Eine smarte Stadt nutzt Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), um die traditionellen Herausforderungen des städtischen Lebens zu bewältigen. Smarte Citys befassen sich mit Problemen, die sich aus dem demografischen und klimatischen Wandel, dem Bevölkerungswachstum, der innerstädtischen Verschmutzung, der Ressourcenknappheit und dem Anstieg der Kriminalität ergeben.
Der Begriff Smart City beschreibt die wirtschaftlichen, technologischen und sozialen Trends für die angestrebten grünen Städte der Zukunft. Smart Cities sind eine Umsetzung des IoT (Internet der Dinge). Smarte Städte umfassen andere intelligente Welten wie smarte Umgebungen, smarte Gebäude, smarte Logistik, smarter Einzelhandel, smarter Verkehr und smarte Gesundheit und sind mit diesen verbunden.
Durch die Interaktion von Menschen und dem IoT können die Bewohner von Smart Cities intelligente Technologien nutzen, um ihre Lebensqualität zu verbessern.
Mit benutzerdefinierten Warnmeldungen und Datenvisualisierung können Sie Probleme mit dem Zustand und der Leistung Ihres Netzwerks schnell erkennen und vermeiden.
Zu den wichtigsten Vorteilen smarter Städte gehören die Bereitstellung grundlegender Dienste wie Wasserversorgung, Energieversorgung und Abfallentsorgung, eine effiziente urbane Mobilität und ein kostengünstiger öffentlicher Nahverkehr sowie bezahlbarer Wohnraum und eine bessere Stadtplanung. Die Planer von Smart Cities nutzen IoT-Technologien, um die Nachhaltigkeit der Umweltressourcen, die Erhaltung von Erholungsgebieten, ein effektives Gesundheits- und Bildungswesen, die Eindämmung der Auswirkungen von Naturkatastrophen sowie die Sicherheit der Bürger zu gewährleisten.
Im Mittelpunkt von Smart Citys stehen die Menschen. Intelligente Städte zielen auch darauf ab, den Einwohnern ein Mitspracherecht bei der Verwaltung ihrer Städte zu geben, indem sie Behörden, Einwohner und Unternehmen miteinander verbinden.
CCTV, gemeinhin als Videoüberwachung bekannt, wird für das Monitoring und die Berichterstattung über fast alle Aspekte von Smart Cities eingesetzt. CCTV wird zum Beispiel eingesetzt, um den Fußgänger- und Fahrzeugverkehr zu überwachen. Die Verkehrsdaten werden zur Planung effizienter Straßennetze und zur Gestaltung städtischer Gebiete verwendet, um Fußgängern und Radfahrern besser gerecht zu werden.
Die Videoüberwachung in städtischen Gebieten dient der Abschreckung potenzieller Krimineller und der Verbesserung der Sicherheit in Privathäusern, Unternehmen und auf den Straßen. CCTV verbessert die öffentliche Sicherheit mit Funktionen zur Fahrzeugverfolgung, Nummernschilderkennung und Gesichtserkennung.
In Verbindung mit CCTV können IoT-Sensoren ungewöhnliche Ereignisse wie blockierte Notausgänge, ausgefallene Ampeln, Gaslecks, überflutete Keller und Rauch erkennen.
Benachrichtigungen in Echtzeit bedeuten eine schnellere Fehlerbehebung, so dass Sie handeln können, bevor ernstere Probleme auftreten.
Smarte Städte nutzen vernetzte Sensoren, Leuchten und Zähler, um Daten zu sammeln und zu analysieren und vernetzte Lösungen zu schaffen. Zur Bereitstellung dieser vernetzten Lösungen wird eine Vielzahl von Softwareanwendungen, Benutzeroberflächen und Kommunikationsnetzwerken verwendet.
Nahezu jedes physische Objekt - von kleinen Objekten wie Notrufknöpfen bis hin zu großen Objekten wie vernetzten Fahrzeugen - kann mit dem Internet verbunden werden, indem Sensoren oder Aktoren hinzugefügt werden. Sensoren liefern die Daten, die in intelligenten Anwendungen zur Automatisierung von Prozessen verwendet werden, z. B. zum Einschalten von Straßenlaternen bei Dunkelheit oder zur Vorhersage von Ereignissen, z. B. zur Warnung von Notdiensten in einer Stadt, dass ein Gewitter bevorsteht.
Eine smarte Stadt besteht aus mehreren Wide Area Networks (WANs), Metropolitan Area Networks (MANs) und Local Area Networks (LANs).
