Bygging av en smart by - Elektronikknett
Drammen-smartby

Bygging av en smart by

Elvebyen Drammen har renset vann- og luftforurensning, og er i ferd med å bli en standard for hvordan IoT-aktiverte samfunn blir unnfanget, planlagt og brukt.

Drammen var historisk sett et industrikompleks med fokus på tekstiler, papir og trelastproduksjon. Disse næringene førte til forurenset luft og vassdrag. Sett sammen med problemer med tett trafikk og trange fellesarealer og høy befolkningstetthet, brytes livskvaliteten ned ytterligere. I de senere årene har det pågått en sterk vekkelse, hvor tidligere industriområder erstattes med elegante offentlige rom og elegant arkitektur. Denne byfornyelsen har vært medvirkende til å transformere Drammen, tiltrekke nye innbyggere og gi økonomiske muligheter, og har gjort byen til å snart bli en av de raskest voksende byene i Norge.

Den allerede økende befolkning, kombinert med Drammens forestående sammenslåing med flere nabokommuner i 2020, forventes å øke befolkningen med 50 prosent - og som vil bety store krav til digitalisering i hele regionen. Smarte systemer som optimaliserer bystyring og gleder innbyggerne med nye tjenester for sunnere, tryggere livsstil, kan videreføre Drammens mål om å drive bærekraftig samfunnsvekst. For å hjelpe dem på denne reisen etablerte Drammen et forsknings- og utviklingsprosjekt sammen med Arrow Electronics.

Med et langsiktig perspektiv etablerte Drammen en modell som raskt blir måten smarte byer blir unnfanget, planlagt og utført i Norge. I en tid med allestedsnærværende tilkobling kan byer levere fordeler for innbyggerne ved å utnytte data fra forskjellige fasetter av samfunnsinfrastrukturen. Mens prioriteringene i hver by varierer avhengig av deres befolkning, historie og modenhet for deres teknologiske infrastruktur, er de fleste smarte byinitiativer rettet mot borgerens velferd, økonomisk velstand og miljøbeskyttelse.

Abstrakt
Visjonen bak å forvandle Drammen til en smart by var en samarbeidsinnsats mellom Drammens innbyggere, lokale bedrifter, byansvarlige og tjenesteleverandører. Arrow og den lokale oppstartsbedriften Vicotee var initiativtakeren til prosjektet. Byens ledere har til hensikt å muliggjøre transformasjonen med en trefaset utførelsesplan, som jobber med Arrow på «proof-of-concept»-installasjoner som vil bli utplassert i større skala etter validering i år og inn i 2020. Å støtte beslutningene og sette innbyggerens interesser i forkant i implementeringen, identifiserte Drammen fire ledende pilarer for den smarte byens økosystem og teknologiplattform:

  • Åpne data og åpenhet: Plattformen vil gjøre offentlig informasjon lett tilgjengelig online, slik at innbyggere, tjenestemenn, selskaper og investorer kan få verdifull innsikt og ta informerte beslutninger om personlige og forretningsmessige situasjoner.
  • Teknologi og innovasjon: Plattformen vil ha en åpen arkitekturramme som tilpasser seg nye løsninger og teknologikrav, og som fungerer som grunnlag for fortsatt innovasjon nå og langt inn i fremtiden. Tjenesteytere vil bruke plattformen som et kjerneelement i sine overordnede løsninger.
  • Samskaping: Plattformen vil omfavne en samarbeidende tilnærming der byens interessenter, teknologileverandører og tjenesteleverandører jobber sammen for å fremme interessene til Drammens innbyggere.
  • Ressursstyring: Plattformen vil tjene som en kritisk integrerende kraft for å få innsikt i byens ressurser, samtidig som den supplerer styringsmulighetene, og sikrer at infrastrukturen og tjenestene tilfredsstiller behovene til en voksende og aldrende befolkning.

Samtidig som Drammen kommune har full kontroll over datatilgjengeligheten, etablerer plattformen også et konsistent økosystem for dataflyt i kommunen og ut til leverandører og innbyggere. Utviklere kan også publisere og dele sine data gjennom plattformen. Og all innbyggerdata og tilhørende metadata som er samlet inn, lagres i skyen ved å bruke de høyeste datastyringsstandardene som er i samsvar med EUs krav til generell databeskyttelsesforordning (GDPR).

Metodikk
Mens visjonen om smart by var fornuftig, sto Drammen overfor store utfordringer med å velge de rette teknologipartnerne for å virkeliggjøre løsningene. For det første hadde ikke byens tekniske personell den nødvendige kompetansen for å evaluere et stort antall teknologivalg og leverandører. Videre kunne ikke byen tildele ressursene til å administrere flere leverandører i en mangefasettert teknologiinfrastruktur som ville kreve leverandører av maskinvare, programvare, sky og tjenester. Viktigst var at byen ville ha en åpen, åpen ende-til-ende-løsning for å dekke et bredt spekter av behov og bruk.

Etter diskusjoner med mange punktløsningsleverandører var det klart for Drammens byteknologer at de trengte en løsningspartner med en dyp og global erfaring for å samle mangfoldig teknologi, kompetanse og tjenester. Arrow ble valgt som hovedpartner og hadde til oppgave å oppdage, teste og aggregere hele miljøet og alle løsninger innenfor, og sikre at alle deltakerne overholdt Drammens retningslinjer for en smart-by.

– Arrow har gjort Drammen mer kompetent med ny kompetanse og infrastruktur som vil forme fremtiden, kommenterte Frank Baklid, digitaliseringssjef i Drammen. – På mindre enn tre måneder kunne Arrow konstruere en åpen plattform som gjør det mulig for teknologipartnere, lokale bedrifter og byen å legge til nye tjenester i stor skala. Arrows bredde av partnere, kunnskap og kompetanse er nøyaktig hva Drammen trenger i dette prosjektet.

Det avgjørende elementet for å nå prosjektmålene er en robust, skalerbar og likevel fleksibel teknologiarkitektur via en moderne skyplattform. Arrow brakte inn sitt mangeårige strategiske forhold til Microsoft for å danne dette teknologiske kjerneelementet. Microsofts Azure sky-data-
plattform muliggjør bygging, distribusjon og administrasjon av applikasjoner i private- eller hybridskyer. Azure tilbyr et omfattende skyøkosystem:

  • Lav pris, massivt skalerbar, sikkerhetskopieringsløsning
  • Problemfri sikkerhetskopiering og data-arkivering
  • Retningslinjer designet for å oppfylle en rekke standardiseringskrav

I tillegg tilbyr Azure en samling integrerte skytjenester som utviklere og IT-fagpersoner kan bruke til å bygge, distribuere og administrere applikasjoner gjennom et globalt nettverk av datasentre. Noen tjenester inkluderer:

  • Azure IoT Edge: En administrert tjeneste som leverer skyintelligens lokalt ved å distribuere Azure-tjenester og AI på kantenheter
  • Azure IoT Hub: Koble til, overvåke og administrere sluttpunkter inkludert sikker idriftsettelse, avvikling, fjernoppdateringer, etc.
  • Azure Event Hub: Sanntids datainnsamling fra hvilken som helst datakilde og protokoll
  • Azure Event Grid: Enkel kilde for å administrere alle hendelser og rute dem til ethvert mål
  • Tidsserieinnsikt: Administrere, etterspørre eller visualisere tidsseriedata generert av IoT-enheter
  • Power BI: Interaktive visualiserings- og intelligensfunksjoner med et enkelt grensesnitt slik at sluttbrukere kan lage sine egne rapporter og brukerpaneler.

Arrows erfaring med å jobbe med forskjellige IoT-prosjekter, bidro til å samle et konsortium av leverandører av punktløsninger. Arrow identifiserte teknologipartnere for enheter, sensorer og tilkobling, og disse leverandørene etablerte et samarbeid for å drive viktige bevis på konseptet og samkjøre Drammens smarte byøkosystem. Figur 1 viser nøkkelelementene i Drammens smarte byteknologiplattform, med Microsoft Azure-infrastruktur som kjerneelement.

Som drammenser og administrerende direktør i Vicotee, en viktig teknologipartner i prosjektet, er Richard Evje Pettersen overbevist om den sentrale rollen Arrow spiller og har tatt på seg. – Mens Vicotee adresserer visse deler av smartby-applikasjonen, er Arrow det eneste selskapet som er i stand til å adressere den komplette systemarkitekturen og tilby et skalerbart system for fremtiden.

Konseptbevis
For å vurdere levedyktigheten til smarte byprosjekter, identifiserte Drammen flere elementer som kandidater for konseptbevis. Målet var å gi konkrete fordeler for innbyggerne og gi dem mulighet til å ta beslutninger for å forbedre byens generelle livskvalitet.

Drammen-fig1 Vann- og lufttemperaturer måles ved badeplasser og vises på en nettportal.

Smart bading
Innbyggerfordel: Drammenserne var skeptiske til å svømme i elvevannet – ikke bare på grunn av forurensningen fra papir- og tekstilindustrien, men også på grunn av temperaturen. En håndfull steder ble valgt for innledende testing og er blitt implementert siden august 2017. Beboere får sanntidsinformasjon om vannkvalitet og temperatur, lufttemperatur og UV-strålingsnivåer på utvalgte badeplasser. På grunn av populariteten til denne tjenesten og etterspørselen etter mer smarte badeplasser, ble denne teknologien implementert i størreskala i sommer.

