Nutilinn (Smart city) ja asjade internet (IoT)

From ICO wiki
Revision as of 06:55, 7 May 2021 by Kijans (talk | contribs)
(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)

Nutilinn

Nutikas linn on uue põlvkonna linna kontseptsioon, mis võimaldab tõhusat juhtimist ja elanikkonna kõrge elatustaseme tagamist uuenduslike tehnoloogiate abil. Nutika linna loomise idee tuli meie ellu 2008. aastal, kui IBM töötas Smart Planeti algatuse raames välja uute linnade ehitamise kava, mis suudaks toime tulla kasvava elanikkonnaga ja pakkuda neile kõrget elatustaset. Idee võtsid juhtivad IT-ettevõtted koheselt kasutusele.



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]

Tarkvõrk
Tarkvõrk [2]


Tarkvõrgu ja traditsionaalse elektrivõrgu võrdlus

Tarkvõrgu ja traditsionaalse elektrivõrgu võrdlus [3]
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]


Traditsionaalne elektrivõrk ja tarkvõrk
Traditsionaalne elektrivõrk ja tarkvõrk [4]

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]




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. [7]

Rääkides IoT arengutest on oluline tähelepanu pöörata turvalisusele ja privaatsusele. IoT üheks eesmärgiks on toetada ka avalikku turvalisust ja hädaolukordadele reageerimist, kuid selle täitmine on omaette väljakutse. Turvalisuse eesmärgiks on vältida ebaseaduslikku juurdepääsu teabele ja rünnakuid, mis võivad füüsiliselt häirida teenuste kättesaadavust. Olukorras, kus andmed kodanike asukoha ja tegevuse kohta muutuvad üha enam kättesaadavamaks, näib privaatsus kaduvat. Seega privaatsuse kaitsesüsteemide väljaarendamine on tehnoloogilised väljakutsed, mis käivad käsikäes jätkuvate julgeoleku probleemidega. Turvameetmete rakendamine on hädavajalik targa linna jaoks. Joonisel 1. on kujutatud tegurid, mida võetakse arvesse targa linna infoturbe probleemide kindlakstegemisel. Põhiteguriteks on tehnoloogia, riiklikud teenused ja sotsiaalmajanduslikud faktorid. [8]

Mõjutavad tegurid nutika linna infoturbele
Mõjutavad tegurid nutika linna infoturbele [7]


Targa linna kõigi teenuste pakkumise tagamiseks tuleb infoturbe probleemidega nõuetekohaselt tegeleda. Tark linn sisaldab mitmesuguseid teenuseid erinevatest eluvaldkondadest: liiklus, side ja infrastruktuur. Vajadus tagada kasutatud tehnoloogiate abil turvaline teabevahetus on ülitähtis. IoT mängib siinkohal võtmerolli, kuna see on põhitehnoloogia, mille põhjal tarku linnu arendatakse ja toetatakse. Targa linna arendamisel tulevad mängu suurandmed (ingl k Big Data). Suurandmed sisaldavad endas riigiandmeid ja teavet kodanike kohta. Nendest andmetest saavad targad linnad ammutada väga olulist teavet, aidates kaasa reaalaja analüüsile ja algoritm arvutustele. Kuigi suurandmed pakuvad erinevaid võimalusi nutikamaks eluks, tekitab see siiski turvalisuse ja privaatsusega seotud probleeme. Need väljakutsed hõlmavad tööriistade puudumist suurandmete haldamiseks, andmete jagamist kolmandate osapooltega, ohte kasvavates avalikes andmebaasides, andmerikkumisi ja digitaalse turvalisuse probleeme. [8]

Allpool on toodud suur ülevaatlik tabel IoT tehnoloogiatest, nende kasutusest tarkades linnades ning kaasnevatest turvariskidest ja võimalikest lahendusmeetmetest.


