موج دوم اینترنت اشیا: تجهیزات هوشمند در شهرهای هوشمند

این مطلب در پرونده ویژه «شهرهای هوشمند» شماره 177 ماهنامه شبکه منتشر شده است. برای دریافت کل این پرونده ویژه می‌توانید بهاینجا مراجعه کنید. 

این مفهوم برآیندی از حضور گسترده اینترنت اشیا در حوزه‌هایی همچون حمل‌ونقل، تولید و توزیع انرژی (آب و برق) و... است. در همین راستا یکسری الزامات قانونی به‌صورت غیر محسوس در حال ورود به این حوزه‌هاست. شاید آن‌گونه که واحد تحقیقاتی شرکت سیسکو به آن اشاره‌کرده است، مقطع فعلی ایدئال‌ترین زمان برای دنیای فناوری به شمار رود، چراکه بیش از 60 درصد جمعیت جهان تا سال 2050 در شهرها زندگی خواهند کرد و این حرکت به سمت شهرها به‌آرامی آغازشده است. به‌زودی فناوری در شهرهای بزرگ اروپا همچون بارسلونا و آمستردام کاملاً فراگیر خواهد شد؛ اما این مفهوم تنها محدود به این دو شهر نبوده و به‌سرعت در کشورهای مختلف جهان رو به گسترش است.

  تعریف شرکت‌ها از شهرهای هوشمند چیست؟
شرکت‌هایی همچون سیسکو، آی بی ام، اینتل، Spring Network، Build.io،GE Lighting و زیمنس راه‌حل‌های خود را درزمینه شهرهای هوشمند ارائه کرده‌اند. آستین اَش مدیر محیط هوشمند شهری در شرکت GE Light در این زمینه گفته است: «هر شخصی تعریف خاص خودش را از شهر هوشمند دارد. برای ما یک شهر هوشمند، شهری است که توانایی جمع‌آوری مؤثر داده‌ها و ارائه آن‌ها را به شکلی معنادار در اختیار داشته باشد. این مفهومی است که می‌تواند درنهایت منجر به افزایش سطح درآمدها شده و خدمات جدیدتری را که تصور آن‌ها نمی‌رفت به وجود آورد.» آنیل منون معاون عملیاتی شرکت سیسکو دراین‌باره گفته است: «یک شهر هوشمند، شهری است که از فناوری‌های دیجیتالی یا اطلاعاتی و فناوری‌های ارتباطی متصل به شبکه‌از طریق یک شبکه هوشمند برای آدرس‌دهی چالش‌های جوامع شهری و همچنین در صنایع عمودی استفاده می‌کند. این چالش‌ها ممکن است شامل پارکینگ، ترافیک، حمل‌ونقل، نور خیابان‌ها، منابع آبی، سیستم تهویه، امنیت و ایمنی، مدیریت آموزش‌وپرورش و حتی بهداشت و درمان باشد.»
یک شهر هوشمند بر راه‌حل‌های فناورانه که برای افزایش روند موجود و بهینه‌سازی ارائه خدمات شهری به‌منظور کاهش مصرف منابع و هزینه‌ها و همچنین ارائه ابزار و فرصت‌های مشارکتی فعالانه و مؤثر با شهروندان به‌طوری‌که تعامل میان بازدیدکنندگان و کسب‌وکارها افزایش پیدا کند، تأکید دارد. درحالی‌که تعاریف متفاوت از یکدیگر هستند، یک واقعیت سازگار در ارتباط با فناوری‌های مورداستفاده در شهرهای هوشمند وجود دارد، فناوری‌ها بسته به کاربردی که در یک شهر هوشمند دارند ممکن است متفاوت از یکدیگر بوده و درنتیجه بودجه خاصی برای آن‌ها در نظر گرفته شود. به‌طور مثال در سان‌فرانسیسکو، چراغ‌های روشنایی خیابان‌ها به‌گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که متناسب با آب‌وهوای طوفانی نور خود را افزایش داده تا قدرت دید رانندگان بهبود پیداکرده و مانع از تصادفات شدید شوند. در شیکاگو، از سیستم کنترلی ویژه جوندگان موذی استفاده می‌شود. این سیستم با تجزیه‌وتحلیل‌هایی که انجام می‌دهد پیش‌بینی می‌کند، چه سطل‌های زباله‌ای مستعد جذب موش‌ها هستند (شکل یک). در سان‌فرانسیسکو یک برنامه کاربردی نصب‌شده روی اسمارت‌فون کاربران به آن‌ها این توانایی را می‌دهد تا نقاط پارک ویژه وسایل نقلیه را که ممکن است در اقصا نقاط شهر در دسترس قرار داشته باشند، پیدا کنند. شهر هامبورگ در آلمان، رؤیاهای جاه‌طلبانه‌ای در این زمینه دارد،آن‌ها در نظر دارد تا سال 2034 تردد خودروهایی را که در سطح شهر تردد می‌کنند محدود کنند. کپنهاگ در نظر دارد اولین پایتخت جهان باشد که تا سال 2020 از کربن خنثی (carbon-neutral) استفاده می‌کند. منظور از carbon-neutral یا خنثی بودن، کربنی است که روند استفاده از آن در صنایع به‌گونه‌ای باشد که تبعاتی برای محیط‌زیست (در قالب انتشار کربن به جو) به وجود نیاورد.

  شکل 1: شیکاگو ازجمله شهرهای پیشرو در ارتباط با پیاده‌سازی فناوری‌های هوشمند است.

  ترافیک، جای پارک و نور خیابان‌ها
شاید یکی از جالب‌ترین جنبه‌های شهرهای هوشمند، به‌کارگیری فناوری برای کاهش ترافیک و دسترسی آسان به‌جای پارک باشد. حس‌گرهای نصب‌شده در خیابان‌ها، این توانایی رادارند تا اگر یک جای خالی برای پارک در خیابانی پیدا شد آن‌ را شناسایی کرده و به هر کاربری که از طریق برنامه کاربردی نصب‌شده روی اسمارت‌فون خود به دنبال جای پارک می‌گردد، اطلاع دهند. در سان‌فرانسیسکو این گزینه اکنون در اختیار پارکینگ‌های این شهر قرارگرفته است، نیشانت پاتیل عضو هیئت‌مدیره و معاون ارشد شرکت Built.io و عضو مشاوران طرح شهری سان‌فرانسیسکو، امیدوار است این فرآیند با نظارت بر خیابان‌های بیشتری گسترش یابد. کمک کردن به رانندگان برای پیدا کردن جای پارک به طرز قابل‌توجهی بر روند کاهش ترافیک تأثیرگذار خواهد بود (شکل دو). در بارسلونای اسپانیا، حس‌گرهایی در خیابان‌های شهر قرارگرفته‌اند که به کاربران هشدار می‌دهند در کجا می‌توانند یک جای خالی پارک پیدا کنند و به این شیوه باعث کاهش ترافیک می‌شوند، به دلیل این‌که در این حالت تعداد کمتری از رانندگان در یک مسیر دایره‌وار به دنبال جای خالی پارک خواهند بود. این راهکار به‌طور طبیعی نقش مؤثری در کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی خواهد داشت، به دلیل تردد کمتر ماشین‌ها در یک مسیر دایره‌وار، دی‌اکسید کربن کمتری تولید شده و همچنین در مصرف سوخت نیز صرفه‌جویی می‌شود. کمیته حمل‌ونقل هوشمند ایالات‌متحده در این زمینه تحقیقاتی انجام داده است.

هر شخصی تعریف خاص خودش را از شهر هوشمند دارد. برای ما یک شهر هوشمند، شهری است که توانایی جمع‌آوری مؤثر داده‌ها و ارائه آن‌ها را به شکلی معنادار در اختیار داشته باشد. این مفهومی است که می‌تواند درنهایت منجر به افزایش سطح درآمدها شده و خدمات جدیدتری را که تصور آن‌ها نمی‌رفت به وجود آورد.

تحقیقات و آمارهای به‌دست‌آمده نشان می‌دهند نزدیک به سی درصد تراکم ترافیک شهرها به دلیل وجود ماشین‌هایی است که به دنبال جای پارک هستند. استیو دوربین، مدیرعامل انجمن امنیت اطلاعات لندن دراین‌ارتباط گفته است: «شهرها با نظارت دقیق‌تر بر روند پارک ماشین‌ها این توانایی رادارند تا درآمدزایی بیشتری کسب کنند، اگر از دوربین‌های اچ دی در خیابان‌های هوشمند همراه با حس‌گرهای ویژه پارک استفاده شود، تسهیلات رفاهی بهتری در اختیار شهروندان قرار خواهد گرفت. در حال حاضر حس‌گرهایی در جاده‌ها وجود دارد که بدون نگرانی از بابت پرداخت هزینه جای پارک، به شما کمک می‌کنند، به دلیل این‌که حس‌گرها تشخیص می‌دهند شما چه مدت‌زمانی است در یک مکان پارک کرده‌اید. در شهرها روند رسیدگی به تصادفات می‌تواند بسیار دقیق‌تر و سریع‌تر انجام شود، بدون آن‌که در انتظار بازبینی نوار ضبط‌شده باشید، یک کانال ارتباطی مستقیم مابین اطلاعات و شرکت‌های بیمه به وجود خواهد آمد و رسیدگی به فرآیندهای مربوط به پرداخت خسارت در سریع‌ترین زمان ممکن انجام خواهد شد. مشکلات عدیده دیگری وجود دارد که در یک محیط شهری هوشمند همه آن‌ها به‌سادگی برطرف می‌شوند.»

  شکل 2: شیکاگو سعی دارد از برنامه‌های همراه برای کمک به شهروندان این شهر برای دسترسی به فناوری‌های هوشمند استفاده کند.

برای سهولت بهتر در حل مشکلات پارک و هشدار دادن به رانندگان برای وجود جای پارک خالی می‌توان از حس‌گرهایی که در پیاده‌روها نصب‌شده و یک جای پارک شخصی را پیشنهاد می‌کنند، استفاده کرد؛ یا می‌توان از طریق حس‌گرهایی که در چراغ‌های LED هوشمند در خیابان‌های قرار می‌گیرند، به شیوه بهینه‌تری این مشکل را حل کرد. چراغ‌های مورداستفاده در خیابان‌ها یک‌راه مقرون‌به‌صرفه برای شهرهایی به شمار می‌روند که در نظر دارند به فرآیند هوشمند شدن وارد شوند، به دلیل این‌که هر شهری آن‌ها را در اختیار داشته و اضافه کردن دوربین‌های اچ دی به چراغ‌های هوشمند LED که در خیابان‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند کاملاً مقرون‌به‌صرفه است. داده‌های جمع‌آوری‌شده از چراغ‌های روشنایی خیابانی برای تجزیه‌وتحلیل‌ها و همچنین پیش‌بینی‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند. اَش از شرکت GE دراین‌باره گفته است: «شهرها این توانایی رادارند تا همه این فناوری‌ها و حس‌گرها را داخل یک بسته واحد دریافت کنند.» سن دیگو و فلوریدا دو شهری هستند که از چراغ‌های روشنایی هوشمند استفاده می‌کنند، چراغ‌هایی که توسط برنامه‌های طراحی‌شده توسط شرکت GE Lighting کنترل و هدایت می‌شوند. این چراغ‌ها در مراکز این شهرها قرار دارند. درمجموع در حدود 50 LED هوشمند در هر شهر نصب‌شده است که تقریباً 10 بلوک شهری را پوشش می‌دهند. چراغ‌های نصب‌شده در خیابان‌ها به دلیل این‌که در یک ارتفاع منحصربه‌فرد و در فاصله بیست‌تا سی فوتی قرار دارند، به لحاظ طبیعی برای مستقر کردن دوربین‌های اچ دی گزینه ایدئالی به شمار می‌روند.

تحقیقات و آمارهای به‌دست‌آمده نشان می‌دهند نزدیک به سی درصد تراکم ترافیک شهرها به دلیل وجود ماشین‌هایی است که به دنبال جای پارک هستند.

این سامانه‌های هدایت‌کننده برای پاسخ‌گویی به این سؤال در مرحله آزمایشی قرارگرفته‌اند که به‌جای نصب یک LED چرا از یک LED هوشمند که توانایی انجام کارهای بیشتری دارد استفاده نکنیم؟ یک LED هوشمند از حس‌گرهای تعبیه‌شده در درون خودش استفاده می‌کند که توانایی برقراری یک ارتباط مبتنی بر اینترنت را در اختیار آن قرار می‌دهد. با استفاده از این راهکار ما توانایی جمع‌آوری داده‌هایی را از سطح شهرداریم که تاکنون دسترسی به این داده‌ها امکان‌پذیر نبود. برای دسترسی به این داده‌ها باید فرآیند ساخت برنامه‌های کاربردی را آغاز کنیم. براندن داویتو معاون بخش شهرهای هوشمند در شرکت Silver Spring Networks دراین‌باره گفته است: «Florida Power & Light» در جنوب فلوریدا در حال برنامه‌ریزی برای توسعه و استقرار بزرگ‌ترین چراغ‌های LED هوشمند در این شهر است، به‌طوری‌که 500 هزار عدد از این چراغ‌ها در این شهر نصب شود. تاکنون نزدیک به 75 هزار عدد از آن‌ها به‌طور کامل و با موفقیت نصب‌شده‌اند». داویتو دراین‌باره گفته است: «ما تاکنون پیشرفت‌هایی را که از طریق کنترل نور خیابان‌ها به‌دست‌آمده است موردبررسی و نظارت قرار داده‌ایم؛ اما اکنون این توانایی راداریم تا نوع جدیدی از برنامه‌ها و سرویس‌ها را که بدون شک یک تغییر بزرگ به شمار می‌روند ارائه کنیم. بر همین اساس برای مدیریت شبکه کنترلی نور خیابان‌ها، دوربین‌ها و آشکارسازهای حرکتی یک گام روبه‌جلو و پیش برنده در دستور کار ما قرار دارد. ما همگرایی خوبی با تعدادی از برندهای بزرگ برقرار کرده‌ایم. درنتیجه هزینه مکانیسم‌های ارتباطی مورداستفاده به‌شدت رو به کاهش است. هوشمند سازی اکنون در سطح قابل قبولی توسعه پیداکرده است، به‌طوری‌که شهروندان از ما انتظارهای بیشتری در این زمینه ‌دارند.

