Статья на тему Интеллектуальные транспортные системы: «концепция умного города»

Содержание:

Транспорт – это один из основных секторов, который оказывает существенное влияние на социально-экономическое развитие и повышение уровня жизни населения. Уровень качества личного транспорта в значительной степени зависит от повседневных потребностей граждан, а именно: от степени доступности работы, школы, магазинов, а также доступа к социальному обеспечению и досугу. Что касается качества грузовых перевозок, то дополнительными факторами являются скорость, безопасность, пунктуальность и своевременность доставки.
Наряду с явлением развития, в последние несколько лет во всем мире наблюдается рост дорожного движения, что приводит к значительному негативному воздействию на окружающую среду, дорожным пробкам в городских районах и увеличению числа дорожно-транспортных происшествий.
Сегодня выделяют два способа решения проблемы плохой дорожной ситуации и увеличения пропускной способности дорожной сети. Первый способ заключается в расширении дорожной инфраструктуры, второй – во внедрении интеллектуальных транспортных систем, которые помогут повысить транспортные показатели, транспортно-эксплуатационные, безопасности, снижения заторов на дорогах и снижения экологической нагрузки на окружающую среду.
Интеллектуальная транспортная система (ИТС) является совокупным техническим и технологическим комплексом систем, который объединяет подсистемы безопасности отдельных транспортных средств и организации безопасного дорожного движения в целом, а также предоставления информационного сервиса для участников дорожного движения и потенциальных субъектов транспортного процесса [4, с. 20]. В основе ИТС лежит информация, которую необходимо собирать, обрабатывать, интегрировать и распространять.
Главное преимущество ИТС заключается не только в контроле над работой транспортных средств, но в максимальном информировании пользователей по поводу режима работы общественного транспорта, что позволяет более детально планировать поездки, а также не испытывать неудобства при смене расписания режима работы или возникновения других обстоятельств [3].
Поэтому актуальность темы заключается в том, что стремительная урбанизация представляет собой вызов для муниципалитетов, которые должны создать условия для ожидаемого качества жизни, особенно с точки зрения комфорта и безопасности. Это очень непростая задача, ведь городская инфраструктура уже сейчас работает с предельной нагрузкой, а с ростом численности населения мегаполисов возникает угроза ее краха. Для решения этой проблемы создана концепция умного города.
Понятие «умный город» возникло относительно недавно. Причем однозначного и общепринятого толкования этого термина пока нет. Сама концепция умного города (Smart City – в англоязычном варианте) зародилась в конце 90-х годов. Именно тогда прогрессивная часть человечества впервые осознала, что будущее – за развитием IT-сектора. Любопытно, что изначально эта идея развивалась исключительно в экологическом и природоохранном контексте. Но и уже сегодня Smart City – это всеобъемлющая реальность.
Применение технологии «умного города» развивается с целью улучшения управления городскими потоками и быстрой реакции на сложные задачи. Поэтому «умный город» более подготовлен к решению проблем, чем при простом «операционном» отношении со своими гражданами. Тем не менее, сам термин остается неясным в своей специфике, и, следовательно, предполагает множество толкований и обсуждений.
Так, например, Британский институт стандартов (British Standard Institution, BSI) описывает умный город, как «эффективную интеграцию физических, цифровых и человеческих систем в искусственно созданной среде с целью обеспечить устойчивое, благополучное и всестороннее будущее для граждан» [2, с. 158].
«Умный город» – концепция интеграции информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) для управления городским имуществом. Они призваны сделать жизнь людей лучше и удобнее: повысить уровень комфорта, качество и эффективность обслуживания, снизить расходы и потребление ресурсов, то есть подразумевают оптимизацию всей жизни города.
Согласно концепции «умного города», все эти технологии используются для того, чтобы решить ряд важных задач [4, с. 21]:
1. Рациональное использование всех объектов городской инфраструктуры.
2. Комплексное благоустройство среды.
3. Оперативный сбор и передача данных городским чиновникам.
4. Установление тесных связей между городским управленческим аппаратом и местными жителями.