IoT tehnoloogiate turvariskid [8]
IoI tehnoloogiad Rakendatavus targas linnas Julgeolekuohud Võimalikud lahendused
Raadiosagedustuvastus Tööstus, keskkond, infrastruktuur Privaatsusega seotud ohud, signaali sekkumine ja pealtkuulamine, DoS, võltsimine, tarkvara rünnakud, krüptoanalüüs Valikuline blokeerimine, minimalistlik krüptograafia, andmete kodeerimine, mitmekordne edasiandmine, räsilukk, räsilink
Juhtmevaba sensorite võrk Keskkond, kommunaalteenused, tervis, energeetika, infrastruktuur, juhtimine ja kaubandus DoS-rünnakud andmete konfidentsiaalsuse vastu, ohud andmete terviklikkusele, volitamata juurdepääs Sümmeetriline krüptograafia, digitaalallkirjad, turvalised protokollid
M2M (seadmete vaheline kommunikatsioon) Nutikas suhtlus, juhtimine, tervis, esmatähtis infrastruktuur, haridus Füüsilised rünnakud, rünnakud autentimismärkide vastu, protokollirünnakud, DoS-rünnakud, privaatsusrünnakud IEEE standardlahendused
Nutikad võrgud Nutikas energia, elekter, kommunaalteenused, esmatähtis infrastruktuur, nutikad seadmed ja nutikad kodud Ohud võrgu kättesaadavusele, DoS, andmete terviklikkuse rikkumine, sõnumite kordus, sõnumi viivitus, valeandmete rünnakud, rünnakud privaatsusele Avaliku võtme infrastruktuur (PKI) või hallatud PKI, AES (täiustatud krüptimise standard) andurivõrkude jaoks, kaitstud marsruutimisprotokollid
Nutitelefonid Nutikas suhtlemine, nutikas liikuvus, meelelahutus Pahatahtlikud nutirakendused, robotvõrgud, nuhkvarad, Bluetoothi ähvardused, asukoha privaatsus ja GPS, WiFi kaudu ähvardused, suhtlusvõrgustikus esinevad ohud, privaatsusküsimused Viirusetõrje, tulemüürid, turvalised API-d, autentimise ja juurdepääsu kontrollfiltrid
Biomeetria Tervishoid, turvalisus, haridus, asutused, ettevõtete sektor, kasulikkus - -




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.


Nutikas tervisesüsteem
Nutikas tervisesüsteem


Tervis on inimese heaolu kõige olulisem komponent. Ükski maailma ilu, rikkus ja edu ei paku rahuldust, kui selle vastuvõtmiseks puudub jõud ja füüsiline võime. Tõsist tähelepanu pööratakse "Nutika linna" struktuuris tervishoiule, mis peab olema kõrgtehnoloogiline ja tõhus.


Nutikas tervisesüsteem on süsteem, mis kasutab teavet tõhusalt, analüüsib seda üksikasjalikult ja rakendab seda kiiresti, kasutades elektroonilist patsiendiandmete integreerimissüsteemi. See vähendab meditsiiniliste vigade arvu ja parandab ravi efektiivsust. Tuleb luua pidev teabevahetus, nii et iga arst saaks tutvuda temaga pöörduva patsiendi täieliku praeguse haiguslooga ja valida soovitud ravikuuri kiiresti. Kõrgtehnoloogilise meditsiiniseadme kasutamine võimaldab arstidel automaatselt ja reaalajas saada täpset teavet patsientide kohta ning seetõttu pöörduda iga patsiendi poole individuaalselt, valides parima ravimeetodi. Tervishoiu arengu uuenduslik mudel põhineb teaduse, hariduse ja praktika ühtsusel, tõhusal koostööl juhtivate riikide ja uurimiskeskustega ning avaliku ja erasektori partnerlusel. [9]


Nutika tervishoiu olulised osad

Nutika linna keskel on inimene - just elanike mugavuse ja mugavuse huvides võetakse kasutusele uued tehnoloogiad. Tervishoid pole erand. Ideaalses "nutikas" linnas ei lähe haigestunud patsient arsti juurde, vaid meditsiinitöötaja, nähes kõrvalekaldeid patsiendi ütlustes, võtab temaga ühendust kuni patsiendi haigestumise hetkeni. Hoolimata asjaolust, et selline pilt tundub nüüd mõneti utoopiline, jääb selle rakendamise tehnilisi probleeme iga aastaga üha vähemaks. [9]

Elektrooniline tervisekaart

XXI sajandi nutika linna tervishoiu üks põhialuseid on elektrooniline tervisekaart (Electronic health records - EHRs), mis kogub digitaalselt kõik andmed inimese tervise kohta alates tema sünnist. 2020. aastal kasutatakse EHR juba 94% USA haiglates ning peaks Euroopa Liidus ilmuma tsentraliseeritud haigusloo süsteem. [10] Elektroonilised tervisekaardid pakuvad võimalusi patsientide hoolduse tõhustamiseks, toimivusmeetmete kinnistamiseks kliinilises praktikas ning kliiniliste uuringute raames abikõlblike patsientide ja tervishoiuteenuse osutajate tuvastamiseks ja värbamiseks. Üldiselt määratletud EHR-id esindavad andmeid elektroonilises vormingus, mida kogutakse tervishoiu tavapärase osutamise ajal. EHR-id sisaldavad üldjuhul demograafilist, elulist statistikat, väiteid (meditsiin ja farmaatsia), kliinilisi, administratiivseid ja patsiendikeskseid andmeid. [10] Elektroonilised tervisekaardid on paljutõotav ressurss kliiniliste uuringute tõhususe parandamiseks ja uudsete lähenemisviiside ärakasutamiseks. EHR-id on kasulikud andmeallikad võrdleva efektiivsuse uuringute ja uute uuringukavandite toetamiseks, mis võivad vastata asjakohastele kliinilistele küsimustele, samuti parandada tõhusust ja vähendada kardiovaskulaarsete kliiniliste uuringute kulusid. [10]

Kantavad meditsiinilised andurid

"Nutika" meditsiini teine komponent on kantavad meditsiinilised andurid, mis edastavad veebipõhiseid andmeid keha füsioloogiliste parameetrite ja inimtegevuse kohta. Nende laialdane levik ei stimuleeri mitte ainult tervislikke eluviise, vaid pakub ka võimalust patsientide terviseseisundi kaugseireks. Pikas perspektiivis peaks selline lähenemine vähendama oluliselt raviasutuste külastajate arvu.

Lähitulevikus võivad kantavad seadmed muutuda mitte ainult seisundi diagnostika tööriistaks. Nad saavad iseseisvalt otsustada meditsiinilise sekkumise vajaduse üle. Näiteks Seoul State University (Lõuna-Korea) on juba välja töötanud plaastri, mis suudab lisaks vere glükoosisisalduse mõõtmisele ka patsiendile insuliini süstida. Sarnane seade on loodud ka Parkinsoni tõvega patsientidele. [9]

Telemeditsiin

Telemeditsiin lahendab arstiabi kvaliteedi ja tõhususe probleemi, eriti kodanikele, kes elavad suurtest meditsiinikeskustest kaugemal, samuti kroonilistele patsientidele, taastusravi saavatele patsientidele ja eakatele patsientidele, kes vajavad pidevat jälgimist. Selle abiga saate ka oluliselt vähendada patsiendi külastusi raviasutusse - saab ju osa arsti soovitustest kätte kodust lahkumata. Hetkel on telemeditsiin laialt levinud Ameerika Ühendriikides ja Euroopa riikides, kus on ellu viidud kokku üle 300 taolise projekti. Sarnane praktika on ka Eestis kasutusele võetud. Näiteks 2018 aastal oli registreeritud kokku 4027 telemeditsiinilist arstlikku konsultatsiooni. Konsultatsiooni tulemusena 2398 (59,5%) juhul patsient hospitaliseeriti, nendest 20 juhul oli organiseeritud reanimobiili brigaadi välja saatmine kiirabibrigaadile appi. [9]

Big Data

Big Data on veel üks ​​tehnoloogia, mida saab kasutada nii diagnoosimise ja ravi kvaliteedi parandamiseks kui ka uute ravimite väljatöötamiseks. Mida laiemalt levivad erinevad meditsiinilised vidinad, seda rohkem koguneb teave meditsiiniandmete ladudesse. Ja selle töötlemine avab tervishoiule tõepoolest lõputud võimalused mustrite, suundumuste ja uute ravimeetodite väljatöötamiseks. [9]

Tehisintellekt (AI)

Tehisintellekt (AI) tervishoius võib saada asendamatuks vahendiks meditsiiniliste otsuste tegemisel. Selle piirkonna kuulsaim lahendus - IBM Watsoni süsteem, mis põhineb tohutute andmete, näiteks uusimate teaduslike edusammude, ekspertarvamuste, patsiendi haigusloo analüüsil, aitab arstil kõige täpsemini diagnoosida ja määrata optimaalse ravi. Tänapäeval kasutatakse IBM Watsonit Jaapani, Hiina, Ameerika Ühendriikide, mitme Euroopa riigi haiglates ja statistika järgi suurendab see õige diagnoosi tõenäosust 40%.

Helsingis on kasutusele võetud süsteem, mis põhineb meditsiiniliste andmete analüüsil, sarnaste juhtumite väljaselgitamisel ja ravimite kokkusobivuse kontrollimisel ning annab soovitusi raviks. Süsteem rakendab ka funktsiooni "virtuaalne tervisekontroll", mis võimaldab teil analüüsida patsiendi rühmade näitajaid uuringute kavandamiseks ja prioriteetseks muutmiseks. Tehisintellekti süsteeme kasutatakse üsna aktiivselt onkoloogias, kus need võimaldavad meditsiinilisel pildil esile tõsta kasvajat ja terveid kudesid ning hinnata, kui tõhusalt patsientidele teraapiat tehti. Tehisintellekt aitab varases staadiumis avastada ka paljusid haigusi, näiteks veremürgitust. [9]

Virtuaal- ja liitreaalsuse tehnoloogiad

Virtuaal- ja liitreaalsuse tehnoloogiad on ennast juba hästi tõestanud nii meditsiinilise abi osutamise protsessis, näiteks kirurgias, kui ka patsientide rehabilitatsiooni ajal pärast operatsiooni. Samuti leiavad nad rakendust meditsiinitöötajate koolitamisel ja professionaalsel arendamisel. Mitmed Euroopa haiglad on juba hakanud liitreaalsuse prille testima. Kirurg, kes neid paneb, näeb mitte ainult operatsiooni toimumiskohta, vaid saab ka üksikasjalikku teavet selle käigu kohta, mis võimaldab tal oma tegevust parandada. [9]

Robotid

Roboteid kasutatakse üha enam tervishoius. Sajad kliinikud üle maailma teevad juba Da Vinci robotkirurgi abil endoskoopilisi operatsioone. Seade koosneb kahest plokist: üks on mõeldud operaatorile, teine ​​- nelja käega masin - täidab kirurgi rolli. Juhtpaneeli arst näeb opereeritavat piirkonda mitmekordse suurendusega 3D-s ja kasutab kirurgiliste instrumentide juhtimiseks spetsiaalseid juhtnuppe. [9]

3D-printimine

3D-printimine on lähitulevikus veel üks tehnoloogia, millel on potentsiaal tervishoius revolutsiooniliselt muutuda. 3D-printerile trükitud liigeste, hambaimplantaatide jms mudelid vastavad võimalikult täpselt iga patsiendi individuaalsetele omadustele. [9]


Võimalikud eetilised probleemid

Seadme teabe lekke oht

Madalal tasemel autoriseerimisel on suur infolekke oht, samal ajal kui kõrgetasemelise autoriseerimisega kaasneb teabe edastamise protsessis tõenäoliselt kaotus või viga, mis mõjutab otseselt teenuse lõplikku kvaliteeti. Igal juhul sõltub mobiilseadmete võimaluste ulatus tootjast. Kodus paigaldatud või kantud seadmed saavad keha teavet reaalajas koguda. [11]

Sotsiaalvõrgustikust tulenev risk

Tugevad sotsiaalsed võrgustikud muudavad privaatsuse keerulisemaks, kuna isikuandmeid võidakse paljastada ilma omanike nõusolekuta. Eriti noorte jaoks on suhtlusvõrgustik nende esimene valik lahenduste otsimisel. Mõnele tervishoiuteenuse pakkujale on raske ette heita, kui kasutajad ise avaldavad oma isiklikke andmeid sotsiaalvõrgustikes. [11]

Ebaselgus seadustes

Ehkki infoturbe kaitsmiseks on juba olemas mõned seadused, on paljud eetikaküsimusi käsitlevad seadused ja määrused ebaselged. Vastutuse teema ja teabe piiride kohta pole selgeid viiteid. Näiteks võib vale ravi ja diagnoosimine põhjustada patsiendile täiendavat valu ja koormust. [11]

Kokkuvõte

Nutikas tervishoid mitte ainult parandab arstiabi kvaliteeti, vaid hoiab ära ka ravikulude kasvu. Samuti võimaldab see teenuse pakkujatel oma diagnoosi kinnitamiseks otsida, analüüsida ja viidata paljudele teaduslikele andmetele, millest saavad kasu kõik tervishoiu ökosüsteemis olevad inimesed, sealhulgas arstid, meditsiiniteadlased, ravimi tarnijad, kindlustusseltsid ja teised. Haigla äriprotsesside ja terviseteabe integreerimiseks luuakse terviseteabe integreerimise platvorm. Ressursse saab jagada ja vahetada ning meditsiini vahelised asutused saavad läbi viia on-line veebikohtumisi, muutes traditsioonilise meditsiini ideaalse mudeli reaalsuseks.



Targa linna jätkusuutlikkus

Arvestades populatsiooni kasvu ja keskkonna ja kliima probleeme on targa linna lahenduste puhul üks olulisi aspekte jätkusuutlikusega arvestamine. Aastaks 2050 ennustatakse, et ligi 68% maailma rahvastikust elab linnades

ÜRO on seadnud aastaks 2030 täitmiseks jätkusuutliku arengu eesmärgid, mille pea iga punkti puhul aitab targa linna lahenduste kaasamine eesmärke täita. Järgnevalt on toodud välja mõned näited seoses agrikultuuri, energia tarbimise ning jäätmekäitlusega. [12]


Agrikultuur linnades


Vajadus tagada linnades piisavad toiduvarud, et tulla toime looduskatastroofidega on mitmetes riikides tekitanud vajaduse mõelda linnade toidu julgeolekust. Näiteks Jaapanis kasvatatakse üleujutuste tõttu kortermajade katustel köögivilju, mis peaks toitma inimesi seni kuni abi saabub. 

Lisaks toidu julgeolekule on oluline ka üleliigse tarbimise vähendamine, loodusele kahjuliku mõju vähendamine ja kogukonna tunde tekitamine. Üks lahendusi selleks on linnadesse vertikaalsete farmide loomine. 

