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Erweitertes / Interoperables Internet der Dinge (IoT)
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ICT
Das Internet der Dinge (IoT) ist ein sich ständig und schnell entwickelnder technologischer Fortschritt, der darauf abzielt, die Konnektivität unserer täglichen Aktivitäten zu erhöhen. Das IoT ermöglicht eine effektivere und fundiertere Entscheidungsfindung durch verbesserte Datenanalyse und stärkere Vernetzung.
Menschenwürdige Arbeit und Wirtschaftswachstum
Industrie, Innovation und Infrastruktur
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Beschreibung
Das Internet der Dinge (IoT) ist eine kontinuierlich und schnell wachsende technologische Innovation, die darauf abzielt, unsere täglichen Aktivitäten stärker digital zu vernetzen. Durch eine stärkere Vernetzung und bessere Datenanalyse ermöglicht das IoT eine effizientere und besser informierte Entscheidungsfindung.
Dies geschieht, indem alltägliche physische Objekte durch die Kombination mit Sensoren, Verarbeitungsfunktionen und anderer Software, die die gemeinsame Nutzung und den Austausch von Daten ermöglicht, internetfähig gemacht werden. Dieser Prozess verspricht "die Art und Weise zu verändern, wie wir arbeiten, leben und spielen" (Singhania, 2015). Diese Verschmelzung des Physischen mit dem Virtuellen ermöglicht innovativere Smart City-Lösungen für reale städtische Probleme. An der Spitze der digitalen Transformation kann das IoT in allen möglichen Szenarien helfen, von Verkehrsstaus bis hin zur intelligenten Hausüberwachung, Energieeffizienz und einer Vielzahl von Sicherheitsfragen.
Derzeit gibt es zwar eine ganze Reihe von IoT-fähigen Geräten auf dem Markt, von denen viele zur Verbesserung der kommunalen Infrastruktur eingesetzt werden, aber das Potenzial der Technologie wird oft nicht ausgeschöpft. Das liegt daran, dass es verschiedene Netzwerk- und Gerätestandards gibt, die die Fähigkeit von Geräten, die diese Standards nicht teilen, einschränken, sich miteinander zu verbinden, miteinander zu sprechen und so Daten für eine optimale Netzwerkkapazität auszutauschen. Die Antwort darauf ist Enhanced oder Interoperable IoT, das eine nahtlose Integration und Interkonnektivität von IoT-fähigen Geräten ermöglicht und so das Potenzial dieser Technologie für die Lösung von Problemen in der Smart City erheblich erweitert.
Viele städtische Technologielösungen können besser und effektiver funktionieren, wenn sie in einem vernetzten System zusammenarbeiten. Zum Beispiel würden Pendler davon profitieren, wenn sie die beste Route mit aktuellen Verkehrsinformationen kennen würden und gleichzeitig den aktuellen Status der Parkplätze wüssten. Ohne Datenrückmeldung von allen beteiligten Geräten können solche Informationen nicht zuverlässig bereitgestellt werden. Aufgrund der relativen Neuheit der Technologie gibt es jedoch keinen universellen Standard für IoT-fähige Geräte. Dies schränkt die Fähigkeit der Geräte ein, sich miteinander zu verbinden und Daten auszutauschen, was die Kapazität von IoT-Lösungen wesentlich einschränkt. Dieses Problem muss gelöst werden, um das wahre Potenzial der internetfähigen Technologien auszuschöpfen.
Einer der Vorteile des IoT ist die Verfolgung der Nutzung von Geräten durch Datenanalyse. Dies kann dazu beitragen, die Energieineffizienz von Geräten zu begrenzen, die für eine Vielzahl von Aktivitäten eingesetzt werden. Das IoT ermöglicht es auch, Geräte aus der Ferne zu steuern oder ihre Nutzung einzuschränken. Ohne internetfähige Geräte oder ohne solche, die miteinander kommunizieren können, ist der Austausch wichtiger Daten für die Analyse der städtischen Infrastruktur stark eingeschränkt. Ohne eine solche Analyse bleibt unklar, wie gut die städtische Infrastruktur und Smart City-Lösungen funktionieren.
Der Nutzen zeigt greifbar, wie die Umsetzung einer Lösung die Stadt oder den Ort verbessern kann.
GDPR-konforme Daten aus IoT-Geräten aller Art Effiziente Nutzung von Vermögenswerten Verbesserte Überwachungs- und Analysemöglichkeiten Insgesamt verbesserte Implementierung von Smart City Technologien
Potenzielle Vorteile
Erschließung neuer Geschäftsmöglichkeiten
Erhöhung der Sicherheit
Sammeln wertvoller Daten und Echtzeitinformationen
Funktionen
Funktionen helfen Ihnen zu verstehen, was die Produkte für Sie tun können und welche Ihnen helfen werden, Ihre Ziele zu erreichen.
Jede Lösung hat mindestens eine Hauptfunktion, die zum Erreichen des grundlegenden Zwecks der Lösung erforderlich ist, und mehrere Zusatzfunktionen, die hinzugefügt werden können, um zusätzliche Vorteile zu bieten.
Hauptfunktionen
Kollektion Daten aus der Geräteumgebung
Online-Überwachung von Vernetzte Geräte
Zusatzfunktionen
Positionierung und Verfolgung
Fernbedienung Wartung
Entscheidung Unterstützen Sie
Statistische Daten Berichterstattung
Varianten
Eine Variante ist im Allgemeinen etwas, das sich von anderen ähnlichen Dingen leicht unterscheidet. Im Zusammenhang mit Lösungen sind Varianten verschiedene Optionen oder möglicherweise Teilbereiche/Abzweigungen, mit denen die Lösung umgesetzt werden kann, z.B. verschiedene technologische Optionen.
Beschreibung
Dies ist die Basisversion des IoT, bei der Geräte als Teil einer lokalisierten Innovation installiert werden, die einen begrenzten Umfang hat, z. B. ein Smart Home IoT-Netzwerk. Die Geräte sind innerhalb dieses geschlossenen technologischen Systems miteinander verbunden, bleiben aber oft aufgrund mangelnder Interoperabilität oder Vorliebe vom breiteren Netzwerk abgeschnitten.
Quelle: Abbas, Zeeshan & Yoon, Wonyong. (2015). A Survey on Energy Conserving Mechanisms for the Internet of Things: Wireless Networking Aspects. Sensoren. 15. 24818-24847. 10.3390/s151024818.
Unterstützende lokale Faktore
Eine solche Form des IoT kann mit begrenzter Unterstützung durch die städtischen Behörden leicht implementiert werden, da Interoperabilität oder breitere Konnektivität für eine effektive Nutzung nicht unbedingt erforderlich sind.
Anwendungsfälle
Luft
Gesundheit
Saubere Luft für Studenten
In der Hampstead Hill School wurde ein natürlicher Moosfilter mit intelligenter IoT-Technologie installiert, um die Luftqualität vor Ort zu verbessern.
Dieses Projekt ist ein wichtiger Teil der digitalen Transformation von Aberdeen. Der Stadtrat hat in ein rollendes Sieben-Jahres-Programm im Wert von 9,7 Millionen Pfund investiert, um die alte ineffiziente und teure Straßenbeleuchtung durch effizientere und kostengünstigere LED-Beleuchtung zu ersetzen.
In diesem IoT-Modell verwenden alle miteinander verbundenen Geräte gemeinsame Standards, so dass ihre Fähigkeit, Daten auszutauschen und die gesammelten Informationen zu nutzen, vereinfacht wird.
Quelle: Mehmood, Faisal, Shabir Ahmad, und DoHyeun Kim. 2019. "Design and Implementation of an Interworking IoT Platform and Marketplace in Cloud of Things" Sustainability 11, no. 21: 5952. doi.org/10.3390/su11215952
Unterstützende lokale Faktore
Ein Beispiel dafür ist Singapur, wo die Stadtverwaltung klare Standards eingeführt hat. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Smart City-Innovationen hier die gleichen Standards für IoT-fähige Geräte verwenden.
Beschreibung
Mit dieser Variante des IoT wird ein intelligentes System implementiert, bei dem alle IoT-Geräte unabhängig von den Gerätestandards und Herstellerstandards funktionieren und miteinander verbunden werden können.
Quelle: Ryu, Minwoo & Kim, Jaeho & Yun, Jaeseok. (2015). Integrierte Semantik-Service-Plattform für das Internet der Dinge: A Case Study of a Smart Office. Sensors (Basel, Schweiz). 15. 2137-60. 10.3390/s150102137.
Unterstützende lokale Faktore
Die betreffende Stadt muss bei der Einrichtung einer solchen Plattform oder eines solchen Systems proaktiv vorgehen und sicherstellen, dass die verschiedenen IoT-fähigen Geräte, die in der Infrastruktur vorhanden sind, miteinander verbunden werden können.
Anwendungsfälle
ICT
Luft
Gebäude
Gebäudemanagement für Rechenzentren
Rechenzentren verbrauchen viel Energie für ihren Betrieb, insbesondere für die Kühlung. Der offene Datenaustausch und harmonisierte Datenmodelle werden einen Wettbewerbsvorteil ermöglichen. Profirator hat die FIWARE-basierte Plattform für Contrasec und Luolakallio implementiert und wartet sie seit mehr als einem Jahr.
Kennen Sie Ihren Schnee: Live-Schneepflug-Lösung, um in Echtzeit zu erfahren, welche Straßen vom Schnee befreit sind
Verfolgen Sie die Schneeräumung in Echtzeit mit intelligenter Kartierungstechnologie. Sehen Sie online, welche Bereiche bereits geräumt wurden und welche noch in Arbeit sind. Verbessern Sie Planung, Sicherheit und Effizienz mit Echtzeit-Kartierung der Schneeräumung.
Luftqualität in Echtzeit & Mobilität - Westminster Dynamic Clean-Air Routing
Der Zugang zu Echtzeitdaten über die Luftqualität ist für die Bürger unerlässlich, damit sie fundierte Entscheidungen über ihre täglichen Aktivitäten treffen können, was zu einer gesünderen und nachhaltigeren Umwelt für alle führt.
Die Stadt Barcelona bietet zwar eine Reihe von Optionen zur Optimierung der städtischen Mobilität, aber diese Lösungen sind über mehrere Anwendungen verstreut. Diese Fragmentierung verhindert, dass die Einwohner einen zentralen und umfassenden Überblick über Echtzeit-Mobilitätslösungen haben.
Thinkz: Unterstützung von Smart Cities bei der Schaffung einer Echtzeit-Präsenz
Das Internet der Dinge ist überall! Da rohe IoT-Daten keinen praktischen Wert haben, baut Thinkz ein Netzwerk von IoT-Echtzeitdaten auf, um allen Fahrzeugen, Apps und autonomen Maschinen sofort genaue, verifizierte Informationen zu liefern.
Systemzentrierte Anwendungen sind im IoT weit verbreitet. Durch die Nutzung von Sensordaten, M2M-Konnektivität und Automatisierungstechnologien, die seit langem Teil der Industrielandschaft sind, umfasst das IIoT maschinelles Lernen und Big Data-Technologie.
Daten können Unternehmen helfen, Zeit und Geld zu sparen, indem sie ihnen helfen, Ineffizienzen und Probleme früher zu erkennen. Außerdem können sie die Bemühungen um Business Intelligence unterstützen. Das IIoT bietet vielversprechende Möglichkeiten für die Qualitätssicherung, umweltfreundliche Praktiken, die Rückverfolgbarkeit der Lieferkette und die allgemeine Effizienz der Lieferkette in der Fertigungsindustrie.
Beschreibung
Gadgets werden als Verbrauchergeräte im Bereich der Anwendungen betrachtet, die als Internet der Dinge (CIoT) bekannt sind. Die Anwendungen sind nicht besonders wichtig, da die Datenmengen und -raten vergleichsweise gering sind.
CIoT-Anwendungen sind verbraucherorientiert, und die Anwendungen lassen sich in die Kategorien persönliche und kommunale Nutzung einteilen. Persönliche CIoT-Anwendungen reichen von persönlichen Wearables bis hin zu Smart-Home-Lösungen, während kommunale Anwendungen vom Transportwesen bis hin zur öffentlichen Infrastruktur reichen.
