Moderne Stadtverwaltung durch Digitalisierung der Kommunen

Öffentlicher SektorProjekte

Mit dem anhaltenden Wachstum der Städte kommt eine steigende Anzahl von Aufgaben auf die urbanen Dienstleister zu. Die lassen sich nur noch mit intelligenter Technologie bewältigen. Wird die jedoch richtig geplant, bietet sie weitaus mehr Potenzial, als nur die drängendsten Probeme zu lösen.

Der Begriff “Smart City” ist inzwischen einer der ganz großen Trends sowohl im kommunalen Umfeld als auch in der IT-Industrie. Mit dem anhaltenden Wachstum der Städte kommt eine steigende Anzahl von Aufgaben auf die urbanen Dienstleister zu. Außerdem erfordern beispielsweise ansteigender Straßenverkehr zusätzliche Konzepte, die in Vor-IT-Zeiten undenkbar waren.

Homan Behrouzi (Bild: Cisco)
Homan Behrouzi, der Autor dieses Gastbeitrags für silicon.de, ist bei Cisco für IoT Cloud Sales & Business Development zuständig. (Bild: Cisco)

Möglich wird die Digitalisierung der Kommunen durch die Vernetzung der einzelnen Endgeräte, die im Umfeld der kommunalen Dienstleistungen genutzt werden. Im Internet of Things (IoT) kommunizieren diese Geräte autonom untereinander und mit den zentralen Servern der Städte und Gemeinden.

Gut unterwegs

Am sichtbarsten wird Smart City im alltäglichen Umgang für den Bürger wohl im Umfeld des privaten und öffentlichen Nachverkehrs sein. Die Anwendungen sind hier vielfältig. Eine der größten Probleme einer Stadt sind Staus, der Mangel an Parkplätzen und die dadurch bei der Suche anfallenden, an sich unnötigen Fahrkilometer. Diesen Umstand können Kommunen mit intelligenter Parkraumbewirtschaftung begegnen.

Eine erste Form wird in Parkhäusern bereits eingesetzt, in denen Sensoren belegte Parkplätze als solche ausweisen und sie einem zentralen Datensammelpunkt übermitteln. Über entsprechende Wegweisung können Parkplatzsuchende auf freie Plätze geleitet werden. Im kommunalen Umfeld ist diese intelligente Bewirtschaftung etwas komplexer. Auch hier sind Sensoren für die Erfassung zuständig. Nur ist ihre Anbindung, verglichen mit denen in einem Parkhaus, komplexer. Daher sind sie über IoT und mobile Netzwerke miteinander verbunden.

Immer mehr Sensoren und Kameras sorgen für mehr Sicherheit im Straßenverkehr, verlangen jedoch auch leistungsfähige IT-Systeme im Auto (Bild: Bosch).
Immer mehr Sensoren und Kameras sorgen für mehr Sicherheit im Straßenverkehr, verlangen jedoch auch leistungsfähige IT-Systeme im Auto – und eine leistungsfähige Vernetzung der Fahrzeuge (Bild: Bosch).

Eine ähnliche technische Problemstellung erfolgt bei der Messung von Verkehrsströmen, um sie gegebenenfalls umzuleiten. Bei einigen wenigen großen Messstationen ist eine verhältnismäßig einfache Anbindung über dezidierte proprietäre Datenfernübertragungsleitungen möglich. Anders verhält es sich, wenn die Verkehrsstromerfassung granularer wird.

Da Kommunen – anders als Google oder Apple – die Verkehrsbewegungen nicht aufgrund der Positionsdaten in mobilen Endgeräten gewinnen können, müssen eine Vielzahl an kleineren und technisch einfacheren Messpunkten installiert werden. Hier wird eine Verkabelung unmöglich, so dass vorhandene Mobilfunknetze genutzt werden. Dies bedingt, dass neben der Ansteuerung und Datenauswertung auch das Management der einzelnen Punkte anfallen.

Rund rum versorgt

Eine weitere Anwendung in einer Smart City ist die intelligente Stromversorgung. Derzeit berechnen kommunale Stromanbieter den Strombedarf aufgrund von Erfahrungswerten, um die Stabilität des Energienetzes zu gewährleisten. Ist zu viel oder zu wenig Elektrizität vorhanden, könnte es kollabieren.

Stromleitungen (Bild: Peter Marwan)
Die intelligente Stromversorgung ist auch für kommunale Stromanbieter eine attraktive Zukunftschance (Bild: Peter Marwan)

Mit Smart Metering, also dem intelligenten Stromzähler, können Netzbetreiber den Bedarf nicht nur granularer prognostizieren, sondern ihn auch in Echtzeit erfassen. Mit der weiteren Einführung der elektrischen Mobilität dürfte sich der Bedarf für ein Smart Grid noch weiter steigern. Nun kommen Ladestationen für E-Autos hinzu, deren Energiebedarf recht hoch ist. Dieser Bedarf wird steigen – wird mehr auf E-Mobilität gesetzt, ist auch mehr Infrastruktur nötig.

Auch hier spielen IoT-Geräte eine Rolle. Bei einer höheren Anzahl von Ladestationen folgt ein höheres Datenvolumen, in dem Informationen über Energiebedarf und Auslastung der einzelnen Stationen einfließen. Basierend auf diesen Informationen wird das Netz ausgerichtet, damit die Energie dort zur Verfügung steht, wo sie auch gebraucht wird.

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Ähnlich verhält es sich mit der Wasserversorgung. Auch hier spielen intelligente Zähler bei der Erfassung des Bedarfs in einem Smart-City-Konzept eine große Rolle. Auf der anderen Seite können Stadtwerke die Durchflussmenge und -Richtung über ferngesteuerte Ventile effizienter und kostengünstiger steuern, als mit herkömmlicher Steuerungstechnik, da sich die erforderlichen Wassermengen automatisch leiten lassen.

Im Bereich der Abfallwirtschaft kann ein Smart-City-Konzept zu erheblichen Kosteneinsparungen führen. Bislang werden die Entsorgungsfahrten nach genau vorgegebenem Zeitplan mit einer genau definierten Kapazität durchgeführt. Da Abfall nicht immer in der gleichen Menge anfällt, müssen Kommunen ständig eine Pufferkapazität in ihren Entsorgungsfahrten bereitstellen. Bei intelligenter Entsorgung melden Füllstandsmesser in den Müllcontainern ihre Auslastung. So können Kommunen die Touren ihres Fuhrparks effizienter und kostengünstiger gestalten.

Ein durchgängiges Smart-City-Konzept mit seiner Vielzahl an angeschlossenen Endgeräten und Einflussgrößen bedarf selbstverständlich eines Managements. Eine Plattform zur Verwaltung einer IoT-Infrastruktur muss daher leistungsfähig genug sein, um auch eine Vielzahl verschiedener, unterschiedlich anfallender Datenmengen und -typen managen zu können. Neben der Verwaltung der Datenströme ist auch die Verwaltung der Endgeräte ein wichtiger Punkt. Da letztere meist über Mobilnetze angebunden sind, sind sie weit verstreut. Ein manuelles Handling ist einerseits zu teuer, andererseits fallen Hard- und Softwareprobleme am Endpunkt nicht schnell für eine rasche Reaktion auf.