هر هفته سه میلیون نفر در سراسر جهان به شهرها نقل مکان می‌کنند، تخمین زده می‌شود که تا سال ۲۰۴۰، ۶۵ درصد از جمعیت جهان در شهرها ساکن خواهند شد. در سال ۲۰۲۲ بخش خدمات هوشمند، ۲۸ درصد از سهم بازار را به خود اختصاص داد و پیش‌بینی می‌شود که سهم بازار شهرهای هوشمند در سطح جهان تا سال ۲۰۳۰ به شش هزار و ۶۱ میلیارد دلار برسد که شامل حوزه‌هایی مانند توزیع انرژی، مدیریت زیرساخت‌ها و تصفیه آب می‌شود.

شهرهای هوشمند به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که از توانایی فناوری و داده‌ها برای بهبود کیفیت زندگی شهروندان، افزایش پایداری و ساده‌سازی ارائه خدمات ضروری استفاده کنند. این شهرها از دستگاه‌های مجهز به اینترنت اشیا مانند سنسورهای بلوتوث متصل، برچسب‌ها و سیستم‌های شناسایی با امواج رادیویی (RFID) برای جمع‌آوری داده‌های بلادرنگ و تجزیه‌وتحلیل آنها استفاده می‌کنند و از این راه به بهبود کارایی زیرساخت‌ها و خدمات عمومی، کاهش هزینه‌ها و افزایش کیفیت زندگی شهروندان کمک می‌کنند.

دلایل نیاز روزافزون به هوشمندسازی شهرها

چند دلیل که نشان می‌دهد هوشمندسازی شهرها باید بیش از پیش مورد توجه مسئولان و مقامات شهری قرار گیرد به این شرح است:

مدیریت بهتر منابع: شهرهای هوشمند از فناوری‌هایی مانند اینترنت اشیا، هوش مصنوعی و فناوری ابرداده برای بهینه‌سازی منابعی مانند انرژی، آب و حمل‌ونقل استفاده می‌کنند که می‌تواند منجر به صرفه‌جویی در هزینه، کاهش ضایعات و افزایش کارایی منابع شود. استفاده از سنسورهای حرکتی و سیستم‌های کنترل روشنایی تطبیقی راهی منجر به حداقل رساندن اتلاف انرژی و افزایش بهره‌وری می‌شود.

بهبود کیفیت زندگی: مردم می‌توانند از داده‌ها و فناوری‌های هوشمند برای دریافت خدمات بهداشتی، آموزشی و ایمنی عمومی بهتر استفاده کنند و همچنین نقش فعالانه‌ای در مشارکت در امور شهری داشته باشند. امکانات رفاهی هوشمند مانند نیمکت‌های هوشمند و ایستگاه‌های اتوبوس مجهز به درگاه‌های شارژ و اینترنت، فضاهای عمومی را برای ساکنان و بازدیدکنندگان جذاب‌تر می‌کند.

افزایش پایداری: شهرهای هوشمند با کاهش مصرف انرژی، ترویج منابع انرژی تجدیدپذیر و به حداقل رساندن ضایعات به گونه‌ای طراحی می‌شوند که پایدارتر باشند و در برابر اثرات تغییرات آب‌وهوایی انعطاف بیشتری نشان دهند.

توسعه اقتصادی: ایجاد مشاغل جدید در شهرهای هوشمند توسعه اقتصادی را تحریک می‌کند. به علاوه استفاده از فناوری‌های هوشمند، کارایی مشاغل موجود را بهبود می‌بخشد و به تقویت اقتصاد محلی کمک می‌کند.

پایش محیطی: ادغام سنسورهای کیفیت هوا و نویز شهرها را قادر می‌سازد تا سطوح آلودگی را پایش کنند و اقدامات پیشگیرانه‌ای برای بهبود محیط زیست انجام دهند. داده‌های بلادرنگ به مقامات کمک می‌کند تا تصمیمات آگاهانه‌ای برای مقابله مؤثر با چالش‌های محلی بگیرند.

کاربرد اینترنت اشیا در شهرهای هوشمند را می‌توان در زمینه مدیریت هوشمند ترافیک، پارکینگ هوشمند، امنیت عمومی، مبلمان شهری، مدیریت پسماند، مدیریت ابزار، نظارت از راه دور، بهزیستی محیط زیست و حمل‌ونقل عمومی دسته‌بندی کرد. در ادامه با نحوه عملکرد هوشمندسازی در هر یک از این بخش‌ها و نمونه‌های عملی از شهرهایی که توانسته‌اند آن طرح را به‌طور موفقیت‌آمیز در دنیای واقعی پیاده سازی کنند آشنا می‌شویم.

