных фонарей: как интернет вещей изменит наши города в будущем
Умные парковки

Умные парковочные системы часто включают датчики и мобильные приложения, которые информируют водителей о наличии свободных мест в реальном времени. Такие системы могут использовать различные типы датчиков, включая ультразвуковые или инфракрасные датчики, для мониторинга статуса парковочных мест.

Примеры реализации и достигнутые результаты:

  1. Сан-Франциско, США: Программа SFpark использовала датчики для мониторинга использования парковочных мест и динамического изменения стоимости парковки в зависимости от спроса. Это привело к снижению количества времени, которое водители проводят в поисках парковки, на 43%.
  2. Мадрид, Испания: Внедрение умной парковочной системы позволило городу улучшить использование городских парковочных мест и сократить трафик, связанный с поиском парковки, на 35%.

Как умные города изменят нашу жизнь в будущем: текущие вызовы и будущие возможности

Интернет вещей (IoT) играет решающую роль в развитии умных городов, предлагая передовые решения для управления инфраструктурой, повышения эффективности ресурсов и улучшения качества жизни граждан. Однако несмотря на значительные успехи, существуют как возможности для будущего развития, так и текущие вызовы.

Текущие вызовы

  1. Безопасность данных и приватность. Одной из основных проблем в развертывании IoT является обеспечение безопасности данных. Уязвимости могут привести к утечкам чувствительной информации, что ставит под угрозу приватность пользователей. Например, в 2020 году исследования показали, что 98% трафика IoT не шифруется, что делает данные доступными для перехвата.
  2. Масштабируемость и управление. По мере того как города становятся «умнее», количество устройств IoT растет, и управление ими становится всё более сложной задачей. IoT требуют значительных ресурсов и инноваций в области технологий.
  3. Интеграция и стандартизация. Отсутствие стандартизации между различными устройствами и платформами IoT остается серьезным препятствием. Необходимо создание универсальных протоколов для обеспечения совместимости и взаимодействия различных систем.

Будущие возможности

Применение AI и машинного обучения в системах IoT может значительно повысить их эффективность, тем самым предоставляя более глубокий анализ данных и более точное прогнозирование. Это позволит городам не только реагировать на текущие условия, но и прогнозировать будущие тренды и потребности.

По данным исследований, интеллектуальные системы управления энергопотреблением могут сократить потребление энергии на 30%.

Развитие IoT может способствовать созданию открытых и взаимодействующих платформ, где граждане могут не только получать услуги, но и активно участвовать в процессе управления городом. Это укрепит общественное доверие и повысит прозрачность городских услуг.

5/5 - (2 голоса)

Ты дочитал статью до конца, значит, нашёл в ней что-то интересное. Автор пыхтел над ней несколько дней, все пальцы стёр. Отблагодари его — подпишись на Телегу. Без тебя наше комьюнити будет неполным.

Статья была полезной? Поделитесь с друзьями в соцсетях:

Ещё по теме:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Заполните поле
Заполните поле
Пожалуйста, введите корректный адрес email.

Самые популярные
за последний месяц: