Что делает город «умным»? Взгляд с трех точек зрения: экологической, экономической и социальной
«Умный город» (англ. smart city) представляет собой концепцию интеграции инновационных технологий и интернета вещей в городскую среду для повышения качества жизни горожан [1]. Но что именно представляет собой «умный город»? Какие города можно назвать умными, а какие нет? Какие сервисы нужно внедрять муниципалитетам, для того чтобы город превратился в «умный»?
К сожалению, ответы на эти вопросы предполагают множество толкований и обсуждений. В настоящей статье предпринята попытка конкретизировать понятие «умного города», попытаться разобраться, что скрывается за этим определением. Важно отделить те решения, которые приносят пользу и выгоду лишь узкому кругу обеспеченных людей, игнорируя потребности большей части населения от полезных и важных нововведений. Для этого наиболее интересные инновационные технологии рассматриваются в трех аспектах: экономическом, экологическом и социальном.
Для начала
Из-за быстрого роста населения города во всем мире сталкиваются со множеством различных проблем - технических, экологических и инфраструктурных. Эти проблемы приводят к ухудшению качества жизни горожан, и те базовые преимущества города, которые ранее делали жизнь в нем комфортной, со временем нивелируются.
Люди в городе сталкиваются с проблемами распределения ресурсов, управлением отходами, общим загрязнением воздуха и воды, пробками на дорогах, социальным неравенством, проблемами со здоровьем.
С каждым днем эти проблемы усложняются. Зачастую обычные и заурядные ежедневные дела, например, поездка до места работы или запись на прием к врачу превращаются в непростые многоступенчатые задачи, выполнение которых требует существенных затрат времени, сил и энергии. Соответственно все более сложным становится комплексное решение этих проблем, требуется интегрированное взаимодействие между несколькими городскими учреждениями, некоммерческими организациями, предприятиями и общества в целом.
На рубеже веков, стало ясно, что города нуждаются в новаторских организационных и институциональных механизмах для решения широкого круга новых возникающих задач.
Тогда же было предложено интегрировать IT-технологии в городскую инфраструктуру. С одной стороны это позволяет повысить качество жизни в городе через автоматизацию городского хозяйства, а с другой - уменьшает количество неэффективных служб и чиновников.
Заинтересовавшись темой с момента появления научной концепции, власти крупных городов, начали внедрять различный «умный функционал» по-разному.
Одни города делали упор на автоматизацию общественного транспорта, другие - на умную энергоэнергетику, третьи - на создание удобных платформ для нужд малого и среднего бизнеса, четвертые - на экономию ресурсов и т.д.
Именно в это время появилось понятие «умного города», которое до сегодняшнего времени остается довольно размытым.
Единственное, что эти города по-настоящему объединяет, так это использование интернета вещей (то есть сбор и обработка большого количества данных с помощью датчиков в режиме реального времени) для борьбы с неэффективностью городского хозяйства.
Так как на сегодняшний день существует огромное количество сервисов, внедренных мероприятий и автоматизированных систем в городскую структуру, рассматривать анализировать каждое из них на предмет эффективности и соответствия понятию «умной технологии» не представляется возможным. Тем не менее, стоит рассмотреть наиболее успешные из них, которые соответствуют принципам устойчивого развития, то есть оказывают положительное воздействие в трех плоскостях: в экономике, в экологии и в улучшении социального благополучия.
Только такие внедрения можно рассматривать как надежный фундамент для сбалансированного и гармонического развития.
Немного научного: область исследования и методология
В 2008 году, английский социолог Дж. Г. Холланд обратил внимание на проблему, связанную с концепцией «умных городов» [2]. После проведения анализа большого количества внедренных инфраструктурных решений в Европе и Северной Америке, он справедливо заметил, что не все проекты по внедрению «умных сервисов» полезны для общества в целом. Большинство принимаемых муниципалитетами проектов по «умным решениям», служат, в первую очередь, для обслуживания интересов бизнеса, предпринимателей и почти никак не касаются бедных слоев населения.
