La Smart City del futuro: infrastruttura, sensoristica, delivery e servizi.

Cos’è una Smart City

La Smart City è un concetto che fino a pochi anni fa sembrava qualcosa di futuristico; oggigiorno è un concetto che rende quel futuro sempre più prossimo. Sono stati fatti grandi passi in avanti per rendere le città sempre più smart. Partiamo innanzitutto con il definire cos’è una Smart City.

La Smart City (o città intelligente) è un concetto che vede l’ambiente urbano come un agglomerato di strumenti tecnologici che interconnette persone ed ambiente urbano, attraverso una rete capillare in grado di generare una grande quantità di informazioni e la possibilità di interagire con l’ambiente, le istituzioni, e tutto il mondo dei servizi. La Smart City si basa su sei aspetti fondamentali:

  • economia intelligente – l’economia e il commercio urbano devono essere rivolti all’aumento della produttività e dell’occupazione all’interno della città attraverso l’innovazione tecnologica. Un’economia basata sulla partecipazione e sulla collaborazione e che punta su ricerca e innovazione;
  • mobilità intelligente – le soluzioni di mobilità intelligente, dall’e-mobility alla sharing mobility ad altre forme di mobility management, devono guardare a come diminuire i costi, diminuire l’impatto ambientale e ottimizzare il risparmio energetico;
  • ambiente intelligente – sviluppo sostenibile, basso impatto ambientale ed efficienza energetica sono aspetti prioritari della città del futuro;
  • persone intelligenti – le persone (i cittadini) vanno coinvolte e rese partecipi. Si parla di processo decisionale bottom up (dal basso all’alto) e di politica partecipativa;
  • vita intelligente – il livello di comfort e benessere che deve essere garantito ai cittadini, legato ad aspetti come la salute, l’educazione, la sicurezza, la cultura ecc. sono anch’essi di prioritaria importanza;
  • amministrazione intelligente – l’amministrazione deve dare centralità al capitale umano, alle risorse ambientali, alle relazioni e ai beni della comunità.

La Smart City è dunque una città dove viene massimizzato il capitale infrastrutturale tecnologico insieme a quello umano, ambientale e sociale. É necessaria infatti una partecipazione e una responsabilità condivisa attraverso l’uso di informazioni e alla comunicazione di esse da parte dei cittadini, dando la possibilità di interagire con lo sviluppo della città e fornendo supporto alle decisioni delle amministrazioni locali.

A tale scopo è dunque necessario un sistema informatico in grado di ricevere ed inviare in tempo reale segnalazioni di problemi o di richieste. Gli stessi edifici che compongono la città devono essere sottointesi in un’ottica smart, ossia tenendo presente i concetti di efficienza energetica e smartness perché fanno parte del capitale infrastrutturale e sociale. 

Ulteriore aspetto fondamentale è quello che riguarda l’efficienza energetica e la sostenibilità ambientale, in quanto per gestire l’energia in maniera efficiente è necessario un sistema di smart energy. Puntare sulle energie rinnovabili è fondamentale, coadiuvando il tutto con sistemi intelligenti per la gestione dei rifiuti e favorendo un’economia circolare. L’ambiente, visto anche come aree verdi, va ottimizzato e reso efficiente. 

Non meno importante è il concetto di sicurezza integrata, mediante la quale è possibile garantire una minore criminalità con sistemi tecnologici di sicurezza integrati ed interconnessi che garantiscono la possibilità di monitorare in tempo reale ed intervenire e prevenire le attività criminali. Inoltre per garantire la salutare vivibilità della città occorre gestire in maniera intelligente il traffico al fine di ridurre l’inquinamento, monitorando anche i livelli di emissioni, ponendo in essere una gestione intelligente dei parcheggi ed un continuo interscambio di informazioni che permettano un traffico efficiente.

Infrastrutture tecnologiche

Alla base di una Smart City sono dunque necessarie delle tecnologie abilitanti a rendere una città intelligente, possiamo individuarne alcuni importanti come:

