VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
УМНЫЙ ГОРОД
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В Городе Будущего – искренний смех.
В Городе Будущего – уныние – грех.
Смело шагает по улицам радость
В Городе Будущего.
В Городе Будущего каждый из нас,
Верно, хотел оказаться тотчас.
Кто ж нам мешает трудиться сейчас,
Чтобы создать Город Будущего?
А вы представляли когда-нибудь наш город в будущем? Каким он будет? Одно можно сказать точно: это не какой-то город из мистических фильмов, а вполне реальный, удобный для людей, чистый, безопасный.
Актуальность. В XXI веке тема «умных городов» актуальна как никогда.
Сегодня 53% всех людей планеты живет в городах, в ближайшее время этот показатель увеличится до 75%. В России сегодня в городах проживает 73% населения, причем 17% - в городах -миллионниках [3]. Для успешного проживания в мегаполисах такого количества народа, просто необходимо внедрение новых умных технологий.
Умный город – не роскошь, а естественное условие нашего выживания. Умные технологии – это важный инструмент решения текущих задач, а не модная новинка, которую надо купить первым. Это жизненная необходимость [3].
Объект исследования: город Тюмень.
Предмет исследования: нововведения в городе Тюмени, которые внедряются для улучшения качества жизни населения.
Цель работы – рассказать о концепции «Умный город» и выяснить, как она реализуется в городе Тюмени.
Для достижения цели мы поставили следующие задачи:
Рассказать, что такое «умный город».
2. Выяснить, какие города мира можно назвать «умными».
3. Рассказать, в каких отраслях внедряются «умные» технологии.
4. Узнать, как концепция «Умный город» реализуется в Тюмени.
5. Взять интервью у ведущего специалиста Центра интеллектуальных систем Алексея Осипенко.
Гипотеза исследования: мы предполагаем, что если власти города, научное сообщество, бизнес и жители будут действовать в команде над внедрением новых технологий, то в результате Тюмень в ближайшем будущем может стать богатым, успешным, процветающим, интеллектуальным, экологичным, удобным для жизни городом.
Методы исследования: анализ литературы, наблюдение, интервью.
Глава I
Еще 10 лет назад доля городского населения составляла всего около 35%. Сегодня наблюдается активный рост городского населения. При этом идет большая нагрузка на городские службы, причем иногда непосильная [1].
Д
Рис. 1 . Значение термина SMART https://www.billing.ru
ля решения этой проблемы была изобретена концепция «Умный город» (Smart City) (Рис. 1) [3]. Цель программы — повышение эффективности работы всех городских служб и обеспечение современного качества жизни за счет применения инновационных технологий, которые предусматривают экономичное и экологичное использование городских систем жизнедеятельности.
Сложно дать четкое определение для «умного города». В целом, это система, при которой существующие ресурсы городских служб используются наилучшим образом, обеспечивая максимальную безопасность городской жизни [3].
Умный город – это умное управление, умное проживание, умные люди, умная среда, умная экономика.
Умный город безопасен, экономичен, энергоэффективен и дружелюбен для жителей. Кто заинтересован в создании «умного города»? Преимущества «умного города» нацелены в первую очередь на население, на улучшение условий его жизни. Поэтому идея должна поддерживаться гражданами. Они должны быть заинтересованы в ее развитии и должны быть вовлечены в процесс реализации проекта.
Г лавным активом города станут люди, процессы и технологии.
Рис. 2 Национальный центр информатизации. Респ. Татарстан, Иннополис https://www.rbc.ru
Разработкой стандартов «умных городов» в России занимается Национальный центр информатизации (Рис. 2) [2].
Единые критерии позволят обобщить знания, объединить усилия и идеи, предпишут, какой город считать «умным» и ускорят его строительство. В то же время стандарты должны быть динамичными, изменяясь в процессе воплощения плана, чтобы соответствовать текущим потребностям общества.
Вывод: потребность в концепции «Умный город» возникла вследствие увеличения числа городских жителей. Людям стало необходимо повысить эффективность всех городских служб для улучшения качества жизни.
Глава II
Рис. 3 Город Сингапур. https://golos.io
Концепция «Умный город» получила достаточно широкое распространение: в настоящий момент в том или ином объеме она реализована в 2500 городах по всему миру [3].
В буквальном смысле «Smart sity» нельзя назвать ни один город в мире. Слишком идеализированное представление. Выделяют Барселону, Сеул, Сингапур (Рис. 3).
В России наиболее близкими к определению «умный город» являются Москва, Санкт-Петербург и Казань (Рис. 4).
Рис. 4 Город Казань. http://www.kazantur.ru
Наш родной город Тюмень тоже делает первые шаги, чтобы стать «умным городом».
Например, в Москве уже многое реализовано. Каждый светофор в столице России оконечен оптическим каналом, поэтому данные с него можно обрабатывать [2]. Это позволяет вести контроль за соблюдением правил движения. И это уже реальность сегодняшнего дня.
В современных домах Москвы устанавливаются приборы, которые позволяют определить, какое из подключенных устройств потребляет больше электроэнергии – это позволяет экономить на электроэнергии и стимулирует к развитию «умного дома».
В Санкт-Петербурге была разработана система «Безопасный город». В ней хранятся данные с 12 тысяч камер системы наружного видеонаблюдения. Система позволяет быстро найти нужный фрагмент на видеозаписи, тем самым обеспечить высокую оперативность мероприятий по общественной безопасности [3]. Также данную информацию с камер могут совместно использовать в работе и другие службы города.
В Казани успешно действует система адаптивного светофорного регулирования со времени проведения всемирной летней Универсиады 2013 года. Она охватывает в общей сложности 158 из 350 светофорных объектов, надёжно защищая центр города от автомобильных пробок и заторов.
Камеры на перекрестках, где установлена адаптивная система, в течение месяца собирают статистику о количестве проезжающих через него в разное время машин. Таким образом, светофоры различают обычную обстановку от затрудненной.
Вывод: Концепция «Умный город» очень «гибкая». Каждый город сам выбирает приоритетные направления развития. К «умным» городами можно отнести Сеул, Сингапур, Барселону, Москву, Санкт-Петербург, Казань.
Глава III
Концепция «Умного города» реализуется в разных областях.
Энергетика
Эффективное использование энергии — это использование меньшего количества энергии, чтобы обеспечить тот же уровень энергетического обеспечения зданий или технологических процессов [1].
Одной из главных задач в современной России является снижение энергоемкости. Зарабатывать на сокращении энергозатрат можно и нужно – к такому выводу пришли уже все ведущие промышленные компании. А в масштабах страны это будет содействовать глобальному оздоровлению экономики и решению многих экологических проблем.
Здравоохранение
Здоровье – самая важная составляющая человеческого благополучия. Никакие красоты мира, богатства и успехи не доставят удовлетворения, если не будет сил и физической возможности это принять. Серьезное внимание в структуре "умного города" отводится здравоохранению, которое должно быть высокотехнологичным и эффективным.
«Умная система здравоохранения» та, которая эффективно использует информацию, детально ее анализирует и быстро применяет, используя электронную систему данных по пациентам. Это позволит уменьшить число врачебных ошибок и повысить эффективность лечения. Должен быть налажен постоянный обмен информацией так, чтобы любой врач мог получить доступ к полной актуальной истории болезни обращающегося к нему пациента и быстрее подобрать нужный курс терапии.
Использование высокотехнологичного медицинского оборудования позволит врачам автоматически в реальном времени получать точную информацию о пациентах, а значит индивидуально подходить к каждому пациенту, подбирая лучший способ лечения.
Современная модель развития здравоохранения строится на единстве науки, образования и практики, эффективном сотрудничестве с ведущими странами и научными центрами [1].
Транспорт
Транспорт «умного города» основывается на интеллектуальной транспортной системе. Это означает внедрение оперативного управления всеми видами транспорта и возможность реакции на события в режиме реального времени.
Главное новшество «умного города» в отношении транспорта — это создание города, ориентированного на пешехода. Поэтому серьезное внимание в транспортной системе уделяется общественному транспорту [1].
Для того чтобы обеспечить налаженную систему в сфере транспорта, необходимо заняться внедрением новейших информационных и навигационных систем, предоставив людям разнообразные сервисы — от подсказки, на какую парковку вести машину, до оповещения о сроке прибытия местного общественного транспорта.
Экология
«Инновационный город», «Умный город», «Зеленый город» — не разные взаимодополняющие концепции, а суть одно и то же. Старая, нетехнологичная экономика формировала вокруг себя грязные и некомфортные города, где лучшие места были отданы индустриальным объектам, худшие — жителям, рождённым для того, чтобы эти объекты обслуживать.