Anwendungsfälle
Verkehr
ICT
Gesundheit
Kennen Sie Ihren Schnee: Live-Schneepflug-Lösung, um in Echtzeit zu erfahren, welche Straßen vom Schnee befreit sind
Verfolgen Sie die Schneeräumung in Echtzeit mit intelligenter Kartierungstechnologie. Sehen Sie online, welche Bereiche bereits geräumt wurden und welche noch in Arbeit sind. Verbessern Sie Planung, Sicherheit und Effizienz mit Echtzeit-Kartierung der Schneeräumung.
Luftqualität in Echtzeit & Mobilität - Westminster Dynamic Clean-Air Routing
Der Zugang zu Echtzeitdaten über die Luftqualität ist für die Bürger unerlässlich, damit sie fundierte Entscheidungen über ihre täglichen Aktivitäten treffen können, was zu einer gesünderen und nachhaltigeren Umwelt für alle führt.
Die Stadt Barcelona bietet zwar eine Reihe von Optionen zur Optimierung der städtischen Mobilität, aber diese Lösungen sind über mehrere Anwendungen verstreut. Diese Fragmentierung verhindert, dass die Einwohner einen zentralen und umfassenden Überblick über Echtzeit-Mobilitätslösungen haben.
Thinkz: Unterstützung von Smart Cities bei der Schaffung einer Echtzeit-Präsenz
Das Internet der Dinge ist überall! Da rohe IoT-Daten keinen praktischen Wert haben, baut Thinkz ein Netzwerk von IoT-Echtzeitdaten auf, um allen Fahrzeugen, Apps und autonomen Maschinen sofort genaue, verifizierte Informationen zu liefern.
Quelle: Bhayani, Malay & Patel, Mehul & Bhatt, Chintan. (2016). Internet der Dinge (IoT): Auf dem Weg zu einer intelligenten Welt. 10.1007/978-981-10-0767-5_37.
Quelle: Rosil, M. und Muts, I. (2022) Die Kosten des IoT: Ready-to-use vs. Custom IoT Solutions, Euristiq. Verfügbar unter: https://euristiq.com/cost-of-iot/.(Zugriff: 8. November 2022).
Stadtkontext
Für welche unterstützenden Faktoren und Merkmale einer Stadt ist diese Lösung geeignet? Welche Faktoren würden die Umsetzung erleichtern?
Intelligente Städte machen sich die Informationstechnologie zunutze, um den Betrieb, die Arbeit und das Leben der Bürger positiv zu verändern (Harmon et al., 2015). Die Integration von intelligenten Systemen mit IoT-basierten intelligenten Produkten und Diensten im Rahmen von Smart Cities erfordert die Erfüllung der folgenden Bedingungen:
Sensoren: Für IoT-basierte intelligente Produkte sind Sensoren eine notwendige Komponente. Diese Sensoren werden eine enorme Menge an Daten erzeugen.
Sicherheit: Ein intelligentes Stadtnetzwerk ist anfällig für Cyberangriffe. Durch die Authentifizierung der Benutzer können autorisierte Benutzer sicher zugreifen.
Fehlertoleranz/Ausfallsicherheit: Im Falle eines Stromausfalls oder einer Katastrophe muss die kritische Infrastruktur der IoT-Komponenten fehlertolerant und ausfallsicher sein.
Energiegewinnung: Intelligente IoT-Sensoren müssen mit Energiegewinnungsprozessen integriert werden, damit die Geräte 10, 15 oder 20 Jahre lang ohne menschliches Zutun funktionieren.
Konnektivität: Sowohl langsame als auch schnelle Sensoren werden durch das IoT-Netzwerk unterstützt. Daher kann die Konnektivität von Daten durch Netzwerkbetrachtung und Echtzeit-Streaming erreicht werden.
Verwaltbarkeit: Das IoT-Netzwerk muss Tools enthalten, die eine Fernverwaltung dieser Geräte ermöglichen, da eine beträchtliche Anzahl von intelligenten Geräten und Sensoren geografisch über große Entfernungen verteilt sein kann.
Mesh-vernetzte Geräte: IoT-Geräte sollten in der Lage sein, sich miteinander zu verbinden, ohne ein Backend zu verwenden, Daten über Endknoten zu verteilen und mit anderen Geräten in der Nähe zu kommunizieren, um sie gemeinsam zu verarbeiten.
Offene APIs für Bürger, um die Erstellung von Diensten zu ermöglichen: Das Netzwerk für intelligente Städte sollte den Zugriff auf gemeinsam genutzte Daten ermöglichen, die weit verbreitet sind, und als Plattform für die Implementierung innovativer Anwendungen dienen.
Backend oder Cloud-Speicher: Daten und Statistiken werden in einem Speicher gespeichert, analysiert und nachbearbeitet und können dazu verwendet werden, im Laufe der Zeit umfangreiche Entscheidungen zu treffen.
Sensornetzwerk-Kommunikation: IoT-Geräte müssen über eine Vielzahl von Kanälen kommunizieren.
Die erfolgreiche Implementierung des IoT kann für Städte mehrere klare Vorteile mit sich bringen, darunter die Verbesserung der Infrastruktur und der Dienstleistungen, die sie ihren Bürgern und Besuchern täglich zur Verfügung stellen, sowie ihrer eigenen internen Abläufe. Aufgrund der großen und vielfältigen Vielfalt der IoT-Technologie und ihrer Anwendung ist der Kontext, in dem sie auf städtischer Ebene zum Einsatz kommt, oft ebenso groß.
Quelle: Harmon, Robert & Castro-Leon, Enrique & Bhide, Sandhiprakash. (2015). Intelligente Städte und das Internet der Dinge. 485-494. 10.1109/PICMET.2015.7273174.
Unterstützende Faktoren
Die erfolgreiche Implementierung des IoT kann für die Städte mehrere eindeutige Vorteile mit sich bringen, darunter die Verbesserung der Infrastruktur und der Dienstleistungen, die sie den Bürgern und Besuchern täglich anbieten, sowie ihrer eigenen internen Abläufe. Aufgrund der großen und vielfältigen Vielfalt und der Anwendung der IoT-Technologie ist der Zusammenhang auf städtischer Ebene oft ebenso groß.
