Nutilinn (Smart city) ja asjade internet (IoT)
Asjade internet (IoT) ja Nutilinn (Smart city)
Nutilinn
Tark võrk
Üldinfo
Üks väga oluline aspekt tark linna(smart city) ehitamisel on tark võrk (smart grid), kuna see pakkub võimalus targalt energiaresursid tarvida ja jagada.
Tarkvõrk (Smart grid) - elektrivõrk, mis võimaldab kahesuunalist elektri ja andmete vahetust. Tark võrgu realiseerimisel põhiroll mängib IoT (Internet of Things), kuna kõik seaded peavad olema sidus ja teada oma vahel.[1]
Tarkvõrgu ja traditsionaalse elektrivõrgu võrdlus
| Omadused | Traditsiooniline elektrivõrk | Tarkvõrk |
|---|---|---|
| Tehnoloogia | Elektromehaaniline | Digitaalne |
| Elektrijaotus | Ühesuunaline jaotus | Kahesuunaline jaotus |
| Elektritootmine | Tsentraliseeritud | Jaotatud |
| Andurid | Vähe andurid | Andurid igal pool |
| Järelevalve | Inimese poolt jälgitud | Jälgib iseenda |
| Rike tuvastamine | Inimesed tulevad kohale ja leiavad rikked | Süsteem saab ise tuvastada rikked andurite abil ja pakkuda lahendus |
| Varustus | Tõrge ja elektrikatkestus | Adaptiivne ja isoleeritud |
| Juhtimine | Piiratud | Kõikjale tungiv |
| Klientide valikud | Piiratud | Valikvastustega |
Traditsiooniline elektrivõrk on elektromehaaniline. Antud süsteemis suur osa seadmetest ei ole seotud omavahel mingi tagasisidega. Targas võrgus kõik seaded on seotud omavahel ja võivad suhelda interneti kasutamisel andis tagasiside teise süsteemi seadmetele. [3]
Traditsioonilise elektivõrgus elektrienergia võib olla jagatud ainult põhielektijaamast tarbijale ja mitte vastupidi. Tarkvõrk annab teine võimalus, millal tarbija võib olla ka elektitootja ning anda elektivõrgusse tagasi elektrienergiat kasutades päikesepanelid, tulegeneratorit ja teised vahendid ning niinimetatud põhi elektritootjad võivad olla selles võrgus olema nagu tarbijat. [3]
Traditsioonilise elektrivõrgus elektrienergia peab olema toodud elektrijaamast, mis põhjustab elektrisüsteemi tsentraliseerimine ning piirab võimalust sisse lülitada alternatiiv elektienergia allikat elektrisüsteemise. Tarkvõrk annab võimalust igal pool teha elektri sisselülitamise, kui mingi elektrisüsteemis on olemas rikke või mingi elektrijaam on katki, siis võimalik kasutada olemasolev energiat, et jagada seda süsteemis. [3]
Traditsioonilise elektrivõrgus võrreldes tarkvõrguga on vähe andurid, andurid paigaldatakse ainult väga olulisemas seades või piirkonnas. Tark võrgus on kõik vastupidi, iga seadetes on olemas palju andurid, mis annab võimalus anda värske info võrgu kohta ja jälgida, mis võrgu osaleja mis rollis on. [3]
Traditsioonilise ja tarkvõrgu erinevus ka on selles, et tarkvõrk võib tuvastada kuidas rikked ja pakkuda mis, süsteemi osa peab parandatud kuna tavalise elektivõrgus inimesed peavad tulema kohale ja tuvastada probleemse koha. [3]
Suur tarkvõrgu eelis on see, et on võimalik seda juhtuda osadena ning isoleerida problemsed kohad kiiresti, et töötav süsteemi osa funksioneerib edasi. [3]
Teine suur eelis, et süsteemis osalejatel on võimalus sooritama erineva rollid ning traditsioonilise süsteemi tarbija võib olla ka tootja sama ajal. [3]
Nutilinnad ja tark võrgu kasutamine
Nutilinn võib kasutada tarkvõrk, et optimaalselt juhtida elektritarbimine, linnavalgustus ja liikluskorraldus. Näiteks, paigaldatud andurid linnavalgustuses võivad rakendada nii lambi valgustus sõltuvalt sellest, kui pime on. See võimaldab, mitte ainult sisse lülitada linna valgustus jõudmiseni mingi piiri 100% peale vaid ka panna valgustus natukene varem kui õues on vihm või udu. Selle abil on võimalik parandada tee nähtavus ja vähendada avarii situatsiooni. Kuna koormus elektrivõrgule antud juhul suurendatakse mitte planeeritud, siis tarkvõrgu andurite abil on võimalik anda teada iga tarkvõrgu osajale, et koormus suurendatakse ja on vaja toota lisa elektrienergiat. Üks hea võimalus kuna kõik seaded on ühendatud, siis elekriautot võivad olla ka ühendatud tarkvõrgu sisse ja hakkama laadima ainult soodsama hinna eest, kui võrgus ei ole tiipkoormust. Tarkvõrk ka annab rohkem võimalusi tarbijate jaoks kellel on targad süsteemid kodus, siis nad võivad oma akud samamoodi laadima soodsama hinna eest, ning tagastada elektrienergiat tagasi, kui elektrienergia on vaja ja tagastada seda elektrit võrgusse lisa raha tennides. Tänu võimalusele ladustama elektrienergiat ja müüa seda kui hind on kasulikum tarkvõrk on mitte ainult hea tehniline lahendus vaid ka võimsam ökonoomiline tööriist, mis annab võimalus osaleda avatud elektrienergia tuurus. [5] [6]