Näiteks Urban Crop Solutions loob automatiseeritud vertikaalseid farme kasutades hüdropoonilisi ehk vesikultuurseid taimesid. Nendes kasvatatakse peamiselt rohelisi köögivilju ja teravilju. Tarkvara abil on võimalik seadistada farmis taime liikidele sobivad tingimused. Näiteks saab kontrollida valguse taset või kastmise tihedust. Seadistusi saab muuta ka arvestades taime kasvu faasi. Lisaks aitab automatiseerimine kaasa vee ja putukatõrje kulude vähendamisele. Sarnaseid lahendusi pakuvad ka paljud teised ettevõtted ning näiteks toimub alates aastast 2020 Vertical Farming World Congress, kuhu tulevad kokku ettevõtted, investorid ja kliendid üle 40 riigist, et saada osa uusimatest lahendustest. [13]



Large Scale Plant Factory.jpg

Joonis 1. Large Scale Plant Factory




IOT ja ressursside jätkusuutlik tarbimine


Kasutades AI tehnoloogiat, sensoreid ning andmeteadust on võimalik saada paremat ülevaadet ning koostada mudeleid efektiivsemaks energia tarbimiseks.

Vee tarbimisel saab AI lahenduste abil vältida ebavajalikku vee raiskamist, märgata kiiremini torude lekkeid, ennustada vee vajadusi ning võimalikke puudujääkide kohti. Lisaks on võimalik AI abil luua mudeleid, mis aitavad ennustada võimalikke probleeme. Võimalik on paigaldada sensoreid, mis aitavad koguda ja töödelda andmeid vee kohta, näiteks vee kvaliteedi taset. Infot saab kombineerida ka kliima ja muude relevantsete andmetega, näiteks ärihoonetes töögraafikute infot arvestades.

Näiteks SmartCover AI jäätmevee monitoorimise lahendus aitab andmete abil optimeerida kanalisatsiooni puhastuse graafikuid, jäätmevee kogumise süsteeme ning ennetada lekkeid ja ummistusi. Lisaks kasutatakse arukaid veemõõtjaid ning andmeid, et optimeerida äri ja eluhoonetes vee tarbimist.

Linnades on võimalik arukate lahenduste abil koguda ja töödelda andmeid selle kohta, kuidas on eri piirkondades vee kättesaadavus jagunenud. Näiteks Indias kasutavad teadlased AI tehnoloogiat, et analüüsida vee kasutuse andmeid. Üritatakse aru saada, mis põhjustab osades linnaosades halvenenud vee kättesaadavust. Näiteks lekked või ebaefektiivne planeerimine. Kombineeritakse veereservide, kliima ja linnaelanike vee kasutuse andmeid, et ennustada nõudlust ja probleeme. [14]


Sensoreid, AI tehnoloogiat ja arukaid mõõtjaid kasutatakse ka elektri, soojusenergia ning valgustuse info monitoorimiseks ja kasutuse optimeerimiseks.

Näiteks Londonis on kasutusele võetud aruka valgustuse strateegia, mis aitab võidelda valgusreostusega ning vähendada ebavajalikku tarbimist. Lisaks on öösel ebavajaliku valgustuse vähendamine kasulik tervisele ja unele. Linna on paigaldatud LED valgustus ning sensorid. Valgustus muudab värvi erinevatel kellaaegadel, et tasakaalustada tänava ja hoonete valguse taset. Kasutatakse andmeteadust, et selgitada välja kus ja millal tuleks muuta valgustuse taset. [15]


IOT ja jäätmekäitlus


Mitmetes riikides nagu näiteks Soomes, Hiinas, UKs ja Hispaanias on osaliselt linnades võetud kasutusele automatiseeritud maa alune jäätmete kogumise süsteem. Envac süsteem kasutab maa aluseid vaakumsüsteemiga torusid, mis transpordivad jäätmed jäätmekäitlusjaama. Torud töötavad suruõhu ning elektri baasil ning suudavad minutitega käidelda rohkem jäätmeid kui käsitsi suudetaks terve päeva jooksul. Lisaks kasutatakse andmeteadust, et selgitada välja jäätmete käitlemise volüüme. Prügi visatakse konteinerisse, prügi liigutatakse suruõhu abil ühekaupa läbi torude kiirusega 70km/h. Peale prügi jõudmist jäätmekäitlusjaama puhastatakse õhk reostusest .  [16]