Es gibt jedoch eine Reihe von einschränkenden Faktoren für diesen Prozess. Dazu gehört das bereits hervorgehobene Problem der zahlreichen Standards für IoT-fähige Geräte. Es hängt dann teilweise von den Städten ab, ob sie von ihren Technologielieferanten einheitliche Standards verlangen und sicherstellen, dass sie Plattformen verwenden, die eine standardübergreifende Funktionsfähigkeit ermöglichen. Diese Proaktivität der Städte ist wichtig, um sicherzustellen, dass alle innovativen, intelligenten Stadttechnologien miteinander kommunizieren können.
Zu den unterstützenden Faktoren für das IoT gehören:
Beseitigung der Bedenken der Öffentlichkeit gegenüber der Nutzung futuristischer Technologien, wie z.B. Sicherheitsfragen wie das Hacken persönlicher Daten und Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes
Sicherstellen, dass alle Geräte dieselbe Sprache sprechen", damit das IoT so funktioniert, wie es soll, und eine echte Vernetzung ermöglicht
Vermeidung des Problems unverbundener Inseln von IoT-Netzwerken
Regierungsinitiativen
Welche Anstrengungen und Maßnahmen unternehmen die lokalen/nationalen öffentlichen Verwaltungen, um diese Lösung zu fördern und zu unterstützen?
Zu den Regierungsinitiativen und Maßnahmen auf EU-Ebene, die den Einsatz von IoT-Technologien unterstützen, gehören:
Es gibt digitale Strategiepläne im EU-Maßstab, die sich aktiv um die Förderung und Entwicklung der Zusammenarbeit mit wichtigen Interessengruppen in der Branche bemühen. Dazu gehören digitale Unternehmen, relevante Nichtregierungsorganisationen und die Wissenschaft (Europäische Kommission, Digitale Strategie 2020). Darüber hinaus verfügt die EU über eine Strategie für Daten, die sicherstellt, dass politische Vorschläge und rechtliche Lösungen zur Vereinfachung von Datenbelangen über nationale Grenzen hinweg im Binnenmarkt umgesetzt werden können.
Eine weitere Schlüsselinitiative ist der Schwerpunktbereich Digitalisierung der europäischen Industrie (DEI), in dem die EU der Interoperabilität von Plattformen, der gemeinsamen Standardisierung und dem Aufbau von Innovationsökosystemen für technologische Innovationen hohe Priorität einräumt. Als klares Zeichen der Unterstützung und Anerkennung der Bedeutung des Wachstums des Internet der Dinge und verwandter Technologien hat die Kommission im Rahmen des Projekts Horizont 2020 400 Millionen Euro bereitgestellt, um den Aufbau von Plattformen und groß angelegte Pilotprojekte zu fördern.
Stakeholder Mapping
Welche Interessengruppen müssen bei der Planung und Umsetzung dieser Lösung berücksichtigt werden (und wie)?
Marktpotenzial
Wie groß ist der potenzielle Markt für diese Lösung? Gibt es EU-Ziele, die die Umsetzung unterstützen? Wie hat sich der Markt im Laufe der Zeit und in letzter Zeit entwickelt?
Die Nachfrage nach Produkten für das Internet der Dinge (IoT) wächst weltweit. Laut der International Data Corporation (IDC) wird bis 2025 mit der Einführung von über 41 Milliarden IoT-Geräten gerechnet.
Das Wachstum des IoT-Marktes ist besonders auf dem europäischen Markt bemerkenswert, für den bis 2023 ein jährliches Wachstum von fast 10 % prognostiziert wird. Außerdem wird erwartet, dass bis 2030 etwa 23% aller IoT-Geräte in Europa stehen werden. Bei der Einführung des IoT in Europa sind Deutschland, das Vereinigte Königreich und die Niederlande führend, während die osteuropäischen Länder und die nordischen Staaten dicht aufschließen (CBI, 2022). Es wird erwartet, dass der globale IoT-Markt bis 2022 um etwa 60 Milliarden Euro auf eine Gesamtmarktgröße von ca. 400 Milliarden Euro anwachsen wird. Der Markt ist in den letzten Jahren trotz der Turbulenzen durch die Coronavirus-Pandemie und den russischen Konflikt in der Ukraine stetig gewachsen.
Betriebsmodelle
Welche Geschäfts- und Betriebsmodelle gibt es für diese Lösung? Wie sind sie strukturiert und finanziert?
Operatives Modell
Finanzierung
Eigentum/Betrieb
Bau-und-Besitz-Modell
Finanziert durch Rücklagen, Anleihen, Steuereinnahmen oder ein Bundesdarlehen
Eine staatliche oder kommunale Behörde
Abonnement/5G-Modell
Finanziert durch private Investitionen
Betrieb eines kommunalen IoT-Netzes an einen Drittanbieter, z. B. Mobilfunkunternehmen
Andere Modelle
Finanziert durch öffentliche/private Investitionen
Eine Art von Vereinbarung wäre wahrscheinlich eine Form der öffentlich/privaten Partnerschaft
Einschlägige gesetzliche Richtlinien auf EU- und nationaler Ebene.
Die Daten- und Digitalstrategien der Europäischen Union helfen bei der Förderung und Überwachung der rechtlichen Regulierung des IoT. Dies ist besonders wichtig, wenn man die Bedenken der Öffentlichkeit und der Medien in Bezug auf den Datenschutz und die Sicherheit berücksichtigt. Diese verbesserte Rechtssicherheit in Bezug auf IoT-fähige Produkte und Dienstleistungen wird das Wachstum der Technologie und ihre breite Einführung erleichtern.
In Bezug auf die Datenschutz-Grundverordnung (GDPR) ist in Situationen, in denen das IoT die Weitergabe personenbezogener Daten beinhaltet, die Europäische Datenschutz-Grundverordnung 2018 durchsetzbar. Dies ist häufig bei IoT-Geräten der Fall, die auf die Sammlung und Analyse von Nutzerdaten angewiesen sind, um effektiv zu funktionieren. Anbieter von IoT-Diensten müssen nach EU-Recht umfangreiche Maßnahmen ergreifen, um den Schutz und die Sicherheit dieser Daten zu gewährleisten.