In einem WAN haben die angeschlossenen Geräte normalerweise einen Radius von mehr als einer halben Meile. WANs können eine ganze Stadt und sogar die ganze Welt abdecken. Ein Beispiel für ein WAN ist das Internet. MANs sind größer als LANs, aber kleiner als WANs. Ein Beispiel für ein MAN ist das Netz, das die Verkehrsampeln in einer Großstadt verbindet. Ein Beispiel für ein LAN ist die Verbindung zwischen Geräten in einem smarten Gebäude wie einer Schule, einem Büro oder einem Krankenhaus.
Ein Low-Power-Wide-Area-Network (LPWAN) ist eine Art von drahtlosem WAN, das für die stromsparende Kommunikation über große Entfernungen zwischen verbundenen Objekten, z. B. batteriebetriebenen Sensoren, ausgelegt ist. Mit LPWAN-Technologien können batteriebetriebene Geräte wie Sensoren bis zu 10 Jahre lang ohne menschliches Zutun betrieben werden. Beispiele für LPWAN-Technologien sind Long Range (LoRa), 5G und Narrowband Internet of Things (NB-IoT).
Beispiele für Smart-City-Anwendungen, die LPWAN-Technologien nutzen, sind Anwendungen für die Gas- und Wassermessung, das Energiemanagement, die Erkennung von Lecks und Überschwemmungen, das Monitoring von Störungen, die Verkehrsüberwachung, die Überwachung der Luftqualität, das intelligente Parken, die Optimierung von Arbeitsplätzen, die automatisierte Sicherheitsinspektion von Gebäuden, die Sicherheit in der Stadt sowie das Abfall- und Ressourcenmanagement.
LoRaWAN ist ein Media Access Control (MAC)-Protokoll für WANs, das entwickelt wurde, um kostengünstig die Kommunikation von Geräten mit geringer Leistung mit IoT-Geräten und -Anwendungen über drahtlose Langstreckenverbindungen zu ermöglichen.
LoRa bezieht sich auf eine drahtlose Modulation, die eine Kommunikation mit sehr geringem Stromverbrauch ermöglicht. LoRaWAN bezieht sich auf ein Netzwerkprotokoll mit LoRa-Chips für die Kommunikation. LoRa ist die physikalische Schicht, d. h. der Chip. LoRaWAN ist die MAC-Schicht oder die Software auf einem Chip, die die Vernetzung ermöglicht.
WPAN steht für Wireless Personal Area Network. WPAN verbindet Geräte mit einer Batterie über kurze Entfernungen, zum Beispiel in smarten Gebäuden. Bluetooth und ZigBee sind Beispiele für WPAN-Technologien.
VPN steht für virtuelles privates Netzwerk. Ein VPN sorgt dafür, dass die Daten verschiedener Nutzer von Stadtnetzen vor anderen Nutzern geheim gehalten werden. Wenn beispielsweise Krankenhäuser, Schulen und Privatpersonen dieselbe Energieinfrastruktur nutzen, sorgen VPNs dafür, dass die Daten der einzelnen Mieter isoliert sind.
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Der Build einer Smart-City-Infrastruktur, die Aktualisierung von Software und Ressourcen sowie die Einstellung von Fachkräften für die Entwicklung und Wartung von Systemen kann kostspielig sein.
Smarte Städte benötigen eine 24/7-Konnektivität und eine zuverlässige Stromversorgung.
IT-Entwickler von Smart-City-Anwendungen müssen die Datensicherheit und die Einhaltung nationaler und internationaler Datenvorschriften gewährleisten.
Physische Sensoren, die wichtige Daten für die Entwicklung und Verwaltung von Smart Cities liefern, werden in der Regel mit Batterien betrieben (Schätzungen zufolge gibt es weltweit etwa eine Billion physischer Sensoren), was auf lange Sicht nicht immer energieeffizient ist.
In smarten Städten sind sich die Bürgerinnen und Bürger möglicherweise nicht bewusst, welche Auswirkungen die moderne Technologie auf ihr Leben hat und welche potenziellen Gefahren die Weitergabe ihrer persönlichen Daten mit sich bringt.
Unbeabsichtigte Datenverzerrungen, z. B. durch Daten aus Altsystemen, können einige Bereiche einer Smart-City-Gemeinschaft benachteiligen.
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Nach Ansicht der Paessler GmbH können Big Data und CCTV die Stadtplanung zwar wirksam unterstützen, aber das Sammeln von Daten allein reicht nicht aus; die Flut von Big Data muss angemessen und sinnvoll ausgewertet werden. Der Begriff angemessen bezieht sich auf ein Monitoring, das den Datenschutzbestimmungen entspricht, zum Beispiel der General Data Protection Regulation (GDPR).
