بعد مرور سنوات طويلة من تواصل البشر بالإنترنت (بالشابكة)، أصبح المجال مفتوحًا الآن لمرحلة جديدة تكون فيها كل عناصر الكرة الأرضية مُتصلة بعضها ببعض، وهو ما يعرف بالتكامل بين هذه العناصر للقيام بأعمال متميزة بدلًا من اتصال أجهزة منفردة بالإنترنت والقيام بأعمال محددة فقط. ولنا أن نتخيل ملايين التطبيقات التي يمكن أن تُبنى على ذلك في الصحة والتعليم والخدمات العامة والنقل بواسطة شبكة الإنترنت. ففي عالم لا يتوقف عن التطور لحظة واحدة، تستطيع أجهزتك التواصل بعضها ببعض لأداء مهامها على الوجه الأمثل، وتسهيل حياتك واختصار الكثير من الوقت الضائع، كل ذلك بواسطة الإنترنت.

وهذا يعني إتاحة اتصال الأجهزة والأشياء المختلفة بالشبكة العنكبوتية، إضافة إلى إمكان اتصالها بعضها ببعض بواسطة الشبكة والخدمات السحابية بقصد تبادل المعلومات، ليتمكن كلُّ جزء منها من أداء مهمته ووظيفته. تتضمن الأجهزة والأشياء: أجهزة التلفاز والثلاجات وكاميرات المراقبة والملابس والنظارات والأحذية وأعضاء جسم الإنسان وأيّ شيء يحمل محسًّا (Sensor) بداخله. فالجزء المهم فعلًا ليس الجهاز أو الشيء، بل المحسّ الذي سنزوده به والذي بواسطته تُجمع المعلومات من محيطها.

الشكل العام لمدينة ذكية

 

مفهوم المدينة الذكية

هي مدينة رقمية، تعتمد خدماتها على البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات، مثل: أنظمة مرور ذكية تُدار آليًّا، وخدمات إدارة الأمن المتطورة، وأنظمة تسيير المباني، والتشغيل الآلي في المكاتب والمنازل، وعدادات للفواتير والتقارير.

ركائز المدينة الذكية

تتألف المدن الذكية من طبقات (أو ركائز) متعددة تتضمن كل منها تقنيات تساعد على إنتاج البيانات وتصنيفها وتحليلها، والقدرة على الاستجابة استجابة مثالية. ويدعم تلك الطبقات وجود بنية تحتية قوية للاتصال أو منصة نطاق عريض متكاملة. وتشمل الطبقات الخمس الرئيسة والتي لها أهمية قصوى في بناء مدينة ذكية ما يلي:

1- طبقة الاتصال

تشمل هذه الطبقة بوجه عام جميع أنواع الاتصال؛ مثل: الاتصال الخلوي (الجيل الثالث والرابع والخامس)، وتقنية واي فاي (Wi Fi)، وتقنية البلوتوث.

2- طبقة مراكز البيانات/العمليات

تضمن هذه الطبقة حفظ البيانات في مستودع بيانات عام، وإمكان الوصول إلى هذه البيانات بسهولة من جميع الإدارات والتطبيقات.

3- طبقة التحليلات

تستفيد المدن من هذه الطبقة من البيانات التي تم جمعها لتحولها إلى رؤى وأنشطة ذات قيمة عملية. وستعتمد المدن في هذه المرحلة على الحلول التي تُمكنها من هيكلة وتحليل البيانات، سواء أكانت هذه البيانات مهيكلة أم شبه مهيكلة أم غير مهيكلة. ويمكن للمدن الذكية استعمال التحليلات التوقعية، وتنفيذ إجراءات توجيهية تساعدها على تخصيص الموارد بطريقة مثلى.

4- طبقة التطبيقات

في هذه الطبقة، تنفذ المدن تطبيقات مخصَّصة لقطاعات بعينها، وتطبيقات عامة لمختلف قطاعات المستعملين. وهذه التطبيقات تمكن من إدخال البيانات والحصول عليها وجمعها من مختلف المنصات؛ مثل: خدمات الإنترنت، والأجهزة المتنقلة؛ مثل: الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الاستشعار والسيارات. وتمكِّن هذه الطبقة المستعملين من تنفيذ التطبيقات القادرة على دمج الخدمات من مختلف الجهات، بما يسهم في تعزيز الكفاءة بوجه عام.

