Smart city w praktyce, czyli przykłady nowoczesnego rozwoju miast

Każdy, kto żyje w mieście, w większym czy mniejszym stopniu narzeka na różnego rodzaju problemy życia codziennego. Kłopoty z transportem, zanieczyszczone powietrze, śmieci, awarie wody – to tylko kilka przykładów. Pytanie, które można sobie postawić, to jak nowoczesna technologia można nam pomóc? Jeśli kiedykolwiek słyszeliście na temat tzw. inteligentnych miast to, jest to właśnie próba odpowiedzi na tego typu miejskie problemy. Inne popularne określenie pochodzi z języka angielskiego i nazywa się Smart City. Pojęcie to oznacza raczej grupę działań i ciągle ewoluuje, stąd nie jest bardzo precyzyjne. Można jednak wyróżnić obszary, które zaliczają się takich działań. Dodatkowo, często wiąże się to z analizą danych. Dziś przyglądniemy się, jak wyglądają konkretne przykłady dla tzw. Smart City, czyli jak miasta wykorzystują nowoczesne technologie na co dzień.

Rozwój miast a nowe wyzwania

Po pierwsze warto sobie zdać sprawę z kliku faktów. W miastach żyje coraz więcej ludzi. Już w 2018 według analiz ONZ globalnie było to około 55 % populacji i wg. przewidywań odsetek ten wzrośnie do blisko 70 % w 2050. Zresztą jeśli weźmiemy pod uwagę poszczególne regiony, to w przypadku Europy czy Ameryki Północnej już teraz w miastach żyje grupo ponad 70 % populacji. Oczywiście ich rozmiar znacznie się różni. Te największe na świecie liczą ponad 10 mln mieszkańców. W Polsce co prawda na razie nie mamy aż takich kolosów, ale w ostatnich dekadach większość z największych miast przeżywa napływ ludności. Ponadto wiele problemów, które spotkamy będą tego samego rodzaju niezaleźnie od wielkości aglomeracji, albo przynajmniej w przypadku tych powyżej kilkuset tysięcy mieszkańców. Oczywiście skala będzie się różnić. Niemniej jednak pewne technologie i rozwiązania możemy stosować w wielu miejsach.

Zapewnienie różnego rodzaju usług publicznych na dobrym poziomie zawsze wymaga wysiłków. Tym bardziej, jeśli dodatkowo chcemy ograniczyć wydatki, lub jeśli stajemy przed co raz większymi wyzwaniami w zakresie ochrony środowiska. W tych i innych przypadkach warto sprawdzić, co i jak można usprawnić.

Smart City czyli Inteligentne miasta

Od jakiegoś czasu spotykamy się określeniami jak Smart city lub bardziej po polsku inteligente miasta. Można znaleźć kilka definicji, jak i ich ewolucję (link do Wiki). W pewnym uproszczeniu można powiedzieć, że chodzi tu wykorzystanie najnowszych technologii teleinformatycznych i komunikacyjnych do lepszego zarządzania miastem w celu podniesienia jakości życia przebywających tam ludzi. Technologia pomaga również na coraz większe zaangażowanie obywateli w ich rozwój. Wyobrażacie sobie przykładowo tzw. budżety obywatelskie (głosowanie na projekty) w erze przed internetem? 😉

W wielu przypadkach wykorzystywaniu technologii IT towarzyszy również analiza i przetwarzanie danych. Dzięki temu można podejmować szybsze i lepsze kroki oraz decydować o strategicznych inwestycjach w bardziej świadomy sposób. I pomimo, iż nie brakuje sceptyków i chyba ciągle jeszcze pewnych rozwiązań, to spotykamy co raz więcej przykładów na rozwój inteligentych miast. Poniżej przyglądniemy się kilku przykładom Smart City.

Typy wykorzystywanych danych

Zanim jeszcze przejdziemy do meritum, warto zwrócić uwagę na typy danych lub raportów, które mogą tu być wykorzystywane. Tak naprawdę wygląda to bardzo podobnie, jeśli weźmiemy pod uwagę typy tzw. Dashboardów. Pisałem o nich więcej pod tym linkiem.

W skrócie można by powiedzieć, że dane możemy wykorzystywać na bieżąco, aby korygować nasze działania (np. awarie) oraz do analizy historycznej, która pozwala na lepsza prognozę trendów w przyszłości. Ta druga może być również użyteczna, jeśli stoimy przed bardziej strategicznymi działaniami, jak przekierowanie środków na dane cele czy działania długookresowe.  W poniższych przykładach Smart City, które zobaczymy, występują oba podejścia.