Envac süsteem.jpg

Joonis 2. Envac süsteem



Jäätmete prügiautoga kogumiseks ning selle optimeerimiseks linnades kasutatakse samuti IOT tehnoloogiaid. Näiteks Slovakkias on võetud kasutusele jäätmete kogumise monitoorimise lahendus (Sensoneo Sensors). Lahendus põhineb sellel, et prügiautodele paigaldatakse sensorid, mis mõõdavad prügi taset ning koguvad andmeid. Andmete põhjal on võimalik optimeerida prügi kogumise graafikuid, planeerida prügiautode teekondi, konteinerite asukohta ja kogust. IOT tehnoloogiatest kasutatakse selle lahenduse puhul järgnevaid: Sigfox, NB-IoT, LoRaWAN, GPRS. [16]








Kasutatud kirjandus



[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16]

  1. 1.0 1.1 Smart grids: what is a smart electrical grid – electricity networks in evolution Https://www.i-scoop.eu/industry-4-0/smart-grids-electrical-grid/
  2. 2.0 2.1 Figure: Example of smart grid Https://www.researchgate.net/figure/Example-of-smart-grid fig2 292678250
  3. 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 Https://electricalacademia.com/electric-power/difference-traditional-power-grid-smart-grid/
  4. 4.0 4.1 IoT and Smart Grid Http://riberasolutions.com/iot-and-smart-grid/
  5. 5.0 5.1 What Is the Smart Grid and How Is It Enabled by IoT? Https://www.digi.com/blog/post/what-is-the-smart-grid-and-how-enabled-by-iot
  6. 6.0 6.1 The Role of IoT in Smart Grid Technology Https://www.digiteum.com/iot-smart-grid-technology/
  7. 7.0 7.1 7.2 Smart Cities. A Survey on Security Concerns. Sidra Ijaz, Munam Ali Shah, Abid Khan and Mansoor Ahmed. Department of Computer Science. 2016. Https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.742.883&rep=rep1&type=pdf
  8. 8.0 8.1 8.2 8.3 Cyber security challenges in Smart Cities: Safety, security and privacy. Adel S. Elmaghrab, Michael M. Losavio. Cairo University. Journal of Advanced Research. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123214000290
  9. 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 Smart Healthcare and Ethical Issues 2019 International Conference on Finance, Economics, Management and IT Business V. Chang, Y. Cao, T. Li, Y. Shi, P. Baudier https://www.scitepress.org/Link.aspx?doi=10.5220/0007737200530059
  10. 10.0 10.1 10.2 10.3 Electronic health records to facilitate clinical research 2016 Published online Clin Res Cardiol https://dx.doi.org/10.1007%2Fs00392-016-1025-6
  11. 11.0 11.1 11.2 11.3 Ethical issues in electronic health records: A general overview 2016 US National Library of Medication O. Fouzia, J. Nayer, S. Amit, A. Praveen https://doi.org/10.4103%2F2229-3485.153997
  12. 12.0 12.1 How smart cities are contributing to the UN sustainable development goals,  Jaime Ramos, https://tomorrow.city/a/smart-city-contribution-to-un-sustainable-development
  13. 13.0 13.1 Urban agriculture  Siam Green, Henry Be, Krzysztof Niewolny https://tomorrow.city/a/urban-agriculture-how-to-go-from-being-a-hobby-to-feeding-cities (29.01.2020)
  14. 14.0 14.1 Smart energy systems for sustainable smart cities: Current developments, trends and future directions, O’Dwyer, Edward ; Pan, Indranil ; Acha, Salvador ; Shah, Nilay https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261919300248  (01.03.2019)
  15. 15.0 15.1 City of London rolls out smart streetlight network https://www.ukauthority.com/articles/city-of-london-rolls-out-smart-streetlight-network/ (27.11.2019)
  16. 16.0 16.1 16.2 5 Smart Cities Improving Waste Management https://socapglobal.com/2020/07/5-smart-cities-improving-waste-management/ (05.07.2020)