هوشمندی شهر توسط مجموعهای از زیرساختهای فیزیکی و قانونی به دست میآید که از توسعهی اقتصادی حمایت میکند، شمول اجتماعی را تضمین میکند و اجازهی حفاظت از محیط زیست را میدهد.
به گزارش گرداب، استاندارد توسعهی پایدار جوامع، ۱۷ شاخص کلیدی را برای ارزیابی عملکرد شهرها از نقطهنظر تضمین خدمات شهری و کیفیت زندگی تعریف میکند که عبارتند از: اقتصاد، آموزش، انرژی، محیط زیست، امور مالی، آتشنشانی و واکنش اضطراری، حاکمیت، بهداشت، تفریح، ایمنی، سرپناه، زبالهی جامد، مخابرات و نوآوری، حمل و نقل، برنامهریزی شهری، فاضلاب، آب. این شاخصها که خود میتوانند شامل چندین زیرشاخص باشند، مرجعی برای مدیران شهری، سیاستمداران، محققان، رهبران کسبوکار، برنامهریزان، طراحان و سایر متخصصان هستند تا بر روی موضوعات کلیدی تمرکز کنند و سیاستهایی را برای زیستپذیری، پایداری و انعطافپذیری شهرها تصویب کنند.
شکل شمارهی ۱: مولفهها و ابزاری که شهر هوشمند را تعریف میکنند.
سیستمها و مولفههای شهر هوشمند:
تعاریف مختلفی از شهرهای هوشمند وجود دارد. کلمهیی «هوشمند» را میتوان برای توصیف هر وسیلهای استفاده کرد که میتواند اطلاعات را پردازش کند و با چیزی ارتباط برقرار کند. اصطلاح «شهرهای هوشمند» مفهومی مبهم است و که تعریف یکسان و یکپارچه از آن وجود ندارد. شهر هوشمند، یک منطقهی شهری با فناوری پیشرفته است که مردم، اطلاعات و فناوریها را به منظور افزایش کیفیت زندگی به هم متصل میکند.
شهرهای هوشمند جوامعی هستند که توسعهی اقتصادی پایدار را از طریق سرمایهگذاری در سرمایهی انسانی و اجتماعی دنبال میکنند و منابع طبیعی را از طریق سیاستهای مشارکتی مدیریت میکنند. شهر هوشمند شرایط را رصد میکند و زیرساختهای حیاتی مانند پلها، تونلها، جادهها، متروها، فرودگاهها، بنادر دریایی و ساختمانها را یکپارچه میکند. اجزای شهر هوشمند شامل افراد هوشمند، حکمرانی هوشمند، خانههای هوشمند، زیرساختهای هوشمند، فناوری هوشمند، اقتصاد هوشمند، تحرک هوشمند، زندگی هوشمند، پارکینگ هوشمند و محیط هوشمند است.
شکل شمارهی ۲: اجزای شهر هوشمند
تکنولوژیهای اساسی و پایهای شهر هوشمند
شهر هوشمند از طیف وسیعی از فناوریهای الکترونیکی و دیجیتالی که دستگاههایش را قادر به برقراری ارتباط میکند تشکیل شده است. دو فناوری نزدیک به هم یعنی اینترنت اشیا و کلانداده، تبدیل شهرهای سنتی به شهرهای هوشمند را ممکن میسازند. شهرهای هوشمند به دستگاههای الکترونیکی ناهمگون مبتنی بر اینترنت اشیا مجهز شدهاند که خود شبکهای جهانی از اشیای فیزیکی است که از اینترنت به عنوان شبکهی ارتباطی استفاده میکنند. اینترنت اشیا به مثابهی ستون فقرات فنی شهرهای هوشمند، شبکهای از دستگاههای به هم پیوسته (به نام اشیا) از جمله رایانهها، تلفنهای هوشمند، حسگرها، ساختمانها، سازهها و وسایل نقلیه است.
