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Smart-Cities: Das Internet der Dinge macht Städte schlau

Die vernetzte Welt expandiert exponenziell – und damit auch das Internet der Dinge. Gegenwärtig sind weltweit mehr als neun Milliarden Objekte mit dem Internet verbunden. Laut dem McKinsey Global Institute wird die Zahl bis Ende 2020 auf mehr als eine Billion Endgeräte steigen. Diese Geräte sind in der Lage, miteinander zu kommunizieren, relevante Informationen über ihre Umwelt auszutauschen und beziehungsweise oder ihre Aktionen, basierend auf der Konfiguration des Systems, zu koordinieren.

Alexanderplatz bei Nacht: Zukünftig werden effiziente Kommunikationsinfrastrukturen in Gebäuden, Straßen und Institutionen integriert sein. Die Städte der Zukunft werden dank Informations- und Kommunikationstechnologien immer schlauer. Bildquelle: © Bernhard Schurian/ Fraunhofer Fokus

Alexanderplatz bei Nacht: Zukünftig werden effiziente Kommunikationsinfrastrukturen in Gebäuden, Straßen und Institutionen integriert sein. Die Städte der Zukunft werden dank Informations- und Kommunikationstechnologien immer schlauer.

Es wird in Wissenschaft und Industrie schon seit einigen Jahren diskutiert und demonstriert, wie durch Informations- und Kommunikationstechnologien die Lebensqualität von Menschen in Städten erhöht werden kann. Wesentlich hierbei ist der Aufbau von effizienten Kommunikationsplattformen, die in der Lage sind, die verschiedenen Bereiche einer Stadt – zum Beispiel Energie, Gesundheit, Verwaltung und Medizin – in einem interoperablen System zu integrieren.

Gegenstände mit integrierten Sensoren, wie Smartphones, intelligente Haushaltsgeräte, Verkehrszeichen oder Brustgurte, produzieren beziehungsweise sammeln kontinuierlich Daten. Vernetzt man diese zunächst unabhängigen Datenströme und analysiert sie, können die Ressourcen einer Stadt intelligenter und effizienter genutzt werden. Das Internet der Dinge (Internet of Things, kurz IoT) zielt darauf ab, Smart-Cities auf verschiedenen Nutzerebenen mit den benötigten Informationen zu versorgen. Desto schneller und korrekter die Informationen zur Verfügung stehen, desto intelligenter funktionieren die Systeme einer Stadt.

M2M-Vielfalt in der Smart-City
Die der Datenbereitstellung zugrunde-liegende Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) kann in vielen Bereichen einer Stadt zum Einsatz kommen, um verschiedenste Ressourcen effektiver zu nutzen und somit auch die Kosten zu reduzieren. Die folgenden Beispiele sollen einige Anwendungsfelder verdeutlichen:

  • Müllentsorgung/Stadtreinigung: Zurzeit werden städtische Mülltonnen und Abfalleimer in festen Intervallen angefahren und geleert. Durch die Installation von Sensoren können Abfallbehälter ihren aktuellen Füllstand an die Stadtwerke berichten und diese dann eine optimale Route zum Leeren berechnen. Dies führt direkt zu einem reduzieren Aufwand bei den Stadtwerken und Entsorgungsunternehmen und im besten Fall sogar zu weniger CO2-Emission durch reduzierten Fahraufwand
  • E-Health: E-Health-Anwendungen führen verschiedene biomedizinische Messungen, zum Beispiel mit im Smartphone der Patienten integrierten Sensoren durch, um den Zustand von Patienten zu überwachen. Durch eine umfangreiche Analyse der Messungen können frühzeitig kritische Veränderungen des Gesundheitszustands erkannt und je nach Diagnose unterschiedliche Aktionen eingeleitet werden. Beispielsweise könnte eine erneute, erweiterte Messung durch den biomedizinischen Sensor durchgeführt werden. Bei kritischen Werten werden der Patient, seine Verwandten oder der behandelnde Arzt alarmiert. Im Notfall kann gleich ein Krankenwagen gerufen werden. Das Programm leitet dann automatisch den Aufenthaltsort und die kritischen Messwerte des Patienten an die Einsatzzentrale weiter. Durch die regelmäßige Überwachung vorher festgelegter Vitaldaten können Patienten häufiger in ihrer häuslichen Umgebung bleiben.
  • Wasserentsorgung: Durch die Verwendung von IoT-Technologien in der Abwasser-Infrastruktur können Regenwasser-Auffanganlagen dynamisch kontrolliert und somit Überschwemmungen bei starken Regenfällen vermieden werden. Darüber hinaus lassen sich an verschiedenen Orten Daten zur Wasserverschmutzung sammeln. Verstopfungen in Abwasserrohren können so früh erkannt und Pumpenblockaden vermieden werden.
  • Energie: Die traditionelle Zählerablesung mit einem einseitigen Kommunikationsmodell wird derzeit von „Smart-Grid“-Technologien abgelöst, die eine so genannte "Advanced Metering Infrastructure" (AMI) besitzen. Smart-Grids zielen darauf ab, die existierende Energie-Infrastruktur nachhaltig und effizient zu gestalten, indem hoch entwickelte Kommunikationsnetzwerke in-tegriert werden. So können Smart-Grids die Energieerzeugung, -übertragung, -verteilung und den -konsum intelligent aufeinander abstimmen.