اینترنت اشیاء (IoT) یک الگوی ارتباطی جدید است که آینده ای شگفت انگیز را پیش بینی می کند، که در آن اشیاء زندگی روزمره دستگاههایی که طور معمول از آنها استفاده میکنیم به میکروکنترلرهایی متصل میشوند که آنها را قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر می.کند و این چنین بخشی جدایی ناپذیر از اینترنت خواهند شد. اینترنت اشیا در مفهوم میکوشد تا روز به روز اینترنت را در زندگی پراتیکال مردم فراگیرتر کند. علاوه بر این، با ایجاد دسترسی آسان و تعامل با طیف گسترده ای از دستگاهها مانند دستگاههای لوازم خانگی، دوربین های نظارتی، دستگیره و قفل هوشمند سنسورها محرک،ها، نمایشگرها و تاچ پنل ها وسایل نقلیه و غیره آنها را با یکدیگر ادغام و در راستای هم پوشانی خدمات آنان می کوشد.
اینترنت اشیا، از حجم و تنوع بالقوه و عظیم دادههای تولید شده توسط اشیای روزمره برای ارائه خدمات جدید به شهروندان شرکتها و ادارات دولتی استفاده می.کند. این پارادایم در واقع در بسیاری از حوزه های مختلف مانند اتوماسیون خانگی اتوماسیون صنعتی کمکهای ،پزشکی مراقبتهای بهداشتی سیار، کمک به سالمندان، مدیریت هوشمند انرژی و شبکههای هوشمند خودرو مدیریت ترافیک و بسیاری موارد دیگر کاربرد پیدا خواهد کرد.
مفهوم شهر هوشمند و خدمات آن
طبق تحقیقات Pike در مورد شهرهای هوشمند سود بازار شهر هوشمند چند سال صدها میلیارد دلار تخمین زده می شود که هزینه سالانه آن به نزدیک به ۱۶ میلیارد می رسد این بازار از پیوند متقابل بخشهای کلیدی صنعت و خدمات مانند حاکمیت ،هوشمند حمل و نقل هوشمند، ابزارهای هوشمند، ساختمانهای هوشمند و محیط باز هوشمند سرچشمه میگیرد. این بخشها همچنین در پروژه شهرهای هوشمند اروپا (http://www.smart-cities.eu) برای تعریف معیار رتبه بندی در نظر گرفته شده اند که میتواند برای ارزیابی سطح «هوشمندی شهرهای اروپایی مورد استفاده قرار گیرد با این وجود، بازار شهر هوشمند به دلیل تعدادی از موانع سیاسی فنی و مالی هنوز واقعاً رشد نکرده است.
در بعد سیاسی، مانع اصلی انتساب قدرت تصمیم گیری به ذینفعان مختلف است. یک راه ممکن برای حذف این مانع نهادینه کردن کل فرآیند تصمیم گیری و اجرا متمرکز کردن برنامه ریزی استراتژیک و مدیریت جنبه های شهر هوشمند در یک بخش اختصاصی در شهر است از جنبه ،فنی مهمترین مشکل مربوط به عدم تعامل فناوریهای ناهمگن دستگاههاست که در حال حاضر در شهر مورد استفاده قرار میگیرند.
مصرف انرژی شهر
همراه با خدمات نظارت بر کیفیت هوا اینترنت اشیا شهری ممکن است خدماتی را برای نظارت بر مصرف انرژی در کل شهر ارائه دهد بنابراین مقامات و شهروندان را قادر میسازد تا دید واضح و دقیقی از میزان انرژی مورد نیاز مناطق مختلف داشته باشند خدمات روشنایی ،عمومی حمل و نقل، چراغ های راهنمایی دوربینهای کنترل گرمایش سرمایش ساختمانهای عمومی و غیره این امر به نوبه خود، شناسایی منابع اصلی مصرف انرژی و تعیین اولویتها به منظور بهینه سازی رفتار آنها را ممکن می سازد. برای به دست آوردن چنین خدماتی دستگاههای نظارت بر مصرف برق باید با شبکه برق شهر یکپارچه شوند. علاوه بر این ارتقای این خدمات برای کنترل ساختارهای تولید برق محلی مانند) پنلهای فتوولتائیک نیز امکان پذیر خواهد بود.
سرویس پارک هوشمند مبتنی بر حسگرهای جاده ای و نمایشگرهای هوشمند است که رانندگان را در امتداد بهترین مسیر برای پارک در شهر هدایت می.کند مزایای این خدمات بسیار زیاد است زمان سریع تر برای تعیین محل پارکینگ به معنی انتشار کمتر CO از خودرو تراکم ترافیک کمتر و شهروندان شادتر است. سرویس پارکینگ هوشمند را میتوان به طور مستقیم در زیر ساخت اینترنت اشیاء شهری ادغام کرد، زیرا بسیاری از شرکتها در اروپا در حال ارائه محصولات برای این برنامه هستند علاوه بر این، با استفاده از فناوریهای ارتباطی کوتاه برد مانند شناسههای فرکانس رادیویی (RFID) یا ارتباطات میدان نزدیک (NFC)، می توان یک سیستم تأیید الکترونیکی مجوزهای پارک در مکانهای اختصاص یافته برای ساکنان یا معلولان را تحقق بخشید.
نظارت بر صدا
صدا را می توان به عنوان نوعی آلودگی صوتی به همان اندازه که اکسید کربن (CO) برای هواست)، مشاهده کرد. از این نظر مقامات شهری قبلاً قوانین خاصی را برای کاهش میزان سروصدا در مرکز شهر در ساعات مشخصی وضع کرده اند یک IoT شهری میتواند یک سرویس نظارت بر نویز برای اندازه گیری میزان نویز تولید شده در هر ساعت معین در مکانهایی حاص ارائه دهد. علاوه بر ساختن یک نقشه فضا-زمانی از آلودگی صوتی در منطقه از چنین سرویسی میتوان برای تقویت امنیت عمومی نیز با استفاده از الگوریتم های تشخیص صدا استفاده کرد که میتواند به عنوان مثال، سر و صدای سقوط شیشه یا دعوا را تشخیص دهد. از این رو این سرویس میتواند هم آرامش شبها در شهر و هم اعتماد صاحبان مؤسسات عمومی فعال در این حوزه را بهبود بخشد، اگرچه نصب آشکارسازهای صدا یا میکروفونهای محیطی کاملاً بحث برانگیز است زیرا نگرانیهایی آشکار در خصوص حفظ حریم خصوصی برای این نوع نظارت وجود دارد.
در نهایت در رابطه با بعد ،مالی یک مدل کسب و کار واضح و شفاف هنوز وجود ندارد، اگرچه برخی ابتکارات، برای پر کردن این شکاف اخیراً انجام شده است وضعیت نامطلوب اقتصاد جهانی که باعث کاهش عمومی سرمایه گذاری در خدمات عمومی شده است مشکل آفرین است این وضعیت مانع از تبدیل شدن بازار بالقوه عظیم شهر هوشمند به واقعیت می.شود یک راه ممکن برای خروج از این بن بست، ابتدا توسعه آن دسته از خدماتی است که سود اجتماعی را با بازده بسیار روشن پس میدهند، مانند پارکینگ هوشمند و ساختمانهای هوشمند و از این امر عنوان کاتالیزور برای سایر خدمات عمل خواهند کرد.
تراکم ترافیک
یکی دیگر از خدماتی که میتواند توسط اینترنت اشیاء شهری فعال شود شامل نظارت بر تراکم ترافیک در شهر است. حتی اگر سیستمهای نظارت بر ترافیک مبتنی بر دوربین در حال حاضر در بسیاری از شهرها در دسترس و مستقر هستند ارتباطات گسترده کم مصرف میتواند منبع متراکم تری از اطلاعات را در اختیار ما بگذارد. نظارت بر ترافیک ممکن است با استفاده از قابلیتهای سنجش و GPS نصب شده بر روی وسایل نقلیه مدرن ، و همچنین استفاده ترکیبی از سنسورهای کیفیت هوا و حسگرهای صوتی در امتداد یک جاده مشخص، محقق شود این اطلاعات برای مقامات شهری و شهروندان اهمیت زیادی دارد: اولی برای نظم بخشیدن به ترافیک و اعزام پلیس راهنمایی رانندگی در جایی که نیاز است و دومی برای برنامه ریزی رسیدن به اداره یا برنامه ریزی بهتر برای خرید به مرکز شهر.
اگرچه هنوز تعریف رسمی و پذیرفته شده ای از شهر” هوشمند وجود ندارد اما هدف نهایی استفاده بهتر از منابع عمومی افزایش کیفیت خدمات ارائه شده به شهروندان و در عین حال کاهش هزینه های عمومی است. یعنی یک زیرساخت ارتباطی که دسترسی یکپارچه ساده و مقرون به صرفه به انبوهی از خدمات عمومی را فراهم میکند در نتیجه فارغ از ایجاد ارزشهای افزوده با یکی کردن خدمات دستگاه های مختلف راحتی شهروندان را تضمین می.کند اینترنت اشیا ،شهری در واقع ممکن است در مدیریت و بهینه سازی خدمات عمومی سنتی مانند حمل ونقل و پارکینگ روشنایی، نظارت و نگهداری مناطق عمومی، میراث فرهنگی، جمع آوری زباله سلامت بیمارستانها و مدرسه و… به کار رود. علاوه بر این، در دسترس بودن انواع مختلف دادههای جمع آوری شده توسط اینترنت اشیا شهری میتوان حدس زد که مورد سو استفاده دولتها برای افزایش نظارت و اعمال قدرت نسبت به شهروندان به کار رود.
چالشهای پیش رو با اینترنت اشیا
با این حال با وجود زمینه های خدماتی گوناگون و حوزه های مختلفی که آی او تی قصد ورود به آن را دارد، برطرف کردن همه نیازهای ممکن واقعا چالش برانگیز است این دشواری منجر به تکثیر پیشنهادهای مختلف و گاهی اوقات ناسازگار برای تحقق عملی سیستمهای اینترنت اشیا شده است. بنابراین، از منظر سیستم، تحقق یک شبکه IoT ، همراه با خدمات و دستگاههای مورد ،نیاز به دلیل تازگی و پیچیدگیاش هنوز فاقد روشهای معین و تثبیت شده است علاوه بر مشکلات فنی پذیرش پارادایم اینترنت اشیا نیز به دلیل فقدان یک برند تجاری که بتواند سرمایه گذاریهای لازم را انجام دهد به مشکل برخورده است.
اینترنت اشیاء (IoT) در شهرها
در این سناریوی ،پیچیده کاربرد پارادایم اینترنت اشیا در بافت شهری از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا به نیازهای بسیاری از دولتها برای اتخاذ راه حلهای فناوری اطلاعات و ارتباطات در مدیریت امور عمومی و نظارت حداکثری بر شهروندان پاسخ میدهد و این چنین است که ما در آینده ای قریب الوقوع شاهد شهرهای هوشمند بسیاری خواهیم بود
روشنایی هوشمند
به منظور پشتیبانی از دستورالعمل ۲۰-۲۰-۲۰، بهینه سازی راندمان روشنایی خیابان یک ویژگی حیاتی برای شهر است. به طور خاص این سرویس میتواند شدت لامپ خیابان را با توجه به زمان روز، وضعیت آب و هوا و حضور مردم بهینه کند برای اینکه به درستی کار کند باید چراغ های خیابان را در زیرساخت شهر هوشمند گنجاند.
اتوماسیون و سلامت ساختمانهای عمومی
یکی دیگر از کاربردهای مهم فناوریهای اینترنت اشیا نظارت بر مصرف انرژی و سلامت محیط در ساختمانهای عمومی (مدارس ادارات اداری و موزه ها با استفاده از انواع مختلف حسگرها و محرکها است که نورها و دما و رطوبت را کنترل می.کنند در واقع میتوان سطح راحتی افراد ساکن در این محیط ها را افزایش داد که ممکن است از نظر افزایش راندمان کاری نیز بازدهی مثبتی داشته باشد و در عین حال هزینه های گرمایش سرمایش را کاهش داد.
سلامت ساختمانها با اینترنت اشیا
نگهداری صحیح از بناهای تاریخی یک ،شهر مستلزم نظارت مستمر بر شرایط واقعی هر بنا و شناسایی مناطقی است که بیشتر در معرض تأثیر عوامل خارجی قرار دارند اینترنت اشیا شهری ممکن است یک پایگاه داده از سازه ساختمان را فراهم کند که توسط حسگرهای مناسب واقع در ساختمانها، مانند سنسورهای ارتعاش و تغییر شکل برای نظارت بر تنش ساختمان سنسورهای عوامل آب و هوایی در مناطق اطراف برای نظارت بر سطح آلودگی و دما و سنسورهای رطوبت برای داشتن یک توصیف کامل از شرایط محیطی، جمع آوری شده است. این پایگاه داده باید نیاز به آزمایشهای ساختمانی و دوره ای پرهزینه را کاهش دهد و امکان نگهداری و تعمیرات هدفمند و فعال را فراهم کند در نهایت ترکیب خوانش ارتعاش های زمین به منظور مطالعه و درک بهتر تاثیر زلزلههای خفیف بر ساختمانهای شهر امکان پذیر خواهد بود. این پایگاه داده می تواند به منظور آگاهی شهروندان از مراقبتهای انجام شده در حفظ میراث تاریخی شهر در دسترس عموم قرار گیرد اما تحقق عملی این سرویس مستلزم نصب حسگرها در ساختمان ها و مناطق اطراف و اتصال آنها به سیستم کنترل مرکزی است که ممکن است نیاز به سرمایه گذاری اولیه برای ایجاد زیرساخت‌ها داشته باشد.
مدیریت پسماند به دلیل هزینه خدمات و مشکل ذخیره زباله در محل های دفن زباله، مشکل اصلی بسیاری از شهرهای مدرن است با این حال نفوذ عمیق تر راه حلهای ICT در این حوزه ممکن است منجر به صرفه جویی قابل توجه و مزایای اقتصادی و زیست محیطی شود به عنوان مثال استفاده از سطل زباله هوشمند که حجم زباله را تشخیص میدهد و امکان سرعت دهی به مسیر کامیونهای جمع آوری را فراهم می کند، می تواند هزینه جمع آوری زباله را کاهش داده و کیفیت تسریع را بهبود بخشد.
کیفیت هوا با اینترنت اشیا
اتحادیه اروپا رسماً دستورالعمل انرژیهای تجدیدپذیر ۲۰-۲۰-۲۰ را تصویب کرد که اهداف کاهش تغییرات آب و هوایی را برای دهه آینده تعیین می.کند کاهش مصرف انرژی از طریق بهبود بهره وری انرژی تا سال ۲۰۲۰ و افزایش ۲۰ درصدی استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر تا سال ۲۰۲۰. اینترنت اشیا شهری می تواند ابزاری برای نظارت بر کیفیت هوا در مناطق شلوغ پارکها یا مسیرهای تناسب اندام باشد. به این ترتیب، افراد همیشه میتوانند سالم ترین مسیر را برای فعالیت در فضای باز پیدا کنند و می توانند به طور مداوم به برنامه آموزشی مورد علاقه خود متصل شوند تحقق چنین خدماتی مستلزم آن است که حسگرهای کیفیت هوا و آلودگی در سرتاسر شهر مستقر شوند و دادههای حسگر به صورت عمومی در اختیار شهروندان قرار گیرد.
نتیجه گیری
در این مقاله، راه حلهای موجود برای اجرای اینترنت اشیا شهری را تحلیل کردیم فن آوریهای مورد بحث به استاندارد بودن نزدیک شدهاند و مهندسین این صنعت در حال حاضر در تولید دستگاههایی فعال هستند که این خدمات را ارائه میدهند شاید به زودی زود شاهد شهرهای بزرگ تماما هوشمند در کنار خانه‌های هوشمند با به کارگیری فناوری اینترنت اشیا باشیم.