Города, гордо называющие себя «умными» более остальных, испытывают на себе проблемы социального характера. В них чаще других возникают проблемы, связанные с расслоением и неравенством.
Разработка мобильных платформ для корпоративных услуг, порталов для укрепления деловых связей, систем бронирования роскошных отелей, а также заказов столиков в ресторанах и барах абсолютно бесполезны большинству бедных людей.
Такой «умный город» - просто набор энергоэффективных офисов, модных мест, проводов, датчиков и кабелей. Вопросы нарастающей социальной напряженности в нем никак не решаются. Более того, власть использует термин «умный город», чтобы за ширмой модного словосочетания скрыть никак не решаемые проблемы в обществе.
Основная идея его статьи, заключается в том, что:
Город – это прежде всего люди, а «умный город» - это люди, которые используют технологии, для развития институтов и преодоления социальных противоречий, для контроля и ограничения властей, для роста защищенности населения. Только обращая пристальное на внимание на людей, «умный город» может претендовать на соответствие принципам устойчивого развития.
В декабре 2018 года авторитетный словарь Уэбстера назвал словом года – «справедливость». На сайте данного онлайн-словаря указано, что концепция справедливости была в центре многих дискуссий в прошлом году. Речь идет о справедливости и экономической, расовой, уголовном правосудии, и конечно же, социальной справедливости. Данные формулировки не обошли стороной и концепции устойчивого развития и «умного города».
Под справедливостью в «умном городе» понимается обеспечение равного доступа к возможностям пользоваться каждым внедрённым решением для каждого горожанина.
Исходя из такой формулировки, ниже будут рассмотрены только те решения, которые с одной стороны не нарушают принципов справедливости, а с другой, больше других помогают добиться успехов в энергосбережении, снижении вредных выбросов, экономии финансовых средств, обеспечения безопасности.
Список хорошо зарекомендовавших себя «умных решений»:
- Умное освещение внутри и снаружи зданий
- Беспроводная передача данных со счетчиков воды
- Управление городским движением
- Система управления светофорами
- Умное управление отходами
- Мониторинг качества воды
- Мониторинг качества воздуха
- Система обнаружения огнестрельных выстрелов
- Круглосуточная система доступа к городским службам.
Конечно, вышеперечисленными мероприятиями понятие «умного города» не ограничивается. Внедрение «умных технологий» в образовании, здравоохранении, также использование искусственного интеллекта в системах прогнозирования катаклизмов являются очень перспективными и полезными нововведениями.
Далее проведем анализ каждого мероприятия из перечня выше по трем критериям: экологичности, экономики и социальной пользы.
Анализируем «умные решения»
Умное освещение внутри и снаружи зданий
Освещение - основная статья расходов на электроэнергию в любом городе, поэтому муниципалитет имеет возможность - сэкономить на этом значительные средства. Под «умной системой» освещения понимается, централизованная система датчиков и энергоэффективных светодиодных светильников, меняющая яркость освещения в зависимости от уровня освещенности. Внедрение умных осветительных решений внутри зданий должно начинаться с проекта по выявлению экономически целесообразных учреждений для энергосбережения. Те городские службы, которые ведут круглосуточный режим работы (например, пожарные части) должны попадать под программу модернизации в первую очередь, так как они имеют больший потенциал к экономии, чем другие.
Экономический аспект: экономия колоссального количества электроэнергии, низкие эксплуатационные затраты.
Экологический аспект: сокращение значительного числа выбросов парниковых газов в результате экономии электричества.
Социальный аспект: улучшение качества освещения и уровня освещенности внутри и снаружи зданий, улучшение здоровья горожан.
Беспроводная передача данных со счетчиков воды
Система удаленного сбора показаний счетчиков воды состоит из множества индивидуальных счетчиков у потребителей, которые в режиме реального времени передают точную и актуальную информацию о водопотреблении. Все данные автоматически анализируются и печатаются в виде платежных документов для пользователей, которые также можно оплатить дистанционно. Данные потребления для каждого пользователя автоматически сравниваются с промежуточными. При перерасходе воды посредством мобильного оповещения пользователь информируется о возможной протечке.
