Tất cả những điều đã nói ở trên tạo nên xu hướng phát triển khái niệm thành phố thông minh. Một thành phố có chính sách quản lý hiệu quả về năng lượng, cơ sở hạ tầng mới và bảo vệ môi trường, cung cấp các dịch vụ cụ thể bởi các công nghệ thông minh sẽ được coi là một thành phố thông minh.,

Bài viết này giới thiệu khái quát mức độ phát triển thông minh hơn của một số thành phố dựa trên mục tiêu những dịch vụ được triển khai rộng rãi nhất là những dịch vụ cho phép giảm chi phí quản lý trực tiếp của địa phương và triển vọng phát triển lớn hơn trong tương lai của các dịch vụ còn lại.

 Môi trường thành phố thông minh

Xu hướng hình thành, xây dựng và phát triển thành phố thông minh đã được ra đời trong bối cảnh đặc trưng bởi sự hội tụ của công nghệ ICT và những thách thức của quá trình chuyển đổi, đô thị hóa tạo ra yêu cầu thay đổi về hình thức, qui trình quản lý của các đô thị. Điều này đã tạo ra:

- Một số thách thức chủ yếu của các đô thị bao gồm:

Khu vực công là một tập hợp các hoạt động của các tổ chức công, nơi chính quyền địa phương được coi là mối liên kết giữa khu vực công và người dân. Từ mối quan hệ này, các chính quyền địa phương phải chịu áp lực đáng kể để quá trình cung cấp các dịch vụ công ngày càng thuận tiện và hiệu quả cao hơn. Chính quyền địa phương có trách nhiệm xác định nhu cầu của cộng đồng và đáp ứng nhu cầu đó thông qua các dịch vụ và mô hình quản lý tối ưu nhất. Sự đổi mới trong khu vực công,  nâng cao hiệu quả của các dịch vụ hiện có và tạo ra những dịch vụ mới thích ứng với tình hình hiện tại có ý nghĩa đặc biệt và trở nên cấp bách các trong giai đoạn khủng hoảng kinh tế, dịch bệnh và cắt giảm ngân sách ở nhiều nước trên thế giới. Các ứng dụng ICT có thể đưa ra các giải pháp cho chính quyên khi phải đối phó với những thách thức này. Công nghệ có thể mang lại tính chuyển đổi trong quản lý, cung cấp dịch vụ công và gắn kết chính quyền với người dân. Để đạt được mục tiêu này, các thành phố phải đồng hóa, tích hợp nhiều loại công nghệ trong một môi trường có tính vi mô đặc biệt.

- Công nghệ cho thành phố thông minh

Các thiết bị kỹ thuật số (cảm biến, camera…) được kết nối qua Internet đang tạo ra một lượng lớn dữ liệu có thể được biến thành sức mạnh tri thức thông qua sử dụng các công cụ tính toán, phân tích dữ liệu, đó chính là một khái niệm của Dữ liệu lớn. Tất cả những dữ liệu được xử lý, phân tích này này có thể nâng cao hiệu quả, năng suất và chất lượng cũng như giảm chi phí cho mọi khía cạnh kinh tế, xã hội. Dựa trên qui trình cung cấp dịch vụ công và quá trình thu thập, tổng hợp thông tin thông qua các mạng truyền thông để lưu trữ và phân tích, mô hình công nghệ cho thành phố thông minh được mô hình hóa như sau:

Hình 1: Mô hình công nghệ Telefonica cho thành phố thông minh

Nghiên cứu của Al-Hader, Rodzi, Sharif, & Ahmad năm 2009 đã chỉ rõ các thành phần công nghệ trong khuôn khổ mô hình kim tự tháp phát triển thành phố thông minh bao gồm: giao diện thông minh (bảng điều khiển, nền tảng hoạt động chung, dịch vụ web tích hợp), hệ thống quản lý tòa nhà thông minh (mạng điều khiển tự động hóa tòa nhà, hạ tầng mạng cục bộ, HVAC), tài nguyên cơ sở dữ liệu thông minh (cơ sở dữ liệu không gian, máy chủ cơ sở dữ liệu, tài nguyên dữ liệu bổ sung) và cơ sở hạ tầng thông minh (hệ thống điện, nước, làm mát, cung cấp khí đốt, hệ thống cứu hỏa, mạng viễn thông và truyền thông,...). Tất cả các thành phần đó được tích hợp kết nối đúng cách sẽ tạo ra một mô hình các lớp.