Концепция «умного города» представлена следующими аспектами [3]:
— «экологичностью» – защитой окружающей среды и сокращением выбросов углекислого газа;
— «взаимосвязанностью» или «широкополосной экономикой» – экономикой, основывающейся на обмене информацией благодаря электронным сетям;
— «интеллектуальностью» – способностью получать информацию в ходе обработки данных в реальном времени, полученных благодаря сенсору;
— «инновационностью», «знанием» – способностью городов внедрять инновации.
Другая идея, связанная с ИТС, является «Интернет вещей» (The Internet of Things (IoT)), который представляет собой сеть, состоящую из разных информационно-сенсорных устройств и включающую устройства автоматической идентификации объектов (RFID-системы), инфракрасные датчики и GPS. Данные устройства помогают в автоматической идентификации объектов и распределении информации с помощью Интернета. Основная цель системы – это реализация поминутного трекинга, мониторинга и управления полученной информацией с целью улучшения управления ИТС в городе [3].
Одной из главных задач городских властей – внедрение технологических решений, которые позволяют сформировать запас пропускной способности транспортной инфраструктуры с учетом растущей нагрузки. Также важно не только совершенствовать и строить новые элементы транспортной экосистемы, но и эффективно использовать уже существующие.
Приведем различные примеры. Одна из первых стран, которая взяла за разработку ИТС, была Япония. С 1995 г. в Токио развивается система автомобильной информации и связи (VICS), благодаря которой водители получают через GPS данные о загруженности дорог и возможных объездных путях.
Еще одной из стран-первопроходцев в развитии ИТС стал Сингапур. Правительством страны здесь была запущена специальная программа Smart Nation, в рамках которой городские кварталы оснастили солнечными панелями, вакуумными мусоросборниками, а также сенсорами, контролирующими объемы потребления электроэнергии и воды. Во многих домах Сингапура есть особые датчики, которые следят за передвижениями пожилых людей и, в случае необходимости, отправляют сообщения в ближайшие больницы [2, с. 159].
Американский Сан-Диего был одним из самых проблемных городов США, с многокилометровыми пробками, а сейчас это умный город, где развернута крупнейшая в стране городская платформа Интернета вещей. Ее основу составляет система освещения из 3500 уличных фонарей, которые оборудовали датчиками CityIQ. Каждый такой фонарь теперь не только светит, но и видит, слышит город благодаря встроенным сенсорам – камерам, микрофонам, динамикам и датчикам окружающей среды. На основе этих данных автоматическая система управляет потоком трафика и отслеживает достаточность свободных мест на парковках, регулирует интенсивность освещения улиц и контролирует качество воздуха.
Концепция интеллектуальных городов в последние годы вызывает огромный интерес в России. Положительным является и тот факт, что она находит отклик у политиков и чиновников разного уровня. Так, в 2016 году по инициативе Правительства Москвы был открыт центр «Умный город» на ВДНХ. Для него построили отдельный павильон с довольно оригинальным оформлением внешних фасадов [4, с. 21].
С 2015 г. власти Москвы покупают у мобильных операторов данные о перемещениях горожан по городу и области. Профильный департамент московского правительства планирует развитие транспортной экосистемы города на основе этих данных, но не только, ими же руководствуется Генплан Москвы в градостроительных решениях. Например, они были использованы при доработке Московского железнодорожного узла и Московских центральных диаметров в 2017-2018 гг., а также во время разработки транспортной инфраструктуры Троицкого и Новомосковского округов Москвы. Данные операторов о горожанах произвели революцию в транспортном планировании и позволили отказаться от дорогих и очень приблизительных моделей, которые использовались ранее [4, с. 21].
Водителей информируют о погоде, расчетном времени в пути и о загруженности дорог более 160 электронных табло на главных улицах города. С внедрением ИТС и ее центрального элемента – предиктивной аналитики – с 2011 г. количество аварий на дорогах Москвы уменьшилось почти вдвое, а средняя скорость увеличилась на 13 %, при том что машин стало намного больше.
С 2017 г. в России реализуется целевая государственная программа «Цифровая экономика», частью которой является проект Минстроя России «Умный город». Проект призван увеличить конкурентоспособность российских городов, повысить эффективность управления городским хозяйством и создать безопасную и комфортную среду для горожан. Планируется, что к 2024 г. 18 городов из 15 регионов России смогут претендовать на звание «умного города» [4, с. 21].
