Nếu bạn nghĩ các thành phố hiện đã quá đông đúc, hãy chờ xem. Chỉ trong vòng 15 năm tới, hơn 5 tỷ người sẽ sống trong môi trường đô thị. Ranh giới tăng trưởng đô thị đang ngày càng hạn chế sự phát triển đô thị tràn lan, buộc sự phát triển đô thị phải đi theo chiều dọc, làm tăng mật độ đô thị. Các thành phố thông minh được hỗ trợ bởi các ứng dụng IoT công nghiệp sẽ trở thành một điều bình thường.
Đến năm 2020, Philippines và Thái Lan có thể có tầng lớp trung lưu đông đảo như ở Anh, Pháp hoặc Ý. Hiện nay, tầng lớp trung lưu toàn cầu có khoảng 3 tỷ người, chiếm hai phần ba chi tiêu tiêu dùng của thế giới. Tầng lớp trung lưu đòi hỏi các dịch vụ công cộng và lối sống đô thị tiêu thụ nhiều nước, năng lượng và các nguồn tài nguyên khác hơn những người sống trong cảnh nghèo đói.
Để quản lý sự gia tăng dân số, mật độ dân số tăng và tầng lớp trung lưu đang phát triển, chúng ta sẽ cần phải phát triển và tối ưu hóa các thành phố, nâng cao hiệu quả cung cấp dịch vụ và quản lý tài nguyên tốt hơn. Tất nhiên, chúng ta cần phải làm cho các thành phố thông minh hơn và tích hợp các ứng dụng IoT công nghiệp.
Công nghệ Internet vạn vật là yếu tố then chốt
Một điều chắc chắn là công nghệ sẽ là động lực cho sự chuyển đổi mạnh mẽ này. Chương trình thu phí đường bộ điện tử của Singapore – hậu duệ của chương trình quản lý tắc nghẽn giao thông được triển khai lần đầu tiên vào năm 1975 – đã giảm đáng kể lưu lượng giao thông, va chạm và khí thải ô nhiễm từ ô tô . Tại California, Sở Giao thông Vận tải tiểu bang đã khởi động một dự án hành lang thông minh (SMART) ứng dụng công nghệ cao vào năm 2016 cho đoạn đường dài tám dặm (13 km) của Xa lộ Liên tiểu bang 80 dẫn đến San Francisco, dự kiến sẽ giảm thiểu va chạm và thời gian di chuyển của người dân.
Các gã khổng lồ công nghệ như Google, IBM, Cisco và Intel đều đã khởi động các sáng kiến hoặc nền tảng thành phố thông minh, được thiết kế để tổng hợp, xử lý và phân tích dữ liệu mà các thiết bị đô thị và nhà máy vật lý tạo ra. Grand View Research dự đoán thị trường thành phố thông minh toàn cầu sẽ đạt giá trị 1,4 nghìn tỷ đô la vào năm 2020. McKinsey ước tính chỉ 600 thành phố chiếm 60% GDP toàn cầu.
Cách thức hoạt động của IoT và các ứng dụng thành phố thông minh
Ngành công nghiệp thành phố thông minh được dự đoán sẽ đạt giá trị thị trường 400 tỷ đô la vào năm 2020, với 600 thành phố trên toàn thế giới. Theo nghiên cứu của McKinsey, những thành phố này dự kiến sẽ tạo ra 60% GDP toàn cầu vào năm 2025.
Các nhà phê bình cho rằng sự phổ biến của các thiết bị điện tử Internet vạn vật (IoT) sẽ làm tăng nhu cầu năng lượng, gây thêm áp lực lên môi trường. Tuy nhiên, bằng chứng rõ ràng cho thấy các thành phố thông minh sẽ mang lại nhiều lợi ích hơn cho môi trường thông qua việc quản lý tốt hơn các nguồn tài nguyên như năng lượng và nước, đồng thời giảm lượng khí thải gây ô nhiễm.
Singapore đã giảm đáng kể lượng khí thải CO2 và bụi mịn thông qua việc quản lý tình trạng tắc nghẽn (Giảm tắc nghẽn giao thông đồng nghĩa với việc giảm lượng khí thải.)
Phó chủ tịch nghiên cứu của Gartner, Inc., Bettina Tratz-Ryan, đã công khai ước tính rằng, đặc biệt đối với các địa điểm lớn như sân bay, cảng biển và trung tâm mua sắm, công nghệ IoT có thể giảm chi phí năng lượng, quản lý không gian và bảo trì tòa nhà tới 30% (chi phí năng lượng thấp hơn là kết quả của việc giảm mức tiêu thụ năng lượng). Hơn nữa, Gartner dự đoán rằng công nghệ thành phố thông minh và IoT sẽ giảm một nửa dấu chân môi trường đô thị vào năm 2030.
