Die entscheidende Rolle des IoT bei der Umgestaltung smarter Infrastruktur

Laut der Studie "Improving Internet of Things (IoT) Security with Software-Defined Networking" (Verbesserung der Sicherheit des Internets der Dinge (IoT) [1] mit softwaredefinierten Netzwerken) können wir bis 2025 mit rund 76 Milliarden vernetzten IoT-Geräten rechnen. Dazu gehören industrielle IoT-Geräte, medizinische Wearables, vernetzte Fahrzeuge, Smart-Home-Produkte und smarte Städte.

Das IoT verstehen

IoT ist eine weit gefasste Definition von Geräten, die über ein Netzwerk mit Internetverbindung arbeiten und miteinander kommunizieren. Dazu gehören Smartphones, Computer und smarte Haushaltsgeräte wie Thermostate und Haushaltsgeräte, aber auch anspruchsvollere Technologien. IoT-Geräte nutzen smarte Sensoren, künstliche Intelligenz und Überwachung.

In smarten Städten können IoT-Geräte eingesetzt werden, um verschiedene Komponenten des städtischen Lebens zu bewerten, zu überwachen und anzupassen, z. B. Abfallentsorgungssysteme, Beleuchtung, Verkehrsmuster und Effizienz.

IoT für smarte Städte

Smarte Städte nutzen das IoT auf innovative Weise, um Nutzerdaten zu sammeln, zu überwachen, aufzuzeichnen und zu analysieren, um bessere Dienstleistungen, Versorgungseinrichtungen und Infrastrukturen anzubieten. Hier sind einige Beispiele dafür, wie das IoT in smarten Städten bereits genutzt wird:

• Smarte Stromnetze
  Smarte Stromnetze sind für die Ressourcenschonung innerhalb einer smarten Infrastruktur von entscheidender Bedeutung. Amsterdam ist ein großartiges Beispiel für diese Entwicklung. Die Stadt hat Energiespeicher und Sonnenkollektoren für Häuser im smarten Stromnetz getestet. Mit diesem System können die Bewohner Energie speichern und so die Belastung des Stromnetzes in Spitzenzeiten verringern. Die Bewohner haben auch die Möglichkeit, die überschüssige Energie wieder an das Netz zu verkaufen.
• Smarte öffentliche Verkehrsmittel
  Wir haben bereits vernetzte Fahrzeuge auf der Straße, aber smarte Städte fügen eine weitere Ebene der Kommunikation zwischen Fahrern, Fahrzeugen und Infrastruktur hinzu. Funktionen wie Spracherkennung und standortbezogene Dienste können die Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug oder von Fahrzeug zu Infrastruktur erleichtern.
• Smarte Verbrauchszähler
  Smarte Verbrauchszähler sind eines der vorteilhaftesten vernetzten Geräte in einer smarten Stadt. Diese Verbrauchszähler sind mit Gebäuden und dem Stromnetz verbunden und liefern Versorgungsunternehmen wichtige Daten zur Steuerung des Energiebedarfs und zur Verfolgung des Verbrauchs, um Ressourcen zu sparen.
• Smarte Luftqualität
  Städte gehören zu den am stärksten verschmutzten Orten der Welt, was ein Gesundheitsrisiko für die Bewohner darstellen kann. Smarte Luftqualitätsmonitore können den Verschmutzungsgrad überwachen und die Bewohner warnen, egal ob sie sich in einem Gebäude oder im Freien befinden. Mit dieser Warnung können die Bewohner entscheiden, ob sie ein Gebäude evakuieren oder in Zeiten der Überlastung eine andere Route wählen, um die Luftverschmutzung zu verringern.
• Smartes Abfallmanagement
  Abfallmanagement ist notwendig, trägt aber zu hohen Kosten und Verkehrsstaus in geschäftigen Städten bei. Intelligente Systeme für das Abfallmanagement können die Belastung verringern, indem sie die Abfallbehälter überwachen und Warnungen senden, wenn sie voll sind. So kann das Abfallmanagementunternehmen die effizientesten Routen für die Abholung ermitteln.
• Smarte Videoüberwachung
  Videoüberwachung ist ein nützliches Instrument für smarte Städte, aber auch eines der umstrittensten. Die Strafverfolgungsbehörden nutzen smarte Geräte, um den Verkehr auf der Autobahn zu überwachen, Mautgebühren zu erheben und gestohlene Fahrzeuge zu orten. Die Kontroverse rührt von den Bedenken der Bürger hinsichtlich der Privatsphäre und der Datensicherheit her, die anfällig für Sicherheitsverletzungen sein können.

Die besten Beispiele für smarte Städte

Europa ist international führend bei der Entwicklung von smarten Städten und hat andere Nationen dazu ermutigt, in die Entwicklung von smarten Städten zu investieren. Hier sind einige der besten Beispiele:

• London:
  London hat ein smartes Parkprojekt eingeführt, das Autofahrern das schnelle Auffinden von Parkplätzen ermöglicht und so die Verkehrsüberlastung in Stoßzeiten verringert.
• Paris:
  Die Stadt hat einen Vorschlag für Hochhäuser mit positiver Energiebilanz erarbeitet, die die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 75 %reduzieren könnten.
• Amsterdam:
  Amsterdam gehört zu den besten Städten der Welt und hat mit der Open-Source-App City Data, die es jedem ermöglicht, auf die Informationen zuzugreifen und Daten hinzuzufügen, eine innovative Anwendung für die smarte Stadttechnologie gefunden. Die App ermöglicht es den Nachbarn, sich direkt zu vernetzen und Streitigkeiten selbst zu lösen, was den Verwaltungsaufwand für die Stadt selbst reduziert.
• New York City:
  New York ist eine riesige Stadt mit starkem Verkehr, der oft zu Unfällen, Verletzungen und Todesfällen führt. Durch den Einsatz von IoT-Geräten zwischen Fahrzeugen, zwischen Infrastrukturen und Fußgängern sowie zwischen Fahrzeugen und Infrastrukturen reduziert die Stadt verkehrsbedingte Verletzungen und Todesfälle.
• San Francisco:
  San Francisco nutzt ebenfalls ein smartes Verkehrssystem mit Funktionen wie Transit Signal Priority, Emergency Vehicle Preemption und Multimodal Intelligent Traffic Signal Systems, um Kollisionen zu reduzieren, die Sicherheit zu verbessern und die Reaktionszeiten bei Notfällen zu verkürzen.

IoT für smarte Gebäude

Smarte Gebäude sind entscheidend für die Entwicklung smarter Städte und die Bewältigung der Herausforderungen des Klimawandels und des globalen Energiebedarfs. Smarte Gebäude können nützlich sein, um Netto-Null-Ziele, Interoperabilität und Sicherheit zu erreichen.

Was sind smarte Gebäude?

Smarte Gebäude sind IoT-fähige Gebäude, die mit anderen IoT-Geräten kommunizieren können. Viele smarte Gebäude sind bereits in Häusern zu finden, wie z.B. smarte Thermostate und smarte Wassersensoren. Komplexe Gebäude können von dieser Technologie profitieren, um die Nutzung von Lüftungs-, Heizungs-, Kühl-, Strom- und Wassersystemen zu optimieren. Anwendungen für smarte Gebäude

Gebäude verbrauchen 30 % der weltweiten Energie und tragen zu 40 % der CO₂-Emissionen bei. Die Möglichkeiten des IoT, wie Datenerfassung, Sensoren, Cloud-Fähigkeit und künstliche Intelligenz, ermöglichen es den Komponenten, miteinander zu kommunizieren, um den Energieverbrauch zu optimieren und gleichzeitig den Komfort der Bewohner zu gewährleisten.

Ältere Gebäude können zu smarten Gebäuden aufgerüstet werden, um Energie zu sparen und den Komfort zu maximieren. Smarte Gebäude können in einer kleinen Anzahl in der ganzen Stadt errichtet werden, um eine Grundlage für eine zukünftige Skalierung zu schaffen.

Die Zukunft der smarten Städte

IoT hat in smarten Städten praktisch unbegrenzte Möglichkeiten, von Parkuhren über optimierte Gebäude bis hin zu Überwachungssystemen. IoT-fähige Ökosysteme können den Städten helfen, ihre Dienstleistungen zu optimieren, um die Lebensqualität der Einwohner zu verbessern, Abfall zu reduzieren, die öffentliche Sicherheit zu schützen und die natürlichen Ressourcen zu optimieren. Auch wenn das IoT schon jetzt vielversprechend ist, lässt sich nicht sagen, wie viel mehr es in Zukunft leisten kann.

Eine der wichtigsten Komponenten einer smarten Stadt ist ein Funktionsmodell, das sich effektiv skalieren lässt, insbesondere im Hinblick auf Herausforderungen wie Sicherheit und Konnektivität. Wenn die Grundlage erst einmal geschaffen ist, kann eine smarte Stadt schnell und effizient skalieren, mit geringeren Investitionen und besserer Funktionalität.

[1] Abdullah Al Hayajneh, Md Zakirul Alam Bhuiyan, Ian McAndrew, 02/2020