Zusätzlich zu dem Gesetz von 2018 wird derzeit über die Umsetzung einer ePrivacy-Verordnung diskutiert. Dieses spezielle Gesetz würde die gesamte elektronische Kommunikation betreffen, einschließlich des Dialogs von Maschine zu Maschine. Anbieter und Nutzer von IoT-Technologien sollten sich der Wahrscheinlichkeit bewusst sein, dass dieses Gesetz in Kraft treten wird, um ihre Produkte und Netzwerke zukunftssicher zu machen.
Daten und Standards
Welche relevanten Standards, Datenmodelle und Software sind für diese Lösung relevant oder erforderlich?
Zur Unterstützung des IoT steht eine breite Palette innovativer Technologien zur Verfügung:
Bluetooth und Bluetooth Low Energy (BLE): Das Bluetooth-Protokoll ist sicher, erschwinglich, hat eine begrenzte Reichweite und ist im Vergleich zu anderen drahtlosen Protokollen stromsparend. Es verbessert die Konnektivität von IoT-Geräten und trägt zur Senkung des Energieverbrauchs bei.
ZigBee: Das ZigBee-Protokoll ermöglicht es intelligenten Objekten, miteinander zu kommunizieren. Eine Reihe von Anforderungen an das ZigBee-Protokoll für die Fernsteuerung von Funkgeräten mit geringem Stromverbrauch sind im Standard IEEE 802.15.4-2003 definiert.
ZigBee IP: Der erste offene Standard ist ein IPv6-basiertes drahtloses Full-Mesh-Netzwerk auf der Grundlage von ZigBee IP. Ohne Kompromisse bei der Leistung oder den Kosten ermöglicht die Technologie die einfache Steuerung von Tausenden von Geräten und bietet eine nahtlose Internetkonnektivität.
Long Range Wide Area Network (LoRaWAN): Es handelt sich um ein Protokoll, das für den Betrieb mit Media Access Control (MAC) entwickelt wurde, um große öffentliche Netzwerke mit einem einzigen Betreiber zu verwalten. Es verteilt Daten über eine Reihe von Funkkanälen und Übertragungsraten und verwendet dabei kodierte Nachrichten im Gegensatz zur Schmalbandübertragung.
6LoWPAN: Zu den wichtigsten IoT-Protokollen gehören die 6LoWPAN-Protokolle. Sensoren und kleine IoT-Geräte können sich mit drahtlosen 6LoWPAN-Modulen sicher und geschützt miteinander verbinden. Ursprünglich sollte IEEE 802.15.4 als Grundlage für 6LoWPAN dienen, in dem festgelegt ist, wie drahtlose Netzwerke mit niedrigem Stromverbrauch bei 2,4 GHz funktionieren sollten.
LTE Advanced (LTE-A): Der Long-Term Evolution (LTE) Netzwerkstandard, der die neueste 4G Netzwerktechnologie darstellt, wurde 2008 entwickelt. LTE-A (Advanced) verbessert die Architektur von LTE. Dies führt zu einer Steigerung der Netzwerkkapazität, der Spektrumeffizienz, der Energieeffizienz und der Reduzierung der Betreiberkosten.
Z-Wave: Bei der drahtlosen Z-Wave-Technologie werden Funkwellen mit geringer Energie verwendet. Das System wird hauptsächlich für den Betrieb drahtlos verbundener Haushaltsgeräte wie Beleuchtung, Sicherheitssysteme, Thermostate, Garagentoröffner usw. verwendet.
RPL, RPL Enhancements und CORPL: Die IETF (Internet Engineering Task Force) veröffentlichte 2012 ein brandneues Protokoll namens Distance Vector Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks (RPL). Bei der Verwendung von RPL, einem Destination Oriented Directed Acyclic Graph (DODAG), gibt es nur einen Weg, um von einem beliebigen Blattknoten zu einem beliebigen Wurzelknoten zu gelangen. Um die Funktionalität des grundlegenden RPL-Protokolls zu verbessern, wurden zahlreiche Verbesserungen vorgeschlagen. Das CORPL-Protokoll stützt sich auf DODAG. Durch die opportunistische Auswahl mehrerer Forwarder aktualisieren sich die Knoten gegenseitig entsprechend der aktualisierten Informationen.
CARP und E-CARP: Das Channel Aware Routing System (CARP) ist ein nicht standardisiertes verteiltes Routing-Protokoll, das in drahtlosen Unterwasser-Sensornetzwerken (UWSNs) eingesetzt wird. Diese Methode verbraucht weniger Energie und liefert Pakete in einer angemessenen Zeitspanne.
Nachrichten-Warteschlange Telemetrie-Transport: Das Messaging-Protokoll Messaging Queue Telemetry Transport (MQTT), das erstmals 2003 erschien, verbindet eingebettete Geräte mit Middleware und Anwendungen.
Constrained Application Protocol (CoAP): Die CoRE-Gruppe (Constrained Resource Environments) hat den IETF-Standard Constrained Application Protocol entwickelt. Ähnlich wie HTTP hat CoAP eine Client-Server-Interaktionsarchitektur. CoAP-Lösungen, die sowohl als Client als auch als Server fungieren können, werden in der Regel für die Kommunikation von Maschine zu Maschine verwendet.
Quelle: Vaigandla, Karthik & Radha, Krishna & Allanki, Sanyasi Rao. (2021). Eine Studie zu IoT-Technologien, Standards und Protokollen. 10.17697/ibmrd/2021/v10i2/166798.
Anwendungsfälle
Sehen Sie sich Beispiele für die Umsetzung dieser Lösung in der Praxis an.
Abfall
Intelligente Abfallentsorgung in Cardiff
Cardiffs Initiative für intelligentes Abfallmanagement nutzt IoT-Sensoren in Mülltonnen in der ganzen Stadt, um die Müllabfuhrrouten zu optimieren, die Betriebskosten zu senken und den ökologischen Fußabdruck zu minimieren, indem ein Überlaufen verhindert und die Abholfahrten reduziert werden.
Die Stadtverwaltung von Logroño hat eine zentrale Datenbank eingerichtet, die auch die Verwaltung von vorprogrammierten Ressourcen, offenen Datenressourcen und Big Data zur öffentlichen Nutzung umfasst, um eine effizientere und effektivere Smart City zu werden.