مدیریت هوشمند ترافیک

حسگرهای اینترنت اشیا قابلیت نصب در جاده‌ها، روی چراغ‌های راهنمایی و وسایل نقلیه عمومی برای جمع‌آوری داده‌های مورد نیاز الگوهای ترافیکی، ازدحام و تصادفات را دارند. از این داده‌ها برای بهینه‌سازی جریان ترافیک، کاهش ازدحام و بهبود ایمنی جاده‌ای استفاده می‌شود و پیش‌بینی مسیرهای ترجیحی و جلوگیری از مشکلات احتمالی ازدحام را ممکن می‌سازد.

لس آنجلس دوربین مداربسته و سنسورهای سطح جاده را برای کنترل جریان ترافیک با به‌روزرسانی بلادرنگ پیاده‌سازی کرده است و کنترل‌کننده‌های هوشمندی را مستقر کرده که زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی را بر اساس تغییر شرایط ترافیکی تنظیم می‌کند.

پارکینگ هوشمند

با نصب حسگرهای اینترنت اشیا در فضاهای پارکینگ امکان تشخیص اینکه چه زمانی یک فضای پارک اشغال شده است و ارسال اطلاعات آن به سرور مرکزی فراهم می‌شود. به این ترتیب رانندگان به مکان‌های پارک در دسترس راهنمایی می‌شوند و ازدحام و زمان جست‌وجو کاهش می‌یابد. همچنین این حسگرها، داده‌ها را به فضای ابری منتقل می‌کنند و هر زمان که جای پارک خالی در نزدیکی یک راننده منتظر پیدا شود، بلافاصله او را مطلع می‌کنند.

پروژه پارک هوشمند در وست مینستر لندن به رانندگان این امکان را می‌دهد که مکان‌های پارکینگ را در حال حرکت پیدا کنند و از دردسرهای جستجوی وقت‌گیر برای یک مکان خالی و ازدحام جمعیت رهایی یابند.

امنیت عمومی

دوربین‌ها و حسگرهای هوشمند در فضاهای عمومی برای نظارت بر تهدیدات امنیتی بالقوه مانند فعالیت‌های مشکوک نصب می‌شوند. داده‌های دریافتی از این وسایل با راه‌حل‌های هوشمند که قابلیت تجزیه‌وتحلیل، ردیابی بلادرنگ و تصمیم‌گیری دارند ترکیب می‌شوند و با پیش‌بینی حوادث احتمالی و اعمال مجرمانه به مجریان قانون کمک می‌کنند که به این تهدیدات بالقوه به روش سریع و مؤثر پاسخ دهند.

اداره آتش‌نشانی نیویورک از مدل‌سازی پیش‌بینی و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها برای شناسایی نقاط پرریسک استفاده می‌کند. این شهر همچنین یک راه‌حل تشخیص تیراندازی را به کار گرفته است که از میکروفون‌های متصل برای انتقال داده‌ها به یک پلتفرم ابری استفاده می‌کند. این پلتفرم با ثبت مدت زمانی که صدای شلیک گلوله به گوش می‌رسد، مکان تخمینی اسلحه را از طریق اپلیکیشن موبایل به اطلاع پلیس می‌رساند.

مدیریت پسماند

حسگرهای اینترنت اشیا بر سطل‌های زباله و سطل‌های بازیافت نصب می‌شوند تا سطح پرشدن را کنترل کنند و مسیرهای جمع‌آوری زباله را بهینه کنند. هر سنسور تعبیه شده، میزان زباله در آن سطل را ثبت می‌کند و هنگامی که حجم آن به سطح آستانه نزدیک شود، راننده کامیون حمل یک اعلان فوری دریافت می‌کند تا آن کانتینر پر را خالی کند و در صورت نیمه‌پر بودن از تخلیه آن اجتناب کند. با این روش در مصرف سوخت صرفه‌جویی و از سطل‌ها استفاده بهینه می‌شود تا هزینه‌ها و اثرات زیست‌محیطی کاهش یابد.

والنسیای اسپانیا یکی از شهرهای جهان است که به طور جدی برنامه هوشمندسازی سطل‌های زباله را در پیش گرفته است به طوری که صدها کانتینر زباله در این شهر به حسگرهای هوشمند مجهز هستند و علاوه بر پاکیزگی شهر، بهینه‌سازی مصرف سوخت را نیز به علت کاهش تردد ماشین‌های جمع‌آوری زباله به همراه داشته است.

