«Интернет вещей» в «умном городе» на примере сферы ЖКХ - iRZ Электроника

«Интернет вещей» в «умном городе» на примере сферы ЖКХ

Опубликовано в номере:
PDF версия
Мы все являемся наблюдателями и активными участниками трансформации современного мира инновационными технологиями и многочисленными электронными устройствами. Эти изменения можно увидеть не только в отдельных сферах жизни, но и в масштабе целых городов. Большую популярность сейчас имеют многочисленные решения, в основе которых лежит концепция «Интернет вещей» (Internet of Things, IoT). Идея создания «умного города» на базе IoT — это огромное направление для реализации даже таких проектов, которые сегодня выглядят достаточно футуристичными.

В основе концепции «умного города» лежат следующие цели: обеспечение современного качества жизни населения, эффективное управление внутренними процессами города, экономичное и экологичное использование городских систем жизнедеятельности и природных ресурсов. «Умный город» можно сравнить с интеллектуальным цифровым организмом, который ведет непрерывный мониторинг работы всех своих узлов, осуществляет сбор и анализ большого объема информации в режиме реального времени, а также принимает обоснованные решения на основе полученных сведений. Реинжиниринг инфраструктуры классического города в «умный» основывается на интеграции информационных технологий и объектов IoT с городской средой.

С каждым годом разрабатывается и реализуется все большее число проектов — из них, как из кирпичиков, складывается «умный город». К примеру, всем нам знакомы навигационные сервисы, которые отслеживают местоположение автомобиля, среднюю скорость передвижения, анализируют ситуацию на дорогах — аварии, дорожные работы, скорость потока на том или ином участке, и на основании всей собранной информации предлагают наиболее быстрый маршрут. В настоящее время разрабатываются и в ряде стран уже внедрены мониторинговые платформы общественного транспорта. С их помощью любой житель может получить актуальную информацию о времени ожидания автобуса, трамвая или троллейбуса в мобильном приложении, веб-браузере или на электронном табло, установленном на остановке.

«Интернет вещей» в «умном городе» на примере сферы ЖКХ - iRZ ЭлектроникаВ сфере безопасности большое распространение получают системы автоматического распознавания лиц, которые анализируют данные с огромного числа камер, установленных по всему городу. Такие системы позволяют не только определить местонахождение преступников, но и помочь в розыске пропавших взрослых и детей.

Технологии IoT постепенно преобразуют область здравоохранения, открывая новые возможности для профилактики, лечения, реабилитации пациентов, а также выводя сам процесс предоставления медицинских услуг на совершенно новый уровень. Во всем мире уже широко используется различное портативное оборудование, отслеживающее такие показатели, как кровяное давление, сердечный ритм, пульс, температуру тела, уровень глюкозы в крови, а также количество пройденных шагов, потраченных калорий и т. д. Разработан проект «умных таблеток», содержащих нанороботы. Это позволит врачам вести непрерывный мониторинг работы всех внутренних органов пациента.

В сфере ЖКХ все большее распространение получают беспроводные автоматизированные системы, которые позволяют собирать и анализировать данные об объеме потребленных энергоресурсов, выполнять задачи контроля технологических параметров, позволяющих выявить аварийную ситуацию, а также управлять элементами систем в различных точках инженерной инфраструктуры. Масштаб развертывания такой системы не ограничен.

К примеру, в здании имеется ряд счетчиков энергоресурсов (воды, электричества, газа, тепла). Специальное оборудование (модем, роутер, коммуникатор, регистратор и т. д.) осуществляет сбор показаний подключенных датчиков, организовывает канал связи с сервером сбора данных и перенаправляет ему все собранные от подключенных устройств данные. В диспетчерском центре производится мониторинг работы всех устройств и передаваемых ими показателей, а также формируются отчеты для анализа имеющейся информации. На объекте могут быть установлены различные типы датчиков, которые при наступлении аварийной ситуации незамедлительно передают сигнал диспетчеру. Это датчики движения, задымления, затопления, утечки газа, разбития стекла и др. Следующий уровень безопасности на объекте обеспечивают различные исполнительные механизмы (шаровые краны, магнитные клапаны и т. д.), которые срабатывают при наступлении аварийной ситуации. К примеру, при обнаружении датчиком протечки воды шаровой кран автоматически перекрывает воду. То есть очаг опасности нейтрализуется системой самостоятельно и практически мгновенно.

Любой проект IoT представляет собой совокупность физических устройств и программных сервисов, объединенных оптическими, сенсорными, проводными и беспроводными сетями в единый вычислительный комплекс. Выбор способа общения между составляющими такой системы — один из ключевых аспектов и зависит от условий конкретной задачи. Сегодня существует широкий ряд сетевых протоколов, которые применяются в решениях «Интернета вещей». Они различаются пропускной способностью канала, объемом затрачиваемой энергии устройства, стоимостью развертывания сети, площадью зоны покрытия сети и т. д. В проектах для сферы ЖКХ чаще всего применяются такие протоколы связи, как GSM/GPRS, Wi-Fi и относительно новые технологии, предназначенные специально для «Интернета вещей», — LoRa и NB-IoT.