این هوشمند سازی به مقدار بسیار زیادی در ارتباط با دسترسی به داده‌ها و استفاده از داده‌هایی است که از اسمارت‌فون‌ها به دست می‌آید. ما اکنون در یک‌قدمی دسترسی به این داده‌ها هستیم».شرکت Silver Spring Networks با شهر سان آنتونیو روی طراحی و ساخت یک شبکه هوشمند و یک پروژه زیرساختی هوشمند همکاری می‌کند. در این همکاری نه‌تنها کنتورهای برق، بلکه چراغ‌های خیابان‌ها، کنتورهای گاز و آب نیز به دنیای هوشمند سلام خواهند گفت. هوگو مایلر مدیر ارشد اطلاعات و فناوری، در ارتباط با شهر سان آنتونیو این‌گونه گفته است: «ترافیک یکی از چالش‌های اصلی سان آنتونیو به شمار می‌رود، برای حل این مشکل، چراغ‌های راهنمایی و رانندگی در شهر سان آنتونیو به یکدیگر متصل شدند تا یک سیستم مدیریت ترافیک مؤثر را پایه‌ریزی کنند، به‌طوری‌که سالیانه صدها میلیون دلار در مصرف انرژی و از دست رفت زمان صرفه‌جویی کنند.» ویژگی‌های شهر هوشمند تنها در ارتباط با خدمات عادی شهروندی خلاصه نمی‌شوند. این ویژگی‌ها توانایی قدرتمندی در زمان بارندگی از خود نشان می‌دهند. مایلر در ادامه صحبت‌های خود می‌افزاید: «نخستین باران سان آنتونیو بعد از گذراندن یک‌فصل خشک باعث افزایش تصادفات ماشین‌ها می‌شود، به دلیل این‌که باران روغن و دیگر ترکیبات شیمیایی را روی سطح جاده‌ها پخش می‌کند. برای حل این مشکل ماژول‌های ارتباطی درون چراغ‌های LED نصب‌شده که در زمان بروز یک رگبار شدید روشن می‌شوند. این کار باعث می‌شود تا میدان دید رانندگان به لحاظ نورِ بیشتر، افزایش پیداکرده و درنتیجه تصادفات رانندگی به حداقل برسد.

  ابزارها و سرویس‌ها در یک شهر هوشمند
شهرهای هوشمند در کنار تسهیل یکسری قابلیت‌ها برای شهروندان همچنین باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های پرداخت‌شده نیز می‌شوند. سیسکو اعلام کرده است: «در بارسلونا، به‌واسطه به‌کارگیری فناوری کنتورهای هوشمند آب نزدیک به 58 میلیون دلار صرفه‌جویی سالانه رخ‌داده است». در شهرستان سونگ دون، واقع در شهر این چون در کشور کره جنوبی، 35 میلیارد دلار در زمینی به مساحت 1500 هکتار سرمایه‌گذاری شده است. شریک فناوری این طرح شرکت سیسکو است. میانگین مصرف انرژی و آب این شهر را اگر با شهرهای مشابه که از هیچ‌گونه فناوری هوشمندی استفاده نمی‌کنند مورد مقایسه قرار دهیم، مشاهده می‌کنیم که در این شهر نزدیک به 30 درصد در مصرف انرژی و آب صرفه‌جویی شده است. همچنین هزینه‌های جانبی و عملیاتی در ساختمان‌سازی به طرز محسوسی کاهش پیداکرده است. منون در این رابطه گفته است: «هیچ‌گونه سیمی وجود ندارد، همه در زیرزمین قرار دارند. هیچ‌گونه کامیون حمل زباله وجود ندارد، همه زباله‌ها از طریق یک فرآیند پنوماتیک به زیرزمین انتقال داده می‌شوند. در خانه‌ها، والدین از طریق یک ارتباط از راه دور توانایی صحبت کردن با معلمان مدرسه رادارند».
در نمونه دیگری شیکاگو از تحلیل‌ها و پیش‌بینی‌ها برای تعیین مکانی که موش‌ها در آن قرار دارند استفاده می‌کند، برای این منظور آن‌ها سطل‌های زباله‌ای که مترسد جذب موش‌ها هستند را مورد بازرسی و نظارت قرار می‌دهند. تام شنک مدیر ارشد اطلاعات در شیکاگو دراین‌باره گفته است: «شهر با استفاده از این راهکار موفق شده است نزدیک به بیست درصد در کنترل موش‌ها کارآمدتر از قبل باشد.»

