«Умный город», Охрана и Безопасность

Аннотация

В настоящее время города по всему миру один за другим пытаются стать так называемыми «Умными городами». В этой статье мы предлагаем несколько идей по определению концепции «умного города (Smart City)», включая нашу собственную. Однако наше основное внимание будет сосредоточено на вопросах безопасности в таких городах в будущем. Наше исследование программы «Умный город» показывает, что этой теме не уделяется должного внимания. В связи с этим мы рады представить наше определение безопасного города. Наряду с темами безопасности, мы также предлагаем читателю понимание важности и использования моделирования и моделирования в безопасном городе.

Ключевые слова: «Умный город»; Безопасный город; функции безопасности; моделирование.

1. Введение

Развитие городов или регионов может иметь разные формы. Огромный технический прогресс последнего тысячелетия огромными скачками толкнул мир вперед. Но к тому времени проявились и негативные последствия этого прогресса, и они проникают в сознание общества, уже изменяя землю. И, по мнению властей, например из НАТО, в будущем подобные эффекты могут стать серьезными проблемами для населения, а также для всей экосистемы. Это может быть загрязнение воздуха, глобальное потепление, рост населения и так далее [1].

Все эти изменения приводят к призывам к инновационным решениям по улучшению, которые принесут устойчивость человечества и природы. Предпринимаются попытки найти возможности, которые будут поддерживать движение общества вперед, но в то же время они будут пытаться минимизировать или устранить риски и ущерб для общества и экосистемы. Из этой философии вытекает понятие устойчивого развития. В соответствии с Национальной стратегией долгосрочного устойчивого развития Словацкой республики это означает такое развитие, которое обеспечивает возможность удовлетворения основных жизненных потребностей нынешних и будущих поколений при сохранении разнообразия природы и природных функций экосистем [2]. Однако, с нашей точки зрения, только основные жизненные потребности — это не то, каким мы должны видеть будущее. Мы видим в этом шанс для роста, улучшения нашей жизни, даже позволить себе роскошь, но все это безопасным и безвредным способом, описанным выше в стратегии. Технологии, обеспечивающие устойчивое развитие городов, и их применение являются предметом концепции «Умного города».

Во введении к концепции «умного города» нам необходимо ответить на несколько основных вопросов. Прежде всего: какова цель этой концепции? Мы можем сказать, что цель состоит в том, чтобы превратить сегодняшние города в «Умные города», обеспечивая устойчивое развитие в будущем. Это подводит нас к другому вопросу: что делает город «умным»?

Многие власти пытаются ответить на этот вопрос. Примеры, которые повлияли на нашу работу и взгляды, это, в основном, Каралью, Моханти, Кумар, Финка и Федоров. Но одно четкое определение еще не согласовано. Изученные определения «Умных городов» представляют собой общие описания, в которых упоминаются различные приоритеты, от использования технологий до разумного использования природных источников [3, 4, 5, 6, 7].

2. Концепция «Умного города»

По словам Каралью, город становится «умным», «когда инвестиции в человеческий и социальный капитал, а также традиционные и современные информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) способствуют устойчивому экономическому росту и высокому качеству жизни при разумном управлении природными ресурсами посредством совместного управления» [3].

Моханти рассматривает Smart City как «место, где традиционные сети и услуги становятся более гибкими, эффективными и устойчивыми с использованием информационных, цифровых и телекоммуникационных технологий, чтобы улучшить свою деятельность на благо жителей. «Умные города» экологичнее, безопаснее, быстрее и дружелюбнее» [4].

Основываясь на этих и других различных источниках, мы сформировали наши собственные характеристики «Умного города», чтобы заложить основу для наших дальнейших исследований. Для нас «Умный город» за счет интеграции технологий и окружающей среды повышает эффективность процессов во всех сферах своего функционирования, для достижения устойчивого развития, безопасности и здоровья жителей с целью повышения качества жизни граждан, рядом с сообществом и окружающей средой.

Строительство «Умных городов» — это процесс преобразования городов в «Умный город» за счет внедрения «Умных Систем» концепции города.

