CC BY
5УДК 332.1
УМНЫЕ ГОРОДА: УСПЕШНОЕ ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ В КАЗАХСТАНЕ
И ЗА РУБЕЖОМ
ГЕЛЬМАНОВА ЗОЯ САЛИХОВНА
Профессор, Карагандинский индустриальный университет, Темиртау, Казахстан
АШИМОВ ГАЛЫМ АБИХАНОВИЧ
Магистрант, Карагандинский индустриальный университет, Темиртау, Казахстан
Аннотация. В статье представлены примеры успешного внедрения технологий в умных городах. Рассмотрены инновационные проекты, направленные на улучшение городской инфраструктуры, повышение качества жизни населения и создание устойчивой экосистемы. Проанализированы ключевые аспекты цифровизации в Казахстане, включая реализацию проектов "Смарт Астана" и инициативы в Карагандинской области. Рассматривается процедурный подход к внедрению интеллектуального освещения и систем управления отходами как ключевых технологий умных городов.
Ключевые слова. умные города, цифровизация, интернет вещей, искусственный интеллект, большие данные, Карагандинская область, Казахстан, инновационные технологии, устойчивое развитие, цифровая инфраструктура.
Цифровизация городов является неотъемлемой частью современного развития инфраструктуры, направленного на повышение устойчивости, безопасности и комфорта жизни. В условиях глобального технологического прогресса Казахстан активно внедряет концепцию умных городов, что особенно актуально для улучшения качества городской среды и привлечения инвестиций. Успешные примеры цифровизации в Казахстане, такие как проект «Смарт Астана» и развитие умных систем в Карагандинской области, демонстрируют потенциал страны в реализации стратегических целей. В исследовании подчёркивается необходимость изучения локального и международного опыта для формирования эффективной государственной политики в области цифровой трансформации [1-3].
Внедрение интеллектуальных технологий, таких как умное освещение и управление отходами, является важным элементом в формировании умных городов. Эти технологии способствуют оптимизации использования ресурсов, снижению затрат и улучшению экологической обстановки. Казахстан активно реализует проекты по цифровизации городской инфраструктуры, что делает анализ их успешности особенно актуальным [2,4].
Проект «Смарт Астана» направлен на улучшение городской инфраструктуры через внедрение интеллектуальных транспортных систем, видеонаблюдения и технологий энергосбережения [2].
Результат: Оптимизация дорожного движения, снижение аварийности, повышение уровня комфорта жителей.
Внедрение интеллектуального освещения и систем управления отходами Карагандинская область[4].
Результат: Снижение затрат на электроэнергию и улучшение экологической обстановки.
Использование умных парковок с системой онлайн-оплаты Алматы [1]. Результат: Снижение пробок в центральной части города, повышение эффективности использования городского пространства.
Нами рассмотрены успешное внедрение технологий в умных городах (на примере интеллектуального освещения и систем управления отходами)
Этапы внедрения технологий на примере «Интеллектуальное освещение»[2](таблицы1,2).
Этап 1: Исследование потребностей Определение участков с высокой энергозатратностью. Пример: В Караганде выполнен аудит городского освещения. Этап 2: Выбор технологий
Использование LED-светильников с датчиками движения и освещенности. Пример: Установка энергосберегающих ламп в центральных районах Караганды. Этап 3: Реализация
Подключение к централизованной системе управления через 1оТ. Результат: Снижение энергопотребления на 30%. Этап 4: Оценка и оптимизация
Регулярный анализ данных с датчиков и обновление системы.
Этапы внедрения технологий на примере «Системы управления отходами»[4].
Этап 1: Анализ текущей ситуации
Определение мест с высокой концентрацией отходов.
Пример: Создание карты мусорных точек в Караганде.
Этап 2: Внедрение умных контейнеров
Контейнеры оснащены датчиками заполнения, передающими данные в реальном времени.
Результат: Оптимизация маршрутов мусоровозов на 20%. Этап 3: Интеграция с городской платформой Включение системы в единый центр управления городом. Этап 4: Обучение и вовлечение населения
Проведение образовательных кампаний для жителей о важности сортировки отходов.
Таблица 1 - Этапы внедрения технологий
Технология Этапы внедрения результаты Пример Караганда
Интеллектуальное освещение Аудит, выбор технологий, реализация, оценка Снижение энергозатрат на 30%, повышение безопасности Установка LED-светильников с 1оТ-системами
Управление отходами Анализ, внедрение, интеграция, обучение Оптимизация логистики на 20%, снижение загрязнения Умные контейнеры с датчиками заполнения
Рекомендации: разработать национальную стратегию по масштабированию технологий; увеличить финансирование пилотных проектов; вовлекать местные сообщества для повышения эффективности реализации.