Kích hoạt Thành phố thông minh là Đa chiều
Việc triển khai thành phố thông minh mang tính đa chiều. Tại bất kỳ trung tâm đô thị lớn nào, đều có nhiều trường hợp sử dụng khác nhau, và chúng có thể khác nhau tùy thuộc vào quy mô thành phố và quyền kiểm soát của chính quyền địa phương. Ví dụ, khoảng 8% nhà cung cấp điện tại Hoa Kỳ thuộc sở hữu của thành phố (tuy nhiên, lợi ích của “thành phố thông minh” cũng thuộc về các nhà cung cấp dịch vụ khu vực). Dưới đây là tóm tắt về một số ứng dụng công nghiệp thú vị nhất của công nghệ và tư duy thành phố thông minh đang được triển khai, hoặc sắp được triển khai.
Thành phố thông minh công nghiệp
- Quản lý tắc nghẽn giao thông điện tử như ở Singapore hoặc như hành lang SMART của khu vực Vịnh
- Quản lý vận hành giao thông công cộng, như đã thấy ở Tàu điện ngầm đô thị Seoul, nơi quản lý toa xe, đường ray và an toàn công cộng thông qua việc triển khai IoT. Khi tàu hỏa và xe buýt chạy đúng giờ, việc cung cấp dịch vụ vận chuyển an toàn, đáng tin cậy, giao thông công cộng là một giải pháp thay thế khả thi hơn.
- Cải thiện quản lý hoạt động cho các nhà máy xử lý nước để tăng hiệu quả và minh bạch cho người dân về nguồn cung cấp nước và các hạn chế của họ
- Cơ sở hạ tầng và giám sát hoạt động cho lưới điện, bao gồm các tài nguyên máy tính, để bảo vệ chống lại các cuộc tấn công mạng, đảm bảo an toàn và bảo mật
- Thời gian thích ứng cho đèn giao thông để giảm thiểu tắc nghẽn và tối ưu hóa lưu lượng theo tình huống, ví dụ như đi làm buổi sáng so với buổi tối, ngày lễ so với ngày làm việc bình thường
- Giám sát chất lượng không khí và thu thập dữ liệu cục bộ cao, cho phép liên hệ với tình trạng tắc nghẽn giao thông và xu hướng sức khỏe cộng đồng
Các sáng kiến như thế này nhận được sự hỗ trợ và hậu thuẫn của chính phủ từ cấp liên bang đến cấp địa phương. Ví dụ, năm 2006, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã công bố Sáng kiến Hiện đại hóa Lưới điện kéo dài nhiều năm, trị giá 220 triệu đô la, nhằm cải thiện khả năng phục hồi, độ tin cậy và an ninh của hệ thống điện Hoa Kỳ.
Bộ trưởng Năng lượng đã đưa ra thông báo này vào cuối chuyến tham quan các cơ sở của Florida Power & Light (FPL). Công ty điện lực này đã liên tục đầu tư khoảng 2 tỷ đô la trong 10 năm qua vào công nghệ thông minh cho lưới điện, tăng cường khả năng phòng vệ trước các điều kiện thời tiết khắc nghiệt, chẳng hạn như bão. Dữ liệu từ lưới điện được truyền đến màn hình video lớn rộng 57 mét tại trung tâm điều khiển hệ thống của FPL, bao gồm cả dữ liệu từ các thiết bị giám sát nước, nhằm bảo vệ chống ngập lụt, tại hơn 600 trạm biến áp.
Và gần đây, AT&T đã công bố ra mắt Trung tâm điều hành thành phố thông minh đầu tiên tại Quận Miami-Dade, cung cấp cho ban lãnh đạo địa phương một bảng hiển thị lớn hiển thị các số liệu quan trọng về tình hình cộng đồng gần như theo thời gian thực.
Ví dụ về ứng dụng và công nghệ thành phố thông minh
Tại Quận Miami-Dade, các quan chức đang sử dụng công nghệ thành phố thông minh để giám sát từ xa và tăng hiệu quả hoạt động an toàn công cộng, giảm thiểu tắc nghẽn giao thông và thu thập dữ liệu đáng tin cậy để đưa ra quyết định quy hoạch giao thông đô thị.
Bộ Phát triển Đô thị Ấn Độ đang tài trợ cho Sứ mệnh Thành phố thông minh 100 thành phố, nhằm mục đích thúc đẩy “các thành phố cung cấp cơ sở hạ tầng cốt lõi và mang lại chất lượng cuộc sống tốt cho người dân, môi trường sạch sẽ và bền vững, cũng như ứng dụng các giải pháp “thông minh”.
Thành phố Jaipur, thuộc tỉnh Rajasthan, là thành phố mới nhất triển khai hệ thống này, hợp nhất hệ thống đỗ xe, quản lý đèn đường và giám sát an toàn công cộng vào một màn hình lớn duy nhất. Trung tâm điều hành tích hợp dữ liệu từ các sở ban ngành khác nhau của thành phố và tạo điều kiện thuận lợi hơn cho sự hợp tác giữa các sở ban ngành.