3. Cистемы концепции умного города

Взгляды и мнения о том, как должен выглядеть «Умный город», какие конкретные улучшения он должен принести и какие проблемы решать, различаются в разных частях мира. Например, в городе за Полярным кругом с минимальной преступностью приоритеты были бы иными, чем в городе у экватора, страдающем от вандализма. Но в целом решенные задачи можно суммировать по основным направлениям. Но в целом решенные проблемы можно свести к основным областям. В нашем исследовании этой темы мы столкнулись с недостаточным вниманием к области безопасности. Поэтому мы составили наш собственный список систем «Умного города», включая аспект безопасности: Безопасный город – он изображен на рисунке 1. Наши мысли об «Умном городе», на которые в основном повлияла работа Моханти и Центра региональных наук в Вене, включают эти системы. [4, 8 ]:

• умный транспорт;
• умная энергия;
• умные технологии;
• умный образ жизни;
• умная среда;
• умные граждане и образование;
• умная экономика;
• умное правительство;
• безопасный город.

Конкретный случай — это положение Интернета вещей и облака. Это не независимые системы, а скорее базовые инструменты для достижения описанных потребностей. Безопасные города как важная часть «Умных городов» будут описаны более подробно в следующих главах.

4. Безопасный город и его особенности

Во многих изученных работах область безопасности кажется недооцененной. Но даже если вернуться к иерархии потребностей Маслоу, мы можем увидеть, что безопасность является важным компонентом качества жизни в каждом городе. Таким образом, можно сказать, что каждый «Умный город» должен быть безопасным городом.

Интеллектуальное развитие городов в этой области - цель программы «Более безопасный город», запущенной в 1996 году организацией ООН-Хабитат по просьбе мэров африканских стран. Эта программа характеризуется большим количеством фаз, в которых формировалась идея более безопасного города. Первый этап был нацелен на подход к предупреждению преступности в городах, в основном в трех областях: институциональная профилактика преступности и насилия, предупреждение социальной преступности и физическая среда. На втором этапе взгляд на безопасность города расширился двумя новыми областями. Первым из них были гарантии владения и принудительные выселения, поскольку владение недвижимостью является причиной конфликтов и насилия в некоторых странах. Другой частью было решение стихийных бедствий и усилия по предотвращению беззакония во время их продолжительности. На третьем этапе используются планирование, управление и руководство, при этом подчеркивается, что эти три компонента не следует разделять. Они связаны, уточняют и дополняют друг друга с целью комплексного подхода к безопасности в городе. Последние два этапа посвящены интеграции местных властей и их активному подходу к безопасности и рассмотрению состояния безопасности в мировой конференции городов [9].

Здесь мы должны напомнить себе, что упомянутых областей недостаточно, чтобы считать эти решения сложными. Стихийные бедствия - лишь одна из подгрупп чрезвычайных ситуаций, которые могут угрожать городам и их гражданам. Забытые типы чрезвычайных ситуаций, согласно определениям Словацкой Республики, — это аварии, катастрофы, террористические нападения и угроза здоровью населения II степени.

Вот почему мы представим также нашу собственную точку зрения. Мы можем рассматривать Безопасный город как часть «Умного города», одной из его подсистем, которая охватывает все аспекты безопасности в городе. «Умные технологии» преследуют множество целей, и те, что используются в области безопасности, создают систему безопасного города. На наше общее описание Безопасного города повлияла точка зрения Федорова и др., сделанная в 2012 году [7]. Это будет похоже на описание умного города: безопасный город - это город, который за счет интеграции технологий и природной среды повышает эффективность процессов в области безопасности, чтобы снизить уровень преступности и террористических угроз, чтобы позволить себе жизнь граждан в здоровой окружающей среде и простой доступ к медицинскому обслуживанию, а также для достижения готовности и быстрого реагирования на угрозы или возникшие чрезвычайные ситуации.