5- طبقة المستعملين النهائيين

الركيزة الأخيرة في أي مدينة ذكية هي طبقة المستعملين النهائيين التي هي الفرد (وهو المواطن أو المقيم أو الزائر) أو الهيئات العامة أو الشركات الخاصة. وهذه هي الطبقة التي يجري فيها جمع البيانات من تطبيقات الإنترنت والهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الاستشعار ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وهي أيضًا الطبقة التي تستفيد في نهاية المطاف من نتائج مبادرات المدينة الذكية. وفعالية هذه الطبقة هي المعيار الأساسي للاعتراف بأن مدينة ما هي مدينة ذكية حقًّا.

حلولُ إدارة النُّفايات المعتمدةُ على البيانات

وضعت شركة Ecube Labs حلولًا للإدارة الذكية للنفايات تساعد على جمع النفايات بغية الحد من التكاليف التشغيلية بنسبة تصل إلى 80٪، والوصول إلى بيئة أكثر اخضرارًا ومدن نظيفة.

يوضح الشكل التالي النظام المتكامل لمنتج الشركة :

مخطط النظام المتكامل لإدارة النفايات

يشتمل هذا النظام على:

1. صندوق ضغط نفايات مزود بالطاقة الشمسية.
2. محسّ لمستوى التعبئة مزود بالموجات فوق الصوتية.
3. منصة مراقبة وتحليل البيانات في الزمن الحقيقي.

تحسِّن حلول هذه الشركة بطريقة مثلى: جمع النفايات، والجداول الزمنية بالزمن الحقيقي، والبيانات التاريخية، وتقدِّم تحليلات تنبُّئية تمكّن من اتخاذ القرار قبل الموعد المحدد، وتقدِّم أيضًا الاستشارات المتعلقة بمخصصات صندوق المهملات.

هذا وتقلل هذه الحلول الذكية من تكرار جمع النفايات إلى أدنى حدٍّ ممكن، ومن استهلاك الوقود، ومن اليد العاملة، ومن تكاليف الصيانة، إضافة الى عدة نقاط ذات أهمية؛ منها:

تحسين النظافة

في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، غالبًا ما يؤدي التوليد السريع للنفايات إلى طفح صناديق النفايات وإلى مناظر مؤذية في الشوارع. أما الحل الذكي، فيمكّن موظفي جمع النفايات من قراءة مستويات التعبئة في الوقت المناسب، وتلقي الإخطارات بطفح النفايات.

خفض ثاني أكسيد الكربون

يعتبر جمع القمامة من أشد عوامل تلويث للبيئة. على حين أن الحل الذكي يقلل من زمن تجول الشاحنات في الطرقات، وهو ما يعني الحد من انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري، إضافة إلى الحد من التلوث بالضوضاء. 

استعمال ضاغط للنفايات مزود بالطاقة الشمسية

هذا الضاغط مدمج ويعمل تلقائيًّا اعتمادًا على مستوى ملء الصندوق، وهو متوافق مع صناديق الحركات البهلوانية للعجلة 120L و 240L من أجل إزالة سهلة وآمنة للقمامة.

التواصل لاسلكيًّا مع منصة تحليل البيانات

 يرسل صندوق النظافة  Clean CUBE معلومات في الزمن الحقيقي إلى شبكات المدينة النظيفة (CCN)  Clean City Networksلمنصة رصد وتحليل البيانات عن طريق نقل البيانات لاسلكيًّا باستعمال شبكات 2G/3G، ويتيح برنامج هذا الصندوق للعملاء تحسين عمليات جمع النفايات عن طريق اتخاذ القرارات المبنية على البيانات.

 

تحقيق إيرادات إضافية عن طريق الإعلانات

قد يكون صندوق النظافة ملفوفًا بالكامل ومعدًّا لأغراض تسويقية، وذلك بطباعة إعلانات عليه، مثل: تشجيع المبادرات الجديدة وتشجيع إعادة التدوير، وغير ذلك. ويمكن أن يكون مجهزًا بشاشات LED أو LCD، وبمحسّات السلامة للكشف عن الأيدي والكشف عن الحريق، وبمحسّ لاسلكي لمستوى التعبئة مزود بالموجات فوق الصوتية، وبنظام مدمج لتحديد المواقع، بحيث يمكن مراقبة موقعه دائمًا.

إنشاء تقارير لتحليل البيانات

تقدِّم شبكات المدينة النظيفة (CCN) رؤية تاريخية عن توليد النفايات، وتجاوز النفايات، وأداء المجموعات. وعن طريق تحديد المناطق التي يوجد فيها عمليات توليد النفايات بكثافة وطفح النفايات بانتظام، يمكن للمستعملين تركيز مواردهم بكفاءة.

