Таким образом, учитывая вышеизложенное, и принимая во внимание тот факт, что качество городской среды зависит непосредственно от природно-климатических условий и географического положения конкретной территории, можно сделать вывод о том, что качество городской среды определяется системой показателей, которые характеризуют состояние тои? или иной территориальной организации.

Одними из основных таких показателей являются состояние окружающей среды, плотность застройки, транспортная доступность, благоустройство территории, обеспеченность социальной инфраструктурой, использование «зеленых» технологий», обеспеченность ресурсами. Упомянутые показатели определяют не только качество городской среды, а также оказывают влияние на качество жизни и степень потенциала человека. Такие факторы выделяет и Герберг Л.Я. [20], сопоставляя термины качества городской среды с более обобщенным качеством жизни.

В России Приказом Министерства региона от 9 сентября 2013 г. №371 [21] была утверждена методика оценки качества городской среды проживания. Это указывает на то, что государство заинтересованно улучшать условия жизнедеятельности горожан. При создании методики основным инструментом был генеральный рейтинг привлекательности российских городов, который был разработан Российским союзом инженеров по заданию Министерства региона России.

Чтобы оценить качество городской среды проживания был отобран 41 показатель, объединяющиеся в блоки по 13 направлениям, на основе которых получен генеральный индекс привлекательности городов (ГИПГ).

По мнению создателей методики, систематическое оценивание качества городской среды позволит:

· обеспечить объективность оценки муниципальных образований по критериям, которые определяют уровень развития всех сфер жизнедеятельности города;

· создать эффективное прикладное средство для определения отрицательных и положительных аспектов в развитии муниципальных образований;

· определить полюса роста на территории России с точки зрения условий, благоприятных для жизни населения, ведения бизнеса, инвестиций в недвижимость.

Стоит отметить, что в предложенном перечне показателей не все из них характеризуют непосредственно качество городской среды проживания. Большое число индикаторов относится к общеэкономическим и демографическим.

Изучив факторы, которые влияют на качество городской среды, нужно отметить, что оценивание производится по географическому признаку, учитывающему климатические и другие особенности территории, уровень ее социально-экономического развития, что создает сложность сопоставления уровней качества разных субъектов, муниципальных образований.

Оцениванию качества жизни в городах посвящено немалое число зарубежных исследований. Почти все трактовки качества городской жизни включают параметры качества городской среды. Например, согласно индексу процветания городов, разработанному McKinsey Global Institute, градостроительная среда определяется с использованием показателей плотности населения, интенсивности использования общественного транспорта и степени озелененности общественного пространства [22].

Страны Евросоюза и Китай также внедрили методики индикации качества городской среды [23]. Например, с 2011 г. используется China Urban Sustainability Index. Ученые из разных уголков планеты предложили подходы, которые учитывают и региональную специфику [24]. Конечно, различные системы индикации отличаются друг от друга, однако в общем они сосредоточены на ключевых группах свойств - экологические, социальные и экономические.

Таким образом, оценка качества городской среды - это зона поиска возможностей развития системы расселения, связанных с проблемой устойчивого развития, повышения эффективности использования ресурсов города, формирования долгосрочных стратегий.

Ильина И.Н. предлагает следующую систему критериев оценки [25]:

1) качество базовой инфраструктуры города - жилищной, инженерной, транспортной, социальной, экологической, историко-культурной;

2) качество городского пространства;

3) безопасность и комфортность проживания и доступность услуг для детей, пенсионеров, инвалидов, молодежи, работающих граждан, туристов [25].

Возможно также и деление на уровни, акцентирующие внимание на важном качестве городской среды как многослойность, многофункциональность. Иерархия городской среды представлена на Рисунке 1. Предметное рассмотрение данных уровней указывает на объекты, которые включены в городскую среду [26].

Выявление факторов, которые влияют на качество городской среды, позволяет определить основные характеристики, основывающиеся на особенностях социально-экономического, экологического развития территории, географических, климатических и исторических особенностях. Анализ отечественных и зарубежных систем оценки качества городской среды указывает на схожий подход, который основывается на оценке выбранных индексов.

Рисунок 1. - Иерархия городской среды

Мы считаем, что система критериев оценки качества Ильиной полностью охватывает все зоны городской среды. Наиболее важными для оценки качества городской среды считаем показатели безопасности и комфортности проживания так как без должного уровня безопасности граждан невозможно выстроить ни грамотную инфраструктуру города, ни сохранить уникальность городских ландшафтов.

Вернемся к понятию городская среда. Существует более сорока определений городской среды. Они отличаются тем, кто и с какой точки зрения данное определение дает. Поэтому, это скорее не научное определение, а словесная оболочка, в которой содержание зависит от индивидуальных склонностей как проектировщика, так и исследователя.

Однако придание научности понятию городской среды является очень важным, потому что практика управления развитием территорий требуют выработки единого подхода к понятию городской среды. Ситуация заключается в том, что любой участник городской среды обращает внимание только на свой аспект города. Любой участник свой интерес воспринимает как объект, а все остальное - как среду, подчиняющуюся интересам развития объекта. И каждый участник отказывается понимать точку зрения другого, апеллируя к властям. Архитекторы хотят, чтобы в историческом центре запретили рекламу. Жители исторического центра хотят, чтобы точечные застройщики подверглись уголовному преследованию. Водители хотят наказать тех застройщиков, которые строят торговые центры поперек магистралей и так далее. Поэтому власти города, пребывают в замешательстве, решая чью точку зрения им поддержать. Также негодуют и теоретики-урбанисты. Г. Ревзин пишет: «Мне кажется, урбанистам имеет смысл все же обратить внимание на реальность, в которой они существуют, - не в смысле как с ней бороться, а в каком-то другом [27]». Великий урбанист А. Гутнов писал об этом более академично и дипломатично: «Мы должны отбросить представление о городе как чисто искусственном объекте и освоить представление о нем как о сложной системе искусственно-естественного характера [28]».