این شبکه دارای چهار جزء است: «چیزها»، شبکهی محلی، اینترنت و ابر. حجم زیادی از دادههای تولید شده توسط هزاران حسگر و دستگاه در شهر هوشمند یک دادهی بزرگ ایجاد میکند. دادههای بزرگ به گروهی از مجموعهی داده اشاره دارد که پردازش آنها با استفاده از پردازش سنتی داده دشوار است. این دادهها اطلاعات با حجم بالا، سرعت بالا و تنوع بالاست که به ابزارهای پردازش اطلاعات ویژه نیاز دارد.
فناروری ارتباطات و اطلاعات و شهر هوشمند
موضوع بسیار حیاتی در شهر هوشمند استفاده از تکنولوژی است. شهرهای هوشمند زیرساختها و سیستمهای مختلف را به صورت عمودی و افقی یکپارچه میکنند و به همین دلیل گاهی اوقات از آنها به عنوان «سیستم سیستمها» یاد میشود.
زیرساخت فناوری ارتباطات و اطلاعات در سطح پشتیبانی برنامههای مدیریت و کنترل کار میکند؛ اما شبکهی هوشمند سیستمی است که تمام سیستمهای دیگر را به کار میاندازد. اساس شهر هوشمند، روشی است که در آن اجزای مختلف شهر به عنوان یک موجودیت واحد با هم کار میکنند و هنگام کار در شرایط سخت، با یکدیگر انطباق پیدا میکنند.
حوزهی فناوری اطلاعات و ارتباطات به طور مداوم در حال تحول است و امکان ادغام همهی ابعاد شهر هوشمند را فراهم میکند. این سیستم به هوش انسانی، هوش جمعی و هوش مصنوعی در مورد اجزای فیزیکی شهر احتیاج دارد. هوش شهر از طریق به هم پیوستن شبکههای مخابراتی دیجیتال (اعصاب)، هوش ادغام شده در سیستمها (مغز)، حسگرها و اجزای فیزیکی (ارگانهای حسی)، و همچنین ابزارهای نرمافزاری (دانش و ویژگیهای شناختی) ایجاد میشود.
برای استفادهی راحتتر از پایگاههای داده و نرم افزارهای کاربردی، مفهوم جدیدی متولد شد که به آن اینترنت اشیا میگویند. اطلاعات جمعآوری شده با استفاده از حسگرها و پلتفرمهای نرمافزاری بر روی سرورهای ابری ذخیره میشوند و پس از آن کاربران مختلف (اعم از سیستمهای انسانی و خودکار) با ابزارهای نرمافزاری به آنها دسترسی پیدا میکنند.
سیستم شهر هوشمند و دادههای اطلاعاتی شهر
چالشهای برنامهریزی، توسعه و بهرهبرداری شهرها، تفکر جدید را در حرفههای مختلف طلب میکند. مدلهای سیستمی که قادر به مشاهده عمیق نحوهی عملکرد شهرها، نحوهی استفادهی مردم از شهر، احساس آنها در مورد آن، مکانهای مشکلدار شهر و نوع تغییراتی که امکان اعمال دارد، میتواند برای توسعهی شهر هوشمند استفاده شود. این زیرساختها قابلیت استفادهی شبانهروز هفت روز هفته را توسط ذینفعان مختلف - شهروندان، کارگران، دانشجویان، محققان، سرمایهگذاران یا کارآفرینان داراست.
شکل شمارهی ۳: دادهها، سیستم شهر و ارتباط بین زیرسیستمهای شهری
یک شهر را میتوان به عنوان سیستمی متشکل از سهامداران جامعه و سازمانهای اجتماعی، جامعهی تجاری و کارآفرینان، مردم و ساکنان محلی، مقامات و حکومت محلی، سازمانهای مدنی، جامعهی دانشگاهی و مؤسسات آموزشی با منافع رقابتی در نظر گرفت. راهحلهای شهر هوشمند باید نیازمندیهای محلی را در شرایط محلی و با بازیگران محلی برطرف کنند. بازیگران مشخص در شهر هوشمند شامل شهرداری، شرکتهای فناوری اطلاعات و مخابرات، خدمات شهری، خدمات فنی شهرداری و ارائهدهندگان خدمات زیرساخت شبکه هستند.