Intelligenter öffentlicher Nahverkehr - NFC+QR Aufkleber für Tartu Smart City
Mobi Lab hat an jeder der 294 Bushaltestellen in Tartu intelligente Aufkleber angebracht. Die Aufkleber sind mit vorprogrammierten NFC-Chips und QR-Codes versehen, um Echtzeitdaten der kommenden Busse zu laden. Das System nutzt die GPS-Daten der fahrenden Busse und hilft den täglichen Pendlern, sich über eventuelle Verspätungen im Fahrplan zu informieren.
Mobi Lab hat für Tartu Smart City eine Handy-Anwendung entwickelt, mit der die Bürger in Echtzeit auf Busfahrplaninformationen zugreifen und die nächstgelegenen Bushaltestellen finden können.
Der Dubliner Stadtrat nutzt Echtzeitdaten über den Standort von Bussen, SCATS-kontrollierte Kreuzungen und DPTIM, um die Fahrzeiten der öffentlichen Busse in der ganzen Stadt erheblich zu verkürzen.
Um einen gleichberechtigten Zugang zu 5G in Dublin zu ermöglichen, hat sich das Smart Docklands Programm des Dublin City Council mit Dense Air und dem CONNECT Research Centre zusammengetan, um den Prototyp eines bahnbrechenden neutralen 5G-Host-Kleinzellennetzes zu entwickeln.
Googles EIE hilft bei der Bekämpfung des Klimawandels, indem es Städten Daten und Modellierungsfunktionen zur Verfügung stellt, um Emissionen zu reduzieren.
Intelligente Stadtmöbel sind eine sehr greifbare Manifestation der Smart City. Sie tragen dazu bei, die Attraktivität des öffentlichen Raums zu erhöhen, indem sie Informationen über öffentliche Dienstleistungen und Konnektivität bereitstellen und gleichzeitig die Erfassung wichtiger Umweltdaten ermöglichen.
Ein Zukunftsweisendes Modellprojekt zur Straßenbeleuchtung
Durch Leuchten der neuesten Generation, durch umfassende Sensorik und unter Einsatz einer eigens entwickelten künstlichen Intelligenz (KI) wurde in einem Modellprojekt eine dynamisch-adaptive Lichtsteuerung der Straßenbeleuchtung mit rund 77% Energieeinsparung geschaffen.
Die Errichtung einer Dauerzählstelle für Fahrräder in Ulm hatte eine hohe Strahlkraft in der Ulmer Öffentlichkeit. Der dort verbaute Sensor der Firma Eco-compteur erkennt Radfahrer und die Fahrtrichtung der Fahrräder. Die dort gesammelten Daten werden der Bürgerschaft zugänglich gemacht.
Sensoren an den Bushaltestellen teilen den Busfahrern mit, wenn Menschen auf den Bus warten, so dass die Menschen im Wetterschutz stehen können, ohne zu riskieren, den Bus zu verpassen.
Istanbul Senin: Eine App für alle Dienstleistungen der Stadtverwaltung für ihre Bürger
Die größte Metropole Europas, Istanbul, hat es geschafft, ihre kommunalen Dienste in einer einzigen City SuperApp zu konsolidieren. 16 Millionen Einwohnern wird ein direkter Kommunikationskanal mit der Stadtverwaltung geboten und die Bürgerreisen werden digital optimiert. Über 3 Millionen Menschen haben die SuperApp heruntergeladen und genutzt
Braga - Bessere Informationen durch bessere Datenintegration
Die Mobilitätsinnovation "Roadmap zu einer effektiven Verkehrsleitzentrale" zielt darauf ab, eine effiziente Strategie für das Verkehrssystemmanagement in Braga zu entwickeln und diese Strategie umzusetzen, um die aktuelle Situation durch die Kombination aller bestehenden und neuen Informationsquellen zu verbessern.
Integration von standardisierten Sensoren und Systemen in Wide Area Networks (WAN) unter Verwendung von LoRaWAN. Die Demonstration und Nutzung des LoRaWAN-Netzwerks für die Verbindung von Sensoren und Geräten über eine niedrige Energie- und Frequenzbandbreite wird die Verbindung von Sensoren in Kellern und im gesamten Stadtviertel ermöglichen.
Tampere führt neue Methoden zur Ermittlung und Bewertung wirksamer Klimaschutzmaßnahmen ein
Tampere wollte das Potenzial neuer Klimamaßnahmen verstehen und die Entwicklung der Politik in die eigenen Hände nehmen. Tampere und Kausal arbeiteten zusammen und entwickelten eine interaktive Plattform zur Bewertung von Klimaszenarien für Städte.
Der Anwendungsfall im Rahmen des DAnalytics-Projekts ('Darmstadt-Analytics - Advanced Analytics for the City of Science Darmstadt') ermöglicht eine gezieltere Steuerung des Verkehrsaufkommens durch intelligente Verkehrssensoren und Leitsysteme und sorgt so für einen reibungsloseren Verkehrsfluss.
Digitale Technologie, in diesem Fall der Einsatz von Sensoren, wird in Zukunft den Wasserbedarf der Bäume in Darmstadt ermitteln. Auf diese Weise kann das Wasser effektiver und effizienter zugeteilt werden, und die Erhaltung des städtischen Grüns wird verbessert.
Kennen Sie Ihren Schnee: Live-Schneepflug-Lösung, um in Echtzeit zu erfahren, welche Straßen vom Schnee befreit sind
Verfolgen Sie die Schneeräumung in Echtzeit mit intelligenter Kartierungstechnologie. Sehen Sie online, welche Bereiche bereits geräumt wurden und welche noch in Arbeit sind. Verbessern Sie Planung, Sicherheit und Effizienz mit Echtzeit-Kartierung der Schneeräumung.
Smart Bike Light: Crowd-Sourcing von Radfahrdaten für eine bessere Planung
Die intelligente Fahrradampel, die je nach Umgebung blinkt, sammelt Daten wie Echtzeit-Standort der Fahrten, Geschwindigkeit, Verweildauer, Straßenbeschaffenheit, Kollisionen und qualitative Umfragedaten.