Hình 2: Các lớp phát triển thành phố thông minh

Qua trình đô thị hóa và các khủng hoảng kinh tế vừa qua đã đặt ra các yêu cầu cấp bách cho các chính quyền địa phương phải đổi mới, thực hiện các mô hình quản lý hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, quá trình phát triển của Internet băng thông rộng và sự bùng nổ của thiết bị cá nhân đã tạo ra các nhu cầu dịch vụ kỹ thuật số, đây chính là một trong những thách thức lớn của các thành phố. Công nghệ cung cấp cho chính quyền địa phương những cơ hội mới về Dữ liệu lớn, Internet of Things và các phương pháp tiếp cận tiên tiến khác. Mặc dù thuật ngữ thành phố thông minh còn tương đối non trẻ, nhưng nó được sử dụng trên toàn thế giới với các danh pháp, ngữ cảnh và ý nghĩa khác nhau. Tuy nhiên, ở đó có một điểm đồng nhất: thành phố thông minh là thành phố sử dụng công nghệ ICT nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân, hướng tới tương lai phát triển bền vững. Trong bối cảnh này, các dịch vụ công được cung cấp thông qua công nghệ ICT theo cách tiếp cận của mô hình công nghệ thành phố thông minh đươc xem xét qua một số lĩnh vực sau:

- Quản lý chất thải rắn đô thị thông minh

Thực trạng của các thành phố hiện là một trong những nguồn chính sinh ra các loại chất thải. Xử lý hiệu quả tất cả chất thải này là một trong những chìa khóa cho thành phố bền vững.

Giải pháp công nghệ ICT: Dựa trên nguyên tắc chi phí, trọng lượng và khối lượng chất thải, khoảng cách và tình trạng giao thông để xây dựng lịch trình và lộ trình thu gom chất thải. Các công cụ cho phép thu thập từ xa thông tin từ mọi điểm thu gom chất thải, cũng như cung cấp chức năng mô tả đặc điểm của quá trình sản xuất, thu gom và xử lý chất thải. Sử dụng các cảm biến đặt trong thùng chứa chất thải để thu thập dữ liệu về trọng lượng và thể tích.

- Tòa nhà thông minh

Mặc dù các tòa nhà thông minh được coi là tập trung vào việc sử dụng các công nghệ thông minh, nhưng các tòa nhà này cũng được thiết kế vì sự bền vững và hiệu quả năng lượng. Thông qua công nghệ ICT thông minh hiện nay cho phép giám sát và quản lý mức tiêu thụ năng lượng và giảm lượng phát thải CO2 trong các tòa nhà công cộng.

Giải pháp ICT: Tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng trong các tòa nhà thông minh thông qua quá trình kiểm soát các dịch vụ HVAC (sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí), ánh sáng và các thiết bị điện khác. Việc sử dụng bộ cảm biến điều khiển nhiệt độ cho phép tối ưu hóa nhiệt độ bên trong của từng không gian tòa nhà. Các qui trình kiểm soát ánh sáng thường được sử dụng để tiết kiệm năng lượng như: tự động bật và tắt đèn, điều chỉnh ánh sáng tự động…

- Lưới điện thông minh và đo lường thông minh

Thuật ngữ lưới điện thông minh chỉ một hệ thống điện kết hợp khả năng giao tiếp, giám sát rộng rãi, có các chức năng quản lý và điều khiển phân tán độc lập cho hệ thống điện; cho phép sản xuất, phân phối và sử dụng năng lượng bền vững hơn. Đồng hồ thông minh là đồng hồ đo mức tiêu thụ năng lượng và cung cấp thông tin gần như thời gian thực từ các điểm đo giúp người dùng đưa ra các quyết định phù hợp, hiệu quả hơn.

