Michał Marciniak

Smart city, safe city – ten rynek z pewnością jest przyszłościowy, biorąc choćby pod uwagę trendy migracyjne sprzed pandemii, wg których do 2050 r. miasta miały być głównym miejscem zamieszkania powiększającej się liczby mieszkańców naszego globu. Co ciekawe, przewidywania uległy obecnie pewnym korektom, gdyż wiele osób szuka swojego miejsca na Ziemi niekoniecznie w zatłoczonych centrach miast, a właśnie w oddalonych od szumu aglomeracji lokalizacjach wiejskich. Co zatem dla branży security może przynieść ta zmiana?

Wielkomiejskie rozwiązania smart city charakteryzują się najczęściej ogromną kumulacją usług i serwisów na niewielkiej przestrzeni. To nie tylko szybki Internet, sieci 5G, ale również inne inteligentne usługi (np. VOD, wirtualne centrale telefoniczne IP itd.), a także mocno rozwijana koncepcja smart building, z jej szlagierem w postaci nadzoru czy też zdalnej kontroli nad własnym domem, mieszkaniem czy biurem (temperatura, kamery, sterowanie urządzeniami). Ale to nie koniec tej listy – bezpieczeństwo stanowi kolejny aspekt, który jednoznacznie wyznacza nowy kierunek związany z safe city. Policyjne patrole wyposażone w mobilne kamery, które przekazują obraz do centrali, systemy audio wykrywające potencjalnie groźne dźwięki (strzały, krzyki, wybuchy), kamery lub lidary analizujące zachowania osób i przekazujące do stanowisk operatorów monitorujących podejrzane zdarzenia. Wszystko to – łącznie z systemami drogowymi (inteligentne światła, przejścia dla pieszych) i inteligentnie zarządzaną infrastrukturą transportu miejskiego (przystanki z interaktywną informacją dla pasażerów) – stanowi podstawę, która definiuje pokrótce koncepcję smart city.

Czego zatem szukamy poza miastem? Czy trzeba przenosić wielkomiejskie trendy również na obszary mniej zurbanizowane? A może wystarczy modyfikacja lub dostosowanie pewnych rozwiązań, aby spełniały swoje zadanie i twoje potrzeby również w innym środowisku?

Zacznijmy od ograniczeń. Im bliżej „dzikiej natury”, tym większa bariera komunikacyjna. Każdy z nas zna ten problem – wyjazd nad jezioro czy do lasu często wiąże się z brakiem zasięgu w telefonie lub modemie. Z punktu widzenia spędzania beztroskiego weekendu ma to sens, ale w przypadku prowadzenia tam biznesu i konieczności zachowania ciągłości nadzoru nad np. infrastrukturą urządzeń, sensorów z obszaru IoT może to być czynnik krytyczny. Kolejnym ograniczeniem jest skala (czy też liczba) wspomnianych urządzeń – nadzór nad stanem wód w rzekach wymaga wielu sensorów rozmieszczonych w różnych punktach koryta rzecznego. Ilość i obszar są tutaj czynnikiem ograniczającym zastosowanie tylko w bardzo rzadkich przypadkach. Częstą przypadłością są przerwy w zasilaniu, co w realiach miejskich jest wręcz nie do pomyślenia. Praktycznie każda miejscowość w Polsce ma dostęp do zasobów energetycznych, jednak jakość tej usługi często pozostawia wiele do życzenia (np. częste i nieplanowane przerwy w dostawach).

Znamy już ograniczenia. Czy zatem można (i czy w ogóle jest sens) korzystać na wsi z dobrodziejstw, jakie oferują inteligentne rozwiązania stworzone dla miast? Zdecydowanie tak, lecz adaptując je do naszych potrzeb. Przykładem mogą być autonomiczne systemy koszenia zbóż lub zbierania plonów rolnych. Pojazdy (traktory) wyposażone m.in. w lokalizatory GPS, systemy kamer czy czujniki położenia efektywnie i bezobsługowo zbiorą plony w najkrótszym możliwym czasie, poruszając się po optymalnie dobranej trasie. Jeśli do tego zastosować rozwiązania zeroemisyjne (pojazdy elektryczne ładowane z systemów solarno-wiatrowych) oraz drony pozwalające na zdalny nadzór wizyjny, mamy pierwszy przykład doskonale użytej inteligentnej technologii w służbie rolnictwa. To nie koniec przykładów z tego obszaru. Farmy, szklarnie czy stodoły korzystają z całej gamy czujników (wilgotność, opady deszczu, temperatura, kwasowość itd.) generujących ogromne ilości danych, które są poddawane analizie i obróbce.

I tutaj przechodzimy do kolejnej kwestii związanej z obsługą tych danych. Obecnie można wyróżnić trzy najpopularniejsze modele przetwarzania: lokalny (on-site), chmurowy i hybrydowy (on-site + cloud). Przetwarzając dane lokalnie, wykorzystujemy zasoby serwerowe do przechowywania i pracy nad danymi spływającymi z czujników lub kamer – czynnikiem zaporowym może być konieczność jednorazowego zakupu niezbędnych (często drogich) komponentów serwerowo-sieciowych. Podejście chmurowe gwarantuje nieograniczoną moc i przestrzeń (i tym samym nie wymaga inwestycji w infrastrukturę lokalną), ale wiąże się z koniecznością stałego dostępu do Internetu. Rozwiązanie hybrydowe stanowi pomost pomiędzy dwoma rozwiązaniami – dane mogą być zbierane i wstępnie przetwarzane przez system lokalny, pełna analiza i archiwizacja zaś byłyby wykonywane na poziomie chmury publicznej. Z punktu widzenia łączy internetowych, często niestabilnych i o niskiej przepustowości, proste lokalne repozytorium stanowi bufor i wstępny filtr ogromnej ilości danych, które w skondensowanej postaci trafiają do docelowej bazy w chmurze. Ten model wydaje się obecnie najdoskonalszy i pozwala pokonać ograniczenia technologiczne, zapewniając dostęp do nowoczesnych rozwiązań nawet w oddalonych gospodarstwach.

Farmy fotowoltaiczne i inne obiekty wymagające ciągłego dozoru wizyjnego (ochrona obwodowa, ochrona mienia) są wyzwaniem dla instalatorów ze względu na zdecydowanie większe dystanse, niż ma to miejsce w miastach. W tym przypadku klasyczne połączenia skrętką czteroparową w technologii PoE przy zasięgu 100 m jest kroplą w morzu potrzeb. Odległości do obiektów niejednokrotnie liczone są w kilometrach, więc jedyną opcją jest zastosowanie jednego z trzech głównych rozwiązań: światłowód, Wi-Fi, 3G/4G (o ile jest zasięg). Pierwsze dwa pozwalają na dość swobodne przesyłanie danych, choć praktyka pokazuje, że na dłuższą metę światłowód jest trwalszy i bardziej wydajny niż rozwiązania Wi-Fi (każda dodatkowa kamera dokładana po jakimś czasie powoduje spadek wydajności punktów bezprzewodowych). Punkty Wi-Fi są prostsze w implementacji, ale stabilność i wspomniane już ograniczenia przepustowości oraz wpływ warunków środowiskowych (deszcz, śnieg) sprawiają, że decydujemy się na nie tylko wówczas, gdy instalacja światłowodu jest technicznie niemożliwa. Ostatni wariant – 3G/4G – jest wygodny, ale stanowi wyzwanie pod względem zasięgu i przepustowości. Zasięg samego połączenia można poprawić, stosując kierunkowe anteny o wysokim zysku (dB). Należy przy tym pamiętać o ograniczeniach transferu i danych, jakie najczęściej mają w swoich ofertach dostawcy komórkowi. Warto zatem sprawdzić (zasymulować), ile danych planujemy wysyłać miesięcznie, i przyjąć bezpieczny margines.

Jak zatem zagwarantować działanie tych inteligentnych urządzeń brzegowych w trybie ciągłym, skoro mają one być zainstalowane z dala od jakiejkolwiek infrastruktury energetycznej? Należy dokładnie zbadać planowaną lokalizację: czy teren jest osłonięty, czy nasłoneczniony w ciągu dnia, ile jest statystycznie dni słonecznych w roku, czy często wieje, czy raczej wiatr jest rzadkością, jaki jest dojazd do punktu i czy wymagane są specjalne pozwolenia. Wszystko to ma wpływ na wdrożenie. Najciekawszym (ponownie) rozwiązaniem jest hybryda: zestaw solarno-wiatrowy wraz z akumulatorem o poprawnie dobranej pojemności może stanowić całoroczny element zasilania oddalonej infrastruktury. System monitorowania pojemności i ładowania oraz poprawności działania komponentów jest tutaj kluczowy, a możliwość okresowej kontroli i konserwacji bezpośrednio wpływa na stabilność i sprawność działania całego rozwiązania.

Miasta stanowią zaczątek dla nowych inteligentnych technologii, które później można dostosować i przemodelować na potrzeby innych obszarów i wymagań. Możliwość ich zastosowania i czerpania korzyści wymaga jednak poszukiwania kompromisów i alternatyw, które w zatłoczonych miastach nie stanowią problemu. Dzisiaj wielu producentów urządzeń brzegowych zaczyna zauważać i pilnie analizować potrzeby nie tylko obszarów miejskich, ale również na prowincji. Energooszczędne kamery z 4G dostępne wraz z zestawami solarnymi, switche, mediakonwertery i inne urządzenia aktywne dostępne w wariantach przemysłowych (odporne na kurz i ekstremalne zmiany temperatury) to tylko część oferty. Czujniki BLE (Bluetooth Low Energy) wraz z GPS współpracujące z bramą (gateway) zainstalowaną np. na farmie przekazują lokalizację zwierząt, obiektów mechanicznych itd. Pozwala to na usprawnienie kanałów komunikacji, badanie zachowań czy wyznaczanie optymalnych tras, poprawiając ogólną wydajność całego gospodarstwa.

Dzisiejsze smart city i safe city to nieodłączne atrybuty każdej większej aglomeracji, ale również coraz częściej mniejszych miast i miasteczek. Kolejne generacje inteligentnych urządzeń są coraz prostsze w użyciu i wdrożeniu, a jednocześnie ich ceny spadają. Co ważne – kwestie ekologii, takie jak produkcja z materiałów pochodzących z recyklingu czy zmniejszanie zapotrzebowania na energię elektryczną, stanowią podstawę rozwoju tego obszaru. Wypłynięcie na szerokie wody i wdrażanie rozwiązań smart poza technologicznie bezpieczną infrastrukturą miejską stanowi duże wyzwanie, ale nie jest niemożliwe. Na ogół odpowiednie dostosowanie strategii może zaowocować ciekawym i nowatorskim wdrożeniem.

Michał Marciniak Architekt rozwiązań CCTV, twórca i autor bloga www.10cctv.pl; od 20 lat w branży IT i security – promotor, wdrożeniowiec i pasjonat nowych technologii z pogranicza monitoringu wizyjnego oraz IT.