Kedy budeme bývať v Smart Cities?

V orientácii nám pomôže František Urban z partnerského Pc Revue, ktoré sa o. i venuje aj tejto problematike - najmä z technologického hľadiska. My budeme zas na "múdre mestá" musieť myslieť pri návrhoch samotných domov a v urbanistických riešeniach nových (i adaptciách jestvujúcich) mestských štruktúr.

Základom moderného Smart City (inteligentného mesta) je vysoká miera konektivity a efektivity, ktorá vychádza z automatizácie a zhromažďovania dát z rôznych senzorov. Jeho dôležitým prvkom je teda internet vecí. Úlohou Smart mesta je zlepšovanie kvality života obyvateľov a takisto zabránenie kolapsu dopravy. Vývoj týmto smerom je nevyhnutný. Viac ako 53 % populácie žije v mestách a v budúcnosti toto číslo bude ešte viac narastať. Do roku 2025 bude na svete viac ako 37 miest s viac ako 10 miliónmi obyvateľov a už dnes žije v metropolitných oblastiach Šanghaja, Pekingu či juhokórejského Soulu viac ako 20 miliónov ľudí.

Inteligentné mestá predstavujú veľké projekty s realizáciou na dlhé roky a každý štát si pod nimi predstavuje niečo iné. Kým v niektorých prípadoch sa do popredia dáva napríklad používanie senzorov na to, aby bolo možné efektívne riadiť svetelnú signalizáciu a čo najviac obmedziť dopravné zápchy, pre iné mestá môže byť prioritou automatizácia systému MHD či podpora turistického ruchu formou elektronických informačných tabúľ a príbuzných služieb. Vzhľadom na rozdielne pohľady sa nedá presne určiť moment, keď sa už mesto dá označiť za „smart“. Isté je, že postupom času budú jednotlivé mestá integrovať pokročilé počítačové systémy a senzory čoraz viac a celý koncept inteligentných miest bude oveľa komplexnejší.

Zastávka ako elektronické srdce ulice

V americkom meste Kansas City v štáte Missouri s konceptom inteligentného mesta začali formou novej generácie zastávok električiek. Mesto buduje 3,5km dlhú električkovú trať na zlepšenie dopravy v centre mesta v spolupráci so spoločnosťou Cisco. Na trase sa stavia 16 nových zastávok, vybavených interaktívnymi kioskami s veľkými informačnými displejmi, ktoré poskytujú cestujúcim informácie o doprave a zároveň slúžia ako Wi-Fi hotspoty. Zastávky budú pomocou senzorov monitorovať okolitú situáciu, pričom nejde len o cestnú premávku, ale aj prejavy počasia (napríklad na koordináciu snežných pluhov). Cisco plánuje takisto spustiť voliteľnú komunikáciu so smartfónmi cestujúcich (ak ju používatelia povolia), ktorí môžu byť informovaní o lokálnych reštauráciách, obchodoch či aktuálnej situácii v meste. Celý projekt stojí mesto viac ako 100 miliónov dolárov (na čom sa však najviac podieľa stavba električkovej trate, nie smart zastávok) a jeho dokončenie sa plánuje v lete tohto roku. Cestujúci budú môcť využívať prepravu a takisto príslušné elektronické a internetové služby úplne zadarmo. Mesto si sľubuje, že peniaze prinesie napríklad integrovanie reklamného systému, ktorý bude zameraný na miesta a firmy sídliace v okolí trasy, a preto bude pre cestujúcich veľmi relevantný (ponuky blízkych reštaurácií a podobne).

S autobusovými zastávkami experimentuje aj Londýn. Na niekoľkých miestach sa objavili informačné tabule s nízkymi nárokmi na napájanie (elektronický papier), ktoré zobrazujú cestovný poriadok a takisto informácie o tom, kedy jednotlivé spoje dorazia. Cestujúci môžu tabule ovládať a zobraziť si napríklad aktuálne polohy spojov na mape. Tabule sú pripojené do mobilnej siete a možno ich aktualizovať a ovládať na diaľku z mestskej centrály. V prípade, že zastávka je napríklad z dôvodu práce na cestách nefunkčná, operátori môžu na displejoch zobraziť varovnú správu a zobraziť cestu k najbližšej alternatíve.

