Статья описывает место Интеллектуальной транспортной системы (ИТС) в составе информационно-коммуникационной архитектуре и инфраструктуре Умного города. Кратко рассматривается общая структура Умного города, а также описывается новая парадигма построения умных городов «Data Driven City» (с англ. город, управляемый данными). Описывается Автоматизированная система транспортной информации из состава ИТС и определяются интеграционные информационные и управляющие потоки, которые как раз и детерминируют положение ИТС в составе Умного города. Делаются выводы о том, каким образом должна проектироваться и внедряться ИТС при построении умных городов.
По любым вопросам: @rdushkin или roman.dushkin@gmail.com.
Введение
В современном мире со всеми его вызовами и проблемными вопросами остро встаёт необходимость предоставления всем участникам общественных и экономических отношений единой и удобной среды взаимодействия, повышения уровня и качества жизни, обеспечения устойчивого развития. С учётом того, что больше половины населения в мире урбанизировано и живёт в городских условиях, необходимо применять новые технологии для создания перечисленных условий жизни именно в городах. Эта необходимость также выходит на первый план с учётом того, что сельское население продолжает переезжать в города из-за того, что технологическое развитие сельского хозяйства, робототехника, интернет вещей, системы искусственного интеллекта и биотехнологии делают экономически нецелесообразным наличие большого количества крестьян.
Технологии Умного города позволяют обеспечить устойчивое развитие для всех жителей города и потребителей городских муниципальных услуг — граждан, общественных и бизнес-организаций, а также государственных органов. Отрадно то, что и в России начата цифровая трансформация от «безопасного города», концепция которого предусматривала обеспечение всего лишь одной базовой потребности участников городской жизни, к полноценному умному городу, в рамках которого должны быть обеспечены все классы потребностей — от базовых до потребностей в самореализации и самоактуализации.
Общая структура Умного города
Умный город как сложная интегрированная система автоматизации широкого множества разносторонних видов деятельности, производственных и деловых процессов, государственных и муниципальных услуг представляет собой горизонтальную интеграционную платформу с открытыми интерфейсами и технологическим стеком, которые подразумевают возможность подключения к ней новых компонентов при возникновении новых потребностей в автоматизации.
В качестве сегментов умного города можно выделить следующие сегменты:
- Обеспечения безопасности;
- Материально-технического снабжения;
- Энергетики;
- Транспорта;
- Жилищно-коммунального хозяйства;
- Градостроительной деятельности;
- Экологии;
- Медицины и здравоохранения;
- Образования и науки;
- Физкультуры и спорта;
- Культуры;
- Бюджетирования и финансов;
- Муниципальных государственных услуг;
- Обеспечивающей деятельности общего характера.
Каждый из этих сегментов, в свою очередь, состоит из набора взаимодействующих друг с другом информационных и автоматизированных систем, каждая из которых решает ту или иную задачу в рамках управления жизнью города и муниципалитета. При этом сегмент обеспечивающей деятельности содержит набор систем, которые предоставляют другим системам разнообразные общие сервисы и данные. Например, к таким системам относятся интеграционная шина данных, геоинформационная система, централизованное хранилище данных и некоторые другие.
Вместе с тем все системы и сегменты Умного города направлены на достижение одной цели — предоставление жителям и остальным акторам цифровых услуг для повышения эффективности и обеспечения устойчивого развития. Для этого, в первую очередь, должен применяться так называемый принцип «новых задач», когда автоматизации и интеллектуализации подвергаются не устоявшиеся процессы, принятые к использованию ранее в условиях отсутствия новых технологий, но сами процессы преобразуются, упрощаются и минимизируются для того, чтобы стать эффективными именно в изменяющихся условиях постоянного технологического развития.
Парадигма «Data Driven City»
Поскольку вся система автоматизации Умного города представляет собой взаимосвязанный набор информационных и автоматизированных систем, которые обмениваются информацией, то курсируемые в составе Умного города данные становятся критически важными для работы всей системы. Это понимание подводит к новой парадигме — «Data Driven City» (DDC), то есть «город, управляемый данными». При этом данные должны обладать следующими характеристиками:
- Актуальность — данные должны быть актуальны для решения текущих задач Умного города. Неактуальные данные не позволят адекватно решить задачи, а в некоторых случаях могут даже ухудшить решение.
- Своевременность — актуальные данные должны поступать в центра принятия решений своевременно. Какой смысл в получении данных, даже если они и актуальные, если «поезд ушёл», и, например, решение уже было принято в условиях неопределёности? Своевременность предоставления данных — это фактор снижения неопределённости в процессе принятия решений. Данные должны поставляться точно в срок.