Таким образом, универсальный подход к понятию городской среды поможет объективно и комплексно оценивать эту самую среду, регулировать ее качество, а также управлять динамикой городского населения.

Мы предлагаем определять городскую среду как систему, состоящую из 6 элементов: умное видео наблюдение и безопасность, умное освещение, умная утилизация отходов, управление градостроительством и землепользованием, эффективные больницы, социальные сервисы.

Следует отметить, что городская среда постоянно изменяется под воздействием внутренних и внешних факторов. Информационные технологии постоянно развиваются. Следом за ними все быстрее развивается и общество, предъявляя новые требования к среде, в которой оно находится и ведет хозяйственную деятельность. Поэтому для администрации города важным моментом является своевременное выявление этих потребностей и адаптация к условиям измененной среды, чтобы удовлетворять потребности горожан.

Постоянное изменение городской среды стало атрибутом жизнедеятельности и организаций. В зависимости от того, как организации реагируют на постоянные изменения городской среды, зависит их будущее, выживаемость и планомерное развитие. Постоянное изменения и конкуренция подталкивают компании к цифровизации бизнеса, разработке новых технологий, что в свою очередь, вновь изменяет городскую среду.

1.3 Автоматизация городской среды: международный и российский опыт

Рассмотрим современные практики автоматизации городской среды. Автоматизация городской среды тесно связана с понятием «умный город». Ярким примером среди «умных» городов выступает Сингапур. Одной из выделяющихся особенностей его городской среды - эффективная система передвижения надземного городского транспорта, которая отслеживается и управляется с помощью огромного числа датчиков, сенсоров и других систем фото и видео фиксации. Наряду с этим местные органы власти с особым вниманием относятся к экологической обстановке в городе, поэтому в городе курсируют беспилотные автобусы, которые функционируют по отлаженной системе. Таким образом достигается главная цель администрации - общее уменьшение транспортной нагрузки.

Как и во многих развитых странах, население Сингапура стареет. Из-за проблем, которые возникают на многолюдных городских улицах, лица, оказывающие первую медицинскую помощь, могут вовремя не добраться до нуждающихся в помощи. Поэтому Сингапур запустил мобильное приложение, которое называется MyResponder. Если медицинский работник установил приложение на свой смартфон, то он может получать уведомления, когда в радиусе километра от него у кого-то из горожан остановилось сердце, о чем программа немедленно сообщает. Таким образом, такая добровольная помощь помогает людям пережить сердечный приступ, пока не прибудет бригада скорой помощи. Также совсем недавно в этом же приложении появилась функция, дающая возможность волонтерам зарегистрироваться через приложение, чтобы помочь в борьбе с местными пожарами.

Кроме того, несколько больниц Сингапура могут предоставлять услуги в формате телемедицины: у пациентов есть возможность пройти сеансы терапии у себя дома, а врачи производят мониторинг их биологических показателей благодаря сенсорам и беспроводной связи. Также Министерство здоровья города разработало приложение MOH iHealth Sg, которое позволяет жителям узнать информацию о медицинских учреждениях, а также об их сотрудниках. Также оно позволяет производить мониторинг очередей в учреждениях через веб-камеры. Еще один любопытный проект позволяет установить датчики в ванных комнатах жилых домов, позволяя гражданам удаленно наблюдать за состоянием здоровья своих близких, находящихся в преклонном возрасте. Благодаря такому обслуживанию, применению новейшего оборудования и современных цифровых технологий позволяет жителям Сингапура в среднем жить до 85 лет [29].

В Сингапуре также внедрена система цифровых паспортов, которая исключает разочарования граждан в постоянном заполнении одной и той же информации для разных отделов и нужд. Данная система использует двухфакторную аутентификацию и может использоваться для доступа ко всем государственным услугам. Для решения проблем конфиденциальности необходимо дать согласие, прежде чем организация сможет получить доступ к цифровому идентификатору человека. Также имеется контрольный журнал, чтобы техническая поддержка могла видеть, кто к нему обращался. Любая часть личной информации проверяется, и позиция правительства заключается в том, что вся информация принадлежит человеку, а не правительству. Цифровые идентификаторы могут использоваться даже для открытия банковского счета - без необходимости повторного заполнения бесконечных форм. Именно такое удобство помогло преодолеть беспокойство людей по поводу злоупотребления или кражи информации. Далее собранная информация делается анонимной, а специальная комиссия по конфиденциальности персональных данных проверяет, как данные управляются и используются.

Информационно-коммуникационные технологии играют ключевую роль в концепции развития Сингапура. Поэтому власти заинтересованы в развитии интернета вещей. По всему городу происходит подключение к общей сети большого числа камер и сенсоров. С помощью них можно следить за городскими процессами. Если житель выбросил мусор или закурил в неположенном месте, то такие нарушения будут зафиксированы органами правопорядка. Также камеры и сенсоры помогают поддерживать общественную безопасность. И одной лишь борьбой с преступной деятельностью потенциал этой пронизывающей город системы не ограничен. Власти Сингапура совместно с Dassault Systиmes разрабатывают цифровую копию города. 3D-модель будет собирать воедино и учитывать массу показателей о демографии, энергопотреблении, климате и прочих факторах, влияющих на жизнь горожан. Правительство желает использовать программу, например, для прогнозирования возможных катастроф и отработки сценариев для выхода из них.

Так как Сингапур имеет большую плотность населения, то администрации города требуются большие ресурсы для разгрузки транспортных маршрутов. В Сингапуре проживает 5,4 миллиона жителей, а количество автомобилей составляет более 1 миллиона. Поэтому власти разработали приложение MyTransport, которое позволяет информировать жителей о графике движения транспорта, наличии свободных мест и доступности такси.

Также правительство Сингапура интересуется и беспилотными средствами передвижения, еще лучше оптимизируя трафик. При поддержке государственных структур стартап nuTonomy запустил в 2018 году службу электротакси без водителей. Алгоритмы позволяют автомобилям взаимодействовать между собой, для эффективного распределения по городу. Технология вычисления оптимальных маршрутов снижает загруженность дорог, экономия на водителях удешевляет стоимость проезда, а отсутствие выхлопов улучшает экологию [30].

Другим примером автоматизации городской среды выступает Токио - один из крупнейших городов мира. Примечательно, что движущей силой улучшения городской среды здесь стало землетрясение, произошедшее в 2011 году. Это вызвало взрыв на АЭС «Фукусима». В целях предотвращения распространения радиоактивного загрязнения по всей Японии были оперативно начаты работы по изоляции аварийного объекта. На данный момент аварийный участок контролируется интеллектуальными системами, которые реагируют на изменение радиоактивного фона и предупреждают о возможных проблемах. Ключевые принципы городского планирования в Токио основаны на безопасности, энергоэффективности (разумное использование электроэнергии, ее экономия); очищении города от загрязнений.

В 2016 году был принят «план действий и наследия», устанавливающий приоритеты развития Токио до 2020 года. Согласно плану, город должен стать все более диверсифицированным, умным и безопасным. Этот документ был принят, в частности, с целью создания максимально комфортной городской среды в преддверии Олимпийских игр 2020 года, которые пройдут в Токио.

К 2020 году городские власти планируют достичь 95% и более устойчивости зданий к землетрясениям. Чтобы увеличить этот показатель, необходимо проводить работы по укреплению фундамента, строительству новых зданий с добавлением более устойчивых к повреждениям материалов. Также, для безопасности горожан, каждый дом снабжен специальными маяками и сигнализациями, которые предназначены для оповещения жителей о землетрясении.

В городе используются интеллектуальные системы подготовки специалистов для предотвращения последствий стихийных бедствий. В распоряжении специалистов имеются модели и тренажеры, роботизированные механизмы, которые помогают рационально использовать ресурсы для борьбы с природными катаклизмами и их последствиями [31].

Министерство транспорта Японии собирается построить первую в стране станцию для беспилотных автомобилей в самом центре Токио. Она станет отправным пунктом для робомобилей, которые будут самостоятельно забирать пассажиров и развозить их по отелям, магазинам и местным достопримечательностям.

Станцию спроектируют специально для робомобилей с четвертым уровнем автономности - тех, что практически не нуждаются в участии человека. Правительство Японии планирует запустить такие авто на некоторые улицы Токио в 2020, а уже к 2030 они будут ездить в 100 различных районах страны. Впоследствии на автостанции появятся и беспилотные автобусы.

А вот первый коммерческий сервис беспилотных такси уже официально приступил к работе на дорогах Токио. Робомобили, разработанные компанией ZMP, возят пассажиров по маршруту длиной 5,3 км.

Еще через семь лет Mitsubishi Fuso выпустит на дороги Японии фуры четвертого уровня автономности. Это будут машины без водителей, способные передвигаться по определенному типу трасс - в данном случае, по шоссе. Беспилотные грузовики позволят справиться с огромным дефицитом дальнобойщиков уже в 2025 году [32].

Кроме Токио, в Японии есть по-настоящему умные города, которые почти полностью построены на тех же принципах, что и Токио. Одним из таких умных городов является Фудзисава SST, расположенный недалеко от Токио. Он создан совместно с Panasonic. Его площадь составляет около 19 гектаров, а население к 2020 году должно составить около трех тысяч жителей (Fujisawa Sustainable Smart Town, 2017). Город стал плацдармом для новых технологий, которые будут внедрены в Токио в ближайшее время. Например, здесь на крыше каждого дома установлены солнечные батареи, которые могут обеспечить дом необходимой энергией. [32]

Еще одним ярких примером автоматизации городской среды является Барселона. Барселону уже не раз признавали одним из самых «умных» городов планеты. Технологии уже сэкономили воду на 42 миллионов евро и заработали на парковках 37 миллионов [32]. Городская администрация с помощью привлечения частных инвестиции, ученых и горожан смогла добиться того, чтобы город получил качественный экономический и инфраструктурный скачок развития.

Была внедрена автоматизированная система сбора мусора. «Умные» датчики размещались в контейнерах и отслеживали их наполнение. С помощью этих данных, ПО, установленное в мусоровозах, в режиме онлайн корректирует маршруты. Это позволяет в первую очередь вывезти мусор из заполненных урн соответствующих районов. Также из урн в центре города мусор забирается с помощью системы подземного сбора мусора. Урны напрямую связаны со свалками города. Так администрация города решила освободить центр города от громоздких мусоровозов [33]. Система управления уличным освещением сокращает расходы на освещение и оптимизирует подачу энергии. Фонари со светодиодами работают в зависимости не только от времени суток, но и от погодных условий: влажности, температуры и уровня загрязнения воздуха.

На сайте мэрии Барселоны есть множество приложений, которые помогают жителям города как можно быстрее добраться из точки «А» в точку «Б». Поэтому в городе бывает меньше пробок на дорогах, чем в среднестатистическом мегаполисе, и маршруты общественного транспорта редко оказываются перегруженными. Внедренная система умных парковок помогает водителям транспортных средств найти место для стоянки, показывая доступные варианты в мобильном приложении ApparkB. Детекторы света и металла определяют, свободно или занято парковочное место. Итоговые данные оправляются в администрацию города, помогая улучшать систему расположения парковок.

Также в Барселоне внедрена система по сбору и анализу данных, которые поступают в нее от большого количества датчиков, установленных по городу. Данная система не только собирает информацию, но и осуществляет прогнозирование на ее основе. У системы есть свое название - «Sentilo». Ее программный код находится в открытом доступе. Это сделано для того, чтобы разработчики подобных систем из других стран или городов могли с меньшими усилиями применить данную практику. Это так называемая операционная система города.