Идеология и технологии, позволяющие беречь природу, – городское изобретение. Эти понятия связаны: чтобы изобретать или налаживать производство современных энергосберегающих механизмов, необходимо мыслить экологично, мыслить категориями будущего.
Умный город это в первую очередь город с чистой водой и воздухом, зелеными парками, автомобилями, которые не оставляют за собой сизый шлейф на четыре квартала, город, в котором хочется жить!
Городской «экологический рай» строится на множестве «умных» технологий, которые позволяют улучшить экологическую обстановку и защитить окружающую среду от негативного воздействия, получаемого в результате жизнедеятельности человека.
Коммуникации
Житель «умного города» сможет сэкономить время, не выстаивая в очередях, а получив удаленно все городские услуги, необходимую информацию о работе общественного транспорта, различных учреждений, он может получать дистанционное образование, участвуя в вебинарах и прослушивая лекции, не выходя из дома. Одним словом, житель «умного города» сам распоряжается своей жизнью, выстраивая то расписание, тот график посещения учебы, работы, учреждений, мест отдыха, который удобен именно ему. А все коммуникационные технологии существуют, чтобы помочь ему в этом.
Инфраструктура
Инфраструктура «умного города» помогает коммунальной сфере, предприятиям и домохозяйствам повысить экономическую эффективность; снизить нагрузку на окружающую среду; обеспечить комфорт и безопасность жителей и гостей города [1].
Это достигается за счёт единой сети датчиков, которые регулирует функционирование основных систем жизнеобеспечения города, следят за движением транспортных средств, контролируют состояние конструктивных элементов зданий, снабжают диспетчерские пункты как визуальной, так и статистически обработанной информацией.
Основа и результат существования инфраструктуры «умного города» — единое информационное пространство обработки городских процессов и процедур – от природоохранных до социальных.
Образование
Дистанционное образование и электронное обучение положили начало новой мировой тенденции – «умное образование». Речь идет уже не столько о технологиях, сколько о философии образования. Умное обучение - это гибкое обучение в живой и постоянно меняющейся образовательной среде. Максимальную доступность знаний обеспечивает то, что вся информация находится в свободном доступе. При этом образовательный процесс становится более интерактивным и с разнообразием подходов.
«Умное образование» - это переход от пассивного контента к активному, онлайн. Электронное обучение обеспечивает двустороннюю связь между преподавателями и студентами, позволяет обмениваться знаниями, причем не играет роли, как далеко собеседники находятся друг от друга. Таким образом, электронное обучение вплелось в структуру цифрового общества и даже является его центральным, основополагающим элементом.
«Умное образование» - это объединение студентов, преподавателей и знаний со всего мира.
Безопасность
Безопасность – ключевое слово в списке приоритетов для каждого человека, будь то личная безопасность, безопасность жилища или бизнеса. Современные изыскания в этой теме направлены не на преодоление проблем, а их предвосхищение, ведь если предвидеть угрозы и соответствующим образом планировать защиту, то риски можно свести к минимуму.
Говоря о безопасном городе, мы подразумеваем не только оснащение дворов и критических объектов городской инфраструктуры камерами наблюдения, но и организацию безопасного движения транспорта, борьбу с криминогенной обстановкой, обеспечение информационной безопасности, антитеррористическую деятельность, максимально удобную и безопасную организацию городского пространства (дороги, паркинги, дворы, скверы и т.п.).
Вывод: концепция «Умный город» реализуется в разных областях. В разных городах внедрение «умных» технологий происходит по-разному. Это связано с климатическими условиями, особенностями ландшафта, политикой региональной власти.
Глава IV
Наш любимый город Тюмень, как обещают специалисты, через 10 лет станет «умным» городом, но уже даже через три года его облик заметно изменится [См. Прил.].
Рис. 5 Набережная г. Тюмени. https://yandex.ru
Еще до официального внедрения концепции «Умный город», за последние несколько лет, в жизни нашего города уже произошли существенные перемены (Рис. 5) [См. Прил.].
Рис. 6 Система видеонаблюдения, г. Тюмень. http://knews.kg
Например, Тюмень оснастили камерами видеонаблюдения. Информация с них просматривается, обрабатывается и хранится в специальном центре. Доступ к ней имеют только уполномоченные люди [4].