Экономический аспект: технологии централизованной обработки данных в большом городе только за счет устранения ручной передачи показаний счетчиков позволяют экономить около 3 миллионов долларов в год [3].
Экологический аспект: пресная вода - важнейшая часть водных ресурсов на Земле. Как возобновляемый, но конечный ресурс, она требует к себе постоянного внимания и защиты. Снижение потребления воды и ранее обнаружение утечек означает более рациональный подход к ее использованию.
Социальный аспект: отсутствие случайных человеческих ошибок сокращает количество споров и связанных с ними издержек между поставщиками и потребителями.
Управление городским движением
Система управления городским движением - важнейший инструмент в управлении трафиком в режиме реального времени. Беспроводная система автоматически собирает и обрабатывает большое количество неоднородной информации - от датчиков движения, видеокамер, от самих пользователей и использует ее для быстрого реагирования на проблемы с движением в городе, устраняя причины, в том числе и системные.
Экономический аспект: уменьшается экономический ущерб из-за потери времени и опозданий.
Экологический аспект: сокращение времени простоя автомобилей в пробках означает снижение вредных выбросов загрязняющих веществ и твердых частиц.
Социальный аспект: улучшение общей транспортной ситуации, сокращение времени простоя в пробках, более свободные дороги в любое время суток.
Система управления светофорами
Система управления светофорами устанавливается на общественный транспорт в городе, и прежде всего на автобусы. Автобус, оборудованный такой системой, соединен с общегородской сетью управления движением. Установленный на автобусе датчик автоматически запрашивает приоритетное обслуживание перекрестка в том случае, если автобус отклоняется от расписания. Такая система действует по принципам укороченного времени красного или продлеваемого зеленого сигнала светофора. Система использует спутниковую навигацию GPS и специальное программное обеспечение, позволяющее соединяться с представителями дорожной службы.
Экономический аспект: уменьшается экономический ущерб, возникающий из-за потери времени и опозданий.
Экологический аспект: из-за сокращения времени опозданий общественный транспорт становится привлекательной альтернативой личному автомобилю, что в конечном итоге положительно влияет на количество выбрасываемых вредных веществ в атмосферу.
Социальный аспект: повышение надежности автобусного сообщения положительно сказывается на горожанах, которые используют этот вид транспорта.
Города являются крупными производителями мусора. Источниками отходов в городе являются не только жители, но и предприятия, работающие на его территории. Несмотря на то, что в общем случае мусор собирается одинаково – в контейнеры, количество мусора в этих контейнерах может варьироваться изо дня в день и даже из часа в час в зависимости от множества факторов. Этими факторами могут быть: выходные и праздничные дни, время года, погода, количество людей и туристов в отдельных районах города и прочее. Правильное определение количества образовавшихся отходов является непростой и сложнопрогнозируемой задачей. В таких условиях целесообразно внедрение умных мусорных баков, оснащенных беспроводными датчиками для определения уровня мусора внутри и работающих на солнечных модулях. Мусоровозы в таком случае не просто придерживаются заранее установленного графика, а опустошают мусорные баки по мере их заполнения.
Экономический аспект: считается, что такое решение повышает эффективность сбора отходов от 50 до 80% [3].
Экологический аспект: повышение уровня санитарии в городе. Мусоровозы значительно сокращают время своей работы, передвигаясь по оптимальным маршрутам по мере необходимости, что приводит к снижению вредных выбросов в окружающую среду.
Социальный аспект: повышение качества жизни горожан, снижение вредного воздействия на здоровье человека из-за негативных последствий, связанных с длительной переполненностью мусорных баков.
Мониторинг качества воды
Система поддерживает высокое качество питьевой воды посредством непрерывного онлайн-мониторинга. Активные станции мониторинга расположены по всему водопроводу города, включая питьевые резервуары и водохранилища. Сенсорные датчики работают автономно и непрерывно передают показатели о качестве воды в питьевом водопроводе города. Данные от датчиков круглосуточно ретранслируются оператору водоканала. При обнаружении проблем, связанных с ненадлежащим качеством воды, коммунальные службы имеют возможность быстро исправить ситуацию в уже определенном месте, еще до того, как эта вода достигла конечного потребителя.