25% поездов метро Барселоны уже курсируют автономно. Согласно метрополитену Барселоны, автоматизация является будущей тенденцией сетей абсолютно всех метрополитенов мира из-за безопасности, надежности и экономии энергоресурсов. Автоматические поезда управляются дистанционно и программируются из так называемого Центра управления метро. Двигаясь с назначенной оператором скоростью, поезд останавливается на станциях в соответствии с заранее определенной программой, которая может варьироваться в зависимости от пассажиропотока. Вход и выход на станциях осуществляется через специальные двери платформы, которые открываются и закрываются синхронно с дверями поездов, чтобы предотвратить несчастные случаи падения на пути. Автоматизация поездов метро проходит в Барселоне поэтапно с 2009 года. Сегодня прокатиться на таком поезде без машиниста, почувствовав себя на его месте можно сразу на трех линиях метро. Две из них изначально строились как линии без машинистов, а одна была переоборудована и автоматизирована.

Система датчиков для мониторинга трафика и управления им, бережная система расхода воды для полива, система анализа расхода ресурсов, а также система мониторинга качества воздуха и уровня городского шума все это в дополнение к вышеизложенному делает Барселону номером 1 в списке умных городов мира.

Британская столица - Лондон также выделяется в списке городов с автоматизацией среды. Благодаря инициативе Smart London развиваются различные отрасли города, в особенности - транспортная отрасль. Получая различные данные, управление транспорта, генерирует оптимальные маршруты для городского транспорта и оперативно производит оповещение жителей об изменении в маршрутах движения, о дорожных работах и чрезвычайных ситуациях. Сотрудники PwC считают, что жители Лондона имеют доступ к нескольким десяткам сервисов для пассажиров.

Видеонаблюдение является еще одной особенностью столицы Великобритании. Более 300 камер наружного видеонаблюдения установлено на 1 квадратном километре Лондона. Статистическая аналитическая система (САС), используя статический анализ, помогает обнаруживать самые незащищенные от огня здания и сооружения. Рассматриваются 60 критериев среди демографических, геологических, исторических и других данных при моделировании каждого района. Данная система значительно сократила случаи возгораний жилых построек.

Нью-Йорк, финансовая и туристическая столица США и один из крупнейших городов в мире также выделяется среди городов с автоматизацией среды. Единую систему анализа данных, которая используется особым департаментом администрации правительства Нью-Йорка (MODA), сотрудники PwC Price waterhouse Coopers (PwC, произносится «прайс уотер хаус куперс») -- международная сеть компаний, предлагающих услуги в области консалтинга и аудита. Под «Price waterhouse Coopers» понимаются компании, входящие в сеть компаний Price waterhouse Coopers International Limited, каждая из которых является самостоятельным юридическим лицом. Бренд существует на протяжении более 160 лет и входит в так называемую большую четвёрку аудиторских компаний. Штаб-квартира сети -- в Лондоне ставят в пример другим городам. Система датчиков, установленная по городу, может обнаруживать и определять вибрации от выстрелов оружия. Поэтому полиция незамедлительно получает данные о месте стрельбы и оперативно реагирует на происшествие.

Еще в Нью-Йорке введена в эксплуатацию система предсказания вероятности пожаров. У города большое количество домов, и инспекторы из пожарной охраны не успевают проверить все на соблюдение мер противопожарной безопасности. А после введения в эксплуатацию системы повысилась эффективность проверок на 70%.

В Нью-Йорке развиты и медицинские технологии. Реализованный проект Watson Health, собирает и обрабатывает данные о состоянии здоровья горожан с различных устройств - фитнес-браслетов, умных часов. Анализируя данные, врачи более точно могут диагностировать болезни.

Еще одним примером автоматизации городской среды выступает Сидней. Австралия является первопроходцем при введении в эксплуатацию «умных» систем регулирования дорожного движения. Внедренная система под названием SCATS способна менять время сигналов светофоров, основываясь на плотности трафика на дорогах, измеряют которую специальные датчики на дорожном полотне. Информация с датчиков поступает в центры обработки данных (ЦОД). ЦОД представляет собой совокупность компьютеров, каждый из которых способен обрабатывать данные с 128 перекрестков. Всего в Австралии данные обрабатываются с 11 тысяч перекрестков. После введения в эксплуатацию SCATS пробки уменьшились на 40%, объем сжигаемого топлива на 12%. Все это в комплексе позволило еще и снизить объем выхлопных газов на 7%.

Москва тоже развивает концепцию «умного» города. Завершены уже две программы: «Электронная Москва» и «Информационный город». После реализации этих программ в Москве теперь функционируют бесплатная сеть Wi-Fi на общественном транспорте, сеть камер видеонаблюдения. Также происходит постепенное внедрение «умных» счетчиков учета расхода ресурсов в домах. Автоматизация затронула также медицину и государственные услуги. Кстати, в 2018 году Москва заняла первое место в рейтинге ООН по индексам оказания электронных услуг. Главное достижение в этом аспекте - ЕМИАС - Единая медицинская информационно-аналитическая система. Система представляет собой виртуальное медицинское учреждение, которое имитирует деятельность реального. В результате ввода в эксплуатацию такой системы в медицинских учреждениях Москвы (660) удалось сократить очереди.

Также в столице России функционирует центр управления транспортными службами. На улицах установлены «умные» знаки, информирующие о ситуации на дорогах. Развиты и технологии безопасности. Установлено 55 камер видеонаблюдения на 1 квадратный километр. Это значение уступает британской столице, однако данная система наблюдения признана эффективной: 70% всех правонарушений полиция города раскрывает как раз с помощью таких камер [33].

В 2017 году в России была принята государственная программа «Цифровая экономика», в состав которой вошел проект «Умный город». Концепция проекта включает в себя ЖКХ, интеллектуальные транспортные системы, безопасность, энергоэффективные решения, туризм. Всего к 2024 году «умными» должны стать 18 городов из 15 регионов России.