Lighting Grid Network zur Einführung von 5G und zur Verbesserung der städtischen Dienstleistungen
Die Stadt Tampere hat ein drahtloses Gigabit-Netzwerk in die Beleuchtungskörper eingebettet und damit ein neutrales Host-Netzwerk geschaffen, das vom Glasfaser-Punkt bis zur gesamten Granularität des Beleuchtungsnetzes reicht. Zu den Vorteilen gehören die Verbesserung der öffentlichen Dienste und die Verdichtung der öffentlichen 5G-Netzwerke.
Um wertvolle Zeit zu sparen, werden Fahrzeuge der Feuerwehr und des Rettungsdienstes an Ampeln in Ludwigsburg bevorzugt behandelt. In der Testphase wird geprüft, ob Rückstaus vermieden werden können und wie schnell Einsatzfahrzeuge ihr Ziel erreichen.
Intelligente Überwachungslösungen für Traglufthallen
DUOL wollte den Kundendienst für seine Traglufthallen verbessern. Eine Smart Air Dome Überwachungs- und Verwaltungslösung wurde von Solvera Lynx installiert, die eine Fernüberwachung und -verwaltung des Status der Traglufthalle und ihrer Untersysteme ermöglicht.
Intelligente Verkehrssignale synchronisiert, um umweltfreundlichere Fahrzeuge zu bevorzugen
Ampeln, die mit Signalprioritätssystemen ausgestattet sind, geben umweltfreundlichen Lastwagen schneller grünes Licht als anderen, wodurch sich ihre Fahrzeit verkürzt. Dies wirkt als Anreiz für umweltfreundlichere Fahrzeuge.
Travel Demand Management und intelligentes Lotsen zu Tankstellen für alternative Kraftstoffe
Es wird eine Smartphone-Anwendung entwickelt, um Änderungen im Reiseverhalten in Richtung eines gesünderen und umweltfreundlicheren Reise- und Pendlerprozesses zu verfolgen und zu beeinflussen.
Der Smart Tower ist eine intelligente Lösung, die verbesserte drahtlose Zugangsnetze bietet. Ziel ist es, die wachsende Nachfrage nach mobiler Konnektivität in der Stadt für mobile Breitbandverbindungen, IoT-Dienste usw. zu unterstützen.
Im Rahmen eines Pilotprojekts zur Verbesserung der Luftqualität in Ludwigsburg hat der Filtrationsexperte MANN+HUMMEL der Stadt einen CityTree geschenkt. Mit dem CityTree möchte MANN+HUMMEL Sensoren für Feinstaub oder andere schädliche Gase testen, um sie in zukünftigen digitalen Produkten einzusetzen.
Beacon-basiertes Indoor-Routing als Mobilitätsdienst-App
Eine Herausforderung für die multimodale Mobilität ist die Vereinfachung der Übergänge zwischen den verschiedenen Verkehrsmitteln. Diese Maßnahme konzentriert sich auf die besonderen Transportbedürfnisse von gehörlosen und blinden Menschen durch die Entwicklung einer App.
Trafiklab - Gemeinsam schaffen wir die Zukunft des öffentlichen Verkehrs
Trafiklab sammelt in einer einzigen offenen Datenplattform Informationen über den Verkehr in Schweden und stellt Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs) für jedermann zur Verfügung, damit Benutzer Smartphone-Apps entwickeln und gemeinsam nutzen können.
Echtzeit-Informationen zur Überfüllung - positive Auswirkungen auf die Metro
Erprobung eines Echtzeit-Informationssystems, das den Fahrgästen der U-Bahn die Möglichkeit gibt, eine fundierte Entscheidung darüber zu treffen, welche Züge sie nehmen sollen.
Der Aufbau und die Pflege von Konnektivität, Datenplattform und -speicherung kann für KMUs, die in den IOT-Markt einsteigen wollen, ein Hindernis darstellen. Durch die Bereitstellung der Infrastruktur wurden die Einstiegshürden deutlich gesenkt, so dass lokale Unternehmen ihre Lösungen erproben, ausbauen und vermarkten können.
Einbindung des IoT der nächsten Generation in eine datengesteuerte Stadt in Spanien
Cartagena plant einen neuen Ansatz für die städtische Sicherheit, Überwachung und Ereignisüberwachung. Sie haben eine öffentlich-private Partnerschaft gegründet und eine Finanzierung vom EIT Digital 2022 erhalten, das ein digitales Europa unterstützt.
Intelligente Datenanalyse für die Mobilitäts- und Verkehrsplanung
Mobilitätsdaten, Datenanalyse, Big Data - diese Begriffe sind allesamt eher abstrakt. Mit "So bewegt sich Deutschland" hat Telefónica NEXT eine interaktive Karte erstellt, die aus den Daten die bundesweiten Verkehrsströme visualisiert.
Nutzung mobiler Daten zur Berechnung der Luftverschmutzung
Da die zunehmende Luftverschmutzung zu einem der größten Probleme der Städte geworden ist, müssen sie genaue Daten über die Luftqualität sammeln, bevor sie konkrete Maßnahmen einleiten können. In diesem Projekt verwendet Telefonica Next anonymisierte Mobilfunknetzdaten zur Berechnung der Luftverschmutzung.
Das Busunternehmen in Stavanger plante, eine Fährverbindung durch Busrouten zu ersetzen. Die Webanwendung von Maptrends lieferte einzigartige Einblicke auf der Grundlage von Echtzeitinformationen, die aus anonymisierten SIM-Kartendaten gesammelt wurden, und half dem Unternehmen bei der Planung der kostengünstigsten und bequemsten Routen
Ziel ist es, datengestützte Lösungen zu fördern, d. h. Lösungen, die die verfügbaren Daten nutzen, indem Veranstaltungen wie Hackathons organisiert werden. Ein basisdemokratischer Ansatz, der die Herausforderungen der Bürger identifiziert und den Teilnehmern einen Leitfaden an die Hand gibt, welche Herausforderungen sie mit Hilfe der Daten lösen könnten.
Datengesteuerter Monitor für unsichere Straßenverhältnisse
Die Stadt Alkmaar konnte durch den Einsatz der neuesten, datengesteuerten Smart-City-Lösung von Bridgestone ein besseres Verständnis für die Situation der Verkehrssicherheit gewinnen.