منافع جامعه را میتوان در بسیاری از سطوح نهادی شناسایی کرد: خانوارها، محلهها، شهر، صنایع و خدمات، دولتی یا خصوصی. ارزیابی این ذینفعان و سطح تاثیر آنها به انجام پروژههای شهر هوشمند و ایجاد تعادل بین ذینفعان کمک میکند. استراتژیها و تکتیکهای همکاری قوی میان سهامداران کلیدی برای به اشتراک گذاشتن ابزار تحقیق و نوآوری مانند ابزارهای نوظهور فناوری اطلاعات و ارتباطات، دانش فنی و پلتفرمهای فناوری تجربی برای آزمایش بر روی برنامههای خدمات الکترونیکی و فناوریهای اینترنتی آینده مورد نیاز است.
به همان میزان که سیستمهای اطلاعاتی در محیطهای شهری رایج شدهاند، فرصتهایی برای جمعآوری اطلاعاتی ایجاد کردهاند که قبلا هرگز در دسترس نبودهاست. دادهها و اطلاعات مختلفی از مدیریت شهری و سایر ذینفعان مانند دادههای عمومی حمل و نقل، مصرف انرژی، وضعیت آب و طیف وسیعی از اطلاعات دیگر به دست آمده است. همچنین دادههای مختلفی در مورد شهرها وجود دارد: آمار، انتشارات، مدلهای شبیهسازی، ضبط ویدئو، تصاویر، نقشهها، اطلاعات جغرافیایی و مدلهای سهبعدی. دانستن اینکه شهر چه دادهها و چه سیستمهای اطلاعاتیای دارد، به درک سیستمهای شهر کمک میکند.
اما واقعیت این است که هیچکس تصویر کلی جامعی از دادهها و سیستمهای اطلاعاتی شهر خود ندارد. حتی خود شهر نیز یک نمای کلی از تمام سیستمهای اطلاعاتی ندارد که در آن دهها بخش مختلف و شرکتهای خدمات عمومی قرار داشته باشد. گسترش هر دو قدرت محاسباتی و الگوریتمهای جدید باعث میشود این اطلاعات اجازه میدهد در "زمان واقعی" تجزیه و تحلیل شوند تا پایهای برای همهی برنامههای کاربردی شهر ارائه شود.
راهکارهای شهر هوشمند برای مدیریت الکترونیک
شهرداریها متعهد به برنامهریزی یکپارچهی خدمات شهری به منظور ارائهی خدمات کارآمد به شهروندانی هستند که در انتظار ارتقای کیفیت زندگیاند. این امر مستلزم تفکر جدیدی در مورد چگونگی پاسخگویی به درخواست خدمات عمومی و سایر خدمات و دستیابی به بهبود کیفیت خدمات از طریق توسعهی زیرساختهای شهری است. پیام واضح است: کاغذ را بیرون بریزید و با استفاده از یک دفتر الکترونیکی، آن را با دادهها و پیامهای الکترونیکی جایگزین کنید.
سیاست گذاران و رهبران عمومی به طرز فزایندهای به دنبال راهحلهای فناوریهای اطلاعات و ارتباطات برای ارائهی موثر خدمات بهتر در حوزهی خدمات عمومی، حمل و نقل، آموزش، مراقبتهای بهداشتی یا ایمنی هستند. بسیاری از مقامات محلی و ادارات شهری، اکنون مزیت یکپارچهسازی سیستمها و تفکر پیوستهتر را میبینند. حتی کسبوکارها از تعامل صادقانهتر و کارآمدتر با شهر از طریق سیاستهای سادهتر و شفافتر، و همچنین فرآیندهای ثبت نام و مالیات یا ارائهی خدمات آنلاین سود میبرند.
مسالهی مدیریت الکترونیک در مورد ایجاد شبکهی پیشرفته بین شهرها و ارائهدهندگان خدمات، برای ایجاد و ارائهی خدمات الکترونیکی بهتر به ذینفعان و ارائهی ارتباطات بین مقامات دولتی و دریافتکنندگان خدمات است.
