شهرهای هوشمند: زندگی شهری آینده با نوآوری هدایت می شود

مقدمه

شهرهای هوشمند از فناوری اطلاعات پیشرفته، اینترنت اشیاء (IoT)، داده‌های بزرگ و محاسبات ابری برای بهبود کارایی مدیریت شهری، ارتقای کیفیت زندگی ساکنان و ترویج توسعه پایدار شهری استفاده می‌کنند. شهرهای هوشمند با استفاده از فناوری‌ها، زیرساخت‌ها، مدیریت انرژی، سیستم‌های حمل و نقل و ایمنی عمومی را بهینه می‌کنند و محیط‌های شهری هوشمندانه‌تر، راحت‌تر، کارآمدتر و دوستدار محیط زیست ایجاد می‌کنند. با تسریع فرآیند شهرنشینی، توسعه شهرهای هوشمند به یک روند کلیدی در زندگی شهری آینده تبدیل شده است.

شرایط فنی

توسعه شهرهای هوشمند به چندین فناوری اصلی متکی است تا عملکرد کارآمد در تمام حوزه‌ها را تضمین کند:

اینترنت اشیاء (IoT): اینترنت اشیاء یکی از فناوری‌های اصلی شهرهای هوشمند است. این فناوری از طریق اتصال دستگاه‌ها، سنسورها و سیستم‌ها به یکدیگر، امکان پایش زنده عملیات شهری (مانند حمل و نقل، انرژی و محیط زیست) را فراهم می‌کند و کارایی استفاده از منابع را افزایش می‌دهد.

داده‌های بزرگ و محاسبات ابری: فناوری‌های داده‌های بزرگ به شهرهای هوشمند کمک می‌کنند تا داده‌های عظیمی از عملیات شهری را جمع‌آوری، تحلیل و ذخیره کنند تا در تصمیم‌گیری‌ها یاری‌رسانند. محاسبات ابری راه‌حل‌هایی کارآمد، امن و مقیاس‌پذیر برای ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ها فراهم می‌کند و مدیریت شهری را بهینه می‌کند.

هوش مصنوعی (AI): هوش مصنوعی به‌طور گسترده در شهرهای هوشمند برای تحلیل داده‌ها، تصمیم‌گیری خودکار، حمل‌ونقل هوشمند و ایمنی عمومی به کار می‌رود. AI تخصیص بهینه منابع شهری را یاری می‌دهد و خدمات شهری را بهبود می‌بخشد. حمل‌ونقل هوشمند

سیستم‌ها: شهرهای هوشمند از سیستم‌های مدیریت ترافیک هوشمند استفاده می‌کنند تا جریان ترافیک را به‌صورت زنده نظارت کنند و آن را کنترل کنند، این امر باعث کاهش ترافیک و بهبود کارایی سفر می‌شود.

انرژی سبز و توسعه پایدار: شهرهای هوشمند بر مدیریت انرژی تمرکز دارند و از انرژی‌های تجدیدپذیر، شبکه‌های هوشمند انرژی و فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی استفاده می‌کنند تا کارایی مصرف انرژی را بهبود دهند و توسعه شهری کم‌کربن و سازگار با محیط زیست را ترویج دهند.

حوزه‌های کاربرد

شهرهای هوشمند در زمینه‌های مختلفی به‌کار گرفته می‌شوند تا کیفیت زندگی و مدیریت شهری را بهبود بخشند:

ترابری هوشمند: در شهرهای هوشمند از سیستم‌های ترابری هوشمند استفاده می‌شود تا شرایط ترافیکی را به‌صورت زنده پایش کند، چراغ‌های راهنمایی را به‌صورت خودکار تنظیم کند و فناوری ارتباطات خودرو با همه چیز (V2X) را اجرا کند تا کارایی ترافیکی را بهبود بخشد، تصادفات را کاهش دهد و تردد سبز (مانند به اشتراک گذاشتن خودروهای برقی) را ترویج دهد.

امنیت هوشمند: با استفاده از نظارت هوشمند، تحلیل تصاویر و گشت‌زنی با پهپاد، شهرهای هوشمند ایمنی عمومی را افزایش می‌دهند، جرم را پیشگیری می‌کنند و به بحران‌ها به‌سرعت پاسخ می‌دهند.
انرژی هوشمند: شهرهای هوشمند از شبکه‌های برق هوشمند، سیستم‌های مدیریت انرژی و انرژی‌های تجدیدپذیر برای بهینه‌سازی توزیع و مصرف انرژی، کاهش هدررفت انرژی و ترویج توسعه پایدار استفاده می‌کنند.