Transport czyli samochody

Pierwszym przykładem dość popularnym są światła uliczne i ich sterowanie. Jak wiemy każde miasto posiada skrzyżowania. W większych aglomeracjach, jedziemy praktycznie od świateł do świateł lub w korku 😉 Nic dziwnego, iż ktoś spróbował w końcu trochę zoptymalizować ten proces. Chociaż oczywiście przy dzisiejszej liczbie pojazdów nie ma co marzyć o jeżdżeniu bez korków. Trochę jak to bywa w reklamach popularnych aut. Zwróciliście uwagę, że tam zawsze płynnie się jedzie nawet w miastach ? 😉 W Europie przykładowo przypada średnio nieco ponad 500 aut osobowych na 1000 mieszkańców. W Polsce obecnie to nawet jeszcze trochę więcej. Jeśli dodamy do tego natężenie ruchu w mieście i „rytm”, w jakich ludzie się poruszają, to jest to swoisty organizm. Taki, który miewa „zatory” i swoje niewydolne elementy.

W klasycznym systemie światła mają określony czas na zmianę i mogą być mniej lub bardziej zsynchronizowane między sobą. Dochodzą do tego jeszcze te „na żadanie” pasażerów. W przypadku tzw. smart lights czyli inteligentnych rozwiązań cały system jest bardziej interaktywny. W określonych miejscach rozmieszcza się czujniki, które następnie wysyłają informację do „bazy” czyli centralnego systemu. Tam następuje połączenie danych z różnych miejsc i ulic, oraz kalkulacja, po czym algorytm może dokonać korekty „standardowych” czasów zmiany świateł. System wówczas może ograniczyć tworzenie się zatorów i sprawić, że ruch będzie nieco płynniejszy. Ma to co najmniej 2 zalety. Jedna to oczywiście nieco mniejszy czas spędzony w aucie czyli skrócenie czasu przejazdu. Drugi to zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza czyli smogu. Zasadniczo samochody najwięcej „kopcą” podczas zatrzymania i ruszania. Czasem nawet niewielkie upłynnienie ruchu może w typ pomóc.

Niektóre systemy idą jeszcze dalej. Testuje się rozwiązania pomagające tym bardziej zaawansowanym pojazdom na dopasowanie szybkości jazdy, tak aby na kolejnym skrzyżowaniu być znów na „zielonym”. Jest to możliwe dzięki informacjom na temat statusu, mówiącego jakie światło będzie za ile sekund. Jest on następnie odbierany przez komputer w samochodzie, który wyświetla odpowiednią informację. Wówczas można jeszcze lepiej dopasować prędkość jazdy, zanim dotrzemy do kolejnego skrzyżowania.

Wraz z rozwojem kolejnej generacji telefonii komórkowych i komputerów pokładowych zobaczymy tu jeszcze zapewne sporo ciekawych rozwiązań.

Transport czyli rowery

A co jeśli przesiądziemy się na rower? Lub po prostu wolimy jednoślady? Ciekawą inicjatywę podjęły władze San Francisco w USA. Z jednej strony postanowiono rozwijać i promować poruszanie się rowerem. Z drugiej strony pytanie było, jak zrobić to możliwe najbardziej efektywnie. Inny słowy, jak i gdzie zainwestować w infrastrukturę rowerową? Aby odpowiedzieć na takie pytanie autorzy projektu postanowili najpierw przyglądnąć się, po jakich trasach najczęściej poruszają się cykliści. Wykorzystano do tego nadajniki GPS w telefonach. Dane były zbierane i zapisywane, po czym zostały przeanalizowane pod kątem najczęściej wybieranych tras, bezpieczeństwa przejazdu itp. Pozwoliło to na lepszą decyzję, jeśli chodzi o lokalizacje dla nowych ścieżek rowerowych. Ułatwiło także postanowienia na temat budowy innych elementów, jak skrzyżowania czy barierki ochronne oddzielających cyklistów od pieszych.

Dodatkowo miasto udostępnia część danych i wniosków na oficjalnej stornie transportu publicznego w San Francisco (link).

Jak dane czyszczą miasta czyli gospodarka komunalna po nowoczesnemu

Śmieci to generalnie temat, który pojawia się nie tylko w kontekście miast. Słyszymy co raz więcej o potrzebnie ich ograniczenia i zwiększaniu efektywnego recyklingu. Wystarczy tylko zobaczyć zdjęcia tzw. wysp plastiku na ocenach, lub po prostu sprawdzić ile odpadów sami wyrzucamy co miesiąc.  W przypadku dużych skupisk ludności bardzo ważnym elementem jest optymalizacja procesu odbierania śmieci, jego planowanie, zapobieganie ich zaleganiu, kiedy np. kosze są przepełnione itp. W tym przypadku coraz częściej z pomocą przychodzi nowoczesna technologia i analiza danych.