به عنوان مثال، مشارکت الکترونیکی را میتوان از راه ارتباطات مستقیم با استفاده از رسانههای اجتماعی یا برنامههای کاربردی ساده به دست آورد. شهر باید بیشتر از طریق دسترسی فوری و رابطهای دیجیتالی با شهروندان خود تعامل داشته باشد تا به وسیلهی دفاتر با فرمهای کاغذی و صفهای طولانی افرادی که منتظر خدمات هستند. همهی خدمات عمومی و حکمرانی دیجیتال در شهرداریها اکنون از پیشرفتهای فناوری بهره میبرند؛ بنابراین یک اداره یا مقامات دولتی، مجموعهای از خدمات و زیرساختها را بر اساس فناوریهای اطلاعات و ارتباطات ارائه میکنند.
ارتباطات، اشتراکگذاری اطلاعات و اطلاعات آنی، نیازی مهم برای پیادهسازی برنامهها و خدمات شهر هوشمند است. فناوریهای اطلاعات و ارتباطات، جمعآوری و پردازش و اشتراکگذاری اطلاعات مربوط به تبادل دادهها، پروتکلهای ارتباطی و زیرساختهای فناوری را انجام میدهد. اشتراکگذاری اطلاعات، تبادل داده بین سازمانها، افراد و فناوریهای مختلف را توصیف میکند. شهرها از برنامههای متنوعی برای افزایش همکاری در بخشهای مختلف و تعامل با شهروندان استفاده میکنند.
حکمرانی الکترونیکی (حکومت الکترونیکی) ممکن است ابزار جدیدی برای توسعهی یک شهر هوشمند ارائه دهد و میتواند در کمک به شهرها برای بهبود کیفیت خدمات شهری و تصمیمگیری بهتر به منظور رقابتیتر شدن و همچنین تعامل با مؤسسات در تصمیمگیری، مفید واقع شود. ساختار امروزی فرآیندهای مدیریت شهر یا جامعهی محلی، خدماتی را آنلاین (از طریق پورتال وب خود) ارائه میدهد که قبلا به صورت آفلاین انجام میشد.
طراحی صفحهی وب، مدیریت محتوا و میزبانی فرصتی را ایجاد میکند که از طریق وب سایت خدماتی که شهرداریها و سایر ارائه دهندگان خدمات به گروه هدف خود ارائه میدهند، به صورت آنلاین انجام پذیرد.
برنامهها و خدمات شهرهای هوشمند
ارائهی اطلاعات بلادرنگ در مورد محیطهای شهری برای اجرای مفید برنامهها و خدمات مختلف مهم است. نمایی کلی از حوزههای مختلف برنامههای کاربردی شهر هوشمند در شکل ۲ خلاصه شده است. واضح است که طیف حوزههای کاربردی بسیار گسترده است. به عنوان مثال، اطلاعات سفر در زمان واقعی برای برنامههایی ضروری است که به افراد اجازه میدهد سفرهای خود را با حمل و نقل عمومی برنامهریزی کنند.
کاربر میتواند اطلاعات بیدرنگ دربارهی زمان آمدن اتوبوس یا قطار بعدی داشته باشد. مثال دیگر برنامهای است که اطلاعات بیدرنگ درباره محل دسترسی به پارکینگ را جمعآوری و توزیع میکند تا رانندگان بتوانند فوراً فضاهای آزاد را پیدا کنند. دسترسی به دادههای مناسب، فرصت مناسبی برای توسعهدهندگان جهت ایجاد برنامههای کاربردی است. به این ترتیب، ذینفعان میتوانند به خدمات آنلاین گسترده، با پورتالهایی برای اطلاعات اولیه، خدمات شهروندی، تجارت و گردشگری دسترسی داشته باشند که همه بر اساس یک زیرساخت مشترک است.
شهرهای هوشمند در حال استقرار خدمات آنلاین در بخشهای مختلف شهرها هستند. شهرها ساختارهایی از خدمات هستند و این خدمات چیزهایی هستند که از طریق آنها افراد در درون سیستمهای شهر، با افراد دیگر، تعامل دارند. آنها اغلب منابع را مصرف یا تغییر میدهند و معمولاً به نوعی پرداخت یا مبادله نیاز دارند.