  امنیت و ایمنی عمومی در شهرهای هوشمند
امنیت یک مؤلفه ابتکاری در هوشمند سازی شهر شیکاگو به شمار می‌رود. شرکای شهر به‌طور ویژه و اختصاصی با دپارتمان پلیس این شهر به‌منظور استفاده از یک فناوری در واحد فرماندهی سیار که توانایی مدیریت گروه گسترده‌ای از مردم را در یک فضای باز و بدون دخالت نیروی انسانی دارد در حال تبادل اطلاعات هستند (شکل3). گروهی که احتمال می‌رود یک شورش قریب‌الوقوع را به وجود آورند. واحد کنترل سیار، با استفاده از مانیتورهای TV که برای پخش صحنه‌هایی از زاویه‌های مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرد، بر همه‌چیز اشراف خواهند داشت. این پکیج همراه با دوربین‌های اچ دی که پخش زنده را پوشش داده و درون LED ها نصب می‌شوند، عرضه خواهند شد. این پکیج بخشی از هاب WindyGrid شهر است که به‌عنوان یک پایگاه اطلاعاتی برای بسیاری از مأموریت‌های عملیاتی که در آن به واکنش سریع گروه‌ها نیاز است، متصل شده است.

  شکل 3: نمایی از واحد کنترل اداره پلیس شیکاگو را مشاهده می‌کنید.

سیستم قضاوت درسان آنتونیو با استفاده از فناوری به‌کاررفته در شهر هوشمند روند دادرسی‌ها را به‌سرعت انجام می‌دهد. مایلر در این رابطه گفته است: «با استفاده از این مکانیسم، رسیدگی به پرونده‌هایی که 460 مایل دورتر از محل شکایت شهروندان به دادگاه ارسال می‌شود و به لحاظ فاصله، رانندگی آن خیلی زمان‌بر است، حل می‌شود. از طریق فناوری شهر هوشمند، ساکنان اکنون این توانایی رادارند تا از طریق دوربین‌های نظارتی دادگاه که در کیوسک‌های ویژه دادگاهی در هر منطقه نصب می‌شود، حضور به هم ‌رسانند، به‌طوری‌که همانند یک حضور فیزیکی در دادگاه خواهد بود.» حکم‌های صادرشده به‌صورت آنلاین ارسال می‌شود، همین موضوع باعث می‌شود فرآیند رسیدگی به مشکلات با یک‌راهکار ایمن و عمومی به‌سرعت حل شوند.

  اکنون زمان آن رسیده است که خود را آماده ورود به شهرهای هوشمند کنیم
البته طیف گسترده‌ای از شهرهای جهان، هوشمند نیستند. به‌روزرسانی فناوری‌های امروزی برای حرکت به سمت هوشمندی روندی است که معمولاً زمان‌بر است؛ اما درعین‌حال، افراد و سازمان‌ها می‌توانند در این زمینه مشارکت داشته باشند. افراد و سازمان‌ها با راه‌اندازی گروه‌های مدنی که برای بررسی یکسری موضوعات ایجادشده‌اند، می‌توانند داده‌هایی را جمع‌آوری کرده و این داده‌ها را در اختیار توسعه‌دهندگان قرار دهند تا برنامه‌ریزی‌های لازم را برای تحقق یک شهر هوشمند انجام دهند. مهم نیست برنامه پیاده‌سازی شده چقدر جذاب باشد، مهم این است که در نظر داشته باشید شهروندان چه می‌خواهند.
منون در ارتباط با شهرهای هوشمند گفته است: «شهرهای هوشمند در حال تکامل هستند و هوشمندی نسبی بخشی از نیازهای یک شهر هوشمند به شمار می‌رود. برای هوشمند سازی یک شهر همواره باید درک مناسبی از تغییرات داشته باشیم. لازم است، درزمینه هوشمند سازی از بهترین ابزارها استفاده کنیم که از مردم و فرهنگ آن‌ها حمایت کرده و این حرکت را پر جنب‌وجوش باقی نگه می‌دارد»