مدیریت ابزار و نظارت از راه دور

راه‌حل‌های هوشمند به شهروندان کمک می‌کند که در هزینه‌های خدمات خانگی خود صرفه‌جویی کنند. حسگرهای اینترنت اشیا نصب شده در ساختمان‌ها و منازل با نظارت بر مکان و زمان مصرف انرژی، میزان مصرف را بهینه می‌کند و هزینه‌ها و میزان انتشار کربن را کاهش می‌دهد. همچنین از حسگرهای اینترنت اشیا می‌توان در سیستم‌های توزیع آب برای نظارت بر کیفیت آب، تشخیص محل نشت، و بهینه‌سازی مصرف آب استفاده کرد و از این طریق به کاهش هزینه‌ها و حفظ منابع کمک کرد. مدیریت ابزار کارآمد در شهرهای هوشمند به ساکنان اجازه می‌دهد بتوانند از راه دور مصرف منابع انرژی منازل خود را ردیابی و کنترل کنند. علاوه بر این، سازمان‌های آب و برق می‌توانند در صورت بروز مشکلاتی مانند نشتی یا خرابی‌های احتمالی، صاحب‌خانه را مطلع کنند و متخصصان را برای تعمیر و نگهداری به‌موقع اعزام کنند.

در نیویورک یک برنامه اینترنتی برای ایجاد و مدیریت خدمات مسکن عمومی به صورت آنلاین برای بیش از ۳۰۰ خانواده راه‌اندازی شده است. این سرویس رایگان به شهروندان این امکان را می‌دهد که درخواست‌های تعمیر و نگهداری خود را به صورت آنلاین ارسال، زمان‌بندی و پیگیری کنند. ساکنان می‌توانند از طریق این برنامه در صورت قطعی یا کمبود در سرویس خدمات مطلع شوند و همچنین پرداخت‌های آینده اجاره‌بها را انجام دهند.

بهزیستی محیط زیست

در شهرهای هوشمند شهرداری‌ها می‌توانند بر شرایط محیطی نظارت و کنترل فعالانه‌ای داشته باشند. به عنوان مثال، با نصب سنسورهایی در شبکه‌های آب، کیفیت آب را بررسی می‌کنند و در صورت نشت یا تغییر در ترکیب شیمیایی آب، سیستم هشدار را برای سازمان مربوطه فعال می‌کنند. همین فناوری برای اندازه‌گیری کیفیت هوا در مناطق مستعد آلودگی نیز استفاده می‌شود و نقش بسیار مهمی برای توصیه راه‌حل‌هایی دارد که کیفیت هوا را بهبود می‌بخشد.

کپنهاگ استاندارد سبز را با استقرار شبکه‌های هوشمند برای کاهش انتشار کربن از سیستم‌های گرمایشی برقرار کرده است. این پروژه شامل زیرساخت‌های انرژی جدید است که همه اشکال مصرف انرژی از جمله سیستم‌های سرمایش، گرمایش، تهویه مطبوع، حمل‌ونقل الکتریکی و ساختمان‌های کارآمد انرژی را به‌طور کامل در بر می‌گیرد.

حمل‌ونقل عمومی

اپراتورهای ترافیک می‌توانند از داده‌های حسگرهای تعبیه شده در منابع متعدد برای تجزیه‌وتحلیل و شناسایی الگوهای استفاده از حمل‌ونقل عمومی استفاده کنند. این داده‌ها به دستیابی به یک سطح استاندارد ایمنی و به‌موقع کمک می‌کند و در عین حال زمان انتظار را کاهش می‌دهد و تجربه سفر را برای شهروندان افزایش می‌دهد. یک شهر هوشمند همچنین می‌تواند فرسودگی جاده‌ها و وسایل حمل‌ونقل را کنترل کند و در صورت تشخیص آسیب قریب‌الوقوع، آنها را تعمیر کند.

در لندن اپراتورهای قطار از فناوری اینترنت اشیا برای پیش‌بینی دقیق بار واگن‌های مسافربری قطار در سفرهای داخل و خارج از شهر استفاده می‌کنند. هنگامی که قطاری به ایستگاه می‌آید، اپراتورها می‌توانند مسافران را برای توزیع یکنواخت و استفاده بهینه از ظرفیت در سراسر قطار راهنمایی کنند.

مبلمان شهری هوشمند

زیرساخت‌ها و مبلمان هوشمند شهری نقشی محوری در تغییر فضاهای عمومی و حمل‌ونقل ایفا می‌کنند. با ادغام عناصر هوشمند و انرژی‌های تجدیدپذیر، دست یافتن به پایداری کامل امکان پذیر خواهد شد. با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، مانند انرژی خورشیدی، شهرها می‌توانند ردپای کربن خود را کاهش دهند و قابلیت اطمینان تأمین انرژی را افزایش دهند.

مولداوی با موفقیت یک سایبان خورشیدی کاملاً مستقل از انرژی را در شهر مستقر کرده است و با این کار به کاهش ۱۰۰ درصدی هزینه‌های انرژی در مقایسه با ایستگاه‌های اتوبوس سنتی دست یافته است. سیستم روشنایی هوشمند با تنظیم شدت نور در مواقعی که ایستگاه اتوبوس خالی است در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند. علاوه بر این، پیاده‌سازی نیمکت‌های چند منظوره با پورت‌های شارژ USB و شارژرهای بی‌سیم، محیطی راحت برای مسافران ایجاد کرده است.