نظارت بر محیط زیست: شهرهای هوشمند از طریق سنسورهای محیطی و سیستم‌های نظارت بر آلودگی، داده‌های زنده‌ای را در مورد کیفیت هوا، سر و صدا، دما و سایر عوامل جمع‌آوری می‌کنند تا کیفیت محیط زیست را ارزیابی کنند و آن را بهبود دهند. ساختمان‌ها و خانه‌های هوشمند: ساختمان‌های هوشمند از طریق سیستم‌های کنترل خودکار، مصرف انرژی را بهینه می‌کنند و راحتی و ایمنی ساکنان را افزایش می‌دهند؛ خانه‌های هوشمند به ساکنان امکان می‌دهند تا از راه دور دستگاه‌های برقی، روشنایی و تجهیزات ایمنی را کنترل کنند.

بهداشت و درمان: سیستم‌های بهداشتی و درمانی شهرهای هوشمند از طریق نظارت از راه دور، دستگاه‌های پزشکی هوشمند و داده‌های بزرگ بهداشتی، خدمات پزشکی کارآمد و راحتی را فراهم می‌کنند و سلامت ساکنان را بهبود می‌دهند.

خدمات و مدیریت عمومی: شهرهای هوشمند از طریق پلتفرم‌های دیجیتالی، خدمات دولتی کارآمدی را فراهم می‌کنند، مانند انجام امور دولتی به صورت آنلاین و آموزش هوشمند، که رفاه و آسایش شهروندان را افزایش می‌دهد.

محصولات کاربردی

ترمیستورهای NTC به طور گسترده در سیستم‌های مدیریت انرژی و ساختمان‌های هوشمند در شهرهای هوشمند استفاده می‌شوند. این ترمیستورها در سیستم‌های تهویه مطبوع و گرمایشی برای نظارت و کنترل دما به کار می‌روند و اطمینان حاصل می‌کنند که تجهیزات در دمای مناسب کار می‌کنند، بدین ترتیب مصرف انرژی بهینه شده و هزینه‌های عملیاتی کاهش می‌یابد.

فیوزهای قابل بازنشانی PPTC به طور گسترده در سیستم‌های حفاظت از برق شهرهای هوشمند، به خصوص در تجهیزات انتقال و توزیع برق استفاده می‌شوند. این فیوزها هنگام بروز اضافه بار جریان را به صورت خودکار قطع کرده و پس از بازگشت به شرایط نرمال، عملیات را دوباره به صورت خودکار از سر می‌گیرند و این امر باعث اطمینان از عملکرد پایدار سیستم می‌شود.

GDTها در تاسیسات برق و سیستم‌های ارتباطی شهرهای هوشمند برای فراهم کردن حفاظت در برابر اضافه ولتاژ استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها نوسانات ولتاژ را در شبکه‌های هوشمند و مراکز داده جذب کرده و از تجهیزات در برابر آسیب‌های ناشی از رعد و برق یا اشکالات الکتریکی محافظت می‌کنند.

محافظ‌های حرارتی در خانه‌های هوشمند و تأسیسات عمومی شهرهای هوشمند برای جلوگیری از گرمای بیش از حد استفاده می‌شوند. به ویژه در دستگاه‌هایی مانند ابزارهای برقی، لوازم خانگی و سیستم‌های تهویه مطبوع، این محافظ‌های حرارتی تغییرات دما را نظارت می‌کنند و به صورت خودکار برق را قطع یا حالت کاری را هنگام گرمای بیش‌ازحد تنظیم می‌کنند و این امر ایمنی دستگاه را تضمین می‌کند.

مدارهای مجتمع (IC) به طور گسترده در انواع سیستم‌های پردازش داده، ارتباطات و کنترل در شهرهای هوشمند استفاده می‌شوند. این مدارها پشتیبانی اصلی را برای مدیریت هوشمند ترافیک، نظارت شهری و سیستم‌های ایمنی عمومی فراهم می‌کنند و وظایف پردازش داده‌ها، انتقال سیگنال‌ها و کنترل سیستم را انجام می‌دهند.

دیودهای زنر در سیستم‌های حفاظت از برق شهرهای هوشمند استفاده می‌شوند تا به ثبات ولتاژ کمک کنند و ولتاژ پایداری را برای تجهیزات فراهم کنند. این دیودها به طور گسترده در شبکه‌های هوشمند برق، سیستم‌های مدیریت انرژی و خانه‌های هوشمند به کار می‌روند تا از مدارها در برابر نوسانات ولتاژ محافظت کنند.

در سیستم‌های برقی شهرهای هوشمند، یکسوسازهای پلی جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می‌کنند و تبدیل برق پایدار و تأمین برق قابل اطمینان را به‌ویژه در ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی، شبکه‌های هوشمند و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی فراهم می‌کنند.