LoRa (Long Range) — радиочастотная технология дальней связи ISM-диапазона LoRa, работающая в нелицензируемых частотах. Данный стандарт связи применяется для задач, в которых необходима передача небольших пакетов данных и важен экономичный расход ресурсов элементов питания устройства. Оборудование, применяющее стандарт связи LoRa, может работать от одной батарейки типа АА до нескольких лет. Дальность связи зависит от условий местности и высоты расположения базовой станции: 1–3 км в городе и 15–20 км на открытом пространстве. В отличие от других радиочастотных технологий LoRa обладает высоким уровнем помехо­устойчивости. Безопасность и конфиденциальность передаваемых данных обеспечиваются шифрованием AES на нескольких уровнях. В ряде случаев для организации канала связи на основе LoRa не требуются ресурсы операторов связи, поэтому обмен информацией между устройствами и базовой станцией можно считать условно бесплатным. Необходимы только затраты на развертывание самой сети.

Технология NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) построена на использовании существующих сетей сотовой связи, благодаря чему в перспективе имеется возможность обеспечить большую зону покрытия. Тенденции мирового рынка диктуют операторам связи необходимость оперативного развертывания стандарта связи NB-IoT. NB-IoT так же, как и LoRa, обеспечивает передачу небольших пакетов данных с невысоким уровнем энергопотребления. Использование низкочастотного диапазона позволяет обеспечить покрытием такие труднодоступные места, как цокольные помещения, подвалы и т. д. Стоимость трафика зависит от выбранного тарифа сотового оператора.

«Интернет вещей» в «умном городе» на примере сферы ЖКХ - iRZ ЭлектроникаТехнология GSM/GPRS одна из наиболее часто используемых в проектах, где приоритетными условиями являются высокая скорость обмена данными и большая пропускная способность канала. Зона покрытия сетью имеет глобальные масштабы. Уровень энергопотребления при работе с GSM/GPRS достаточно высокий. Для снижения расхода батарей в устройствах предусматриваются специальные алгоритмы работы. Стоимость трафика зависит от выбора мобильного оператора и тарифа.

Wi-Fi — технология передачи данных среднего радиуса, которая позволяет покрыть сетью одно или несколько небольших соседних помещений. Площадь покрытия ограничивается десятками метров. Для доступа к сети используются нелицензируемые диапазоны частот. При работе по стандартам связи технологии Wi-Fi устройствам требуется значительный объем энергии, поэтому чаще всего источником питания для них служит промышленная сеть ~220 В. К преимуществам, помимо скорости передачи данных и возможности передавать большие объемы информации, можно отнести условную бесплатность передачи трафика для частного клиента.

В качестве примера решений для сферы ЖКХ можно рассмотреть продукцию российского производителя беспроводных продуктов и комплексных решений «iRZ Электроника», который занимается разработкой и производством как отдельных устройств беспроводной связи, так и готовых вычислительных комплексов. Продуктовые линейки представлены устройствами, работающими по наиболее распространенным в IoT стандартам связи, что позволяет организовать оптимальное по соотношению стоимость/надежность решение для любой задачи «Интернета вещей».

Комплексное IoT-решение от компании «iRZ Электроника» для сферы ЖКХ содержит:

  • Любые типы датчиков различных производителей, которые задействуются в той или иной задаче:
  • датчики учета энергоресурсов: воды, электричества, газа, тепла;
  • датчики оповещения: датчики протечки воды, угарного газа, пожарные датчики и т. д.;
  • вентиляционное, осветительное и любое другое оборудование, статус работы которого необходимо получать в диспетчерском центре;
  • управляющие механизмы: шаровые краны, магнитные клапаны и т. д.
  • Оборудование производства «iRZ Электроника» (импульсные регистраторы iRZ IoT R1 и/или коммуникаторы iRZ IoT С1), осуществляющее снятие показаний подключенных датчиков и их дальнейшую отправку на сервер сбора данных, а также управление подключенными исполнительными устройствами.
  • Сервер iRZ.IoT, осуществляющий сбор и хранение данных, получаемых с подключенного оборудования.
  • Программное обеспечение «iRZ Ресурс», с помощью которого можно просматривать и анализировать всю полученную от датчиков информацию, формировать отчеты, а также получать оповещения о возникновении экстренных ситуаций.

Современные разработки на базе IoT позволяют создавать уже не только узкоспециализированные и замкнутые проекты, но и решения, способные взаимодействовать практически с любым электронным устройством или другим сервисом. К примеру, рассмотренное решение для ЖКХ, охватывающее одно здание/ЖК/микрорайон, может быть интегрировано в более крупную систему сбора и обработки данных на общегородском уровне, которая в свою очередь взаимодействует с другими интеллектуальными системами. Такой общегородской интеллектуальный вычислительный комплекс собирает данные от всех входящих в него подсистем, анализирует их, выявляет проблемные участки и сам принимает оптимальные решения по их устранению. Реализация идей концепции «умный город» на уровне ЖКХ позволит добиться оптимального расходования ресурсов, повысить энергоэффективность городов, обеспечить прозрачность начислений за пользование коммунальными услугами и реализовать удобные способы их оплаты, упростить взаимоотношения жителей с управляющими компаниями, жилыми трестами и т. д.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *