Intelligentes Stadt- und Kommnikationsnetzwerk Konzept
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10.03.2020 Fachinformation 341 0

Helle Lichter und große Stadt

Das Nachhaltigkeitsziel 11 (SDG 11) der Vereinten Nationen beschäftigt sich mit der Entwicklung nachhaltiger Städte und Siedlungen. Internationale Normen und Standards helfen dabei, Städte intelligent zu machen und bieten so Lösungen zum Erreichen der Nachhaltigkeitsziele.

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Von Natalie Mouyal

Über die Hälfte der Weltbevölkerung lebt derzeit bereits in Städten. Es wird erwartet, dass sich dieses Wachstum fortsetzt, und es wird geschätzt, dass Städter bis 2050 drei Viertel der Bevölkerung ausmachen werden. Megastädte mit einer Bevölkerungszahl von mehr als 10 Millionen breiten sich aufgrund des wirtschaftlichen Wachstums und der schnellen Industrialisierung aus.

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Dr. Ralf Petri
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Das Wachstum der Städte bringt Wohlstand. Sie generieren etwa 80 Prozent des globalen Bruttoinlandproduktes. Aber Städte erhöhen auch den Bedarf an Ressourcen, wie Wasser und Elektrizität, während sie gleichzeitig mehr Abfall und Verschmutzung erzeugen. Überbevölkerung, Verkehrsüberlastung und die Belastungen der Infrastruktur und der Dienstleistungen sind einige der Bürden für Stadtbewohner.

Die Vereinten Nationen haben Regierungen, Industrie und Gesellschaft dazu aufgerufen, Städten inklusiv, sicher, belastbar und nachhaltig zu machen. Dies ist eines der 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals – SDGs), die das Herzstück des UN-Entwurfs zur Schaffung einer besseren Welt bis zum Jahr 2030 bilden.

Intelligente Städte können Werkzeuge zur Verbesserung der Lebensqualität in Städten bieten. Laut Michael Mulquin, Vorsitzender des IEC-Systemkomitees zu intelligenten Städten (SyC Smart Cities), können diese als Städte definiert werden, „in denen Verbesserungen der Lebensqualität, der städtischen Leistungen, der Nachhaltigkeit und der Belastbarkeit durch die großflächige und transformative Nutzung von Daten und Technologie beschleunigt werden“.


Vereinte Nationen: 17 Ziele für eine nachhaltige Entwicklung

Die Nachhaltigskeitsziele der Vereinten Nationen (UN) sind ein Aufruf an alle Länder, den Wohlstand zu fördern und gleichzeitig den Planeten zu schützen.

Die Sustainable Development Goals (SDGs) erkennen an, dass die Beendigung der Armut Hand in Hand gehen muss mit Strategien, die das Wirtschaftswachstum fördern und eine Reihe sozialer Bedürfnisse abdecken. Hierzu gehören Bildung, Gesundheit, Sozialschutz und Beschäftigungsmöglichkeiten. Gleichzeitig müssen Klimawandel und Umweltschutz angegangen werden.

Mehr Informationen: https://sustainabledevelopment.un.org/


Normen für intelligente Städte

IEC-Normen unterstützen Städte dabei, sicherzustellen, dass kritische Infrastrukturen, wie beispielweise etwa Verkehrs- und Stromnetze, ordnungsgemäß und sicher funktionieren. Mehr als 2.000 IEC-Publikationen betreffen direkt die sichere und nachhaltige Urbanisierung – von der Energiegewinnung und Effizienz bis hin zu Sicherheit, Beleuchtung und Wassermanagement.

Normen können Städte dabei unterstützen, bestehende Systeme intelligenter zu machen. Es ist nun möglich, problemlos Daten zu sammeln und mittels Algorithmen in Echtzeit zu analysieren, um ein allgemeines Bild dessen, was in einem bestimmten Bereich passiert, zu erzeugen und zu bestimmen, wie Verbesserungen möglich sind. Daten zum Energieverbrauch, zu Verkehrsmustern und zur Gebäudenutzung können analysiert und zur Verbesserung der Lebensqualität der Bewohner genutzt werden. Diese Technologien basieren auf IEC-Normen für Sensoren, Cloud Computing und künstliche Intelligenz.

Doch während intelligente Technologien große Möglichkeiten bieten, erhöhen sie auch die potenziellen Datenschutz- und Sicherheitsrisiken. Normen, wie die der ISO/IEC-27000-Familie, dienen dem Schutz von Stadtdaten und Menschen, während andere, wie die IEC 62443, entwickelt wurden, um die Industrie vor Cyberangriffen zu schützen.

In einem weiteren Schritt können Normen zur Entwicklung gemeinsamer Ansätze genutzt werden, die Interoperabilität und Kompatibilität über Systeme und Dienste hinweg ermöglichen. Als Ergebnis hat die IEC einen Systemansatz für intelligente Städte entwickelt, um einen ganzheitlichen Ansatz zur Bewältigung komplexer Situationen zu bieten. Das SyC Smart Cities arbeitet aktiv mit verschiedenen technischen Komitees der IEC und anderen Normungsorganisationen zusammen, um die Entwicklung von Normen für Stadtsysteme zu unterstützen.

„Normen für intelligente Städte müssen systematisch entwickelt werden, wobei berücksichtigt werden muss, dass die Anforderungen vieler verschiedener betroffener Parteien analysiert und erfüllt werden müssen, um komplexe städtische Anforderungen zu erfüllen“, bemerkt Mulquin.

Die Arbeit des SyC Smart Cities richtet sich speziell an das SDG 11 der UN zu nachhaltigen Städten und Gemeinden und dessen Ziele in Bezug auf Stadtmanagement und Widerstandsfähigkeit und Wiederherstellung im Katastrophenfall.

Die IEC hat außerdem vor kurzem eine neue Gruppe, SEG 11, eingerichtet, die den Übergang zu einem nachhaltigen Verkehrswesen untersuchen soll.

Stadtmanagement

Basierend auf einer globalen City Need Survey, die im Jahr 2017 durchgeführt wurde, schlägt das SyC Smart Cities ein neues Normungsvorhaben für die Modellierung von Stadtinformationen (City Information Modelling – CIM) vor. Ähnlich wie digitale Zwillinge, die von Herstellern verwendet werden, ist CIM die digitale Darstellung einer Stadt mit verschiedenen Arten von Stadtinformationen, von der natürlichen Umgebung über die Infrastruktur bis hin zu menschlichen Aktivitäten, die in Echtzeit aktualisiert werden. Es handelt sich dabei um ein Werkzeug, das sowohl von lokalen Behörden als auch von der Industrie und den Einwohnern genutzt werden kann, um eine bessere Stadtplanung und -verwaltung zu ermöglichen.

Um Stadtplanern dabei zu helfen, die benötigten Normen zu identifizieren, entwickelt das SyC Smart Cities hierfür eine Systemreferenz: Bestandsaufnahme und Abbildung der Normen zu intelligenten Städten. Laut Mulquin sei dies aber „nicht einfach nur eine Katalogisierung der für intelligente Städte relevanten Normen, sondern eine Übung, um einen Weg zu finden, diese abzubilden und zu kategorisieren, so dass es viel einfacher ist zu verstehen, welche Normen für welche Art von Projekten relevant sind“.


Smart City und drahtloses Kommunikationsnetzwerk im Internet der Dinge
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Die Bedeutung von Normen und Standards für Smart Cities

Die Definition von „Smart Cities“ ist bewusst sehr allgemein und umfasend gewählt.

Sie soll dazu dienen, ein gemeinsames Verständnis und eine Vision zu schaffen, was Smart Cities sind, welche Motivation hinter dem Konzept einer intelligenten Stadt steckt, welche Bereiche betroffen und was die übergeordneten Ziele sind. Daher ist es unerlässlich, die Effekte der Normen und Standards von Beginn an in den Entwicklungsprozess miteinzubeziehen und auf diese Weise vollends auszuschöpfen.

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Widerstandsfähigkeit und Wiederherstellung im Katastrophenfall

Von schweren Dürren über Hurrikane bis hin zu Überschwemmungen treten Katastrophen häufiger und mit größerer Intensität auf als in der Vergangenheit. Das Nachhaltigkeitsziel der Vereinten Nationen fordert daher die Stärkung der Widerstandsfähigkeit der Infrastruktur im Katastrophenfall sowie die Verringerung der negativen Auswirkungen von Katastrophen.

Die Kontinuitätsplanung ist ein Schlüsselfaktor, um Kosten und Schäden zu minimieren, falls kritische Infrastrukturen nicht mehr funktionsfähig ist. Sie stellt sicher, dass mögliche Katastrophen berücksichtigt und lokale Pläne für die Wiederherstellung der Dienste entwickelt werden. „Kein städtischer Dienst kann ohne Strom funktionieren, und daher ist es am dringendsten und wichtigsten, die Stromversorgung wieder in Gang zu bringen“, merkt Michael Mulquin an.

Das SyC Smart Cities entwickelt derzeit eine neue Norm, die IEC 63152, als Werkzeug für bewährte Verfahren für Stadtplaner. Angesichts der zunehmenden Häufigkeit von Naturkatastrophen und der durch sie verursachten Zerstörungen schlägt dieser Norm-Entwurf Richtlinien vor, um eine Vielzahl von städtischen Dienstleistungen nach einer Störung aufrechtzuerhalten. Der Entwurf liefert die grundlegenden Konzepte, wie mehrere städtische Dienste zusammenarbeiten können, um die Stromversorgung aufrechtzuerhalten.

Nachhaltiges Verkehrswesen

Das SDG 11 fordert die Bereitstellung eines sicheren, erschwinglichen, zugänglichen und nachhaltigen Verkehrs für alle. Es erkennt die Notwendigkeit an, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und gleichzeitig das Wachstum in städtischen Gebieten vorwegzunehmen, das neue Lösungen für den Verkehr erfordert. Die neue städtische Mobilität wird eine umfassende Strategie erfordern, die auch die Anforderungen an saubere und sichere Lösungen zusammenführen und gleichzeitig von der Nutzung neuer Technologien profitieren kann.

IEC-Normen für Züge, U-Bahnen, Trolleybusse und Fähren sind nur einige Beispiele für den Beitrag der IEC zu einem nachhaltigen Verkehrswesen. Diese Normen unterstützen auch die Infrastruktur, die für den Betrieb dieser verschiedenen Verkehrssysteme notwendig ist.

Darüber hinaus wird IEC SEG 11 die Normungswerkzeuge, die zur Unterstützung der Länder benötigt werden, prüfen. Auf der ersten Sitzung haben die Teilnehmer Beispiele für zukünftige, elektrisch Transportsysteme identifiziert, die den Übergang zu erneuerbaren Energien beschleunigen können.


Elektroroller mit Fahrer
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Normen machen E-Scooter sicherer

E-Scooter halten immer mehr Einzug in neue Länder, Städte und somit auch in unseren Alltag.

Auf internationaler Ebene wurde das Expertengremium IEC/TC 125 gegründet, um die Entwicklung im Markt mit Normen zu begleiten und die öffentliche Sicherheit zu gewährleisten. National wird die Arbeit im Expertengremium DKE/K 354 gespiegelt.

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Helfen, Städte intelligent zu machen

Die neuen Technologien, die eingesetzt werden, um Städte intelligenter zu machen, können dazu beitragen, die Lebensqualität in den Städten zu verbessern und die Ziele des SDG 11 der UN zur Nachhaltigkeit von Städten und Gemeinden zu erreichen. Diese Technologien stützen sich auf Internationale IEC-Normen, um Sicherheit, Leistung und Interoperabilität zu gewährleisten.

Wie Michael Mulquin feststellt, „hat die weit verbreitete Entwicklung von Normen zu intelligenten Städten das Potenzial, Städten auf der ganzen Welt zu helfen, schneller und effektiver von globalen bewährten Verfahren zu profitieren sowie neue und profitable Möglichkeiten für die Industrie zu eröffnen“.


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Internationale Zusammenarbeit in der elektrotechnischen Normung