حساس المدن الذكية

دُمجت تكنولوجيا الهواتف الذكية في صناديق إعادة التدوير الذكية لتسريع جهود إعادة التدوير، وهذا مما يجعل حساس منارة إعادة التدوير جزءًا من المدن الذكية، وذلك بتوفير الألواح الذكية للأعمال المتطورة وأدوات الإبلاغ للحكومة وشركاء إدارة النفايات. وسيؤدي هذا إلى التعمق في البيانات التحليلية المتعلقة بسلوك المستهلك لإعادة التدوير. وفيما يلي عدد من الفوائد الرئيسية لهذه التكنولوجيا:

• في كل مرة يضع فيها المستهلكون القمامة في سلة المهملات، تظهر رسالة العضوية في هواتفهم الذكية. على سبيل المثال: "شكرا لك على وضع 1.3 كيلو غرام من المواد القابلة للتدوير. لقد تم منحك 130 نقطة".
• تعيِّن البيانات مواقع سلال المهملات المخصصة لإعادة التدوير المملوءة والتي تحتاج إلى خدمتها.
• السماح للمستهلكين بطلب مواقع جديدة.
• عند مرور المستهلكين بسلة مهملات مخصصة لإعادة التدوير في المركز التجاري، تقوم تكنولوجيا المنارة بإرسال رسالة إلى هواتفهم الذكية لتنبيههم بوجود هذه السلة. وسوف يمنحون نقاطًا إضافية عند إلقاء علبة أو زجاجة فيها.
• استعمال البيانات الديموغرافية للأسرة، يمكن للمحللين تحديد أثر إعادة التدوير على توليد النفايات للفرد الواحد.

أفضل المدن الذكية في العالم

اتجه الكثير من مدن العالم نحو تطبيق التكنولوجيا في حضارتها، فعملت على دمج التقدم التكنولوجي في كل مكان بالمدينة، وعلى إجراء الممارسات الصديقة للبيئة، وعلى استعمال مصادر جديدة ونظيفة للطاقة المتجددة. وهي أفكار ونمط جديد للحياة في مدن المستقبل. وهناك الكثير من النماذج التي تندرج تحت لقب أفضل مدينة ذكية؛ منها:

• سونجدو ، كوريا الجنوبية
• بلانيت، البرتغال
• فوجيساوا، اليابان
• برشلونة، إسبانيا
• فيينا، النمسا
• مانشستر ، إنجلترا

6- تحويل صناديق القمامة في الشوارع إلى موزعات واي فاي مجانية

ذكر موقع Engadget الأمريكي أن سلات الشوارع الخاصة بإعادة التدوير ستجهَّز بتقنيات حديثة، لتكون موزِّعات واي فاي قوية، ومن المتوقع أن تصل سرعاتها إلى 50-75 ميجا بت/ثا وهى سرعة كافية لإمداد المواطنين والأعمال التجارية الصغيرة المجاورة بخدمة مناسبة. وكذلك أعلنت شركة BigBelly أنها ستطلق مشروعًا لتحويل صناديق القمامة الموجودة في شوارع المدينة بالكامل إلى موزعات واي فاي مجانية للمارة، وقد حصلت الشركة على منحة من مكتب رئيس البلدية لتكون قادرة على تحويل مئات الصناديق إلى نقاط hotspots على وجه التحديد في الأحياء الفقيرة. وكان قد اقتُرح في الاعوام الماضية تحويل أكشاك الهواتف القديمة الموجودة في مدينة نيويورك إلى موزعات واي فاي.

الخاتمة

تعمل الحكومات على الارتقاء بمستوى حياة مواطنيها - عن طريق التحول إلى المدن الذكية، والاستثمار في تقنية المعلومات والاتصالات والتحول الرقمي - نحو اعتماد اتجاهات إنترنت الأشياء والخدمات السحابية. ويحتاج المستعملون إلى وجود اتصال لاسلكي عالي السرعة بالإنترنت لجعل عملية إرسال البيانات إلى الإنترنت ومعالجتها سحابيًّا وعرض النتائج على جهاز المستعمل تبدو وكأنها عملية فورية. وفي ذلك رفع من مستوى الأمن والحماية في جميع المجالات الحيوية، وتحسين جودة حياة الأفراد وزيادة إنتاجية المؤسسات، فضلًا عن الخدمات في مجال النقل والخدمات اللوجستية، والأمن والمرافق والتعليم والرعاية الصحية، وغيرها.

المراجع

1- Maya Chavan, T.R. Pattanshetti," Survey on Municipal Waste Collection Management in Smart City ", International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET) an-2018 www.irjet.net p-ISSN: 2395-0072.

2- Andre Castro Lundin,"Smart cities: A case study in waste monitoring and management", Proceedings of the 50th Hawaii International Conference on System Sciences | 2017

3- www.ecubelabs.com,, الحل المتكامل لادارة النفايات 2014-2015

4- Bigbelly.com," Smart City solutions",2018.