Warum intelligente Städte das Internet der Dinge (IoT) benötigen

Das Konzept der intelligenten Stadt nutzt Informations- und Kommunikationstechnologien, um die Qualität, Leistung und Interaktivität der städtischen Dienstleistungen zu verbessern; Kosten und Ressourcenverbrauch zu senken und die Kommunikation zwischen Bürgern und Behörden zu verbessern. Das Ergebnis ist eine effiziente Stadt, die den Bedürfnissen ihrer Bewohner Rechnung trägt. Damit eine solche Stadt entstehen kann, muss sie das IoT einbeziehen.

Das Internet der Dinge (IoT) basiert auf der Vernetzung physischer Geräte, wie externer Sensoren, die Daten empfangen und übertragen können, wobei einige dieser Geräte aus der Ferne gesteuert werden können.

Das System des Internets der Dinge besteht auch aus Informationen. Systeme, die in einem privaten oder öffentlichen Cloud-Rechenzentrum gehostet werden und ein Modell der physischen Welt enthalten, um diese Geräte besser zu verwalten.

Dabei handelt es sich um IoT-Plattformen, große Datenverarbeitungs- und Auswertungssysteme und Benutzerschnittstellen-Systeme, die Webanwendungen oder mobile Anwendungen umfassen.

Warum für Städte das Internet der Dinge wichtig ist

Es besteht ein Konsens darüber, dass die in intelligenten Städten eingesetzten Informations- und Kommunikationstechnologien schrittweise zu einer effizienteren Nutzung der physischen Infrastruktur wie Straßen, bebauten Flächen und anderer physischer Vermögenswerte führen sollten.

Dazu ist es notwendig, die gesammelten Daten zu analysieren und in Echtzeit angemessen darauf zu reagieren, in Zukunft auch mithilfe von Elementen der künstlichen Intelligenz. Eine weitere erwartete Folge ist eine effektivere Beteiligung der Bürger an der Gesellschaft.

Das Internet der Dinge wird ebenfalls immer mehr genutzt, um eine Sichtbarkeit von physischen Lieferketten zu gewährleisten. Es gibt bereits Unternehmen, die IoT-Technologie bei der Echtzeit-Frachtüberwachung nutzt.

Gleiches gilt, wenn Kunden die Verfolgung ihrer Vermögenswerte verfolgen wollen oder bei der Transparenz und der Rückverfolgung von Lieferketten Unterstützung brauchen. Hier wird durch KI das Trading automatisiert, genauso wie im Finanzwesen.

Das Internet der Dinge in einer intelligenten Stadt

Jede Stadt verfügt über eine physische Infrastruktur, die aus verschiedenen physischen Geräten besteht, deren Informationen und Verhalten für die Stadt entscheidend sind. Dazu gehören die öffentliche Beleuchtung, die Abfallentsorgung, meteorologische Informationen, Transport und Verwaltung, Parken, Sicherheit und so weiter.

Physische Geräte, die in diesen Bereichen platziert sind, können wichtige Informationen aufzeichnen. Wenn der für einen bestimmten Aspekt der Infrastruktur zuständige Betreiber diese Daten rechtzeitig und in angemessener Qualität erhält, können sie für ihn potenziell wertvoll sein. 

Dieser Wert wird real, wenn der Betreiber Prozesse und Informationssysteme eingerichtet hat, die auf diese Informationen reagieren können - was zu Vorteilen wie der Einsparung von Ressourcen oder der Verbesserung der Servicequalität führt.

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Beispiele zur Anwendung von IoT

Ein typisches Beispiel für eine einfache Anwendung des Internets der Dinge in Städten ist die Abfallwirtschaft – Smart Waste, bei der ein Füllstands-Sensor am Behälter angebracht wird. Der Sensor prüft regelmäßig – z. B. alle 15 Minuten – den Füllstand des Behälters und überträgt die Informationen über eine Kommunikationsschicht, wie ein 5G-Netz, an ein Informationssystem, das sie dann aufzeichnet.

Auf der Grundlage dieser Daten plant das Informationssystem die Müllabfuhr-Route, wodurch die Kosten für die Abfallentsorgung optimiert und die Zufriedenheit der Bürger mit dieser Dienstleistung erhöht werden. Einige Abfallwirtschaftssysteme können von Dritten bereitgestellte Informationen integrieren. Zum Beispiel über den Verkehr oder sie können künstliche Intelligenz nutzen, um Routen effizienter zu planen.

Eine weitere mögliche Erweiterung sind Apps, die es den Bürgern ermöglichen, zu melden, wenn mit dem Abfallbehälter selbst etwas nicht in Ordnung ist, wie ein Feuer oder anderes.

Ein weiteres gutes Beispiel für den Einsatz des Internets der Dinge in städtischen Umgebungen sind intelligente Straßenbeleuchtungssysteme. Solche Systeme haben zwei Arten von Vorrichtungen: Schalttafeln und Beleuchtungseinrichtungen. Sie sind sowohl Sensoren als auch Aktivatoren, da sie aktiv gesteuert werden können.

Der erste Vorteil eines intelligenten Straßenbeleuchtung-Systems ist die Fähigkeit, Kosten zu senken, indem die Lichtintensität der einzelnen Lampen mithilfe von Licht-Profilen und Sensoren optimiert und gesteuert wird. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Beleuchtung aktiv nach den aktuellen Bedürfnissen der Stadt zu steuern, z. B. um die Lichtintensität zu erhöhen, wenn etwas Gefährliches passiert.

Voraussetzungen und Anforderungen für die erfolgreiche Umsetzung

Um einen langfristigen Erfolg bei der Umsetzung des Smart-City-Konzepts zu gewährleisten, müssen die bestehenden Probleme berücksichtigt und die folgenden Voraussetzungen erfüllt werden:

• Erfüllung der spezifischen Bedürfnisse und Anforderungen der Stadt durch Einführung der notwendigen Module des Informations- und Kommunikationssystems (z. B. Verkehrsplanung);
• Optimierung der Investitionen und der erforderlichen Ressourcen durch die Durchführung von Aktivitäten in mehreren Phasen - je nach den Prioritäten der Stadt und den verfügbaren Ressourcen;
• die Möglichkeit, vernetzte Dienste zwischen verschiedenen Komponenten des Informations- und Kommunikationssystems (auch für unbekannte, wiederholte Anfragen) unter Verwendung offener Systemschnittstellen auf allen Ebenen zu implementieren. Auch sollten interdisziplinäre Szenarien der Interaktion das „Smart City“-System unterstützen;
• die Möglichkeit, durch das Angebot neuer Produkte und Dienstleistungen in der Stadt Einnahmen zu erzielen.

Ein „Smart City“-Konzept von heute muss eine offene Systemarchitektur, die auf standardisierten und allgemein anerkannten Protokollen basiert, erfüllen. Ebenfalls muss es ermöglichen, Komponenten auf jeder Ebene und in jedem Bereich zu integrieren und zu verändern.