شکل شمارهی ۴: حوزهی عملکردهای شهر هوشمند
ارائهدهندگان خدمات جهانی و منطقهای، مدیریت و اجرای برنامهها و خدمات شهری را ارائه میدهند. بسیاری از یکپارچهکنندهها و ارائهدهندگان خدمات از تعریف، طراحی، توسعه و استقرار پیشنهادات برای طرحهای خاص شهر هوشمند با ادغام چندین طرح یا با پیشنهاد انجام و اجرای آنها از خواست مدیریت شهری یا سایر ذینفعان فراتر میروند. خدمات ارائهشده توسط شهرهای هوشمند باید قابلیت استفادهی آسان، کارآمد، پاسخگو، باز و پایدار برای محیط زیست باشد.
شهروندان و سایر ذینفعان اانتظار دارند که خدمات عمومی با کیفیت بالا، کیفیت زندگی روزمرهی آنها را تحول و بهبود ببخشد. فشار بر شهرها برای بهینهسازی مدیریت خدمات شهری، ارائهی زیرساختها و خدمات بهتر و کارآمدتر، اغلب با هزینهی کمتر، وجود دارد. هدف کلی ارائهی خدمات با کیفیت بالاتر و کارآمدتر، دستیابی به صرفهجویی در زمان کارکنان و هزینههای ارائهی خدمات و ارائهی خدمات ایمن، راحت و کارآمد است.
نقش فناوری در شهر هوشمند
پیشرفت در فناوریهای جدید برای بهبود برنامهها و خدمات شهری به کار گرفته میشود. فناوریهای ارتباطی، تحلیلی و کنترلیای وجود دارد که امکان تغییر روش انجام کارها را فراهم میکند و در عین حال بر سیاستگذاری و مدیریت شهری بهتر تأثیر میگذارد. این پیشرفت در فناوری در حال تغییر دادن کل راه حل خدمات از طریق ترکیب فناوری اطلاعات و ارتباطات با زیرساختهای شهری و نیز در حال تغییر راه حلهای سیستمهای شهری است.
به لطف این فناوریها، قابلیت ارائهی خدمات از طریق ارتباطات دیجیتال وجود دارد که به عنوان مثال میتوان به خدمات تعاملی یا خودکار کردن راه حل خدمات اشاره کرد. شکل ۳، خدمات شهری و را حل فناوری خدمات را نشان میدهد. دادهها با استفاده از ساختار اصلی شبکه به منظور استفادهی ارائهدهندگان خدمات، در برنامههای مرتبط ذخیره و ارسال میشوند. چشمانداز «افزایش قابلیتهای پهنای باند، بهبود انعطافپذیری و استقرار آسان معماریهای شبکهی چندسرویس مقیاسپذیر» وجود دارد.
شکل شمارهی ۵: سرویسهای شهری و پاسخهای فناورانه به آنها
خدمات و برنامههای کاربردی شهر هوشمند، بر چگونگی شکل دادن به خدمات و برنامههای کاربردی مبتنی بر اینترنت از منظر شهر هوشمند تمرکز دارد. استقرار، پیادهسازی و تأیید خدمات و برنامههای کاربردی مبتنی بر اینترنت نوآورانه باید به منظور امکان رویارویی با چالشهای شهرهای پیشرفته انجام شود. ایجاد اطلاعات به یک مکان خاص محدود نمیشود و محصولات معمولاً از طریق شبکه تحویل داده میشوند. خدمات شهر هوشمند از طریق دستگاههای تلفن همراه بیسیم نیز در دسترس است و توسط معماری سازمانی خدماتگرا از جمله خدمات وب، زبان نشانهگذاری توسعهیافته و برنامههای نرمافزاری فعال میشوند.
شهرهای هوشمند در حال استقرار خدمات آنلاین در بخشهای مختلف هستند. سرویس آنلاین، سرویسی است که توسط یک برنامهی نرمافزاری به صورت آنلاین اجرا میشود و امکانات آن را از طریق اینترنت در دسترس کاربران قرار میدهد. این رابط میتواند یک کلاینت استاندارد مانند مرورگر وب یا رابط برنامهنویسی برنامه باشد. در نهایت، خدمات را میتوان از طریق دسترسی خانگی یا تلفن همراه، نمایشگرهای تعاملی دیجیتال در سطح شهر یا کیوسکها به کاربران ارائه کرد.