Таким образом, умный город – это интеграция всех коммуникационных и информационных технологий с целью эффективного управления городской системой. Концепция «умный город» появилась с целью максимальной оптимизации городской жизни. Это, в первую очередь, стало возможно благодаря появившимся технологиям.
Общий алгоритм разработки концепции «умного города» представлен следующими этапами [1, с. 118]:
— формулированием параметров, которые соответствуют возможному и желаемому качеству жизни населения;
— верификацией обнаруженных параметров с помощью анализа и научной интерпретации результатов исследования общественного мнения;
— уточнением параметров и их желательных и возможных значений вместе с уровнем развития экономики города;
— формулированием системы критериев и показателей, которые отражают вероятный уровень достижения качества умного города;
— разработкой нормативно-правовой базы, программ и планов движения к сформулированным целям;
— определением способов, технологий и инструментов, включая социальные, экономические, компьютерные, используемые для достижения поставленных целей.
Концепция Smart City очень привлекательна как для создания новых городов, так и для интеграции в уже существующие. Многие технологии достаточно сложны сами по себе, но их просто интегрировать и массово применять в проектах.
Одна из наиболее актуальных для решения остается задача построения транспортной, т.к. целиком отказаться от обычного транспорта в один момент невозможно. Ограничения в применении не приводят к нужному эффекту, экологичные варианты автомобилей пока еще не получили обширного использования, имеют высокую стоимость и им все равно нужны традиционные дороги. Поэтому нужно существенно изменить подход к решению данного вопроса, при этом один из эффективных и рациональных способов решения могут быть туннельные перевозки.
Основной упор концепции сделан на развитие ИКТ и технологий ИТС. Эти технологии должны революционизировать время передвижения по умному городу, повысить степень безопасности движения и контроля людских потоков. Благодаря возможности использования миллионов датчиков, размещенных на различных участках умной городской инфраструктуры, город можно настроить таким образом, чтобы он работал как единый механизм.

Фрагмент текста работы:

Транспорт – это один из основных секторов, который оказывает существенное влияние на социально-экономическое развитие и повышение уровня жизни населения. Уровень качества личного транспорта в значительной степени зависит от повседневных потребностей граждан, а именно: от степени доступности работы, школы, магазинов, а также доступа к социальному обеспечению и досугу. Что касается качества грузовых перевозок, то дополнительными факторами являются скорость, безопасность, пунктуальность и своевременность доставки.
Наряду с явлением развития, в последние несколько лет во всем мире наблюдается рост дорожного движения, что приводит к значительному негативному воздействию на окружающую среду, дорожным пробкам в городских районах и увеличению числа дорожно-транспортных происшествий.
Сегодня выделяют два способа решения проблемы плохой дорожной ситуации и увеличения пропускной способности дорожной сети. Первый способ заключается в расширении дорожной инфраструктуры, второй – во внедрении интеллектуальных транспортных систем, которые помогут повысить транспортные показатели, транспортно-эксплуатационные, безопасности, снижения заторов на дорогах и снижения экологической нагрузки на окружающую среду.
Интеллектуальная транспортная система (ИТС) является совокупным техническим и технологическим комплексом систем, который объединяет подсистемы безопасности отдельных транспортных средств и организации безопасного дорожного движения в целом, а также предоставления информационного сервиса для участников дорожного движения и потенциальных субъектов транспортного процесса [4, с. 20]. В основе ИТС лежит информация, которую необходимо собирать, обрабатывать, интегрировать и распространять.
Главное преимущество ИТС заключается не только в контроле над работой транспортных средств, но в максимальном информировании пользователей по поводу режима работы общественного транспорта, что позволяет более детально планировать поездки, а также не испытывать неудобства при смене расписания режима работы или возникновения других обстоятельств [3].
Поэтому актуальность темы заключается в том, что стремительная урбанизация представляет собой вызов для муниципалитетов, которые должны создать условия для ожидаемого качества жизни, особенно с точки зрения комфорта и безопасности. Это очень непростая задача, ведь городская инфраструктура уже сейчас работает с предельной нагрузкой, а с ростом численности населения мегаполисов возникает угроза ее краха. Для решения этой проблемы создана концепция умного города.