  • Tecnologie e infrastrutture dell’informazione e della comunicazione – il sistema di reti sia cablate, sia wireless come ad esempio il 5G;
  • Internet of things (IoT) – sistemi costituiti da tutti i dispositivi in grado di comunicare attraverso la rete ed attuare monitoraggio e realizzazione di attività;
  • Analisi dei “big data” – con tutta la miriade di informazioni generate sono indispensabili dei sistemi di analisi di grosse moli di dati al fine di poter prendere decisioni, monitorare l’ambiente, i problemi e le attività;
  • Sensori ed attuatori – tutto l’insieme di dispositivi in grado di rilevare informazioni ed attuare delle azioni per rendere efficiente le attività di gestione e monitoraggio;
  • Sistemi di riduzione e gestione del consumo energetico e di monitoraggio energetico;
  • Sistemi di produzione e distribuzione dell’energia;
  • Nuovi veicoli elettrici ed ibridi – la riduzione delle emissioni che generano inquinamento è alla base di una città intelligente e l’utilizzo di questi veicoli di nuova generazione che utilizzano energia pulita è fondamentale;
  • Gestione del ciclo dei rifiuti: modello di raccolta, trattamento e recupero – riuscire a raccogliere i rifiuti in maniera efficiente (ad esempio con sistemi di raccolta basati sui livelli di contenimento dei cassonetti) e tale da garantire un corretto smaltimento e massimizzazione del riutilizzo attraverso il riciclo;
  • Intelligenza Artificiale (AI) – l’utilizzo dei sistemi di intelligenza artificiale (machine learning) per poter addestrare sistemi in grado di analizzare i dati e supportare alle decisioni in un’ottica di efficienza;

La struttura di una Smart City

Una smart city è composta da un insieme di strati, ognuno dei quali è necessario per gli strati superiori per poter implementare il concetto di città intelligente. Un po’ come avviene nella definizione delle reti, ci sono degli strati più fisici che via via vengono sovrapposti da strati e protocolli che permettono l’utilizzo finale di servizi più complessi come ad esempio Internet.

Infrastrutture e reti

Lo strato fondamentale, che possiamo definire come primo, è quello legato alle infrastrutture e reti. Tale strato è costituito da tutte le tecnologie abilitanti per l’interconnessione, come 5G, connessioni wireless, connessioni a banda larga.

Sensoristica e IoT

Il secondo strato è costituito dall’insieme di dispositivi che utilizzano le interconnessioni per poter analizzare informazioni, monitorare, attuare e scambiare dati. Parliamo quindi della sensoristica e IoT, tasselli fondamentali per poter raccogliere dati sull’ambiente (qualità dell’aria, dell’acqua, consumi energetici, ecc.) e poter interagire al fine di attivare una gestione e manutenzione remota. Questi sensori possono essere integrati ad esempio nell’illuminazione pubblica ed agire per il controllo ambientale, stradale, per la sicurezza pubblica, ed ogni attività di monitoraggio.

Delivery

Un terzo strato è identificabile come uno strato di gestione, una sorta di centrale operativa che costituisce la piattaforma di delivery. Questo layer permette di raccogliere tutti i dati provenienti dagli altri strati ed elaborare quindi questi big data al fine di migliorare i servizi esistenti e crearne di nuovi.

Applicazioni e servizi

L’ultimo strato è quello che riguarda le applicazioni e servizi, che permette di creare valore aggiunto per i cittadini attraverso applicativi web e mobile. Con queste applicazioni è possibile creare un punto di contatto con gli utenti finali fornendo servizi legati ad esempio alla sanità (prenotazioni, richieste di assistenza in tempo reale), servizi per il turismo (prenotazioni, visite, informazioni), servizi per la mobilità e government.

Benefici di una Smart City

Alla luce di quanto illustrato, possiamo definire una Smart City che implementa tali concetti, una città in grado di abbattere le distanze tra pubblica amministrazione e cittadini, garantendo il rispetto dell’ecosostenibilità, riduzione dell’inquinamento e aumento dell’efficienza energetica grazie alle fonti energetiche rinnovabili. Una città smart offre un efficiente trasporto pubblico, migliori infrastrutture, la capacità di monitorare situazioni di pericolo ad esempio problemi strutturali di edifici, criminalità e livelli real time di consumi energetici. Una Smart City è una città connessa in grado di fornire molti servizi digitali a vantaggio dell’esperienza dei cittadini. Inoltre il minor intervento manuale di controllo può spingere l’utilizzo di risorse umane verso nuovi ambiti lavorativi più strategici. Snellire tutte le procedure di comunicazione ha un grosso impatto sulle tempistiche della pubblica amministrazione, del sistema sanitario, degli spostamenti, nella ricerca di parcheggi, ecc.