Teknologiløsning: Beboere kan overvåke sanntidsforhold ved hjelp av en mobiltelefon eller PC, samt gjennom plakater med QR-koder plassert ved badeplassene. Sensorer plassert på forskjellige steder lar vann- og lufttemperaturer, sammen med UV-indekser, leses på byens nettsted. Vicotee's AURORA XDLSN3 sensornoder ble brukt for å måle vann- og lufttemperaturdata i sanntid og overføre disse til skyen via laveeffektsnettverket NB-IoT. To CR123 1550mA-batterier sikrer at hver modul vil fungere i opptil 10 år uten behov for batteribytte.

Drammen-fig2 Installasjon av luftkvalitetssensorer i Drammen.

Utendørs luftkvalitetsovervåking
Innbyggerfordel: Selv om det usynlig for det blotte øye, har partikler i luften direkte og stor innvirkning på innbyggernes helse. Små partikler med mindre enn 10 mikrometer i diameter utgjør de største problemene ettersom de påvirker lungene og hjertet. Måling av forhold på dette nivået gjør at Drammen kan varsle innbyggerne når luftkvaliteten er dårlig, og gjør det også i stand til å ta proaktive tiltak for å minimere forurensning.

Teknologiløsning: Vicotee's AURORA Small Particle Sensors måler partikler ned til 0,38µm. I Drammen benyttet Vicotee NB-IoT-kommunikasjon for å koble seg til Azure-skyen. For ekstra fleksibilitet kan partikkelsensormodulen bruke LoRa- eller SmartMesh-modus for kommunikasjon om nødvendig. Data samlet inn av sensorene blir analysert og delt med innbyggerne via online brukergrensesnitt og digitale skiltsystemer.

Smart drenering og vannivåsensor
Innbyggerfordel: Sand, steiner og annet materiale i kummer kan føre til at vannstandene stiger uventet og raskt, oversvømmer gater og forårsaker forstyrrelser og må ha uforutsett vedlikehold. Automatisk kontroll av nivået på sand/partikler og proaktiv varsling om dreneringsproblemer kan gi mindre trafikkork, stormflod og potensielle skader på by-, nærings- og boligeiendommer.

Teknologiløsning: Vicotee's AURORA Smart Drain Sensors måler fyllnivåer og skiller mellom forskjellige typer væsker og medium. Trådløs overføring (via NB-IoT eller LoRa) muliggjør overvåkning i sanntid av sand, jord og vann i hver kum over hele bynettet. Dette eliminerer behovet for tidkrevende, storskala manuell inspeksjon og kommunen kan løse problemer før de oppstår.

Drammen-fig3 Smart avløp og vannivå-sensorer.

Smart vannmåling
Innbyggerfordel: Nåværende vannmålere installert i Drammens husstander måler informasjon om vannforbruk, men kan ikke overføre disse dataene automatisk. Månedlig fakturering krever at innbyggerne manuelt sjekker vannmålerne og sender tekstmeldinger til kommunen. Denne prosessen er tungvint og irriterende når vannmålere installeres på steder som er vanskelig tilgjengelige. Digitale målere som overfører forbruksdata tar automatisk bort dette bryet og effektiviserer faktureringsprosessen.

Teknologiløsning: En plan for å installere smarte vannmålere vil muliggjøre automatisk innsamling og aggregering av vannforbruksdata over hele byen flere ganger om dagen. Trådløse teknologier som brukes i andre implementeringer (NB-IoT, LoRa) eller Wireless M-Bus kan brukes til å overføre data om vannforbruk. Disse dataene gir kommunen en mulighet til å automatisere faktureringsprosessen og forstå bruksmønstre. Verdifull innsikt drevet av analyser vil gjøre det mulig for byens tjenestemenn å redusere avfall, minimere lekkasjer og oppmuntre til riktig forbrukeratferd blant innbyggerne. Mens individuelle husholdningsdata ikke blir delt, vil innbyggerne få tilgang til samlede data som viser trender og samlet forbruk.

Fremtidsplaner
Hele smartby-initiativet i Drammen kan bli et eksempel for byer i Norden og andre nasjoner. Å ha en langsiktig visjon, velge riktige teknologipartnere og implementere en faset, velprøvd løsningsmetodikk, vil tjener samfunnet godt.

Allerede har suksessen med Drammens proof-of-concept-løsninger ført til flere verdier. Byadministrasjonen er opptatt med å planlegge nye områder for tjenester for å øke nytten for innbyggerne, og ideen er å gå videre med lokale innbyggere og bedrifter.

Nye initiativer under arbeid fokuserer på teknologier som kan:

  1. Videreføre økonomisk aktivitet og investeringer i Drammen
  2. Øke engasjementet blant innbyggere, det lokale næringslivet, universitetene og kommunen
  3. Aktivere nye tjenester som enkelt kan legges til den nåværende infrastrukturen

Kommentarer