Ứng dụng IoT trong Thành phố thông minh
IoT có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực thành phố thông minh như quản lý giao thông, an toàn công cộng, giám sát môi trường, v.v. IoT là một mạng lưới các đối tượng vật lý được tích hợp thiết bị điện tử, phần mềm, cảm biến và kết nối. Các đối tượng này có thể thu thập và trao đổi dữ liệu với các đối tượng và hệ thống khác. IoT trong Thành phố thông minh có thể được sử dụng để giám sát tình trạng tắc nghẽn giao thông, chất lượng không khí hoặc mức độ ô nhiễm tiếng ồn trong thành phố. Nó cũng có thể được sử dụng để giám sát mực nước trong các hồ chứa hoặc phát hiện khi cây đổ trên đường phố.
1. Chiếu sáng thông minh
Hệ thống chiếu sáng thông minh sử dụng cảm biến và tự động hóa để điều chỉnh độ sáng của đèn dựa trên ánh sáng môi trường và mật độ giao thông. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng và cải thiện an toàn cho người đi bộ và người lái xe.
2. Quản lý giao thông thông minh
Quản lý giao thông thông minh sử dụng công nghệ giám sát và kiểm soát thời gian thực để tối ưu hóa lưu lượng giao thông, giảm tắc nghẽn và cải thiện an toàn cho người lái xe và người đi bộ.
3. Quản lý chất thải thông minh
Hệ thống quản lý chất thải thông minh sử dụng cảm biến và giám sát thời gian thực để lên lịch thu gom chất thải, giảm chi phí và cải thiện hiệu quả hoạt động quản lý chất thải.
4. Giám sát môi trường
Hệ thống giám sát môi trường sử dụng cảm biến để liên tục theo dõi chất lượng không khí, nhiệt độ và các thông số môi trường khác, cung cấp thông tin giúp duy trì môi trường trong lành.
5. Lưới điện thông minh và quản lý năng lượng
Hệ thống Lưới điện Thông minh và Quản lý Năng lượng tối ưu hóa việc phân phối năng lượng, giám sát mức tiêu thụ năng lượng và triển khai quản lý nhu cầu để giảm thiểu lãng phí và chi phí năng lượng. Tìm hiểu thêm về Vai trò của IoT trong Công nghệ và Ứng dụng Lưới điện Thông minh
6. Quản lý bãi đậu xe thông minh
Hệ thống quản lý bãi đậu xe thông minh sử dụng tính năng giám sát thời gian thực và giá động để quản lý nhu cầu đỗ xe, giảm tắc nghẽn và cải thiện khả năng tiếp cận.
7. An toàn công cộng và ứng phó khẩn cấp
Hệ thống An toàn công cộng và Ứng phó khẩn cấp tích hợp camera giám sát, cảm biến thông minh và liên lạc khẩn cấp để cải thiện thời gian phản ứng và hiệu quả trong các trường hợp khẩn cấp.
8. Tòa nhà thông minh và tự động hóa nhà ở
Hệ thống Tòa nhà thông minh và Tự động hóa nhà cung cấp khả năng điều khiển tự động hệ thống chiếu sáng, sưởi ấm, làm mát và các hệ thống khác của tòa nhà để cải thiện sự thoải mái, an ninh và hiệu quả năng lượng.
9. Dịch vụ theo dõi và chăm sóc sức khỏe
Dịch vụ theo dõi và chăm sóc sức khỏe sử dụng phương pháp theo dõi liên tục các dấu hiệu sinh tồn, phát hiện té ngã và quản lý thuốc để cung cấp dịch vụ chăm sóc kịp thời và hiệu quả cho người cao tuổi hoặc người khuyết tật.
10. Bán lẻ và Tiếp thị Thông minh
Hệ thống bán lẻ và tiếp thị thông minh sử dụng hành vi và sở thích của khách hàng để cung cấp các khuyến nghị và tiếp thị được cá nhân hóa, cũng như quản lý hàng tồn kho theo thời gian thực để cải thiện hiệu quả và sự hài lòng của khách hàng.
Kết luận về Thành phố thông minh và Ứng dụng IoT công nghiệp
Liên Hợp Quốc ước tính dân số thế giới sẽ đạt 9,7 tỷ người vào năm 2050 và 11,2 tỷ người vào năm 2100. Dân số Ấn Độ dự kiến sẽ vượt Trung Quốc, quốc gia có dân số lớn nhất hiện nay, vào khoảng năm 2022; dân số Nigeria có thể vượt Hoa Kỳ vào năm 2050. Không còn nghi ngờ gì nữa, sự tăng trưởng này sẽ đòi hỏi phải quản lý tài nguyên hiệu quả hơn và cải thiện hoạt động của các dịch vụ đô thị.
Công nghệ và ứng dụng thành phố thông minh và Internet vạn vật là những công cụ hỗ trợ vô cùng cần thiết, giúp các quan chức chính phủ và nhân viên vận hành ứng phó với những thay đổi của xã hội tương ứng với sự tăng trưởng này. Các nhà lãnh đạo chính phủ không còn lý do gì để biện minh cho sự cấp thiết của thành phố thông minh.
Tìm hiểu thêm về các chủ đề nghiên cứu hàng đầu về Internet vạn vật của các nhà lãnh đạo
Bài viết này được viết bởi Erhan Cakmak, Giám đốc Điều hành tại N3N . Truy cập bài viết gốc tại đây .