Podobniej jak w przypadku ruchu ulicznego tak i tu wykorzystywane są specjalne czujniki. I od nich w pewnym sensie zaczyna się udoskonalenie. Po pierwsze, dostarczają one informacji na żywo, czy i w jakim stopniu pojemniki są napełnione. To pozwala oczywiście na odpowiednio szybką reakcję i odbiór śmieci. Ograniczamy zatem niechciane odpadki latające po ulicach i oszczędzamy czas na ich późniejsze zbieranie. Ponadto, system analizując powyższą sytuację w mieście lub dzielnicy może pomóc tak wyznaczyć trasę tzw. śmieciarki, aby kurs był możliwie jak najszybszy i najbardziej efektywny. W ten sposób obsługa jadąc w dane miejsce wie czego może się spodziewać. Unikamy zatem sytuacji, gdzie jedziemy po stałej trasie, obojętnie czy rzeczywiście jest potrzebna wymiana pojemnika czy nie.  Oszczędza to czas jak i energię, tym bardziej że przynajmniej część firm dostarcza pojemniki zasilane energią słoneczną. Nie generują innych kosztów i są w tym zakresie samowystarczalne.

Zbierając takie dane w dłuższym okresie mamy poandto cenne informacje na temat sytuacji „na mieście”. Wiemy w których regionach, czy to z uwagi na koncentrację ludzi czy firm, potrzebne będzie np.  zwiększenie ilości pojemników. A może widoczne są inne anomalie i przyda się np. akcja edukacyjna dla mieszkańców. Mając pewną wiedzę możemy próbować rożnych środków zapobiegawczych.

Oszczędzanie energii

Kolejne przykłady Smart City, gdzie dane wraz z nowoczesna technologią pozwalają na lepsze „sterowanie” miastem to zarządzanie zasobami, jak energia czy woda pitna. Jak ważne są to obszary uświadamiamy sobie zawsze, kiedy występuje choćby remont lub awaria, i musimy przeczekać przerwę w dostawie. Dodatkowy element to także obsługa całego systemu, usuwanie uszkodzeń, opłaty za media itp. To wszystko generuje oczywiście wydatki z kasy miasta, które mogą zostać przekierowane na inne cele. 

Pierwsza rzecz, którą można zrobić to analiza danych na bieżąco lub historycznie na temat zużycia energii przez budynki należące do miasta. Następnie pogłębiona obserwacja i symulacja może pomóc wprowadzić zmiany, które są niezauważalne przez mieszkańców, a które mogą dać wymierne korzyści. Może to być np. niewielka korekta klimatyzacji w publicznej bibliotece. Co więcej, niektóre systemy mogą także automatycznie i na bieżąco ograniczać pobór energii, gdzie nagle spada na nią potrzebowanie z uwagi na warunki pogodowe. Takie działania podjęły choćby władze Bostonu w USA.

Oszczędzanie wody

A jak to wyglądają przykłady Smart city w przypadku zarządzania wodą? W tym przypadku możemy zauważyć co najmniej dwa obszary, gdzie analiza danych przynosi usprawnienia. Pierwszy obszar to ubytki wody, czyli po prostu przecieki lub tp. Poprzez montaż czujników w różnych częściach miasta można zbudować system, który na bieżąco monitoruje ciśnienie, przepływ wody i inne wskaźniki. W ten sposób można na żywo kontrolować, gdzie nastąpiła awaria. Oczywiście im szybsza reakcja, tym mniejsze szkody dla miasta i mieszkańców. W niektórych przypadkach można również kontrolować jakość wody i zauważyć bardzo wcześnie, jeśli z jakiegoś powodu rośnie stężenie szkodliwych pierwiastków.

Drugi obszar, gdzie nowoczesne systemy mogą być pomocne to reagowanie na nagłe zjawiska pogodowe, jak choćby gwałtowne ulewy. Widząc spływające „na żywo” informacje na temat poziomu i ciśnienia wody można przewidzieć, czy i w których miejscach miasta nastąpią utrudnienia, jak podtopienia lub tp. To z kolei może pozwolić choćby na wcześniejsze wstrzymanie i ograniczenie ruchu w tym miejscu. Ewentualnie można wcześniej wysłać odpowiednie służby. W ten sposób znacznie przyspieszamy czas reakcji i podobnie jak poprzednio ograniczamy straty. Biorąc pod uwagę obecne zmiany klimatyczne i co raz częstsze anomalie pogodowe takie systemy mogą być coraz bardziej pożądane.