GlobalSign Blog

10 Aug 2018

Die Vorteile Smarter Cities

Smarte Städte sind attraktiv, das ist unmittelbar ersichtlich. Gleichzeitig verbreiten sich innovative IoT-Anwendungen und sorgen offensichtlich für Vorteile und mehr Effizienz. Ein Bereich, der aus IoT-Innovationen hervorgegangen ist, sind sogenannte "Smart Cities (intelligente Städte)".

[Eine Stadt ist dann als] „Smart City“ zu titulieren, wenn die Investitionen in das Humankapital, das soziale Kapital und in traditionelle (Transport) sowie moderne (IKT [Informations- und Kommunikationstechnologien]) Kommunikationsinfrastrukturen ein nachhaltiges ökonomisches Wachstum und eine hohe Lebensqualität befördern. Dies soll in einer Smart City mit einem vernünftigen Umgang mit natürlichen Ressourcen und einer partizipativen Governance einhergehen.” (Quelle)

Frei übersetzt heißt das, moderne Kommunikationstechnologien zu nutzen um Abläufe zu verbessern, neue Dienstleistungen zu entwickeln und letzten Endes Städte effizienter, kosteneffektiver und sicherer zu machen. Es wird erwartet, dass bis zum Jahr 2050 66 Prozent der Weltbevölkerung in Stadtlagen leben. Dies macht deutlicher als je zuvor, wie dringend wir innovative Konzepte und mehr Effizienz brauchen, um die Überbevölkerung zu bewältigen und Ressourcen sachgerecht zu verteilen.

Smart Cities und Smart Technology bieten viele praktische aber auch wirtschaftliche Vorteile. Hier konzentrieren wir uns auf vier Hauptbereiche, die in den letzten Jahren besondere Fortschritte gemacht haben.

Sicherheit

Die Sicherheit der Bürger ist für jede Stadt vorrangig. Eine mit Smart Cities verbundene Erwartung ist unter anderem Bürger durch bessere Überwachung auch besser schützen zu können. Über Closed Circuit Television (CCTV) Kameras zum Beispiel. CCTV selbst ist nicht gerade neu. Aber neue Technologien wie die Gesichtserkennung haben den Wert deutlich gesteigert. So verspricht man sich verdächtige oder gefährliche Personen zu identifizieren, bevor sie ein Verbrechen begehen oder auch Personen schnell zu erkennen, nachdem eine Straftat bereits begangen wurde. Aktuelle CCTV-Kameras können aber noch mehr. Sie überwachen Bewegungen, geben Feuer- und Rauchalarm aus, messen die Luftqualität, ver- und entriegeln Türen je nach wahrgenommener Situation und vieles mehr.

Hotlines und Panic Buttons in der ganzen Stadt, mit denen Gesetzeshüter schneller auf Notfälle reagieren können, gehören ebenfalls in die Sicherheitsszenarien smarter Städte. Panic Buttons sind an einem festen Standort installiert. Dadurch können Polizei und andere Einsatzkräfte den genauen Bereich lokalisieren und entsprechend reagieren. Smart Technology wie Verkehrsleitung hilft zusätzlich schneller am Ort des Geschehens zu sein. Diese kürzere Reaktionszeit verhindert unter Umständen Schlimmeres.

Smart Security ist Realität, zum Beispiel hier:

  • Nairobi, Kenya: hat ein neues Kommunikationsnetz eingeführt, das 1.800 CCTV-Kameras mit 195 Polizeistationen und 7.600 Polizisten verbindet.
  • Nanjing, China: hat vor den Asian Youth Games 2013 ein großflächiges Überwachungsformat eingeführt, ähnlich dem in Kenia. Inzwischen wurde das System auf die gesamte Stadt ausgeweitet.
  • Shanghai, China: hat ein ähnliches Überwachungssystem wie Nairobi und Nanjing eingeführt. Die Kriminalitätsrate ist seitdem um fast 30 Prozent gesunken, und die Reaktionszeit der Polizei schrumpfte auf durchschnittlich 3 Minuten pro Vorfall.
  • Washington, D.C.: hat begonnen, von Shotspotter produzierte "Schusssensoren" einzusetzen, die die Polizei sofort aufmerksam macht, wenn Schüsse fallen. Man muss die Polizei also nicht erst aktiv rufen.
  • Saudi Arabien: hat ein landesweites Notfall-SMS-Warnsystem eingeführt, das Handy-GPS verwendet, um Personen zu warnen, wenn sie sich in einer gefährlichen Gegend oder in der Nähe von Notfallszenarien befinden.

Mehr Effizienz in der Abfall- und Wasserwirtschaft

Ein beliebter Begriff, wenn es um Smart Cities geht, ist "Smart Water" - und nicht die Art, die man in Flaschen kaufen kann. Unter Smart Water versteht man "eine Wasser- und Abwasserinfrastruktur, die dafür sorgt, dass [Wasser] und die für seinen Transport benötigte Energie effektiv und effizient gehandhabt werden."

Die Wasser- und Abfallwirtschaft kämpft mit einer ganzen Reihe von Problemen: Wasser geht durch unbekannte Lecks und Verstopfungen verloren, es wird mehr Wasser verbraucht als nötig, eine unzureichende Wasserqualität wird nicht rechtzeitig festgestellt, für den Transport von Wasser und Abfall wird zu viel Energie aufgewendet und so weiter.

Eine Lösung, zu der auch ein intelligentes Wassersystem gehört, sind Smart Water Grids (intelligente Wassernetze) (SWGs). Sie gewährleisten die Sicherheit der zur Verfügung gestellten Wassermenge und überwachen den Verbrauch. Fachleute können mithilfe von SWGs die in der Abfall- und Wasserwirtschaft transportierte Wassermenge genauer überwachen und sicherstellen, dass für die spätere Nutzung die richtige Wassermenge zugeteilt wird. Sie können zusätzlich die Wasserqualität testen, so dass die Konsumenten das Wasser bedenkenlos nutzen können. Smart Water Meter (intelligente Wasserzähler) erkennen im Gegensatz zu mechanischen Zählern einen zu geringen Wasserfluss in Rohren und einen möglichen Rückfluss. Beides gefährdet unter Umständen den Betrieb des Systems.

Schließlich bewerten intelligente Pumpen und Ventile die Umgebungsbedingungen und Signale, die sie über Sensoren erhalten und passen ihre Aktivitätsrate entsprechend an. Pumpen mit variabler Drehzahl beschleunigen oder verlangsamen dann anhand der von den Sensoren gewonnenen Daten. Ganz ähnlich passen intelligente Ventile den Durchfluss in Wasserleitungen an oder sperren ihn, je nachdem, was gerade nötig ist. Diese Maßnahmen sorgen dafür, dass deutlich weniger Wasser und Energie verschwendet werden und sie machen die Prozesse grundlegend effizienter.

Reale Anwendungen intelligenter Wassertechnologien:

  • Baltimore, Maryland: hat über 408.000 intelligente Wasserzähler installiert und automatisiert, um hohen Verbrauch, Lecks und Diebstahl zu erkennen. Gleichzeitig haben Kunden die Möglichkeit, ihre eigenen Verbrauchsdaten einzusehen.
  • Niederlande: hat Deichsensoren und Pumpstationen installiert und kombiniert diese Daten mit modellierten Wetterereignissen, um die Auswirkungen von Überschwemmungen und Dürren in der Region vorherzusagen und zu bekämpfen.
  • Castellon, Spainien: : ist dabei, 30.000 intelligente Wasserzähler zu installieren, die miteinander kommunizieren und den Durchfluss nach Bedarf anpassen, um effizient zu bleiben und gleichzeitig viel weniger Energie zu verbrauchen als mit herkömmlichen Zählern.

Mehr Bewusstsein für Verkehrs-/Infrastrukturprobleme

Ein großer Vorteil in vielen Smart Cities ist die Möglichkeit, bestimmte Verkehrslagen und häufige auftretende Engpässe durch Sensoren im Auto zu überwachen. Die gesammelten Daten sind zum Beispiel Bereiche in denen der Fahrer häufig schnell bremsen muss. Dies signalisiert ein hohes Verkehrsaufkommen sowie gefährliche Gebiete oder Kreuzungen, die zum Wohl der Allgemeinheit entschärft werden müssen. Unfallgefährdete Kreuzungen werden überdurchschnittlich stark überwacht und so umgestaltet, dass es den Verkehrsfluss erleichtert. Ein Beispiel. Fahrer sehen - aus einer bestimmten Richtung kommend - nicht ausreichend gut um eine Kurve. Müssen sie dann in Sekundenbruchteilen eine Entscheidung treffen, ist sie vielleicht falsch und es kommt zu einer Kollision.

Daneben kann Smart Technology etwa die Alterung von Geräten wie Ampeln und Fußgängerampeln überwachen, oder den Einfluss des Verkehrs auf die Umweltbedingungen bestimmen. Ein Beispiel dafür kommt aus Las Vegas (Nevada). Die Stadt hat eine Reihe von Sensoren an Kreuzungen installiert. Die Sensoren messen den Kohlendioxidgehalt in der Luft und bewerten die offenkundige Verkehrslage. Danach entscheiden sie, ob es günstig ist, die Ampelphasen kürzer zu schalten, sodass Autos nicht unnötig im Leerlauf sind und Abgase erzeugen.

Verkehrsmittel

Ein wichtiger Aspekt jeder Stadt ist die Fähigkeit, Güter, Dienste und Menschen effizient zu transportieren. Ineffiziente Verkehrsmittel, egal ob durch übermäßigen Leerlauf aufgrund von Verkehr oder eine zu große Abhängigkeit von eigenen Fahrzeugen, erhöhen die Schadstoffemissionen. Daher suchen viele Städte nach intelligenten Technologien, um Fahrten zu optimieren und alternative Möglichkeiten für Privatpersonen zu schaffen.

Ein Weg sind Handy-Apps, die Zeitschätzungen für Züge, Busse und andere öffentliche Verkehrsmittel erlauben. Die App sollte Zeitschätzungen für jede genommene Route enthalten und für alternative Routen in der Stadt verfügbar sein, um auch die aktuellen Verkehrslagen widerzuspiegeln. Diese vergleichsweise einfache Methode gibt nachvollziehbare Kriterien an die Hand, ob man besser ein individuelles oder ein öffentliches Verkehrsmittel wählt.

Ein weiterer wichtiger Trend sind Elektrofahrzeuge oder EVs. Elektrofahrzeuge eliminieren Emissionen, die normalerweise von benzinbetriebenen Fahrzeugen ausgehen. Viele Staaten schaffen jetzt "Power Strips" oder große Gebiete mit Ladestationen für Elektrofahrzeuge in freien Arealen ihrer Stadt, um die Nutzung von Elektrofahrzeugen zu fördern. Eine weitere wachsende Alternative ist die Möglichkeit in größeren Städten, Fahrräder zu mieten (oft über Handy-Apps), statt unbedingt Fahrzeuge zu nutzen, die Emissionen erzeugen. Beide Alternativen senken die Luftverschmutzung und kommen langfristig allen zugute.

Die Zukunft der Smart Cities

Smart Cities haben ganz offensichtlich unzähligen Vorteile und sind eine Investition in die Zukunft sind. Sie sind effizienter und nachhaltiger und sie verbessern die Lebensbedingungen ihrer Einwohner. Wir leben in einer Welt, die sich Tag für Tag stärker vernetzt. Dahinter gibt es kein zurück. Wir sollten vielmehr sicherstellen, dass globale Vorteile auch lokal ankommen. Von Smartphones über Smart Water bis hin zu Smart Cities wird die Welt intelligenter und ihre Bewohner müssen mithalten.

Das IoT-Team von GlobalSign arbeitet aktuell mit Unternehmen auf dem Smart-City-Markt zusammen und bietet PKI-basierte Lösungen, mit deren Hilfe Führungskräfte ihre vernetzte Infrastruktur schützen und optimieren können. Dazu in Kürze mehr.

Über den Autor

Ian bringt während seines Sommerpraktikums bei GlobalSign seine Schreibfähigkeiten ein und schnuppert die Luft der Cybersicherheitswelt.

von Ian Low

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