Благодаря внедрению камер можно контролировать, как производится уборка в городе, наблюдать за транспортными потоками, вести онлайн трансляцию с городских мероприятий.
В каждом автобусе установлены приборы GPS-ГЛОНАСС (Рис. 7) [4]. Благодаря этому можно прослеживать, соблюдаются ли маршрут и расписание, установить количество выполненных рейсов. Для л
Рис. 7 Автобус с установленным прибором GPS-ГЛОНАСС. gps-club.ru
юбого желающего запущен портал tgt72.ru и мобильное приложение «Тюмень. Транспорт» [4]. Здесь можно отслеживать маршрут автобусов и множество других вещей.
Также в Тюмени организованы «умные» муниципальные парковки. Для удобства водителей запущено мобильное приложение «Парковки Тюмени».
Рис. 8 Наружное освещение магазина «Леруа Мерлен». Тюмень. https://ledel.ru
Автоматизированная система дистанционного управления наружным освещением в Тюмени работает уже 16 лет. Всего в городе установлено более 40 000 уличных светильников. Каждые пять дней корректируется время включения/выключения освещения в зависимости от времени захода/восхода солнца (Рис. 8).
Система мониторинга работы инженерных сетей города наглядно демонстрирует наличие аварий на городских инженерных сетях и отключений тепла, электричества в домах города Тюмени. На карте отображаются более 26 000 многоквартирных домов [4]. При появлении на карте информации об отключениях воды, тепла и электричества автоматически начинается рассылка уведомлений тюменцам – подписчикам, зарегистрированным по адресу отключения.
Конечно, важным элементом «умного города» Тюмени является вовлечение населения в процесс управления. Созданы портал для управления городом «Тюмень – наш дом», сайты «Твоя Тюмень» и «Я решаю!». Активные тюменцы участвуют в обсуждении проблем города, помогают в решении многих вопросов.
Рис. 9 Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень. https://moi-portal.ru
настоящее время разработкой концепции «Умный город» занимается Тюменский индустриальный университет (Рис. 9). Там сформированы рабочие группы, назначены руководители проектов [См. Прил.].
Рис. 10 Электронный экран на ост. Нефтегазовый университет. Фото А. Бухрякова
На данный момент специалистами ТИУ, по заказу Ростелекома, разработан и создан электронный экран, на котором отображаются время прибытия маршрутных автобусов/время ожидания (Рис. 10). Такой экран уже
доступен горожанам на ул. Мельникайте, остановка Нефтегазовый университет. Вскоре такие информационные экраны появятся и на других остановках города.
Также в Тюмени появятся «умные светофоры». Они позволят защитить нагруженные участки дорог от заторов и пробок [8].
«Схема работы адаптивной системы достаточно проста, – рассказывает Алексей Осипенко. – На перекрестке устанавливаются специальные детекторы обнаружения транспорта, которые считают количество автомашин, подъезжающих к нему с различных направлений, а также их скорость. Эта информация поступает в диспетчерский центр, обрабатывается программой, которая автоматически настраивает режим работы светофора».
Камеры на перекрестках, где установлена адаптивная система, в течение месяца собирают статистику: о количестве проезжающих через него в разное время машин. Таким образом, светофоры различают обычную обстановку от затрудненной.
Рис. 12 Макет остановочного комплекса «Ямская слобода». Вид изнутри. http://72.ru
Рис. 11 Макет остановочного комплекса «Ямская слобода». Вид снаружи. http://72.ru
Также на улице Луначарского рядом с одним из корпусов ТИУ появится smart-парк и интеллектуальный остановочный комплекс. Рабочее название проекта — «Ямская слобода» (Рис. 11) [12]. Зимой в комплексе будет тепло за счёт системы отопления, а летом прохладно за счет установленных кондиционеров. На остановке в режиме онлайн будет отображаться информация о прибытии автобусов. Облицовка помещения планируется из металлических каркасов с деревянными вставками. Панорамные окна будут удобны для хорошего обзора тех, кто ждёт свой автобус или маршрутку. Комплекс будет снабжен стендами с полезной информацией для пассажиров, телеэкранами с данными о расписании городского транспорта. В павильоне установят торговые автоматы с напитками (Рис. 12).