[1]
Template:Https://www.i-scoop.eu/industry-4-0/smart-grids-electrical-grid/
[2] Template:Https://www.researchgate.net/figure/Example-of-smart-grid fig2 292678250
[3]
Template:Https://electricalacademia.com/electric-power/difference-traditional-power-grid-smart-grid/
[4] Template:Http://riberasolutions.com/iot-and-smart-grid/
[5] Template:Https://www.digi.com/blog/post/what-is-the-smart-grid-and-how-enabled-by-iot
[6] Template:Https://www.digiteum.com/iot-smart-grid-technology/
Küberjulgeoleku väljakutsed nutikates linnades
Tänapäeva tarkade linnade kiire arengu taga seisavad infotehnoloogia uuendused, mis ühelt poolt loovad uusi majanduslikke ja sotsiaalseid võimalusi, kuid teiselt poolt ohustavad inimeste julgeolekut ja privaatsust. Juba praegu on inimesed omavahel ühendatud nutitelefonide ja erinevate vidinate kaudu. Paljudes linnades kasutatakse tarku elektriarvesteid, turvaseadmeid ja nutikat kodutehnikat. Kodud, autod, avalikud alad ja muud sotsiaalsed süsteemid on teel täieliku ühenduse poole, mida nimetatakse asjade internetiks (ingl k Internet of Things IoT). Kõigi nende potentsiaalselt ühendatud süsteemide jaoks töötatakse välja standardid, mis peaksid kaasa tooma elukvaliteedi enneolematu paranemise. IoT-st kasu saamiseks muudetakse linna infrastruktuuri ja teenuseid uute omavahel ühendatud seire-, juhtimis- ja automatiseerimissüsteemidega. Näiteks targal avalikul- ja eratranspordil on juurdepääs omavahel ühendatud andmete võrgule alates GPS-i asukohast kuni ilma- ja liiklusuuendusteni.
Allpool on toodud suur ülevaatlik tabel IoT tehnoloogiatest, nende kasutusest tarkades linnades ning kaasnevatest turvariskidest ja võimalikest lahendusmeetmetest.
| IoT Technologies | Application in smart city | Security threats | Available solutions |
|---|---|---|---|
| RFID (radio frequency identification | Industry, environment, utility, mobility, infrastructure | Threats to readers, threats to privacy, abuse of tags, tag killing, signal interference, jamming, threats to communication, DoS, spoofing, software attacks, cryptanalysis | Selective blocking, minimalist cryptography, tag sleeping, tag blocking, re encryption, data coding, multiple retransmission, hash lock, hash link |
| WSN (wireless sensor networks) | Environment, utility, health, energy, infrastructure, governance and commerce | DoS attacks on data confidentiality, threats to data integrity, bandwidth degradation, unauthorized access | Symmetric cryptography, digital signatures, secure protocols |
| M2M (Machine to Machine) communication | Smart communication, governance, health, critical infrastructure, education | Physical attacks, attacks on authentication tokens, Protocol attacks, DoS attacks, attacks on privacy, side-channel attacks | IEEE standard solutions |
| Smart grids | Smart energy, power, utility, critical infrastructure, smart appliances and smart homes | Threats to network availability, DoS, breaches in data integrity, message replay, message delay, false data attacks, attacks on privacy | Public key infrastructure (PKI) or managed PKI, AES for sensor networks, protected routing protocols, |
| Smartphones | Smart communication, smart mobility, entertainment | Malicious smart applications, bot-nets, spy-wares, threats from Bluetooth, location privacy and GPS, threats through WiFi, threats in social networking, privacy issues | Antivirus, firewalls, secure APIs, authentication and access control filters |
| Biometrics | Health, security, education, institutions, corporate sector, utility | N/A | N/A |
Tervishoid nutilinnades: digitaalne meditsiin
Tehnoloogia areng toob endaga kaasa põhimõtteliselt uued võimalused kodanike tervise kaitsmisel. Meditsiiniandmete digitaliseerimine, meditsiiniliste näitajate jälgimiseks ja edastamiseks veebis mobiilseadmete esilekerkimine, nende salvestamise ja töötlemise tagavate pilveteenuste väljatöötamine, tehisintellekti kasutuselevõtt, mis aitab arstidel kiiresti õigeid otsuseid langetada - see pole täielik loetelu sellest, mis peaks lähitulevikus tervishoiusektoris esile kerkima.
- ↑ 1.0 1.1 Smart grids: what is a smart electrical grid – electricity networks in evolution
- ↑ 2.0 2.1 Figure: Example of smart grid
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Difference between Traditional Power Grid and Smart Grid
- ↑ 4.0 4.1 IoT and Smart Grid
- ↑ 5.0 5.1 What Is the Smart Grid and How Is It Enabled by IoT?
- ↑ 6.0 6.1 The Role of IoT in Smart Grid Technology