- Валидность — своевременные актуальные данные должны быть валидны, то есть пригодны для применения в процессах решения задач и принятия решений. Использование невалидных данных ведёт к некорректному результату и, как следствие, к неправильному решению, неадекватному в текущих условиях.
Таким образом, валидные и своевременно поставляемые актуальные данные являются залогом корректного принятия решений на всех уровнях управления — от автоматических систем до системы поддержки принятия решений верхнего уровня, которая находится в помощи у руководителя города и каждого муниципалитета в его составе.
ИТС и Автоматизированная система транспортной информации
В связи с постоянным развитием транспортной отрасли и появлением новых возможностей по перевозке пассажиров и грузов, большой интерес представляет собой сегмент транспорта из состава Умного города. Фактически, вся автоматизация и интеллектуализация процессов в рамках транспортных отношений осуществляется при помощи Интеллектуальной транспортной системы города, входящей в состав Умного города.
Интеллектуальная Транспортная Система (ИТС) — это интегрированная автоматизированная система, которая, используя интеллектуальные и инновационные методы организации и управления, предоставляет участникам транспортной отрасли сервисы по координированию, планированию, информированию, повышению уровней безопасности и эффективности использования транспортных сетей. При этом речь пойдёт только об автомобильном транспорте, но разносторонняя интеграция с транспортом иных модальностей подразумевается.
В составе ИТС выделяется Автоматизированная система транспортной информации (АСТИ). Эта система предназначена для агрегирования всей информации о дорожном движении — параметрах транспортных (автомобильных, велосипедных, пешеходных и др.) потоков в мгновенных срезах с заданной периодичностью с каждого рубежа контроля и в сводных данных по выделенным ареалам и временным периодам. Кроме того, в АСТИ собирается вся информация, необходимая для принятия решений при прогнозировании развития транспортной обстановки и планировании реагирования ИТС на изменяющиеся условия. При этом для сбора транспортной информации используются любые источники, которые доступны в составе ИТС — детекторы транспорта разного уровня, видеокамеры, бортовые системы подвижных единиц пассажирского транспорта, «умные» пешеходные светофоры, станции проката велосипедов и электросамокатов и т. д.
Сведённая информация из АСТИ может использоваться не только в рамках ИТС, но и вообще в любых системах любого сегмента Умного города. Посредством интеграционной шины данные из АСТИ должны передаваться точно и в срок во все системы-потребители для использования при планировании управляющий воздействий на различные аспекты жизни города. Наиболее важным для этого представляется использование так называемой матрицы корреспонденций.
Матрица корреспонденций транспортных потоков — это основная модель для описания и оценки динамики изменения транспортных потоков из различных источников к различным точкам притяжения на улично-дорожной сети города. При транспортном моделировании матрица корреспонденций используется для прогноза количества автомобилей, переехавших из одного транспортного района в другой в зависимости от времени суток, дня недели, сезона, погодных условий и множества других факторов. Однако она также может использоваться и в любых других процессах, опосредованно связанных с транспортом и управляемых при помощи автоматизированных и информационных систем из других сегментов Умного города. В частности, видятся следующие возможности:
- Диммирование уличного освещения в зависимости от интенсивности дорожного движения на соответствующих улицах.
- Перераспределение электроэнергии по потребителям в зависимости от количества людей в тех или иных районах города.
- Эффективное использование транспортных средств служб ЖКХ при утилизации мусора.
- Изучение нагрузки на экологию города и принятие мер по уменьшению такой нагрузки.
- Планирование строительства новых жилых и коммерческих кварталов, а также адаптивные изменения градостроительной политики.
АСТИ является одной из центральных высокоуровневых подсистем ИТС, которая диспетчеризует информационные потоки из всех нижележащих подсистем ИТС, агрегирует их и раздаёт всем заинтересованным потребителям. С учётом парадигмы DDC такие данные должны быть доступны всем акторам, имеющим отношение к жизни в городе — жителям, бизнес-компаниям и общественным организациям, государственным органам любого уровня. В этом случае будут возникать новые способы применения транспортной информации, а общая жизнедеятельность Умного города будет повышать свою эффективность.
Заключение
Таким образом показано, что ИТС и АСТИ из её состава должны находиться в центре базовых систем Умного города, что позволит использовать валидную и своевременно поставляемую актуальную транспортную информацию для использования в процессах управления и принятия решений во всех аспектах жизнедеятельности Умного города и больше — города, управляемого данными. Вместе с тем эта тема ещё ждёт своего скрупулёзного исследователя, поскольку многие вопросы использования транспортной информации в смежных системах и процессах остаются открытыми.