Рис. 13 Электробус на ул. Тюмени. https://t-l.ru
На данный момент по городу уже начал движение один электробус (Рис. 13) и несколько автобусов на природном газе. В дальнейшем их количество будет увеличиваться [12]. Все они буду снабжены датчиками, позволяющими отслеживать маршрут.
В современных домах появятся встроенные датчики тепло- и водоснабжения, информация с которых будет поступать на единую базовую подстанцию. С нее же информация будет автоматически рассылаться в диспетчерские службы Водоканала и энергослужбы. Согласитесь, это заметно сэкономит время горожан.
Вывод: в настоящее время реализация концепции «Умный город» в Тюмени идет полным ходом. Созданы рабочие группы, выбраны приоритетные направления развития.
Заключение:
Потребность в концепция «Умный город» возникла вследствие увеличения числа городских жителей. Людям стало необходимо повысить эффективность всех городских служб для улучшения качества жизни.
Концепция «Умный город» такова, что каждый город сам выбирает важные направления развития.
В разных городах внедрение «умных» технологий происходит по-разному. Это связано с климатическими условиями, особенностями ландшафта, политикой региональной власти.
Изучив и проанализировав информацию, полученную в ходе работы, мы делаем следующие выводы:
Тюмень, изучив положительный опыт других городов, сделала первые шаги в направлении «умный город».
Для того, чтобы «умный город Тюмень» жил, сегодня необходима общая концепция проекта.
Над решением данной проблемы в настоящее время трудятся специалисты ТИУ. Концепцию «Умный город-Тюмень» университет планирует представить в конце 2018 года.
Благодаря совместным усилиям власти, бизнеса, горожан, образовательного и инженерного сообщества многое уже удалось сделать для того, чтобы Тюмень стала «умным городом».
Тюмень наиболее успешно развивается в сфере транспорта, коммуникаций, инфраструктуре.
Список литературы:
1. Ишкинеева Г., Садыртдинов Р. «Концепция «Умный город». Проблемы и перспективы реализации в России». - Германия: LAP Lambert Academic Publishing, 2014
Интернет-ресурсы:
2. http://1234g.ru
3. http://city-smart.ru
4. http://www.tyumen-city.ru
5. http://www.vsluh.ru
6. https://moi-portal.ru
7. https://t-l.ru
8. http://kvobzor.ru
9. https://www.tyuiu.ru
10. https://tumix.ru
11. https://www.tumen.kp.ru
12. http://72 .ru
Приложение
Интервью с ведущим специалистом Центра интеллектуальных систем тюменского индустриального университета Алексеем Осипенко.
- Здравствуйте, Алексей Михайлович.
-Здравствуйте, Полина.
- Алексей Михайлович, когда наш город можно будет назвать «умным»?
- Наш город за последние годы сильно изменился. Уже многое сделано для того, чтобы он стал удобным для проживания. Через 10 лет Тюмень будет не узнать.
-Кто заинтересован в создании «умного города»?
- Преимущества «умного города» нацелены в первую очередь на население, на улучшение его условий жизни. Поэтому идея должна поддерживаться гражданами.
— Разработка концепции уже ведется?
— Да, сначала необходимо представить общее видение. Мы создадим концепцию, которая покажет, каким может быть «умный город» в Тюмени, как он должен выглядеть с точки зрения представленных подсистем.
Параллельно прорабатываем дорожную карту проекта, его приоритеты с обзором, рекомендациями по использованию новых технологий.
- Опыт каких городов оказался полезным при разработке проекта?
- Прежде всего, Казани. Рабочие группы университета посетили этот город, обменялись полезным опытом, что-то взяли на вооружение.
— Какую роль в создании «умного города» играет индустриальный университет?
— Связующего звена между всеми участниками проекта. Для нас главное – координация процесса, усилий многих людей и организаций по созданию цифровой столицы региона. Работа должна происходить целенаправленно и системно. Мы взялись обеспечить необходимое взаимодействие. Нам важно собрать группу единомышленников, которая сможет многое сделать.
— Алексей Михайлович, появятся ли какие- то новые технологии, разработки в процессе реализации проекта?
— Безусловно. Поскольку мы представляем технический вуз, все наработки для «Умного города» в будущем можно переложить в учебные планы, рабочие программы, их можно будет преподавать и изучать. Все это в очередной раз будет работать на повышение качества подготовки нашего выпускника.
- Спасибо, Алексей Михайлович!
-Спасибо, Полина.