Система Safe City(Безопасный Город) должна включать в себя следующие функции:

• здравоохранение;
• интеллектуальные транспортные системы и маршруты;
• интеллектуальные системы безопасности для наблюдения, поиска, обнаружения и идентификации;
• интеллектуальные системы антикризисного управления для поддержки принятия решений, раннего предупреждения, мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций и экологической ситуации;
• централизованно управляемые подразделения полиции и интегрированной системы спасения (IRS);
• безопасное подключение к Интернету и защита данных;
• центры обработки данных;
• и другие.

5. Информационные компоненты системы безопасного города

Каждая функция может быть далее разветвлена на конкретные компоненты, соединенные вместе с помощью Интернета вещей или другими способами. Основываясь на применении этих компонентов, мы можем оценить уровень интеллектуальности системы и города. Здесь и будет размещаться индикатор «Умного города». Однако нам все еще необходимо создать соответствующий метод для этой оценки. Невозможно использовать простой подсчет компонентов, применяемый в системе. Поскольку город, в котором отсутствуют два компонента функции «Безопасный город», будет считаться менее безопасным, чем город, в котором отсутствует только один такой компонент. Несмотря на то, что эти два компонента в первом случае на самом деле не нужны в первом городе и одном компоненте, отсутствие во втором случае имеет решающее значение для второго. Это означает, что мы также должны учитывать результаты анализа рисков в каждом городе.

Полностью описать компоненты каждой функции практически невозможно. Развитие технологий, которые могут улучшить характеристики и системы «Умного города», слишком быстрое, чтобы составлять список всех возможных решений. И даже если бы мы это сделали, список очень скоро устареет. Вот почему мы оставили систему Safe City открытой для других входящих функций. Но мы можем взглянуть на некоторые компоненты интеллектуальных транспортных систем и маршрутов, которые могут предоставить множество информационных источников и возможностей, еще не используемых антикризисным менеджментом.

Примеры - умные автомобили. Их способность общаться между собой и окружающей средой позволяет нам собирать данные о транспортном потоке, препятствиях на дороге, состоянии дороги и т. Д. Но они также могут самостоятельно анализировать полученные данные и подстраиваться под ситуацию. Это базовые способности для развития автономного вождения.

Многие сторонники этой технологии отмечают, что большинство дорожно-транспортных происшествий происходит по вине водителя. Согласно статистическим данным, доступным полиции Словакии, 96% всех дорожно-транспортных происшествий в Словакии вызваны человеческим фактором [10]. Мы можем предположить, что беспилотные автомобили сократят количество аварий, строго соблюдая правила дорожного движения, но есть еще другие вопросы, связанные с безопасностью, которые пока остаются без ответа и вызывают споры. Например: как мы будем поступать со случаями дорожно-транспортных происшествий по вине беспилотного автомобиля? Чего нам ожидать от сосуществования людей-водителей с автопилотами? Или: следует ли отключить возможность живого пассажира выключить автопилот и взять на себя управление автомобилем? Потому что мы не должны забывать, что технология тоже может выйти из строя, и что все запрограммированное можно взломать...

Вкладом в индивидуальную безопасность для пассажиров умных автомобилей также является возможность уведомления заранее определенных мобильных контактов и экстренного вызова 112 о дорожно-транспортном происшествии. Поэтому даже в случае ДТП на заброшенном маршруте, закончившемся падением пассажиров без сознания, помощь будет оказана. Европейская комиссия стремится сделать эту систему обязательной для автомобилей с 2018 года, поскольку предыдущая попытка с крайним сроком в 2015 году не увенчалась успехом [11].

Что касается интеллектуальных маршрутов, то они, очевидно, не связаны с информационными системами, но в любом случае являются частью интеллектуальных решений. Под ними мы подразумеваем город, который должен быть построен таким образом, чтобы каждый гражданин, даже матери с колясками или маленькими детьми, или те, кто прикован к инвалидной коляске, мог легко добраться до любой общественной части города. Другие компоненты — это маршруты для велосипедистов, объездные дороги, пешеходные переходы метро, возможно, зеленые мосты для животных, в случае необходимости и т. д.