رایانش ابری بهطور بنیادی نحوهی ساخت و اجرای برنامههای کاربردی تجاری را تغییر داده است. این نوآوریها باعث شده است تا خدمات بیشتری به افراد بیشتری ارائه شود تا با پیشرفتها و نوآوریهای همراه، به خدمات دسترسی بهتری داشته باشند. این بهبود خدمات باعث بهبود هزینههای عملیاتی و افزایش بهرهوری شده است. یک شهروند ممکن است از بسیاری از خدمات شهری به صورت آنلاین استفاده کند. ارائهدهنده ممکن است خدماتی را برای گروههای کاربری مختلف ارائه دهد که با نقشهای خاص مشخص میشوند و بسته به نمایهی کاربر و خط مشیهای دسترسی مرتبط، مجاز به انجام فعالیتهای متنوع هستند.
مکانیسمهای نوآوری به ویژه در خدمات اینترنتی مربوط به آینده در شهرهای هوشمند به عنوان فرآیندهایی که شهروندان، مشاغل و مقامات دولتی را با خود درگیر میکند، به یکدیگر مرتبط هستند. خدمات، زیرساختها، متدولوژیها و سیستمهای فناوری ارتباطات و اطلاعات برای شهرهای هوشمند برای استفادهی کاربران نهایی مورد بهرهبرداری قرار گرفته و تأیید میشوند.
نتیجهگیری
شهر هوشمند مفهومی کلی است که از اجزای مختلفی تشکیل شده است. هر یک از این اجزا در زیر سیستم خود دارای شاخصها و مولفههای مختلفی است. به طور کلی شهر هوشمند با مفهوم فناوری گره خورده است. این فناوری در سیستمهای خدماتی و سرویسدهی شهر، مدیریت دادهها و اطلاعات شهر مورد استفاده قرار میگیرد. توسعهی شهرهای هوشمند به شدت وابسته به سطح هوشمندی شبکههای الکتریکی است. بنابراین، باید از تامین انرژی الکتریکی برای همهی مصرفکنندگان و نیز از دستیابی به برخی ویژگیهای شهر مانند ارتقای بهرهوری اطمینان حاصل کرد.
اما مهمترین جنبهی آن هماهنگی آسان بین مدیریت شهری، بهرهبرداران زیرساختهای مختلف و مسئولین ایمنی و سلامت عمومی است. به عنوان مثال در مورد انرژی هوشمند در شرایط بحرانی، شبکههای هوشمند میتوانند مصرفکنندگان را تحریک کنند که بار خود را در شرایط بحرانی تغییر دهند تا زیرساختهای الکتریکی را بدون تأثیر نگه دارند (مهمترین آنها آتش نشانان و بیمارستانها هستند که به برق وابستهاند). جامعه (صنعت، بخش تجاری، بخش مسکونی) به طور خودکار با کاهش بار برق در این شرایط به بحران پیش آمده به گونهای پاسخ خواهد داد که در بازیابی سریع عرضه برق مشارکت کند. سیستمهای حمل و نقل و ترافیک با سیستم انرژی هماهنگ خواهند شد تا از عملکرد جادههای مهم اطمینان حاصل شود.
اطلاعات مهم روزانه با تمام ابزارهای موجود، به ویژه با استفاده از شبکههای رسانههای اجتماعی، جمعآوری و در اختیار جامعهی عمومی قرار خواهد گرفت؛ و به این ترتیب، کارایی و ایمنی به دلیل دقت اطلاعات به طرز قابل توجهی بهبود خواهد یافت.
___________________________________________
منابع:
The Smart City Concept in the ۲۱st Century (sciencedirectassets.com)
The Smart City Concept in the ۲۱st Century (sciencedirectassets.com)
https://spcleantech.com/wp-content/uploads/۲۰۱۸/۱۲/iota-smart_city_components_mobile.jpg
Internet of things
[PDF]Smart City Concept, Applications and Services | Semantic Scholar
https://youtu.be/Br۵aJa۶MkBc
[PDF]Smart City Concept, Applications and Services | Semantic Scholar
[PDF]Smart City Concept, Applications and Services | Semantic Scholar