Кирпичи разумного города: теория и практика

Александр Леус, эксперт по системам интеллектуального видеонаблюдения,
директор по развитию центра 3D-решений, компания КРОК

 

Когда в достаточно развитых странах доля городского населения стала существенно превышать количество сельских жителей (сейчас это характерно в том числе и для России), а вопросы гибкого и оперативного управления городской инфраструктурой начали выходить на первый план, получила развитие концепция «разумных городов». В теории она подразумевает адаптацию самого мегаполиса под потребности и модели поведения людей, которые вовлекаются в процесс управления с помощью различных ИТ-инструментов. На практике подобных примеров во всем мире не так много. В России спроектированных и технически реализованных разумных городов нет как класса. Основными причинами этого являются необходимость значительного финансирования, которое часто недоступно региональным администрациям, сильный износ городских коммуникаций (по некоторым оценкам – до 80%), сложности реализации проекта. Кроме того, внедрениям должен предшествовать детальный аудит, к которому готов не каждый глава города. А именно такой мастер-план проекта может предоставить точную оценку бюджетов, сроков реализации, достижимых результатов, требуемых технических средств. По сути, мастер-план является документом, дающим общее представление о масштабе проекта и позволяющим привлечь под него инвестиции и аргументировать бюджетные затраты.

Что есть разумный город?

Определений «умного города» несколько. Все они сформировались в последние 10–15 лет. Первый термин – «цифровой (digital) город» появился в 2000 г., позднее стало более употребимо понятие «умного (intelligent) города», а сегодня чаще звучит дефиниция «разумный (smart) город». Такое многообразие иногда сбивает с толку, поскольку каждое из определений реально иллюстрирует лишь промежуточный этап развития всего направления.

Существуют различные способы измерения характеристик «разумности». Наиболее общим является список, сформированный Венским университетом:

  • конкурентоспособность бизнес-среды;
  • социальный и человеческий капитал;
  • участие жителей в управлении городом;
  • транспортная и ИКТ-инфраструктуры;
  • природные богатства и охрана окружающей среды;
  • уровень и качество жизни.

В ИТ-сообществе обычно применяется определение компании Gartner: «…в «разумном городе» различные сферы жизни взаимодействуют друг с другом для достижения устойчивых результатов через анализ информации, поступающей в реальном времени из специализированных информационных и инженерных систем». По нашему мнению, это определение стоит дополнить. разумный город помимо специализированных информационных и инженерных систем – это город людей: на основе их потребностей изменяются городские сервисы, а модели поведения корректируются путем информирования и предоставления вариантов решения.

Одним словом, город не может называться разумным, если отсутствует возможность получения обратной связи и вовлечения главного потребителя в процесс оказания городских услуг.

Мнение масс – всему голова?

В настоящее время возникают модные тренды в области ИТ, применимые, в частности, для направления разумных городов: краудсорсинг (англ. crowdsourcing, crowd – толпа и sourcing – использование ресурсов), краудфандинг (народное финансирование, от англ. сrowd funding, сrowd – толпа, funding – финансирование). И то и другое – это сотрудничество людей, объединяющих свои усилия и ресурсы для решения общественно значимых задач.

В качестве примера применения краудсорсинга можно предложить несколько сайтов:

  • сайт города Москвы – «Наш город», где можно высказаться о проблеме и предложить пути ее решения;
  • сайт города Нью-Йорка, где проводятся конкурсы на лучшее приложение, которое предоставляло бы сервисы для жителей. Победители конкурса получают финансирование и продвижение на рынке.

По сути, это и есть реализация той самой обратной связи, от которой зависит эффективность всего проекта создания разумного города.

Если говорить о реализации такой системы обратной связи, то ее инфраструктура создается, так же как и для любого крупного интернет-портала. Безусловно, подобная система должна размещаться как минимум в двух отдаленных друг от друга ЦОД с надежными каналами связи и защитой от DDoS-атак. Серверная инфраструктура портала, как показывает практика, обычно состоит из стандартных x86-серверов, виртуализированных для эффективного управления. Программная часть может строиться на портальном решении для интеграции с программной шиной остальных элементов разумного города. Важной частью системы обратной связи является поддержка мобильных приложений. Некоторые системы для организации «разумных городов» поставляются с каркасами таких приложений.

Из чего состоит «скелет» разумного города

В различных информационных источниках набор городских сервисов для жителей кардинально отличается. Однако есть перечень, который присутствует в подавляющем большинстве источников, Под сервисами понимаются в первую очередь услуги или процедуры, например возможность просмотра записи с камер видеонаблюдения при установлении факта нарушения правопорядка. Распространены сервисы безопасности; инженерные сервисы для поддержки общественного транспорта и управления движением, контроля коммунальных услуг (водоснабжения, энергоснабжения, теплоснабжения, утилизации мусора); сервисы для контроля экологической ситуации; социальные сервисы для образования и здоровья.

В рамках концепции разумного города также необходимо отметить следующие сервисы: «умные дома», набор электронных услуг и сервисов (городской портал), сервисы для туристов и улучшения бизнес-среды в городе.

Обязательными компонентами, формирующими техническое решение для разумного города, являются:

  • система сбора информации (сенсоры, счетчики газа, воды, электроэнергии, датчики повышенной загрязненности воздуха, датчики влажности, системы видео- и фотофиксации, соответствующие устройства для сбора информации от граждан и т. д.);
  • «транспортная система» (система передача информации по проводным или беспроводным каналам связи);
  • информационная среда (среда, в которой данные обрабатываются, хранятся и распределяются);
  • операционный центр;
  • аналитический центр.