Для эффективного использования собранной информации потребуется создать центральную систему, через которую будут взаимодействовать компоненты, функции и системы - локальное облако. Мы упоминали ранее, что облако — это не отдельный компонент, функция или система, а инструмент связи. Это виртуальное центральное хранилище, которое должно иметь возможность связывать большой объем данных и быстро администрировать авторизованных запрашивающих. К хранилищу также необходимо подключить инструменты для анализа данных.

Использование этой системы поможет не только в дорожном движении, но и в других системах «Умного город». Для системы Safe City можно отметить возможности использования в антикризисном управлении:

• создание информационных таблиц опасных материалов, баз данных доступных источников, персонала и возможных угроз;
• обеспечение системы раннего предупреждения и оповещения;
• сопровождение принятия решений и координация аварийно-спасательных работ;
• быстрый и надежный обмен информацией при аварийном реагировании [12].

Как правило, благодаря хранению данных в центральном облаке работа с информацией становится проще. Это также причина, по которой мы можем рассматривать городскую облачную систему как основу концепции «Умного города».

6. Моделирование и симуляция как компоненты функции антикризисного управления

Среди функций Safe City бывают случаи, когда компонент принадлежит более чем одному объекту. В этой главе мы представляем важность компонента, который связывает функцию трафика в основном с системами поддержки принятия решений в кризисном управлении. В этой области мы ищем способы улучшить антикризисное управление путем использования моделирования и симуляции в процессах подготовки и решения чрезвычайных ситуаций, используя лабораторию моделирования и симуляции кризисных явлений на транспорте. Программа, которую мы используем в лаборатории, — это VR Forces, с помощью которой можно моделировать дорожную ситуацию на выбранной карте, искать способ упростить транспортный поток, а основная цель - моделировать различные типы чрезвычайных ситуаций.

6.1 Моделирование и симуляция в процессе подготовки

В этом процессе наша цель - создать место, где руководители кризисного управления города смогут тренировать свои способности быстро реагировать на чрезвычайные ситуации. Моделируя случаи возникновения определенных чрезвычайных ситуаций и позволяя руководителям решать их, мы надеемся повысить их готовность - эффективную и умственную. С помощью практики, полученной в результате решения смоделированных случаев, операционная группа обнаружит слабые места в своей готовности, такие как плохое сотрудничество, знания и так далее. Программа также будет моделировать результаты их работы в реальном времени. Поэтому члены команды будут испытывать стресс от принятия решений во время чрезвычайной ситуации с вероятностью того, что их виртуальные «граждане» «умрут». Программа способна установить явления в реальном фоне, и можно заставить ее распознавать дороги, чтобы наши собственные автомобили, посланные для решения проблемы, следовали за ними.

6.2 Моделирование и симуляция в процессе аварийного решения

В качестве средства поддержки принятия решений во время реальной аварийной ситуации может оказаться полезным и моделирование. Наша цель - создать информативную связь, соответствующую философии умных и безопасных городов. Наше видение связи включает системы из всех соответствующих источников с механизмом моделирования. Бетонные компоненты суммированы в модели предлагаемого соединения, показанной на рисунке 2.

Идея заключается в соединении всех изображенных частей. Благодаря этой связи программа моделирования сможет определять возникновение чрезвычайной ситуации, отображать фактическое состояние ситуации на карте и моделировать ее развитие в реальном времени или в ускоренном режиме с учетом реальных погодных условий. Потому что не каждая аварийная ситуация начинается на каком-либо объекте, который был бы связан с нашей системой - например, аварийные ситуации на дорогах, также необходим канал связи с подразделениями IRS. По этому каналу сотрудники IRS могут сообщить системе обо всех других серьезных чрезвычайных ситуациях, а также добавить к моделированию информацию, которая будет указывать на ситуацию - например, точное количество гражданских лиц в районе, машин и т. д. Тем субъектам, которые предложат свои планы эвакуации, программа сможет посоветовать лучший маршрут для использования в данной ситуации.

Благодаря такому моделированию программа может сильно помочь руководителям в принятии решений. Если бы они знали, как будет развиваться ситуация, они смогли бы принимать более адекватные решения.

