مدينة ذكية

- Apr 15, 2016-

1 المقدمة

رؤية إيوف "المدن الذكية" هي المركز الحضري للمستقبل، وجعلت آمنة وآمنة بيئيا خضراء وفعالة لأن جميع الهياكل - سواء بالنسبة للسلطة والمياه والنقل وغيرها مصممة ومصممة، والحفاظ على الاستفادة من المتقدمة، والمواد المتكاملة، وأجهزة الاستشعار، والالكترونيات، والشبكات التي تتداخل مع النظم المحوسبة التي تتألف من قواعد البيانات، وتتبع، وخوارزميات اتخاذ القرار. وتشمل التحديات البحثية والهندسية على طول الطريق إلى هذه الرؤية العديد من المجالات التقنية بما في ذلك الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والرياضيات وعلوم الحوسبة والنظم الميكانيكية والالكترونيات والهندسة المدنية. على أبسط مستوى هو المكون الأساسي وما يرتبط بها من "ردود الفعل" أو آلية الرصد الذاتي (ق). ويجب تحديد كل منها، أو إذا كانت موجودة بالفعل، مصممة خصيصا للتطبيق المناسب. في المستوى التالي هو تصميم نظام الاستفادة من هذه المكونات. ومن شأن هذا الربط أن يكون السطح البيني لقدرة "الرصد" المحوسبة لكل وظيفة معينة. بعد ذلك، هو الهيكل الكامل أو الخدمة المقدمة، وأخيرا، دمج المعلومات عبر جميع الجوانب ذات الصلة والتي تبدو غير ذات صلة من المراكز الحضرية البنية التحتية الأساسية. ويمكن للمدينة التي تراقب وتدمج جميع هياكلها الأساسية الحيوية، بما في ذلك الطرق والجسور والأنفاق والسكك الحديدية ومترو الأنفاق والمطارات والموانئ والاتصالات والمياه والطاقة وحتى المباني الكبرى، تحسين مواردها على نحو أفضل، والتخطيط لأنشطتها الوقائية ، ورصد الجوانب الأمنية مع تعظيم الخدمات لمواطنيها. إدارة الاستجابة لحالات الطوارئ على حد سواء الطبيعية فضلا عن التحديات التي من صنع الإنسان للنظام يمكن أن تكون مركزة وسريعة. ويتل أنظمة الرصد المتقدمة والمدمج في أجهزة الاستشعار الذكية، ويمكن جمع البيانات وتقييمها في الوقت الحقيقي، وتعزيز عملية صنع القرار في إدارة المدينة. على سبيل المثال، يمكن أن تلتزم الموارد قبل انقطاع المياه الرئيسي، وأفرقة نشر الملح التي يتم إرسالها فقط عندما يكون جسر معين لديه ظروف الجليد، واستخدام المفتشين خفضت من خلال معرفة حالة الحياة لجميع الهياكل. على المدى الطويل رؤية المدن الذكية، وأنظمة وهياكل مراقبة ظروفهم الخاصة وإجراء إصلاح الذاتي، حسب الحاجة. وسيتم رصد البيئة المادية والهواء والماء والمساحات الخضراء المحيطة بطرق غير مزعجة من أجل الجودة المثلى، وبالتالي خلق بيئة معيشية وبيئة معززة نظيفة وفعالة وآمنة وتقدم هذه المزايا في إطار والاستخدام الأكثر فعالية لجميع الموارد. وتناقش هذه الورقة مبادرة حالية يقودها مختبر بروكهافن الوطني من أجل وضع جدول أعمال للبحث والتطوير والنشر يسهم في تحقيق هذه الرؤية. ويرتكز هذا في تطبيق التكنولوجيا الجديدة لقضايا المركز الحضري الحالي في حين يبحث 20 عاما في المستقبل ووضع تصور لإطار المدينة التي قد تكون موجودة.

2. باكلكم-أوند

ويمكن تصنيف التطورات الأخيرة في المواد الذكية والهياكل الذكية تحت فئتين: تلك التي يتم فيها تطوير مواد جديدة حقا (تلك المعنى الذاتي والتشخيص)، وتلك التي يتم فيها نشر أجهزة استشعار أصغر حجما وأصغر وأكثر عددا أو أنظمة بصرية، مع نظم الاستجابة. في الفئة الأولى، والتطورات مثل شاشات الكريستال السائل المحسنة.ليكويد والعضلات الاصطناعية تعكس التطورات التي تدفع حدود التصغير إلى المستوى الجزيئي. مثال آخر هو تطوير الأغشية المحسنة لعمليات الانفصال التي هي أكثر حساسية ومحددة الأنواع الكيميائية معينة. وكانت الفئة الثانية أكثر اهتماما للمصممين والمهندسين في هذا التطبيق من أجهزة الاستشعار وآليات الاستجابة في الهياكل يوفر فرصة للحد من الكتلة والتكاليف الإجمالية. ويجري أيضا توسيع نطاق الفوائد المحققة من هذه التطبيقات لتشمل الهياكل الأساسية المدنية مثل الجسور والسدود. ومع ذلك، على الرغم من أن المبادرة تبدأ مع هذه الفئة، والأهداف طويلة الأجل لمفهوم المدن الذكية هي جزءا لا يتجزأ من الأولى. وهناك العديد من القضايا البحثية التي تم تحديدها هي: تصنيف تحديد البنية التحتية الحيوية للمعلمات الواجب رصدها؛ دقة المعلمات المقاسة إلى مقاييس الأداء القابلة للإدارة؛ تطبيق R & D الحالي على أجهزة الاستشعار الذكية، وتطوير المواد، وأجهزة الاستشعار وتكنولوجيات القياس. وتوسيع قدرات الإرسال الحاسوبية، والشبكات والتكامل. على مدى السنوات العشرين الماضية، المواد والهياكل الذكية، والمعروف أيضا باسم "ذكي"، أو "التكيف" المواد والهياكل كانت محور بحث كبير. في الآونة الأخيرة، والتطبيقات المدنية، التي تهم كل من الحكومة والأوساط الأكاديمية تطورت من ما كان في الأصل وبشكل رئيسي التركيز العسكري والفضاء. وقد دعمت وزارة الدفاع الأمريكية التطبيقات والتطبيقات العسكرية والفضائية، من المحركات الدقيقة المدمجة للتحكم في التدفق عبر الأسطح الهوائية وفي صفائف الصمامات الصغيرة، والتحقيق في سبائك الذاكرة الشكلية والرصد التشخيصي للهياكل المركبة، من قبل ناسا، مع بحث كبير في مراكز البحوث الأكاديمية التابعة، مثل الهياكل والمختبر المركب في جامعة ستانفورد ومركز الديناميات والتحكم في الهياكل الذكية، جامعة هارفارد. وفي الآونة الأخيرة، بدأت قاعدة متنوعة تتطور جنبا إلى جنب مع الاحتياجات والتوقعات التكنولوجية للقطاعات المدنية والصناعية لمعالجة الاحتياجات البيولوجية والبنية التحتية والنقل. ونتيجة لذلك، يجري العمل البحثي الدينامي والمتعدد التخصصات في عدد من المعاهد التي ترعاها الجامعات والمعاهد الحكومية. وتستند رؤية المدن الذكية إلى هذه الجهود وتركز على دمجها لاستخدامها في البيئة الحضرية. وسيتطلب فحص وتحقيق "النظم الضخمة" المعقدة التي تتجاوز المكون أو حتى النظام المنفصل، ابتكارات تستند إلى نهج تكاملية وشاملة. وتشمل هذه النظم الضخمة الاستدامة - تجنب الضرر البيئي، والاستخدام الفعال للطاقة والمواد، وهندسة دورة الحياة، كحل متكامل. وباإلضافة إىل قاعدة التمويل املتطورة بالفعل وتوسيع نطاق هذه التكنولوجيات، فإن احللول الناجعة ستحتاج إىل أن تشمل الرعاية من جهات فاعلة جديدة، مثل وزارة الطاقة ووكالة حماية البيئة، فضال عن التعاون الدويل. وعلاوة على ذلك، يشير مشروع قانون الكونغرس، 115، القانون الوطني لتطوير البنية التحتية لعام 1999، إلى الحاجة القوية (والمصلحة الحكومية) إلى أساليب أكثر إبداعا وكفاءة لتمويل المبادرات المتعلقة بالبنية الأساسية، وحشد الموارد اللازمة لتلبية الاحتياجات الحالية والمتوقعة من تمويل البنية التحتية.

3 - النهج

ومن أجل تحقيق هذه الرؤية، تم تنفيذ هذه المبادرة لبناء تحالف بين الجامعات، والجمعيات الحكومية، ورجال الأعمال، والقطاع الخاص، ومختبر بروكهافن الوطني. والقصد من ذلك هو تطوير هيكل يمكن أن يربط احتياجات المراكز الحضرية بموارد الأوساط الأكاديمية والمختبرية، وبالتالي تحديد التكنولوجيات بكفاءة في حافظاتها الخاصة التي يمكن طرحها من خلال المشروع التدليلي للتسويق في المدن. عندما لا تكون التكنولوجيا موجودة، ثم البدء في جهد البحوث التطبيقية لتلبية هذه الاحتياجات. النموذج المختار لبدء هذه المبادرة هو في المنطقة الشمالية الشرقية من الولايات المتحدة الأمريكية وقد استند هذا إلى تحليل الحاجة البسيطة التي نظرت إلى الكثافة السكانية وعمر مركز المناطق الحضرية، بدءا من مدينة نيويورك. ويمكن بعد ذلك توسيع النموذج الإقليمي، الوارد وصفه أدناه، على الصعيدين الوطني والدولي.

4 - التقدم المحرز

وقد تلقى مفهوم المدن الذكية، على الرغم من أنه في مرحلة التخطيط منذ أواخر عام 1998، أول تمويل له في كانون الثاني / يناير 2000. ومنذ ذلك الحين بدأ التحالف يتشكل مع جامعتين إقليميتين تنضمان إلى الفريق مع سلطة ولاية نيويورك تعمل في منطقة حضرية كبرى برنامج التنمية. وبالإضافة إلى ذلك، وافقت رابطة الأعمال البيئية في ولاية نيويورك على عقد مجلس لممثلي قطاع الأعمال لمواصلة عملية تحديد الاحتياجات وتحديد أولويات البحث والتطوير. وخلال شهر آب / أغسطس 2000، شهدت هذه المبادرة أول أموالها الخاصة والعامة. في هذه المرحلة قد نضجت مفهوم، من خلال التبادل مع أعضاء التحالف وبدأت R & D برنامج نشط. ويبين الشكل 1 أن وضع جدول أعمال البحث والتطوير مع ثلاثة مجالات التوجه يدعم، والهياكل السلبية، والمرافق تحت الأرض والمباني الخضراء. والرابع، وهو نظام السوائل، في مرحلة استعراض الاقتراح. ومع استمرار نضج المبادرات، من المتوقع أن تضاف مجالات الدفع الجديدة حيث تبدأ المناطق الحالية في تسليم تيار المنتج إلى القطاع التجاري.

5 - المستقبل

مع النجاح المبكر للرؤية، ومن المتوقع أن تنمو وتتخذ أهمية وطنية: المبادرة. وينبغي أن تشهد الأشهر ال 12 إلى ال 18 القادمة أول منتجين يلتقيان لتلبية احتياجات المدينة. ومن المتوقع أن يستكمل البحث عن البنية التحتية أو جهاز استشعار بصري كامل المجال مع قدرات لقياس التدهور الهيكلي من الأعمار من الجسور إلى تلطيخ واجهات بناء الطوب. والثاني، الذي يأتي من خدمات المرافق تحت الأرض، سيكون نظام كشف وتصوير ذو قدرة عالية على تحديد المواقع، وليس فقط أنظمة مختارة، مثل الغاز تحت الأرض والمياه الرئيسية ولكن أيضا المفاصل المزعجة. كما سيكون أي مهمة رئيسية مثل هذا، فإن نجاحها يكمن في القدرة على خلاقة تطابق احتياجات المستخدم النهائي إلى البحث والتطوير العملي ومن خلال إنشاء محرك التمويل المستدام. وستكون هاتان المنطقتان من البنود ذات الأولوية العالية خلال السنة المقبلة. التعليم هو جزء حيوي من مستقبل المدن الذكية. وتعتزم المبادرة عقد ورشتي عمل على مدى ال 12 شهرا القادمة لبدء عملية تثقيف رجال أعمالنا وقادة الحكومة. وبالإضافة إلى ذلك، بدأت عملية التوعية للنظر في المناهج الدراسية كلية الهندسة الحالية مع فكر احتياجات خريجي المستقبل.

وأخيرا، لقد آن الأوان لتوسيع نطاق الرؤية من أجل التماس مدخلات من المجتمع الدولي. وتواجه المراكز الحضرية في جميع أنحاء العالم تحديات مماثلة. هذه الورشة الدولية تمديد الحياة، من خلال الجمع بين ممثلي مدينة نيويورك وباريس، يمثل بداية هذا الجهد.

6 - الخلاصة

وقد قدمت رؤية لمدينة المستقبل - وهي رؤية تقوم على تكامل العلم والتكنولوجيا من خلال نظم المعلومات. مستقبل يتطلب إعادة التفكير في العلاقات بين الحكومة ومديري المدن والأعمال التجارية والأوساط الأكاديمية والمجتمع البحثي. عنوان هذه الرؤية هو المدن الذكية.


زوج من:ما هي المدينة الذكية؟ في المادة التالية :البيت الذكي كشف النقاب