Экономический аспект: автоматизация процессов исследования качества воды позволяет сэкономить на трудоемких исследованиях в лабораториях.
Экологический аспект: быстрое реагирование на проблемы загрязнения водных объектов позволяет в кратчайшие сроки устранить их причины.
Социальный аспект: чистая вода является залогом для хорошего здоровья, а ощущение защищенности – залогом успеха в работе и жизни человека.
Мониторинг качества воздуха
Загрязнение воздуха - главная причина плохой экологии в городе. Мониторинг качества воздуха в режиме реального времени позволяет выявить нарушителей экологического законодательства и незамедлительно принять меры к устранению негативных последствий.
Экономический аспект: автоматизация процессов сбора и обработки данных в значительной степени удешевляют процесс мониторинга качества воздуха.
Экологический аспект: чистый воздух – одно из первых и необходимых условий для жизни людей на Земле.
Социальный аспект: системное улучшение качества воздуха, положительно воздействуют на здоровье людей.
Система обнаружения огнестрельных выстрелов
Система обнаружения выстрелов состоит из сотен датчиков, запрограммированных на обнаружение звука от выстрелов. Эти датчики установлены на крышах зданий по всему городу. При срабатывании как минимум трех датчиков одновременно сигнал моментально передается на служебный компьютер патрульных полицейских автомобилей. Максимальная погрешность расположения выстрела составляет 25 метров.
Экономический аспект: система сокращает время поимки правонарушителей и позволяет избежать затрат, связанных с их долгим поиском.
Экологический аспект: система не оказывает негативное влияние на экологию города.
Социальный аспект: качественное повышение уровня безопасности в городе.
Круглосуточная система доступа к городским службам
Такая система представляет собой единую платформу сбора жалоб для коммунальных служб города.
Когда пользователь вводит запрос, он только описывает проблему и указывает ее месторасположение. Это информация автоматически передается в единую базу данных и оттуда направляется в соответствующую службу города. Горожанину не нужно знать конкретный отдел, ответственный за устранение того или иного недостатка.
Экономический аспект: сокращение времени реагирования на проблемы означает уменьшение убытков от их негативных последствий.
Экологический аспект: вопросы, так или иначе, связанные с экологией решают более оперативно.
Социальный аспект: качественное повышение уровня взаимодействия между человеком и городом.
И в заключение
Вопрос о том, что же конкретно делает город «умным», и определить необходимый и достаточный объем внедрения IT-технологий для этого, является непростой задачей. Очевидно, что любое системное решение, направленное на улучшение качества жизни горожан, должно удовлетворять базовым принципам устойчивого развития, а именно - оказывать положительное воздействие на экономику, экологию и социальную сферу. В качестве примеров таких решений могут служить вышеописанные мероприятия.
Каждое из них, так или иначе, отвечает требованиям «умного города». Многие из них успешно реализованы во многих городах Северной Америки и Западной Европы. В России же (за исключением столицы), муниципалитетам еще только предстоит внедрять информационные технологии в городскую среду.
И чтобы не ошибиться с набором решений и разумно потратить финансовые средства на модернизацию хозяйства города, властям нужно проводить тщательный анализ каждого предложенного решения базируясь на принципах устойчивого развития.
Статья подготовлена специалистами АНО «НИИУРС».
Источники, используемые для подготовки материала:
[1] Robert G. Hollands (2008) Will the real smart city please stand up?, City, 12:3, 303-320, DOI: 10.1080/13604810802479126.
[2] А. Лагутенков «Умный город»: от концепции к воплощению» Наука и Жизнь, №8, 2018.
[3] Building a Smart + Equitable City. Mayor’s Office of Tech and innovations, 2015, p.24.
Для подготовки использованы веб-сайты бесплатных стоковых сервисов.