Достижение этих результатов - цель наших постоянных исследований. Он будет сосредоточен на создании функциональной связи между программным обеспечением, изображенным в модели, и на его внедрении в использование антикризисного управления в городе Жилина. Он также установит метод ранжирования безопасности в городах Словакии.

7. Заключение

Получить статус «умного города» — это очень широкая задача. Мы выяснили, что это значит для нас и какие системы должен включать Smart City. Когда мы более внимательно посмотрели на одну систему: «Безопасный город», мы обнаружили множество других функций внутри одной системы. Такое разнообразие возможностей в каждой системе делает невозможным обобщение всей концепции «Умного города» в одной статье. Даже в одной системе нам нужно было выбрать всего несколько идей, описывающих ее цели. Мы больше сосредоточились на транспортной сфере и на теме наших собственных исследований: моделирование и симуляторы. Но чтобы создать метод оценки «Умных городов», необходимо определить основные компоненты каждой функции и каждой системы, а также присвоить их важность в оцениваемом городе. В ходе этой оценки города увидят свои сильные и слабые стороны и будут знать, что нужно улучшить. Вообще, мы должны напомнить, что во всех областях развитие технологий должно сопровождаться просвещением граждан об их использовании. Даже самый продвинутый «Умный город» не сможет выполнить свое предназначение, если функция «Умного гражданина» и образования будет отсутствовать. И это может стать задачей, более сложной, чем можно было бы ожидать.

Благодарности

Представленные результаты были частично получены в рамках гранта Агентства научных грантов Словацкой Республики в рамках гранта Vega № 1/0749/16 «Оценка рисков и обработка производственных процессов в связи с комплексной безопасностью и безопасностью на предприятиях более низкого уровня».

Ссылки

1. NATO Review, Population growth – worldwide problem of 21. century. Online: http://www.nato.int/docu/review/2011/climate-action/Population_growth_challenge/SK/index.htm
2. Ministry of Environment of the Slovak Republic, National strategy of sustainable development. Online: https://www.minzp.sk/files/dokumenty/strategicke-dokumenty/narodna-strategia-trvalo-udrzatelneho-rozvoja-slovenskej-republiky-cast- 1.rtf+&cd=2&hl=sk&ct=clnk&gl=sk&client=firefox-b-ab
3. A. Caragliu, Ch. Del Bo, P. Nijkamp, Smart cities in Europe, (2011). In J. Coelho, N. Cacho, F. Lopes, E. Loiola, T. Tayrony, T. Andrade, M. Mendonca, M. Oliveira, D. Estaregue, B. Moura, ROTA: A Smart City Platform to Improve Public Safety, (2016).
4. S. P. Mohanty, Everything You Wanted to Know About Smart Cities, DOI: 10.1109/MCE.2016.2556879, (2016).
5. T. M. V. Kumar, B. Dahiya, Smart Economy in Smart Cities, DOI: 10.1007/978-981-10-1610-3_1, (2016).
6. M. Finka, V. Ondrejicka, L. Jamecny, Urban Safety as Spatial Quality in Smart Cities, Bratislava: Slovak University of Technology in Bratislava, (2016).
7. V. Fedorov, R. Ana, A. Terekhov, "Safe City" – an Open and Reliable Solution for a Safe and Smart City, 79(5): 262-267, (2012).
8. Centre of Regional Science, Smart cities – Ranking of European medium-sized cities. Online: http://www.smart-cities.eu/download/smart_cities_final_report.pdf
9. UN-Habitat, Safer Cities Programme. Online: http://unhabitat.org/urban-initiatives/initiatives-programmes/safer-cities/
10. Ministry of Interior of the Slovak Republic, The Guidepost of Traffic Accident Statistics. Online: http://www.minv.sk/?statistika-1&rok=2016&mesiac=12
11. European Commision, Commission Delegated Regulation . Online: http://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/3/2016/EN/C- 2016-5709-F1-EN-MAIN-PART-1.PDF
12. J. Ristvej, A. Zagorecki, T. Riska, Crisis management II. – part 2. Application softwares in crisis management, second ed., Zilina, ISBN 978-80- 554-1073-9, (2015).