Понятие «умный город» возникло относительно недавно. Причем однозначного и общепринятого толкования этого термина пока нет. Сама концепция умного города (Smart City – в англоязычном варианте) зародилась в конце 90-х годов. Именно тогда прогрессивная часть человечества впервые осознала, что будущее – за развитием IT-сектора. Любопытно, что изначально эта идея развивалась исключительно в экологическом и природоохранном контексте. Но и уже сегодня Smart City – это всеобъемлющая реальность.
Применение технологии «умного города» развивается с целью улучшения управления городскими потоками и быстрой реакции на сложные задачи. Поэтому «умный город» более подготовлен к решению проблем, чем при простом «операционном» отношении со своими гражданами. Тем не менее, сам термин остается неясным в своей специфике, и, следовательно, предполагает множество толкований и обсуждений.
Так, например, Британский институт стандартов (British Standard Institution, BSI) описывает умный город, как «эффективную интеграцию физических, цифровых и человеческих систем в искусственно созданной среде с целью обеспечить устойчивое, благополучное и всестороннее будущее для граждан» [2, с. 158].
«Умный город» – концепция интеграции информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) для управления городским имуществом. Они призваны сделать жизнь людей лучше и удобнее: повысить уровень комфорта, качество и эффективность обслуживания, снизить расходы и потребление ресурсов, то есть подразумевают оптимизацию всей жизни города.
Согласно концепции «умного города», все эти технологии используются для того, чтобы решить ряд важных задач [4, с. 21]:
1. Рациональное использование всех объектов городской инфраструктуры.
2. Комплексное благоустройство среды.
3. Оперативный сбор и передача данных городским чиновникам.
4. Установление тесных связей между городским управленческим аппаратом и местными жителями.
Концепция «умного города» представлена следующими аспектами [3]:
— «экологичностью» – защитой окружающей среды и сокращением выбросов углекислого газа;
— «взаимосвязанностью» или «широкополосной экономикой» – экономикой, основывающейся на обмене информацией благодаря электронным сетям;
— «интеллектуальностью» – способностью получать информацию в ходе обработки данных в реальном времени, полученных благодаря сенсору;
— «инновационностью», «знанием» – способностью городов внедрять инновации.
Другая идея, связанная с ИТС, является «Интернет вещей» (The Internet of Things (IoT)), который представляет собой сеть, состоящую из разных информационно-сенсорных устройств и включающую устройства автоматической идентификации объектов (RFID-системы), инфракрасные датчики и GPS. Данные устройства помогают в автоматической идентификации объектов и распределении информации с помощью Интернета. Основная цель системы – это реализация поминутного трекинга, мониторинга и управления полученной информацией с целью улучшения управления ИТС в городе [3].
Одной из главных задач городских властей – внедрение технологических решений, которые позволяют сформировать запас пропускной способности транспортной инфраструктуры с учетом растущей нагрузки. Также важно не только совершенствовать и строить новые элементы транспортной экосистемы, но и эффективно использовать уже существующие.
Приведем различные примеры. Одна из первых стран, которая взяла за разработку ИТС, была Япония. С 1995 г. в Токио развивается система автомобильной информации и связи (VICS), благодаря которой водители получают через GPS данные о загруженности дорог и возможных объездных путях.
Еще одной из стран-первопроходцев в развитии ИТС стал Сингапур. Правительством страны здесь была запущена специальная программа Smart Nation, в рамках которой городские кварталы оснастили солнечными панелями, вакуумными мусоросборниками, а также сенсорами, контролирующими объемы потребления электроэнергии и воды. Во многих домах Сингапура есть особые датчики, которые следят за передвижениями пожилых людей и, в случае необходимости, отправляют сообщения в ближайшие больницы [2, с. 159].
Американский Сан-Диего был одним из самых проблемных городов США, с многокилометровыми пробками, а сейчас это умный город, где развернута крупнейшая в стране городская платформа Интернета вещей. Ее основу составляет система освещения из 3500 уличных фонарей, которые оборудовали датчиками CityIQ. Каждый такой фонарь теперь не только светит, но и видит, слышит город благодаря встроенным сенсорам – камерам, микрофонам, динамикам и датчикам окружающей среды. На основе этих данных автоматическая система управляет потоком трафика и отслеживает достаточность свободных мест на парковках, регулирует интенсивность освещения улиц и контролирует качество воздуха.
Концепция интеллектуальных городов в последние годы вызывает огромный интерес в России. Положительным является и тот факт, что она находит отклик у политиков и чиновников разного уровня. Так, в 2016 году по инициативе Правительства Москвы был открыт центр «Умный город» на ВДНХ. Для него построили отдельный павильон с довольно оригинальным оформлением внешних фасадов [4, с. 21].
С 2015 г. власти Москвы покупают у мобильных операторов данные о перемещениях горожан по городу и области. Профильный департамент московского правительства планирует развитие транспортной экосистемы города на основе этих данных, но не только, ими же руководствуется Генплан Москвы в градостроительных решениях. Например, они были использованы при доработке Московского железнодорожного узла и Московских центральных диаметров в 2017-2018 гг., а также во время разработки транспортной инфраструктуры Троицкого и Новомосковского округов Москвы. Данные операторов о горожанах произвели революцию в транспортном планировании и позволили отказаться от дорогих и очень приблизительных моделей, которые использовались ранее [4, с. 21].
Водителей информируют о погоде, расчетном времени в пути и о загруженности дорог более 160 электронных табло на главных улицах города. С внедрением ИТС и ее центрального элемента – предиктивной аналитики – с 2011 г. количество аварий на дорогах Москвы уменьшилось почти вдвое, а средняя скорость увеличилась на 13 %, при том что машин стало намного больше.
С 2017 г. в России реализуется целевая государственная программа «Цифровая экономика», частью которой является проект Минстроя России «Умный город». Проект призван увеличить конкурентоспособность российских городов, повысить эффективность управления городским хозяйством и создать безопасную и комфортную среду для горожан. Планируется, что к 2024 г. 18 городов из 15 регионов России смогут претендовать на звание «умного города» [4, с. 21].
Таким образом, умный город – это интеграция всех коммуникационных и информационных технологий с целью эффективного управления городской системой. Концепция «умный город» появилась с целью максимальной оптимизации городской жизни. Это, в первую очередь, стало возможно благодаря появившимся технологиям.
Общий алгоритм разработки концепции «умного города» представлен следующими этапами [1, с. 118]:
— формулированием параметров, которые соответствуют возможному и желаемому качеству жизни населения;
— верификацией обнаруженных параметров с помощью анализа и научной интерпретации результатов исследования общественного мнения;
— уточнением параметров и их желательных и возможных значений вместе с уровнем развития экономики города;
— формулированием системы критериев и показателей, которые отражают вероятный уровень достижения качества умного города;
— разработкой нормативно-правовой базы, программ и планов движения к сформулированным целям;
— определением способов, технологий и инструментов, включая социальные, экономические, компьютерные, используемые для достижения поставленных целей.
Концепция Smart City очень привлекательна как для создания новых городов, так и для интеграции в уже существующие. Многие технологии достаточно сложны сами по себе, но их просто интегрировать и массово применять в проектах.
Одна из наиболее актуальных для решения остается задача построения транспортной, т.к. целиком отказаться от обычного транспорта в один момент невозможно. Ограничения в применении не приводят к нужному эффекту, экологичные варианты автомобилей пока еще не получили обширного использования, имеют высокую стоимость и им все равно нужны традиционные дороги. Поэтому нужно существенно изменить подход к решению данного вопроса, при этом один из эффективных и рациональных способов решения могут быть туннельные перевозки.
Основной упор концепции сделан на развитие ИКТ и технологий ИТС. Эти технологии должны революционизировать время передвижения по умному городу, повысить степень безопасности движения и контроля людских потоков. Благодаря возможности использования миллионов датчиков, размещенных на различных участках умной городской инфраструктуры, город можно настроить таким образом, чтобы он работал как единый механизм.