دیودهای بازیابی سریع در سیستم‌های بازیابی جریان در تجهیزات برقی به‌ویژه در شبکه‌های هوشمند و تجهیزات مخابراتی به‌طور گسترده استفاده می‌شوند و بازیابی سریع جریان را تضمین کرده و سرعت پاسخ‌دهی سیستم و بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهند.

دیودهای بازیابی فوق سریع در سیستم‌های تبدیل برق با فرکانس بالا در شهرهای هوشمند مانند ترابری الکتریکی، سیستم‌های ذخیره‌سازی برق و شبکه‌های هوشمند استفاده می‌شوند. این دیودها قابلیت بازیابی سریع جریان را فراهم می‌کنند و پاسخ سریع سیستم و تبدیل بهینه انرژی را تضمین می‌کنند.

دیودهای شاتکی در سیستم‌های مدیریت برق با توان پایین به‌ویژه در خانه‌های هوشمند، دستگاه‌های ارتباطی بی‌سیم و سیستم‌های مدیریت باتری استفاده می‌شوند و تبدیل انرژی کارآمد را فراهم کرده، اتلاف انرژی را کاهش داده و بهره‌وری کلی سیستم را افزایش می‌دهند.

ترانزیستورهای MOSFET نقش کلیدی در مدیریت انرژی و سیستم‌های کنترل توان در شهرهای هوشمند ایفا می‌کنند. این ترانزیستورها به‌طور گسترده در شبکه‌های هوشمند، سیستم‌های روشنایی هوشمند و تجهیزات شارژ خودروهای برقی استفاده می‌شوند و جریان الکتریکی را با دقت کنترل کرده و کارایی مصرف انرژی را بهینه می‌کنند.

ترانزیستورهای قدرت در دستگاه‌های با توان بالا در شهرهای هوشمند مانند سیستم‌های محرکه خودروهای برقی و تجهیزات تبدیل انرژی تجدیدپذیر استفاده می‌شوند و به کنترل بهینه انتقال و تبدیل انرژی کمک می‌کنند و عملکرد پایدار سیستم‌ها را تضمین می‌کنند.

دیودهای سوئیچینگ سیگنال کوچک به‌طور گسترده در سیستم‌های پردازش سیگنال شهرهای هوشمند، به‌ویژه در حمل‌ونقل هوشمند، نظارت بر محیط زیست و سیستم‌های کنترل خودکار استفاده می‌شوند و به تنظیم سیگنال‌ها و کنترل سوئیچ‌ها کمک کرده و انتقال پایدار داده‌ها را تضمین می‌کنند.

روند آینده

سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند بیشتر: با پیشرفت فناوری‌های 5G و هوش مصنوعی، سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند آینده کارآمدتر خواهند شد و از رانندگی خودمختار، مدیریت هوشمند چراغ‌های ترافیکی و پیش‌بینی دقیق جریان ترافیکی پشتیبانی خواهند کرد.

محافظت از محیط زیست و توسعه پایدار: شهرهای هوشمند به ترویج استفاده از انرژی سبز ادامه خواهند داد، از فناوری‌های هوشمند برای کاهش انتشار کربن استفاده خواهند کرد و توسعه پایدار را ترویج خواهند داد؛ به عنوان مثال، استفاده گسترده از تاسیسات دوستدار محیط زیست مانند ساختمان‌های سبز و صفحات خورشیدی.

کاربردهای محاسبات لبه‌ای: محاسبات لبه‌ای نقشی روزافزون در شهرهای هوشمند ایفا خواهد کرد و قابلیت‌های پردازش و تصمیم‌گیری در زمان واقعی را بهبود خواهد بخشید، به‌ویژه در حوزه‌هایی مانند مراقبت‌های بهداشتی هوشمند و حمل‌ونقل هوشمند. مدیریت سلامت جامع: با ترکیب اینترنت اشیاء (IoT) و داده‌های بزرگ، شهرهای هوشمند سیستم‌های جامع نظارت بر سلامت را ایجاد کرده، خدمات بهتر مدیریت سلامت و پزشکی از راه دور را فراهم خواهند کرد و سلامت ساکنان را بهبود خواهند بخشید.

توسعه شهرهای هوشمند تنها به پیشرفت‌های فناورانه نبسته نیست، بلکه به حمایت سیاستی و مشارکت همه بخش‌های جامعه نیز وابسته است. با ادامه‌ی نوآوری‌های فناورانه، شهرهای هوشمند در آینده سبک زندگی کارآمدتر، ایمن‌تر و سازگارتر با محیط زیست را برای شهرهای سراسر جهان فراهم خواهند کرد.