Optimierung der multimodalen Verkehrsdaten zur Reduzierung des Verkehrs durch das Zentrum von Eindhoven
In Eindhoven hat Vinotion ein System zur Messung des Verkehrsaufkommens implementiert, das dazu beitragen soll, die Raumplanung neu zu definieren, eine sicherere Situation zu schaffen und den Verkehr im Stadtzentrum zu verringern. Dazu wird eine Übersichtskamera mit künstlicher Intelligenz in Echtzeit und stromsparender Hardware eingesetzt.
Die Stadt München hat eine Plattform aufgebaut, um alle generierten Smart City-Daten zu sammeln und zu verarbeiten. In einem Konzept namens "Data Gatekeeper" werden alle Elemente diskutiert, die für eine Stadt wichtig sind. Dazu gehören Datenschutz, Datenklassifizierung und -anonymisierung, Erstellung von Anwendungsfällen und Datenmodellierung.
Intelligente Daten: Intelligente Laternenmasten in München
Intelligente Laternenmasten wurden installiert, um Sensoren für die intelligente Datenerfassung in München zu testen. Außerdem können die Laternenmasten kostenlosen WLAN-Zugang (M-WLAN) bieten. Die Laternenmasten werden als "urbane Labore" genutzt, um digitale Dienste und deren Vorteile zu testen.
Die Verwendung von Datenbanken ist im modernen Projektmanagement unverzichtbar. Die entscheidende Frage ist daher, ob die Datenerfassung und -verarbeitung im Implementierungsprozess Open Source oder Closed Source ist. Smarter Together Vienna hat sich für eine Open-Source-Lösung auf der Basis von FIWARE entschieden.
Ziel des SCORE-Projekts war es, einen offenen Zugang zu den wichtigsten Wasserlauf- und Niederschlagsdaten an einer Reihe von Standorten in der Stadt zu schaffen. Angesichts der Zunahme von Starkregenereignissen muss Aberdeen mehr Widerstandskraft und Anpassungsmaßnahmen entwickeln.
Überwachung von Verteilernetzen und Gebietsdaten in Italien
Ein Pilotprojekt zur Entwicklung, Implementierung und Erprobung innovativer Geräte in der Praxis, um die technische Machbarkeit einer verbesserten Überwachung des Verteilungsnetzes und der Kontrollierbarkeit von erneuerbaren Energiequellen, die auf niedrigeren Spannungsebenen angeschlossen sind, zu demonstrieren.
Data4City - Im Einsatz für sichere Schul- und Freizeitrouten
In Zusammenarbeit mit Eltern, Kindern und anderen Beteiligten bietet Data4City eine präzise Sammlung digitaler Vor-Ort-Informationen für sichere Schul- und Freizeitwege. Damit steht den zuständigen Behörden eine Datenbasis für die effiziente Gestaltung von Schulwegen zur Verfügung.
Innovation bei Überschwemmungen: Echtzeitdaten für die Region Dublin
Die Stadt Dublin erhält neue "intelligente" Niederschlagssensoren, um ein Frühwarnsystem zum Schutz vor Überschwemmungen einzurichten. Diese Zahl steigt aufgrund des Anstiegs des Meeresspiegels und intensiverer Regenfälle.
Die 3D-Modellierungstechnologie wird verwendet, um dreidimensionale digitale Darstellungen von Objekten oder Oberflächen zu erstellen. Sie half Entwicklern und Stadtplanern, neue Möglichkeiten zu visualisieren und die Auswirkungen bestehender und geplanter Entwicklungen in Dublin zu vermitteln.
Die Stadt Tartu führt einen datengesteuerten öffentlichen Nahverkehr ein
Ziel des Projekts war der Aufbau eines besser nutzbaren öffentlichen Verkehrsnetzes auf der Grundlage der tatsächlichen Nachfrage und die Verbesserung der Effizienz des öffentlichen Verkehrs.
Strætó bs: Wie der öffentliche Nahverkehr in Reykjavík datengesteuert wurde
Die urbane Mobilität verändert sich. Der öffentliche Nahverkehr muss sich verbessern und gleichzeitig sein Angebot erweitern. Es werden immer mehr Daten gesammelt und für das Mobilitätsmanagement genutzt. Deshalb wenden sich immer mehr Unternehmen den Daten zu, da sie erkannt haben, dass diese für ihre Dienstleistungen und für die Bürger von entscheidender Bedeutung sind.
Die Datenkontrolle der Stadt wird von diesem Zentrum aus erfolgen. Alle Software- und Hardware-Einrichtungen der Entwicklungsländer werden genutzt, indem sie so gestaltet werden, dass sie für die Stadt am besten geeignet sind und einen besseren, schnelleren und effizienteren Service bieten.
Reduzierung der verkehrsbedingten Emissionen in Mainz durch Daten
Die dicht besiedelte Stadtstruktur und der zunehmende Straßenverkehr haben die Stadt Mainz vor die Herausforderung gestellt, Schadstoffemissionen zu reduzieren und die Luftqualität nachhaltig zu verbessern, ohne zu drastischen und undifferenzierten Maßnahmen wie generellen Fahrverboten greifen zu müssen.
Die Geräte sammeln Daten von den Straßen der Stadt mit Hilfe von Sensoren an Fahrzeugen des öffentlichen Nahverkehrs und der Müllabfuhr. Durch die Nutzung vorhandener Instrumente wollen wir die öffentlichen Ressourcen effizient nutzen. Die Analyse der gesammelten Daten wird dazu beitragen, Prioritäten für Dienstleistungen festzulegen und die Effizienz von Interventionen und Dienstleistungen zu verbessern.
Städtische Datenplattformen bilden die Grundlage für eine Vielzahl von Anwendungen in einer Smart City. Eine urbane Datenplattform dient dazu, Daten von verschiedenen Akteuren des Smart City-Ökosystems zu kartieren, zu speichern und zu integrieren.
Ein intelligenter und vernetzter öffentlicher Raum sammelt Daten in öffentlichen Bereichen und zeigt diese an oder reagiert darauf. Die Daten können sicher über Wi-Fi oder andere ähnliche Technologien übertragen werden, d.h. mit einem zentralen System kombiniert werden.
Intelligente Straßenlaternen ermöglichen die Senkung der Betriebskosten für die öffentliche Beleuchtung, indem sie den Städten und Bürgern verschiedene Mehrwertdienste bieten.
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