V Paríži sa so smart zastávkami experimentuje už od roku 2012. Keďže s výsledkami bolo mesto spokojné, v minulom roku sa začalo s postupným nahradzovaním všetkých 2000 autobusových zastávok. Cestujúcim poskytnú množstvo služieb. Samozrejmosti sú bezplatný Wi-Fi hotspot a veľká dotyková informačná obrazovka, na ktorej sa zobrazuje mapa a čas príchodu najbližších spojov. Pre zrakovo postihnuté osoby zastávky poskytujú aj tlačidlá na štandardizovaných miestach, ktoré informácie oznamujú hlasovo. Zastávka je takisto vybavená množstvom portov USB na nabíjanie smartfónov a informačné displeje okrem času príchodu spojov zobrazujú aj množstvo doplnkových informácií o okolí, ako napríklad najbližšie lokality na požičanie bicykla či polohu zastávok iných dopravných systémov (napríklad metra). Na strieškach sú osadené solárne panely, ktoré pomáhajú so šetrením energie odoberanej z mestskej elektrickej siete. Zrejme najviac má dnes projekt smart mesta rozbehnutý španielska Barcelona. Od roku 2013 sa počet verejných Wi-Fi hotspotov zväčšil zo 62 na 670 a len na zvýšenie elektrickej efektivity mesto v posledných rokoch nainštalovalo už niekoľko desiatok tisíc senzorov. Podobne ako v iných mestách aj v Barcelone sa často na konektivitu používajú zastávky mestskej hromadnej dopravy, vybavené zároveň aj informačnými displejmi. Zaujímavé je, že prostredníctvom NFC si z nich môžu cestujúci okamžite stiahnuť mobilnú aplikáciu, v ktorej nájdu všetky potrebné informácie o cestovaní po meste. 

Inteligentné pouličné osvetlenie a parkovanie

V preplnených veľkomestách je parkovanie často frustrujúci zážitok. To koniec koncov pozná každý vodič, ktorý sa už v okolí centra veľkých miest zúfalo točil autom niekoľko desiatok minút. Od inteligentného mesta sa očakáva, že obyvateľom sprostredkuje ľahké parkovanie a takisto aj férovejšie parkovacie poplatky. Vodičov k najbližším voľným miestam (monitorovaným senzormi) naviguje mobilná aplikácia a v momente, keď parkovacie miesto opustia, aplikácia zo spárovanej platobnej karty stiahne požadovaný parkovací poplatok. Vodiči tak nemusia hľadať mince do automatu a ani nijako plánovať to, kedy sa k autu vrátia (napríklad z dôvodu, že lístok kúpili len na hodinu). Nikdy sa nestane, že by zaplatili za čas, ktorý už na parkovacom mieste nestoja. Časovač aplikácie si totiž sumu môže účtovať aj na sekundu presne.

Takýto systém má skúšobne v prevádzke napríklad Barcelona. Parkovacie miesta sú monitorované senzormi Fastprk vsadenými do cesty. Ide o malé valčeky s veľkosťou 13 × 8 cm, na ktorých umiestnenie sa rýchlo navŕta príslušný otvor vrtákom priamo do asfaltu. Auto nad ním rozpozná magnetický senzor a následne vyšle informáciu rádiovým vysielačom (pásmo ISM) do zbernej stanice. Batéria vydrží zariadeniu na niekoľko rokov. Systém je v testovacej prevádzke už viac ako rok a v súčasnosti už pomocou aplikácie ApparkB nachádza a platí za parkovanie až 4000 vodičov denne. Senzory Fastprk skúšobne aplikovali už aj ďalšie mestá, ide napríklad o Dubaj alebo Montreal. Najväčší systém však má ruská metropola. Od roku 2013 Moskva používa 12 000 parkovacích senzorov Fastprk. Systémy pritom nielen skracujú čas na nájdenie parkovacieho miesta na polovicu, ale sa aj pozitívne prejavujú na znížení počtu dopravných nehôd, zápch a takisto aj na zlepšení kvality ovzdušia. Všetko len vďaka tomu, že parkovanie je efektívnejšie.