Giải pháp ICT: Việc sử dụng rộng rãi các thiết bị thông minh như đồng hồ thông minh với khả năng thu thập thông tin thời gian thực và chính xác về tình trạng, mức tiêu thụ sử dụng điện, cũng như về tình trạng của các thành phần khác nhau cho phép phân phối, quản lý năng lượng hiệu quả. Hệ thống lưới điện thông minh bao gồm đồng hồ thông minh, cơ sở hạ tầng truyền thông và các thiết bị điều khiển có thể giao tiếp và thực hiện các lệnh điều khiển từ xa hoặc cục bộ.

- Giao thông thông minh và dịch vụ xe buýt

Một nghiên cứu chỉ ra lĩnh vực giao thông vận tải ở EU chiếm khoảng 30% tổng năng lượng tiêu thụ và chiếm 27% tổng lượng phát thải khí nhà kính. Ngoài ra, tai nạn và tắc nghẽn giao thông tạo ra gánh nặng kinh tế quan trọng cho xã hội. Điều này thúc đẩy quá trình thay đổi, hợp lý hóa các quy trình quản lý đô thị nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống, tiết kiệm năng lượng và sự bền vững của thành phố.

Giải pháp công nghệ ICT: Các công nghệ thông minh trong giao thông vận tải bao gồm các hệ thống giao thông thông minh (ITS) khác nhau như: truyền thông không dây, hệ thống điều khiển (thu thập dữ liệu giao thông thông qua phát hiện phương tiện và người đi bộ...), hệ thống giám sát và thực thi (các loại cảm biến, camera giám sát, tốc độ máy ảnh, máy quay đèn đỏ...), hệ thống quản lý thông tin (phát tin tức giao thông, ứng dụng chia sẻ thông tin giao thông công cộng...) và hệ thống quản lý doanh thu (các loại thẻ thông minh khác nhau).

Theo một nghiên cứu năm 2019 đánh giá tổng thể các đô thị thông minh trên thế giới. Giải pháp quản lý hiệu quả các tòa nhà công cộng nhận được nhiều nỗ lực của chính quyền thành phố. Giải pháp lưới điện thông minh tuy được triển khai rộng rãi trong các thành phố nhưng chúng chỉ giới hạn ở một số khu vực đô thị hoặc là các dự án thí điểm. Chưa có công ty năng lượng nào triển khai tổng thể hệ thống đo lường thông minh hoàn chỉnh trên bất kỳ thành phố nào. Nhóm dịch vụ thông minh liên quan đến giao thông và vận tải đô thị bao gồm: bãi đậu xe thông minh, dịch vụ xe buýt và quản lý tàu điện ngầm... được các thành phố ưu tiên triển khai rộng rãi nhất.

Lời kết

Dịch vụ thông minh là một trụ cột cốt lõi của thành phố thông minh. Mỗi quốc gia, mỗi thành phố đều có những cách tiếp cận xây dựng thành phố thông minh khác nhau. Xét theo khía cạnh cung cấp dịch vụ khu vực công, tùy vào lĩnh vực, ngân sách, chiến lược, các thành phố có thể triển khai cung cấp dịch vụ khu vực công cho người dân qua các phương pháp khác nhau: xã hội hóa, thuê dịch vụ, đầu từ PPP… Bên cạnh đó. sự phát triển của công nghệ ICT đã thúc đẩy, tạo áp lực cho chính quyền địa phương, thành phố phải duy trì, liên lục nâng cấp phát triển các dịch vụ hiện có, đồng thời phối hợp các bên liên quan xác định các dịch vụ mới trong tương lai nhằm mục tiêu phục vụ người dân tốt hơn, hướng tới một thành phố xanh, phát triển bền vững.

Lê Việt Hưng

Tài liệu tham khảo:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0957417413005630

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/intelligent-buildings

https://soulpageit.com/smart-traffic-monitoring-and-management-system/

Thông tin tổng hợp internet khác