Компания Ростех вошла в состав участников проекта «Умный город». В его рамках будут использованы современные интеллектуальные системы и оборудование, разрабатываемые и производимые предприятиями Госкорпорации. Ростех создала «умные» системы, позволяющие на 50% уменьшить затраты энергии, на 80% снизить аварийность на дорогах, на 15% повысить пропускную способность перекрестков, увеличить безопасность горожан с помощью системы распознавания лиц FindFace Security, в которой используются технологии искусственного интеллекта (ИИ). На данный момент объем проектов Ростеха в сфере «Умного города» составляет в сумме более 30 миллиардов рублей. Проекты по внедрению «умных» технологий в городскую инфраструктуру уже начались в Москве, а также в Улан-Удэ, Нижнем Тагиле: освещение, «умные» светофоры, транспортные системы. После реализации проекта «Светлый город» в Нижнем Тагиле в год было сэкономлено несколько десятков миллионов рублей вследствие уменьшения потребления электроэнергии более чем на 20 миллионов кВт в год.

Как считает национальный исследовательский институт технологий и связи и фонд развития интернет-инициатив, наиболее востребованными устройствами в умных городах России являются камеры видеонаблюдения и системы фото и видеофиксации. Одна из таких разработок для использования в умном городе - всепогодная интеллектуальная видеокамера наружного наблюдения, которую произвели на Загорском оптико-механическом заводе (ЗОМЗ) холдинга «Швабе». Данная камера имеет довольно большую сферу применения: видеофиксация нарушений на дорогах, обеспечение безопасности в местах массового скопления горожан, видеонаблюдение на придомовых территориях и в подъездах. В камеру встроена система, способная проанализировать обстановку и обнаружить нехарактерные ситуации и объекты. Специальное ПО, в основе которого лежат алгоритмы машинного зрения, производит сбор и анализ данных без участия людей. Камера может определить, превышает ли водитель автомобиля скорость или автомобиль остановился в неположенном месте, а также умеет распознавать автомобильные номера на расстоянии более 18 метров. В зависимости от требуемого функционала к камере можно подключить микрофон, динамик, внешний громкоговоритель, различные датчики и дополнительные устройства. Такая оснащенность позволяет камере сохранять высокую надежность и неприхотливость в применении. У нее есть защита от пыли, влаги и механических повреждений. Также она позволяет получать изображение высокого качества независимо от времени суток, а за счет встроенного подогрева может работать при температуре до -40⁰C.

Еще одним шагом в реализации концепции «Умных городов» и нацпроекта «Цифровая экономика» является создание систем видеоаналитики для транспорта. Концерн «Автоматика» совместно с холдингом «Росэлектроника» и администрацией города Кемерово запустили пилотный проект «Умный автобус». Данная система включает в себя функцию видеоконтроля, ведущую автоматический подсчет пассажиропотока с высокой точностью (до 98%), распознавание лиц и забытых вещей в салоне и даже регистрационных номеров проезжающих автомобилей. Система контролирует состояние транспортного средства и оперативно сообщает оператору о возникших неисправностях. Система записывает и хранит аудио и видеоинформацию в высоком разрешении в формате Full HD о происходящем внутри и снаружи транспортного средства, а также создает двустороннюю онлайн-видеосвязь «диспетчер - водитель».

Также Холдинг «Росэлектроника» создал цифровую АСУП, передачей и распределением электрической энергии. Программный комплекс «КОТМИ-Росэл» может в режиме онлайн получать с энергетических объектов информацию о состоянии оборудования, а также обрабатывать до 500 тысяч измерений в секунду на одном сервере. Программное обеспечение может быть разнесено на различные компьютеры, которые связаны единой сетью. У комплекса отсутствуют ограничения по количеству пользователей, размеру базы данных и числу подключенных устройств.

Данный комплекс хранит информацию длительное время, теряющую актуальность информацию он архивирует или удаляет. Также комплекс эффективно управляет большими объемами данных, постоянно генерируемые устройствами интеллектуальной энергетики. «Росэлектроника» внедрила автоматизированную систему на основе такого комплекса на объектах «Красноярскэнерго». Система управляет более 100 подстанциями напряжением 35-500 кВ, 2000 распределительными пунктами и трансформаторными подстанциями напряжением 6-10 кВ, а также всеми энергетическими объектами Универсиады-2019.

Технологический партнер Ростеха по проекту «Безопасный город» Компания NtechLab разработала систему видеонаблюдения, которая может распознавать лица с помощью алгоритма, признанного лучшим в мире (FindFace Security). FindFace Security позволяет в режиме онлайн с большой точностью распознать лица в потоке видео. Алгоритм сравнивает результаты поиска с базами данных, и отправляет оповещения правоохранительным органам при обнаружении совпадения. Оповещения могут быть отправлена даже на мобильные устройства сотрудников. Алгоритм работает и с обычными камерами и умеет распознавать лица и при плохом освещении, и при наличии посторонних предметов в кадре, и при разных поворотах головы, и даже при изменении внешности человека. Процесс распознавания длится менее 5 секунд. В рамках пилотного проекта система видеоаналитики от NtechLab была подключена к 3 тысячам камер городского видеонаблюдения Москвы. Внедрение такой технологии позволило увеличить эффективность поиска и задержания преступников правоохранительными органами. Кроме того, решение FindFace Security было внедрено Ростехом в городах, принимавшие матчи Чемпионата мира по футболу. Это позволило задержать более 180 человек, которые включены в базы правонарушителей (часть из них находилась в федеральном розыске), и даже предотвратить похищение из зоны для фанатов спонсорского кубка.