Если происходит инцидент, информация поступает в операционный центр – центр управления разумным городом.

Операционный центр – это помещение, оснащенное видеоконференцсвязью и другими средствами интерактивного представления информации. Оно предназначено для оперативного принятия решений, контроля и мониторинга объектов различной природы, ситуаций и других функций в целях более эффективного управления «разумным городом».

В операционном центре происходит обработка поступающих инцидентов в ручном или автоматическом режиме. Важным элементом технического решения также является аналитический центр (может быть совмещен с операционным). В нем осуществляется анализ накопленной информации, и формируются предложения по развитию инфраструктуры города (например, строительство новых развязок в местах формирования пробок, получение информации о посещаемости школ и вузов и т. д.).

Инфраструктура операционного и аналитического центра с точки зрения ИТ зависит от размера города и объема выполняемых функций. Если к созданию инфраструктуры подходить комплексно, то следует обязательно заложить возможности масштабирования, гибкости и отказоустойчивости. Этим требованиям соответствуют частные облачные инфраструктуры: набор однородных серверов и системы управления.

Система сбора информации предъявляет достаточно высокие требования к объему системы хранения данных – это могут быть десятки петабайт! Проектирование и закупка классической СХД такого объема – крайне сложная задача, к тому же на первоначальном этапе нагрузка на систему может быть не очень большой, следовательно, система должна гибко масштабироваться.

От сетевой инфраструктуры разумного города требуется агрегация информации от различных источников: камер видеонаблюдения, датчиков, сенсоров и т. д. Они подключаются к SCADA-системе (supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных), которая отправляет информацию в интеграционную сервисную шину города. Камеры видеонаблюдения подключаются к оптическим линиям связи через агрегирующие коммутаторы. Видеопотоки сходятся в систему VMS (Video Management System), к которой можно подключить систему видеоаналитики.

С появлением решений в области интерактивных 3D-технологий стали доступны новые возможности для мониторинга тех или иных объектов. За основу может браться 3D-модель, здания, например, образовательного или медицинского центра, завода или фабрики со сложной инженерной и организационной структурой, т. е. тех объектов, которые требуют постоянного отслеживания их состояния, а также управления необходимыми параметрами оборудования. Можно визуально считывать показания счетчиков, управлять системами кондиционирования, контролировать освещение, перемещаясь при этом по помещениям сооружения в виртуальном пространстве, находясь в 3D-комнате или надев очки виртуальной реальности Oculus Rift. Помимо того что 3D-диспетчеризация обеспечивает возможность мониторинга и контроля над объектами подобные решения позволяют проводить демонстрации инфраструктуры инвесторам, застройщикам, а также обучать операторов, инженерный и обслуживающий персонал.

Примеры реализации центров управления разумным городом

Городская система аварийного реагирования. Рио-де-Жанейро:

  • организация центра для сбора информации о погоде, состоянии почв, дорожном трафике и т. д.;
  • объединение данных более чем от 30 ведомств, реализация обратной связи;
  • круглосуточное отображение состояния транспортной системы, системы водоснабжения и энергетики, погодных условий на 300 экранах центра;
  • автоматическая система оповещения городских властей и аварийных служб об изменении погодных условий;
  • публикация информации в социальных сетях, рассылка на мобильные устройства пользователей: постоянно обновляемые метеосводки, состояние на дорогах и другая полезная информация.

Программа «Умный Сеул-2015»:

  • единый оперативный центр для управления ИТ-сетями города;
  • интеллектуальные камеры с функцией видеоаналитики;
  • система мониторинга качества воды и воздуха;
  • сеть для доступа в Интернет в сеульском метро и административных функций;
  • взаимный обмен данными между 30 тыс. камер видеонаблюдения;
  • единая среда для сайтов всех государственных учреждений, доступ граждан к информации от городских служб;
  • система бронирования общественных услуг по принципу «единого окна» объединяет более 150 услуг (образование, инфраструктура, туризм, медицина);
  • «умный» учет энергопотребления.

Необходимо отметить, что, как правило, проектирование и реализация систем и сервисов разумного города в рамках отдельно взятого населенного пункта – процессы постепенные.

Основные подходы:

  • решение локальных задач городов;
  • создание эталонных районов, на которых тестируются решения. В дальнейшем успешные решения тиражируются;
  • проектирование и строительство новых городов – требования к инфраструктуре закладываются на этапе проектирования таким образом, чтобы они соответствовали концепции разумных городов (примером являются города Южной Кореи, Китая, Сингапур).

В России наиболее распространены первые два подхода.

Почему так важны разумные города?

Реализация «разумных» городских систем и сервисов позволяет снизить издержки на создание и эксплуатацию всего комплекса городских информационных и инженерных решений, повысить их эффективность, обеспечить тесное взаимодействие городских служб и жителей города, предоставив тем и другим богатый набор инструментов обмена информацией и повышения качества и удобства проживания. Инвестиция в создание разумных городов способствует привлечению нового бизнеса и созданию для города имиджа туристического центра.

В целом это закономерное эволюционное развитие информационно-инженерного городского хозяйства. Со временем все города станут разумными.

Город/Проект Страна Бюджет, млрд долл. Год завершения проекта
Сонгдо Южная Корея 40 2015
Джазан (JEC) Саудовская Аравия 30 2016
Искандар Малайзия 30 2025
PlanIT Португалия 29 2015
KAEC Саудовская Аравия 26 Нет данных
Лаваса Индия 20 2020
Масдар ОАЭ 16 2018
Поделиться:
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее
Спецпроект

Специальный проект "Групповой спутниковый канал для территориально-распределенной сети связи"

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку