Jste zde

Smart City = automatizace fungování města

Antonín Vojáček, 2. Únor 2020 - 21:57

Jedním z hlavních letošních téma veletrhu AMPER 2020 bude i tzv. Smart City, tedy chytré město. V ČR lze na tento výraz nejčastěji narazit v různých článcích o budoucím vývoji Prahy a Brna. Co se pod tímto termínem vlastně skrývá?

Co se označuje jako Smart City?

Anglický výraz "Smart City", což se obvykle překládá jako "Chytré město", neoznačuje město jejichž obyvatelé se nějak všeobecně odlišují nějakou nadprůměrnou inteligencí, ale popisuje město s výrazným zastoupením automatizace v oblasti veřejných služeb, dopravního, hospodářského i enviromentálního sektoru města. V ideálním případě by však nemělo jít o několik vzájemně oddělených automatizovaných systémů, ale o kompletní a komplexní provázaný systém, který aktivně sled uje situace v různých oblastech města a veřejného života a také na ně automaticky sám aktivně reaguje. Tedy to můžeme označit jako rozsáhlý systém řízený umělou inteligencí AI, která je schopna adaptabilně reagovat i se přizpůsobovat vzniklý situacím, byť i velmi neobvyklým a nečekaným.

V současnosti se však koncepcí "Smart City" označují převážně města, která již do svého fungování převážně veřejných služeb implementovala alespoň nějaké základní automatické funkce řízení. Jednou takovou typickou aplikací je automatizace odpadového hospodářství veřejného prostranství, kde je trendem instalování do země zahloubených odpadkových košů s elektronickou kontrolou jejich naplnění a tedy adaptabilně řízeným odvozem odpadu podle potřeby daného konkrétního místa. Platí to zejména o velmi turisticky zatížených oblastech, kde lze jen špatně předem odhadnout, kolik odpadků se v nich nashromáždí a není efektní ani efektivní vyvážet poloprázdné koše ani nechat koše odpadky přetékat. Další typickou oblastí jsou pak systémy regulace dopravy a zejména parkování (dostupných parkovacích míst), kde elektronické značky na příjezdových komunikacích již předem informují o stavu / obsazenosti parkovacích ploch a případně zájemce o zaparkování proměnnými elektronickými značkami odklánění jinam do jiných míst.

S těmito automatizovanými systémy již obyvatelé či návštěvníci velkých měst jistě přišli do styku, i když si to možná sami ani pořádně neuvědomili. A to je dobře, protože správné Smart City by mělo mít mnoho procesů plně automatizovaných, ale nejlépe tak, aby to obyvatele či návštěvníky vůbec nenapadlo. Pouze pak to znamená, že automatický systém funguje hladce a je dobře navržen. Prostě, že nadbytečně neobtěžuje a vše jde jako by "samo".

Kde se koncepce Smart City uplatňuje?

S koncepcí výrazného zapojení automatizace obvykle radnice měst začnou nejdříve uvažovat tam, kde vznikají nějaké provozní problémy. Těmi aktuálně bývá hlavně již zmíněné odpadové hospodářství a pak také doprava ve smyslu její organizace a zajištění parkování. Nicméně již v blízké budoucnosti se zcela jistě přidá oblast životního prostředí, jak ve smyslu znečištění ovzduší a hluku, tak ale i ve smyslu udržování veřejné zeleně a celkové regulace teplotních podmínek uvnitř měst, které zvláště v rozpáleném létě postupně rostoucích teplot, nabírají na důležitosti. Řízení těchto celkových životních podmínek ve městech však již bude vyžadovat v úvodu nastíněný scénář vzájemně propojených automatizovaných systémů řízené jakou vyšší úrovní umělé inteligence, byť ještě s dohledem člověka.

Které oblasti tedy oblast tzv. chytrého řízení tedy postupně automatizace zcela jistě zasáhne?

Oblast osobní a nákladní automobilové dopravy - kompletní koordinace pohybu vozidel nejen ve městě, ale hlavně na příjezdech do města, kdy budou proměnnými elektronickými značkami auta operativně v reálné čase systémem příkazů a zákazů vjezdu směrovány na nejblíže dostupná aktuálně volná odstavná parkoviště okolo měst. Vjezd do měst bude pravděpodobně regulován podle aktuálních klimatických podmínek ve městě a podle toho, zda do města chce vjet místní obyvatel, člověk v městě pracující, navštěvující nějakou službu (např. lékaře) či jako turista. Na základě GPS sledování vozidel a kamerového snímání SPZ vozů a jejich registrace v databázích může být každé jednotlivé vozidlo vpuštěno jen na různá místa podle toho, co má zaplaceno nebo na co má nárok. Tedy zda má přes internetovou aplikace ve městě určené nebo předplacené parkování, zda jeho vozidlo dost "ekologické" nebo rozměrově vhodné pro aktuální klimatické a dopravní podmínky ve městě (teplota a kvalita vzduchu a množství aut a lidí v centru) apod. Možná bude omezen vjezd i těm automobilům či řidičů, kteří ve městě dříve spáchali nějaký přestupek, který zkomplikoval dopravu a tedy je již jeho jízda ve městě nežádoucí. Sice tyto vize nemusí být pro mnoho lidí lákavé, ale vytlačování dopravy mimo centra měst je již aktuální ve většině velkých měst i v současné době a i současné moderní snímací a řídící prostředky tyto systému teoreticky dovolují realizovat již dnes. Kamerové systémy snímající SPZ vozu již sami regulují / zpoplatňují provoz v mnoha podzemních garážích obchodních center či na letištích již dnes.
Oblast hromadné dopravy (MHD) - koordinace nasazení přepravních vozidel v množství a v intervalech dle aktuální reálné potřeby daných oblastí. Pevné jízdní řády ve velkých městech již začínají být anachronismus. Dynamika města si totiž žádá optimalizovat přepravní kapacity, tak aby byly vždy dostatečně vytížení, ale ne přetížené. Jinak řečeno, aby vozidla hromadné dopravy nejezdila buď prázdná (což je ekonomicky i enviromentálně nehospodárné), ale současně nejezdila ani zcela přeplněné, protože pak odrazují některé lidi, aby hromadnou dopravu využívali. Opravdu chytrý systém by měl například v reálném čase podle množství aut přijíždějící aktuálně na odstavná parkoviště okolo města směrovat vozy a prostředky hromadné dopravy tam, kde je se zrovna očekává velký nával lidí. Podobně provázané to může být i s pořádáním různých kulturních akcí nebo začátkem a koncem pracovních dob velkých podniků a úřadů apod. Na nástupištích pak elektronické displeje budu ukazovat aktuální situaci.
Oblast odpadů - koordinace odvozů odpadků podle aktuálního množství zaplnění kontejnerů a případně i kontrolu vkládaného tříděného odpadu. Tzv. chytré odpadkové koše a kontejnery jsou již realitou současnosti, ale jistě by bylo efektivní i realizovat kontrolu, zda do tříděného odpadu jsou vkládané jen správné věci. Toto řešení s použitím například kamerového systému však již je dost složité s ohledem na potenciální rozmanitost tvarů i velikostí předmětů. Pro detekci plastů by ale například by se mohla využít nějaká forma senzorů.
Oblast údržby zeleně a životních podmínek - snímání vlhkosti půdy a okolní teploty pro automatické řízení kapkové závlahy. S rostoucími teplotami ve městech zcela jistě bude nutné řešit jejich ochlazování větším podílem zeleně v ulicích a náměstích. Vzhledem k předpokládaným budoucím rostoucím problémům vodou (její množství a cena) se rozhodně ve velké míře bude muset realizovat efektivní automatické zavlažování veřejné zeleně. S využitím bezdrátových senzorů vlhkosti půdy a lokálního měření teploty i vlhkosti vzduchu by každý strom mohl mít bezdrátové řízení zavlažování dodávající potřebné množství vody přímo ke kořenům. Podle teploty a vlhkosti prostředí lze případně i automaticky regulovat přítomnost či množství vody na veřejných prostranstvích ve formě řízení fontán či zavlažování travnatých ploch.
Oblast regulace spotřeby energií (tzv. Smart Energy, Smart Metering, Smart Light) - automatické bezdrátové odečty spotřeb elektrické energie, vody, plynu apod. a regulace spotřeby podle aktuálních podmínek. Například adaptivní regulace intenzity veřejného osvětlení, nasvícení památek či osvětlení veřejných budov podle skutečného množství světla v okolí (podle počasí, času a roční doby), intezity dopravy či zalidnění. V budoucnu jsou možné i okamžité regulace cen tarifů (případně i spotřeby) podle vytížení sítě s velkým zastoupením obnovitelných zdrojů el. energie. Budoucí městské domy by již ve větší míře měly využívat solární energie panely umístěnými na střechách a vhodná rychlá automatická regulace s větším zastoupení obnovitelných zdrojů bude potřebná. Jedna připojování / odpojování těchto zdrojů o sítě a pak i možnost motivovat uživatele např. pomocí rychle proměnných cen tarifů, aby nabíjeli svoje AKU zařízení a spotřebiče více v době přebytku energie.

Závěr

Pokročilý stupeň automatizace tzv. chytrých měst bude poskytovat výrazně efektivnější řízení většiny aspektů veřejného života a organizace běhu takových měst, zvláště těch velkých s velkou koncentrací lidí na malém prostoru. Bude umožňovat optimalizovat přepravu i spotřebu energií, lépe udržovat pořádek a co nejlépe reagovat na změny podnebí a klimatu. Ale všechno má svůj rub i líc, takže takový systém chytrých měst se může snadno stát noční můrou, pokud systém nefunguje spolehlivě a nebo když z nějakého důvodu dojde k jeho výpadku. A je jedno zda cíleným útokem hackerů, či při vzniku nečekané stavové situace, se kterou si systém, byť s umělou inteligencí, nebude umět dostatečně rychle poradit. Většina lidí dlouhodobě navyklá nějakému automatizovanému režimu, může při jeho výpadku snadno propadnou panice, protože najednou neví, co mají dělat.

Dle mého názoru, největší výzvou do budoucna v oblasti chytrých měst (Smart Cities) bude nutnost maximalizovat spolehlivost a redundancy systému jak pro případ hardwarových poruch, tak i softwarových chyb a i odolnosti proti různých hackerským útokům. A není zde nutné moc popisovat, že takové systémy budou pro různé "škůdce" z řad různých radikálních či náboženských skupin velkým lákadlem. Ale maximalizace spolehlivosti systémů není nikdy moc velkým lákadlem, protože to výrazně zvyšuje jeho vývojovou cenu i jeho provoz a přitom prakticky jeho výsledky nejsou nijak reálně vidět. Protože vysoké zajištění systému se projeví tak, že nenastanou žádné problémy, ale tím není tato schopnost systému nijak vidět. Navíc i ten nejlepší systém nemůže nikdy být za všech okolností 100% spolehlivý. Stoprocentní spolehlivost je čirá utopie. Proto bude zásadní i vhodně zpracovat postupy, co dělat, pokud chytré systémy přestanou pracovat a lidi chytrých měst o nich vhodně poučit. Jen tak bude možné zabránit případným "katastrofickým scénářům" velkého chaosu.

Problematice a tématu "Smart City" se bude významně věnovat i letošní 28. Mezinárodní veletrh elektrotechniky, energetiky, automatizace, komunikace, osvětlení a zabezpečení AMPER 2020 (link is external) konaného ve dnech 17.-20.3.2020 na výstavišti BVV Brno