Последняя на данный момент разработка в России для концепции «Умного города» это светофор, который разработали специалисты Уральского оптико-механического завода. Светофор оснащен видеокамерой с углом обзором в 360 градусов, имеет функцию панорамной видеосъемки, позволяющей дорожным службам удаленно контролировать безопасность на перекрестке с помощью компьютера или мобильного устройства. Также данное устройство может фиксировать такие нарушения правил дорожного движения, как наезд на пешеходный переход, стоп-линию, а также остановку в неположенном месте и другие. Эта новейшая транспортная система оптимизирует трафик, повышает степень безопасности, а также заметно сокращает потребление электроэнергии за счет светодиодов, на которых основана работа светофора. [34]

Таким образом, все рассмотренные города имеют высокий уровень развития технологий. Но города показывают разную степень внедрения технологий по направлениям (транспорт, безопасность и прочее), что свидетельствует о различиях в повестке городского развития. Сравнительный анализ, проведенный PwC, находится в Приложении 1 [35].

Выводы по главе 1

В рамках магистерской диссертации в первой главе был проведен анализ понятия автоматизация и ее роли в современном мире. Проведенный анализ роли автоматизации показал, что автоматизация затронула многие отрасли. Автоматизация берет свое начало в управлении технологическими процессами (АСУТП). Затем она стала использоваться и в производственном процессе. Постоянная конкуренция и технический прогресс позволили настолько его автоматизировать, что он мог обходиться без участия человека. Так появились Цифровые, «Умные» и Виртуальные Фабрики Будущего (Digital, Smart, Virtual Factories of the Future). Далее автоматизация проникла и в быт современного человека. Было создано большое множество «умных» приборов, позволяющих автоматизировать ежедневные бытовые процессы людей с помощью интернета вещей (IoT). Таким образом, автоматизация играла и играет огромную роль в современном мире.

Также был проведен анализ понятия городская среда. Было выяснено, что существует множество подходов к определению городской среды, и научное определение данного термина отсутствует. Однако, проанализировав все подходы, мы предлагаем определять городскую среду как систему, состоящую из 6 элементов: умное видео наблюдение и безопасность, умное освещение, умная утилизация отходов, управление градостроительством и землепользованием, эффективные больницы, социальные сервисы.

Наконец, в рамках данной работы был изучен международный и российский опыт автоматизации городской среды. В ходе исследования было установлено, что самыми автоматизированными городами в мире являются Сингапур, Токио, Барселона, Лондон, Нью-Йорк, Сидней и Москва. Согласно проведенного анализа, у каждого из них есть что-то общее с остальными, но также некоторые их них имеют уникальные технологии, что выделяет их на фоне остальных.

автоматизация цифровизация городской среда

Глава 2. Исследование проблем и перспектив автоматизации городской среды г. Нижнего Новгорода

2.1 Существующие практики и предпочтительные направления внедрения цифровых технологий в городской среде Нижнего Новгорода

На данный момент в Нижнем Новгороде внедрены и продолжаются внедрятся несколько цифровых технологий для автоматизации городской среды. Первой мы рассмотрим технологию под названием «умная» остановка общественного транспорта. Данные остановки собирает, устанавливает и производит пусконаладочные работы компания ООО «АСК» Инжиниринг, которая входит в группу компаний SCADTech. Компания была основана в 2013 году и имеет в штате более 300 человек. Компания в настоящее время имеет 4 филиала (Саров, Москва, Санкт-Петербург, Самара). Компания была создана с целью разработки и внедрения промышленных систем автоматизации.

Двадцатого марта 2019 года «АСК Инжиниринг» подписало контракт с ПАО «Ростелеком» о создании и установке информационных павильонов. Речь в нем шла о замене обычных железных остановок на информационно-коммуникационные конструкции (именно так в техническом задании заказчика «Ростелеком» называются «умные» остановки). «Ростелеком» - совершенно новый Заказчик для группы компаний SCADTech. «В условиях меняющегося рынка диверсификация - абсолютно естественная тенденция, и она будет продолжаться», - считает руководство компании.

«Умные» остановки - это средоточие современных технологий, которые существенно облегчают жизнь человеку, передвигающемуся на общественном транспорте. Их конструктивную часть изготавливают в Тольятти, а вот программно-аппаратный комплекс разрабатывает и внедряет ООО «АСК Инжиниринг».

Информированием о приближающемся транспорте возможности остановочного павильона не ограничиваются. Ожидая маршрутное транспортное средство, можно будет узнать последние новости, вызвать экстренные службы, выбрать ресторан или гостиницу. На каждой остановке установлены сенсорные экраны с картами местности, которые позволяют проложить требуемый маршрут, а также получить информацию о достопримечательностях. Есть решение и для тех горожан, кто понял, что нужный автобус задерживается. Горожанин задает конечную точку, а остановка сама вызывает ему такси.

Внешне новые остановки тоже значительно отличаются от прежних. Крыша была запланирована со светодиодной подсветкой, а урна, в соответствии с последними тенденциями, с раздельным сбором мусора. Однако на сегодняшний момент не на всех остановках присутствуют такие урны. Комплекс работ по устройству остановок включает в себя создание аппаратно-программного комплекса, выполнение строительно-монтажных работ по установке павильонов и настройку оборудования для осуществления взаимодействия с внешними информационными системами.

Причем, последнее обеспечивает не только информационный поток в режиме реального времени, но и безопасность. Каждая остановка оснащена четырьмя камерами видеонаблюдения с функциями распознавания лиц и обнаружения предметов. В апреле 2019 была установлена первая тестовая остановка, на ней была отработана часть новых технологий. Всего в течение 2019 года в разных местах города появилось около сотни умных остановок. Планировалось увеличить это число до 250 в начале 2020 года. Внешний вид «умной» остановки представлен в Приложении 2.

Другой внедренной технологией для автоматизации городской среды является «умная» парковка. Занималось и будет заниматься внедрением таких парковок ООО «Актив городских технологий», которое не имело прежде государственных контрактов. Компания обошла крупных конкурентов («Мегафон», «Ростелеком»), которые также участвовали в торгах на данный проект. Первое внедрение «умных» парковок состоялось 14 апреля 2016 года. В Нижнем Новгороде на данный момент введены в эксплуатацию 16 парковок, общей вместимостью на 458 парковочных мест. Всего планируется создать 7,4 тысячи парковочных мест за 12 лет начиная с конца 2019 года в Нижегородском, Ленинском, Советском, и Канавинском районах. Также планируется создать центр мониторинга и управления парковками. На данный момент тарифы парковки составляют 50 рублей в час. МКУ «Центр организации дорожного движения города Нижнего Новгорода» осуществляет администрирование парковочного пространства. Оно контролирует соблюдение правил таких парковок, в том числе осуществляет фиксацию нарушений правил и оплаты парковки. В целом администрация города планирует создать в центре 60 стоянок. Это позволит улучшить дорожную ситуацию:

· скорость движения личного транспорта повысится на 15%, увеличится пропускная способность улиц;

· уменьшится число дорожных происшествий и нарушений правил парковки;

· сократится время проезда для пассажиров наземного городского транспорта;

· горожане во дворе своего дома смогут быстрее найти свободное место.

Для удобного взаимодействия с данным объектом инфраструктуры было разработано мобильное приложение «Парковки Н. Новгорода». Данное приложение доступно для скачивания в App Store и Play Market. После скачивания необходимо зарегистрироваться на портале. Логином выступает номер сотового телефона пользователя, паролем - придуманная пользователем комбинация букв латинского алфавита, цифр и специальных символов. После регистрации или авторизации пользователям необходимо перейти в раздел «Автомобили» и добавить регистрационные номера своих машин. Приложение позволяет пользователям найти ближайшую парковку, просмотреть информацию о существующих парковках (адрес, вместимость, стоимость), оплатить парковку в режиме онлайн, продлевать время парковки, просматривать историю своих парковок, просматривать историю платежей, а также управлять парковочным счетом. Использование приложения позволяет установить минимальную продолжительность парковочной сессии в 30 минут, с последующей тарификацией каждые 15 минут. Данная возможность позволит горожанам платить только за то время, которое они затратили на парковку, а не за весь час. Пополнить парковочный счет можно с банковской карты или через смс на сотовом телефоне [36].

Еще одной внедренной технологией для автоматизации городской среды является система фиксации нарушений правил дорожного движения. Появились такие системы еще чуть более 10 лет назад. На тот момент внедрением таких систем занималось государство, однако в настоящий момент внедрением занимаются различные частные компании. По данным на конец 2019 года в Нижегородской области установлено более 250 стационарных систем фиксации нарушений правил дорожного движения и более 80 передвижных систем. Такие системы серьезно разгружают инспекторов ГИБДД, так как на них приходится уже более 80% от общего числа вынесенных протоколов [37].

Изначально системы фиксации могли отследить превышение максимально допустимой скорости движения транспортных средств по дороге. Однако в настоящий момент производятся такие системы, которые в состоянии контролировать соблюдение почти всех основных требований правил дорожного движения: пересечение стоп-линии на красный сигнал светофора, движение по выделенным для надземного городского транспорта полосам, въезд на платную дорогу без оплаты, пересечение двойной сплошной линии разметки, нарушение правил парковки, въезд в «запретный» квартал - для тяжелого или неэкологичного транспорта, езда без использования ремня безопасности, разговор по телефону за рулем и так далее.

В Нижнем Новгороде применяется несколько типов систем фиксации нарушений автомобилистами:

1. «Стрелка» - самый распространенная система, фиксирующая нарушения скоростного режима, пересечение сплошной линии разметки, проезд на запрещающий сигнал светофора. Система способна выявить нарушителя на расстоянии километра. Зафиксировать превышение скорости система способна, если автомобиль движется со скоростью до 180 км/ч;

2. «Крис» - система, способная кроме скорости контролировать выезд на выделенную полосу для наземного городского транспорта, а также движение по встречной полосе. Данная система обладает более низкой погрешностью, по отношению к «Стрелке», а также более высокой верхней границей скорости движения транспортных средств - до 250 км/ч. Система способна самостоятельно искать номера нарушителя в базе данных. Однако у такой системы есть и недостаток. Ее нужно устанавливать над каждой полосой движения транспортных средств [38];

3. «Jenoptik Robot» - система, фиксирующая скорость с помощью лазера. Лазерные измерители имеют большую верхнюю границу фиксируемой скорости - до 350 км/ч и большую дальность. Однако такие системы нестабильно работают при плохих погодных условиях. Например, в сильный туман почти все такие системы перестают работать, потому что не могут сделать нормальную фотографию нарушителя. Данная система способна измерять скорость на проезжей части шириной до шести полос. Также функционал данной системы предусматривает выявление нарушителей, которые проезжают на красный сигнал светофора, двигаются по встречной полосе движения, выезжают на выделенную полосу для надземного городского транспорта и нарушают правила парковки;

4. «Арена» - данную систему фиксации устанавливают сбоку на столбе освещения в вандалозащитном коробе или над полосой движения транспортных средств на высоте 4-6 метров. При первом способе установки система может контролировать до трех полос движения, а при втором - только ту полосу, над которой она установлена. Минусом данной системы является фиксация исключительно скоростного режима;

5. «Автоураган» - система обладает самым богатым функционалом по сравнению с другими. Она может фиксировать нарушения, связанные с превышением скорости, проездом на красный сигнал светофора, движением по обочине. Также она может зафиксировать нарушение, если водитель не пропустил пешехода, если не включил ближний свет фар и даже если находился в автомобиле без застегнутого ремня безопасности. При всех плюсах у системы есть некоторые минусы. Необходимо устанавливать по одной системе на каждую полосу движения и по одной системе на каждое направление движения;

6. «Кордон» - данная система отличается крайне большим углом обзора и способна контролировать до четырех полос движения. Такие системы крепятся на столбы освещения на высоте до 10 метров от дороги либо непосредственно над проезжей частью. Система способна фиксировать нарушителей, которые двигаются по обочинам, встречной полосе движения, либо по выделенным полосам для наземного общественного транспорта [39].

Общим свойством среди них является сохранение данных: государственный номер автомобиля, время, дату и местонахождение самой системы. Внешний вид рассмотренных систем фиксации нарушений правил дорожного движения представлен в Приложении 3.

Другой внедренной технологией автоматизации городской среды является система квартирного учета коммунальных ресурсов. Ранее жители некоторых районов города каждый месяц вынуждены были заходить на специальные платформы в сети Интернет для передачи показаний приборов учета. В каждой квартире находится как минимум 4 прибора учета, поэтому передача показаний занимало определенное время. Для решения этой проблемы компания SAYANY создала и вводит в эксплуатацию высокотехнологичную автоматическую систему контроля и учета потребления энергоресурсов «FlatMeter». Особенностью системы является модернизация существующей системы учета ресурсов, а не создание нового продукта. Таким образом, это позволит жителям города с минимальными затратами модернизировать свои приборы учета для работы в автоматическом режиме. Система обеспечивает объективное и полностью автоматическое дистанционное снятие показаний с приборов учета без участия жителей, представителей управляющих компаний и каких-либо посредников.

Работает система следующим образом: показания приборов учета передаются с помощью специального адаптера «МОСТиК», который подключен к сети Интернет с помощью обычной SIM-карты. Данный адаптер использует GSM/GPRS технологию передачи данных. Схема работа системы представлена на Рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема работы системы «FlatMeter»

Преимуществами системы для жителей и для компании являются:

· Независимость и объективность снятия показаний с приборов учёта;

· Передача показаний расхода ресурсов по указанному адресу электронной почты;

· Доступ к данным из любого места, где присутствует сеть Интернет;

· Снижение затрат компании за счет сокращения нагрузки на операторов и контролёров;

· Оперативное выявление неисправностей приборов учета;

· Автоматический сбор, анализ, проверка показаний;

· Получение оперативной информации с неожидаемыми показаниями для внеочередного контрольного обхода.

· Исключительно лёгкое управление бюджетом энергопотребления, возможность анализа динамики потребления ресурсов и прогнозирование расходов. При использовании теплосчетчиков и внедрению систем энергосбережения, в частности, экономия на расходах по отоплению составляет 18-46% в год [40].

Также на территории Нижегородской области на сегодняшний момент функционирует система видеонаблюдения SecurOS. Она поддерживает работу более 1000 видеокамер, установленных на улицах города. Система обеспечивает видеомониторинг ситуации на важных объектах городской инфраструктуры в режиме 24/7, регистрирует автотранспорт на въездах-выездах из города, выявляет в потоке автомобили, которые числятся в базах розыска ГИБДД, ищет людей по базам розыска, формирует видеоархива для дальнейшей работы структур городских и областных администраций и силовых ведомств. Видеокамеры располагаются на основных магистралях, въездах - выездах из города, в местах массового скопления людей и ключевых инфраструктурных объектах. Видеоданные круглосуточно поступают к операторам развернутых в городе Центров мониторинга и контроля, входящих в состав АПК «Безопасный город». Из Центров происходит управление всей территориально-распределенной системой видеонаблюдения, в том числе и контроль ее работоспособности. По требованию силовых ведомств были созданы отдельные Центры мониторинга и контроля для специалистов Управления Федеральной Службы Безопасности (УФСБ) и Главного Управления Внутренних Дел (ГУВД) по Нижегородской области. В рамках проекта модернизации были оборудованы около 70 рабочих станций операторов. В составе обновленной системы также функционируют видеоаналитическая подсистема распознавания номеров автотранспортных средств SecurOS Auto и детекторы ситуационной видеоаналитики SecurOS Computer Vision [41].

Также за 2019 в Нижнем Новгороде были запущены сервисы по взаимодействию с горожанами. Одним из таких сервисов выступает информационная система «Антиснег». Если выпадает снег, дороги на карте города окрашиваются в красный цвет, а после уборки снега с помощью специальной техники - в зеленый. Каждая единица специальной техники имеет специальный значок. Горожане могут следить за уборкой снега в режиме онлайн. На сайте антиснегнн.рф можно оставить заявку, если где-то снег не убирают, с возможностью прикрепления фотографий и получить обратную связь. За прошедший сезон в данной системе зарегистрировалось более 8 тысяч человек и было подано более 3,5 тысяч заявок. Другим сервисом выступает информационная система «Наш Нижний». Система предназначена для эффективного решения вопросов в сфере ЖКХ. Любой житель может оставить заявку на предмет наличия неисправностей и затем отслеживать статус ее выполнения в режиме онлайн. Если качество выполненных работ удовлетворяет заявившего, то статус заявки меняется на «закрыто», если нет - статус заявки остается «открыто». Контроль выполняемых работ помимо жителей выполняют сотрудники Исполкома города, а также журналисты местных служб массовой информации. Такой контроль помогает стимулировать службы ЖКХ на оперативное решение проблем. Заявки от жителей, попадая в систему, обрабатывается и пересылаются соответствующим службам ЖКХ районов. Затем службы устраняют возникшие проблемы. На каждом шаге изменяется статус заявки. Таким образом, жители могут узнавать о ходе выполнения работ. По окончании работ можно оценить качество результата. Заявки делятся на два вида: аварийные и обычные. Все заявки отображаются на карте на главной странице портала. Под ним ведется статистика выполнения заявок за последние 30 дней. Также сервис предусматривает составление рейтинга ДУК. Стоит отметить, что нарушение сроков обработки заявок по ЖКХ после внедрения системы сократилось на 70%, время реагирования на проблему уменьшилось в четыре раза. Количество жалоб сократилось на 30%, а доля аварийных заявок уменьшилась на 25%. На данный момент система зарегистрировала более 47 тысяч заявок из которых более 44 тысяч были выполнены [42].