Mnohé mestá smerujú v rámci konceptu Smart City aj k lepšiemu osvetleniu. V Barcelone sa projekt inteligentných pouličných lámp rozbehol v roku 2012 a bol dokončený v roku 2014. Vymenilo sa pri ňom dovedna 1100 pouličných lámp. Každá z nich je vybavená LED osvetlením a senzormi pohybu. Len čo v nočných hodinách nie je nablízku pohybujúca sa osoba alebo auto, lampa výrazne zníži intenzitu osvetlenia na ušetrenie energie. Mnohé z lámp plnia takisto funkciu vysielača Wi-Fi, zvyšujúc tak počet bezplatných hotspotov pre obyvateľov a návštevníkov mesta. Stlmovanie osvetlenia prináša mestu až 30 % úsporu na energii a podobný systém osvetlenia testuje už aj škótsky Glasgow.

Inteligentné lampy však môžu zájsť aj oveľa ďalej. Spoločnosť Verizon prezentovala na septembrovej výstave Super Mobility Week v Las Vegas už niekoľko rokov vyvíjaný projekt inteligentnej lampy, ktorá okrem sledovania okolia a znižovania jasu osvetlenia v neprítomnosti osôb alebo áut ponúka aj monitorovanie ďalších udalostí. V základe ide o meranie kvality ovzdušia, ktoré je v prípade potreby doplnené aj o monitorovanie hladiny vody (pri záplavách), seizmický detektor na zisťovanie otrasov (zemetrasenie, bezpečnosť mostov) alebo o kamerový systém na potlačenie zločinu. Lampa má ďalej integrovaný reproduktor, ktorý možno použiť na prehrávanie hudby či varovných hlásení. Súčasťou môže byť aj veľký displej, ktorý slúži ako informačná tabuľa, informujúca napríklad o počte voľných parkovacích miest či o tom, kedy zaviera supermarket, pri ktorom lampa stojí. V prípade, že je pri ceste, môže oznamovať napríklad to, že nasledujúca ulica je uzavretá, a zobrazovať obchádzku. Všetko je pritom riaditeľné na diaľku z centrály. Lampa môže byť preto veľmi vhodná v prípade núdze. Verizon pri predvádzaní ukazoval oznámenie o stratenom dieťati, ktoré sa zobrazuje na lampách v určenej oblasti. Rodič skrátka zavolá na centrálu, pričom zo smartfónu môže poslať aj fotografiu dieťaťa, ktoré sa zatúlalo, a operátori informáciu na lampách okamžite zobrazia. Lampy majú aj núdzové tlačidlo na privolanie pomoci, napríklad sanitky či požiarnikov. Jedna lampa stojí 6000 dolárov, cena však pri rôznej výbave kolíše, pričom sa ráta stým, že budú umiestnené v relevantnej vzdialenosti od seba, napríklad sto či viac metrov, a medzi nimi budú regulárne lampy. Osadený displej sa navyše môže použiť aj ako reklamná plocha na generovanie zisku pre mesto. 

Inteligentné zavlažovanie a odvoz smetí

Inteligentné mesto sa stará o mnohé svoje aspekty, pričom niektoré nemusia obyvatelia ani vôbec vidieť. Mnohé mestá majú veľké parky, slúžiace ľudom na relax, pričom v teplých dňoch vyžadujú údržbu aj z hľadiska zavlažovania. Prevádzka čerpadiel a dodávka použiteľnej vody do automatických zavlažovacích systémov však nie je zadarmo a lepšie plánovanie sprostredkované senzormi môže ušetriť nemalé peniaze. Barcelona už v dvoch tretinách svojich parkov rozmiestnila senzory vlhkosti a dažďa, ktoré monitorujú, kedy a ako silno v parkoch prší. Podľa tejto informácie sa následne plánuje automatické zavlažovanie, ktoré sa tak vyhne zbytočnému plytvaniu vody a elektriny potrebnej na obsluhu čerpadiel. Mesto takýmto spôsobom šetrí až 25 % vody určenej na zavlažovanie, čo sa spoločne s ušetrenou prevádzkou čerpadiel prevteľuje do úspor pol milióna eur ročne.

Barcelona je od roku 2014 priekopníkom aj v zavedení inteligentných odpadkových košov, ktoré používajú senzory zaplnenia. Len čo kôš dosiahne 80 % svojej kapacity, senzor to zaznamená a prostredníctvom mobilnej siete vyšle signál do operačného centra odvozu odpadu. Dáta načíta softvér od nemeckej spoločnosti MOBA Mobile Automation (pozri obrázok), ktorý znázorňuje zaplnené kontajnery na mape a určuje najvhodnejšie trasy pre smetiarske autá, ktoré ich vyvážajú. Autá tak vždy cestujú len k plným košom a nikdy nestrácajú čas prázdnymi alebo poloprázdnymi. Mesto týmto spôsobom šetrí až 10 % nákladov na vyvážanie odpadu, pričom zároveň zlikvidovalo problém s nepeknou situáciou, pri ktorej sú niekde koše preplnené tak, že sa smeti sypú na zem. Detekčný modul má podobu malého valčeka, ktorý sa pripevnení na akýkoľvek kontajner do výšky jeho veka. Modul obsahuje ultrazvukový senzor, mobilný vysielač a SIM kartu, prostredníctvom ktorej vysiela údaje o stupni zaplnenia cez mobilnú sieť. Je pritom celkom autonómny a vyžaduje len minimálne napájanie. Obsahuje klasickú jednorazovú lítiovú batériu, ktorá ho udrží v prevádzke až desať rokov.

Ešte o kus ďalej ide mesto Songdo. Pokiaľ ste o ňom ešte nikdy nepočuli, vedzte, že ide o odvážny projekt v Južnej Kórei, kde sa stavia celkom od nuly 65km južne od Soulu. Toto mesto s rozlohou 6 km2 je jeden z najväčších developerských projektov na svete, rátajúci s nákladmi viac ako 80 miliárd dolárov. Stavba mesta sa začala v roku 2010 a je hotové už na viac ako 70 %, dokončenie sa plánuje na rok 2018. Dnes v ňom žije už viac ako 130 000 ľudí. Songdo je prvé inteligentné mesto stavané od základu a je vybavené rozsiahlou plejádou senzorov a monitorovacích systémov dopravy. Environmentálny faktor má pritom vysokú prioritu. V meste je rozsiahla sieť cyklistických trás a 40 % územia zaberajú parky a iná zeleň. Nesmierne zaujímavý prvok mesta je ten, že v ňom nenájdete žiadne smetiarske autá. Odpadky z budov a takisto pouličných kontajnerov sú nasávané potrubím do podzemného zberného systému, kde dochádza k automatickému triedeniu (oddeľovanie plastov a kovov) a lisovaniu, recyklovaniu a prípadnému spaľovaniu na napájanie generátorov. Celý odpadkový systém mesta je dnes obsluhovaný neuveriteľným počtom len siedmich zamestnancov. 

Inteligentné riadenie dopravy

V rámci konceptu smart mesta sú veľké možnosti aj z hľadiska inteligentného dopravného značenia. V austrálskom Sydney boli napríklad v minulom roku uvedené do prevádzky elektronické informačné tabule, informujúce obyvateľov o chystanom čistení ulíc. V minulosti sa na rozmiestňovanie tabúľ a ich následný zber vynakladali značné finančné prostriedky a mesto sa to rozhodlo riešiť inteligentnejšie. Na uliciach sa rozmiestnili tabule s displejom z elektronického papiera, ktorý je napojený na informačný systém mesta cez mobilnú sieť a napájaný solárnym panelom. Mestu tak stačí do tabúľ rozoslať včas dátumy čistenia a hotovo. Len čo sa čistenie uskutoční, tabule sa zmažú. Všetko bez potreby neustáleho rozmiestňovania nových značení.

Inteligentné riadenie dopravy má veľký význam, pretože zápchy v hodinách, keď ľudia cestujú do práce a z práce, sa žiadnemu veľkému mestu skrátka nevyhnú. Mnoho miest, ako napríklad Glasgow, preto testuje podrobné monitorovanie dopravy pomocou senzorov v ceste, na základe ktorých sa upravujú časy svetelnej signalizácie na križovatkách, aby sa čo najviac zabránilo upchávaniu už v počiatkoch zhusťovania dopravy.

Ďaleko v tomto smere chce zájsť aj mesto Songdo, kde sa ráta s monitorovaním premávky cez čipy RFID v autách. Čipy budú v meste zrejme časom povinné a distribuované napríklad v nálepkách na čelné sklá, podobne ako sú v nemeckých mestách dnes povinné emisné nálepky. V autách budú nálepky s pasívnymi RFID (rádiofrekvenčné identifikátory), aké sa dnes umiestňujú do tovaru v obchodoch pri ochrane pred krádežou. Tak ako sú aktívne čítacie systémy umiestnené v obchodoch pri pokladniach, v Songdo budú na kritických úsekoch ciest. Na základe počtu prechádzajúcich áut a rýchlosti ich pohybu bude systém svetelnej signalizácie na križovatkách automaticky regulovaný na dosiahnutie čo najväčšej plynulosti. Systémy môžu v budúcnosti potenciálne slúžiť aj na iné účely, pričom uvažovať sa dá napríklad o tom, že bude dochádzať k automatickému pokutovaniu vodičov napríklad za prekročenie rýchlosti.

Cesta k efektivite

Analytická spoločnosť Juniper Research vyhlásila Barcelonu za najpokročilejšie smart mesto roka 2015. Vďaka veľkým investíciám a odvážnym projektom tak Barcelona prekonala Londýn, Singapur, New York a iné veľkomestá, v ktorých sú projekty v rámci Smart Cities takisto rozbehnuté vo veľkom. Investície do modernizácie sú síce pomerne vysoké, ale výsledok je taký, že mesto narába so všetkým oveľa efektívnejšie a investícia sa časom vráti na ušetrených nákladoch. 

Barcelona zverejnila odhady, podľa ktorých efektívne riadenie spotreby vody na základe senzorov už ušetrilo mestu viac ako 50 miliónov eur. Prostredníctvom šetrenia elektriny (inteligentné pouličné osvetlenie, manažment čerpadiel a podobne) šetrí viac ako 30 miliónov eur ročne. Senzory parkovacích miest nielen zlepšili dopravnú situáciu v meste, ale aj zvýšili príjem z parkovného o viac ako 45 miliónov eur ročne. Projekty internetu vecí v rámci mesta pritom vytvorili 47 000 pracovných miest. Rozsiahla sieť senzorov Barcelony je monitorovaná prostredníctvom softvérovej platformy Sentilo, vyvinutej špeciálne pre jej potreby. Systém je však v súčasnosti už s otvorených zdrojovým kódom a môže ho použiť a upravovať na svoje ciele akékoľvek iné mesto. Pokiaľ sa chcete dozvedieť viac, navštívte domovskú stránku projektu www.sentilo.io, kde si môžete prehliadnuť aj rozmiestnenie rôznych typov senzorov v Barcelone.

Mnohé mestá sa pri realizácii projektov nechcú hrať na vševedov a zapájajú do rozhodovania aj svojich obyvateľov. V Reykjavíku, hlavnom meste Islandu, môžu občania hlasovať za projekty realizované v rámci iniciatívy smart mesta na stránke Lepší Reykjavík (https://betrireykjavik.is). Každý mesiac mestská rada prerokuje najpopulárnejšie návrhy. Mesto už na najlepšie návrhy utratilo dva milióny eur. V Paríži funguje podobná stránka s názvom Ja mám nápad, pani starostka (https://idee.paris.fr), kde mesto vyčlenilo 500 miliónov eur na realizáciu nápadov, ktoré obyvatelia mesta navrhnú v období rokov 2014 až 2020.

Podobne ako automobily a elektrifikácia úplne zmenili podobu miest v minulosti, rovnaká zmena nás čaká aj pri veľkom nástupe internetu vecí. Premena bude tak ako v minulosti plynulá a mnohí ľudia si zmeny všimnú len málo. Transformácia však bude v nasledujúcich desaťročiach skutočne obrovská.

Text: František Urban

Článok bol publikovaný v partnerskom časopise PC Revue. Predplatné časopisu si môžete objednať na tomto linku, alebo sa môžete prihlásiť na odber newsletteru.