Tecnologie coinvolte in una Smart City

L’IoT (Internet of Things) è tra le più importanti tecnologie coinvolte nel concetto di Smart City. Il poter raccogliere, analizzare, elaborare, monitorare dati e far comunicare tra loro diversi dispositivi è la base fondante del concetto di città intelligente. Gli innumerevoli dati di una città sono costituiti da informazioni sul traffico, l’utilizzo di determinati servizi, i livelli di inquinamento e salubrità dell’aria, la qualità e i livelli dei corsi d’acqua ed il livello di rumori. Inoltre ci sono i dati di geolocalizzazione di punti strategici come parcheggi, colonnine per la ricarica dei veicoli, e diversi servizi essenziali come ad esempio i trasporti pubblici, le corse, le frequenze. L’analisi di tutti questi dati raccolti permette di monitorare la “salute” della città e fornisce indicazioni su come migliorare le problematiche. Ovviamente per poter raccogliere questi dati abbiamo bisogno di una rete di sensori che integrano l’IoT. Sono infatti questi a formare le terminazioni di tutto il sistema intelligente, permettendo di raccogliere i dati e di comunicarli. In questo contesto entrano in gioco le cosiddette WSN (Wireless Sensor Network) ossia le reti wireless di comunicazione tra i dispositivi e i protocolli di comunicazione IoT. Esistono diverse tecnologie per la realizzazione di queste reti di comunicazione, e spesso variano a seconda dei casi specifici come ad esempio SigFox, Lora, NB-IoT, LTE, Bluetooth, 5G ecc.

Una Smart City spesso è sinonimo di Safe City, infatti è cruciale il monitoraggio di situazioni di pericolo, e criminalità. Sistemi di videosorveglianza ad elevate prestazioni, integrate con dispositivi IoT e software di analisi dedicati permettono di eseguire analisi complesse come identificazione di eventi particolari, riconoscimento di persone ricercate, analisi di zone a rischio ambientale (frane, alluvioni ecc). Convergere tutti questi dati verso una “control room” che è in grado di analizzare una grossa mole di dati in tempo reale può diventare un importante strumento per fare un’analisi di rischio, previsione e monitoraggio.

Molti sistemi di videosorveglianza sono adibiti al monitoraggio del traffico veicolare e pedonale. Questi sistemi sono in grado di analizzare le congestioni del traffico ed identificare veicoli rubati analizzando le targhe. Pensiamo ad esempio a semafori che regolano il traffico che oltre ad una semplice impostazione di intervalli di tempo, siano in grado di analizzare il traffico e modificare i tempi a seconda di esso andando ad evitare le congestioni del traffico.

A supporto dei sistemi fissi ci sono anche i droni che permettono di avere una prospettiva aerea e mobile del territorio facendo controlli mirati (pensiamo all’utilizzo per il controllo durante il periodo di pandemia per Coronavirus).

Ovviamente tutti questi aspetti tecnologici di interconnessione, oltre a garantire la sicurezza fisica necessitano di garantire anche la sicurezza digitale, per cui si avvalgono di sistemi sempre più complessi di cyber security per garantire la sicurezza di questa enorme mole di dati che nelle mani sbagliate potrebbero creare seri problemi.

Economia circolare

Un altro aspetto che caratterizza la Smart City è la gestione circolare dell’economia. Una gestione circolare permette di aumentare la produttività economica attraverso l’ottimizzazione delle risorse, eliminazione degli sprechi e riduzione dei costi. Inoltre questa gestione rende la città più vivibile, riducendo inquinamento ed aumentando la sensibilizzazione dei cittadini. Per realizzare questo principio occorre una maggiore vicinanza tra amministrazione e cittadini con una comunicazione diretta e snella. Ovviamente è necessaria una pianificazione urbanistica ben definita, una gestione dell’energia e delle risorse attraverso sistemi distribuiti. La progettazione degli elementi di una città deve tener conto dei principi di smart building, a partire dalle infrastrutture, edifici, veicoli, che devono essere realizzati per essere durevoli, adattabili, modulari e facili da mantenere e riutilizzare. I materiali utilizzati devono essere di provenienza locale, e costituiti da materie prime rinnovabili che possono essere riciclati e riutilizzati. L’utilizzo di fonti di energia rinnovabile è fondamentale, così come la possibilità di avere sistemi energetici autosufficienti (energia idroelettrica, eolica, solare). La produzione deve essere decentralizzata e distribuita all’interno della città con prodotti e parti che vengono creati su richiesta modificando i metodi di costruzione e stoccaggio nonché di logistica. Le cose diventeranno più accessibili basandosi sul concetto di condivisione più che di possesso, rendendo spazi, prodotti o trasporti condivisi con la comunità. I prodotti dovranno essere riutilizzabili e veicoli, infrastrutture ed illuminazione pubblica dovranno essere mantenuti in modo tale che materiali, energia, acqua vengano usati efficacemente.

  • Senior Software Analyst and Developer di Kineton. Dopo la laurea in informatica nel 2015 con la tesi in "Definizione di linguaggi visuali mediante local context" si è dedicato al mondo dello sviluppo diventando sin da subito punto di riferimento dello sviluppo in Kineton

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