Таблица 2 - Сравнение энергопотребления до и после внедрения интеллектуального освещения
Показатель До внедрения системы После внедрения системы Изменение, %
Общая мощность ламп (Вт) 250 90 -64%
Количество светильников 1000 1000 0%
Суточное энергопотребление (кВт) 6000 2160 -64%
Ежемесячное энергопотребление (кВт) 180,000 64,800 -64%
Ежегодное энергопотребление (МВт) 2.16 0.78 -64%
Затраты на электроэнергию (тенге)* 2,160,000 780,000 -64%
Примечания:
1. До внедрения системы: использовались традиционные натриевые лампы высокого давления (250 Вт).
2. После внедрения системы: установлены светодиодные лампы (90 Вт) с датчиками движения и освещенности.
3. Изменение, %: показатель снижения энергопотребления рассчитан на основе установки интеллектуальной системы.
4. *Стоимость электроэнергии принята условно: 10 тенге за 1 кВт.
Выводы:
Внедрение интеллектуального освещения позволило сократить энергопотребление на 64%, что соответствует значительной экономии финансовых ресурсов и снижению нагрузки на экологию.
В Темиртау, одном из ключевых индустриальных городов Казахстана, уже реализуются проекты, направленные на внедрение интеллектуальных технологий, включая энергосберегающие инициативы. Примером может служить проект модернизации городской системы освещения. Вот несколько данных и идей для демонстрации:
Пример: Интеллектуальное освещение в Темиртау
1. Исходная ситуация
Большая часть освещения в Темиртау основана на натриевых лампах высокого давления (250 Вт). Высокие затраты на электроэнергию и техническое обслуживание (регулярная замена ламп). Проблема с неравномерностью освещения, особенно в отдаленных районах.
Реализация проекта.
Основные этапы:
Анализ текущего состояния инфраструктуры
Проведен аудит энергопотребления и технического состояния светильников. Выявлено, что около 60% светильников устарели и требуют замены.
Выбор оборудования
Установлены светодиодные лампы с мощностью 90 Вт, оснащенные датчиками движения и освещенности.
Интеграция с IoT
Подключение к городской платформе управления, позволяющей регулировать интенсивность освещения в зависимости от времени суток и движения на улицах.
Результаты внедрения: экономия энергии: до 70% по сравнению с предыдущими системами; улучшение освещения на 40% благодаря более равномерному распределению света; сокращение расходов на обслуживание в 2 раза(таблица 3).
Таблица3 - Сравнение энергопотребления в Темиртау
Показатель До внедрения После внедрения Изменение, %
системы системы
Общая мощность ламп (Вт) 250 90 -64%
Количество светильников 1500 1500 0%
Ежегодное энергопотребление (МВт) 3.94 1.38 -65%
Затраты на электроэнергию (тенге) 3,940,000 1,380,000 -65%
Пример: Система управления отходами в Темиртау
В рамках умного города внедряется система умных контейнеров для управления отходами: интеграция с датчиками заполнения; оптимизация маршрутов сбора мусора.
До внедрения: ежедневный сбор по фиксированным маршрутам.
После внедрения: сбор мусора только по необходимости, что снизило расходы на логистику на 30%.
Сингапур считается одним из лидеров в области умных городов благодаря комплексной стратегии Smart Nation. Основные технологии и инициативы [5-7]:
Smart Mobility: Внедрение системы интеллектуального управления дорожным движением (Intelligent Transport System), которая анализирует потоки трафика в режиме реального времени и оптимизирует движение с помощью светофоров и приложений для навигации.
Smart Healthcare: Использование телемедицины и цифровых устройств для мониторинга здоровья граждан. Пример — приложение HealthHub, которое интегрирует данные о состоянии здоровья пользователей.
Virtual Singapore: Платформа 3D-картирования города, позволяющая моделировать различные сценарии (например, влияние новых зданий на трафик или энергопотребление).
Результаты:
Снижение транспортных заторов, повышение качества медицинских услуг и упрощение городского планирования.
Дубай активно внедряет технологии для трансформации города в Smart Dubai. Основные инициативы [8]:
Blockchain Strategy: Дубай стал одним из первых городов, использующих блокчейн для госуслуг, включая регистрацию недвижимости и проверку личных данных.
Smart Energy: Программа Shams Dubai позволяет устанавливать солнечные панели на зданиях и интегрировать их в общую энергетическую сеть.
AI for Governance: Использование искусственного интеллекта в управлении государственными услугами через платформу DubaiNow, где доступны более 130 услуг в одном приложении.
Результаты:
Снижение бюрократии, увеличение доли возобновляемой энергии и улучшение взаимодействия граждан с госуслугами.
Амстердам реализует концепцию устойчивого умного города через инициативу Amsterdam Smart City. Основные проекты [6,8]:
Smart Lighting: Умные фонари, оснащенные датчиками, регулируют освещение в зависимости от наличия людей и уровня освещенности, что позволяет экономить энергию.
Smart Mobility: Использование каршеринга, велосипедов с IoT и системы анализа транспортных потоков. Программа City Traffic Control помогает минимизировать пробки.
Circular Economy : Создание системы переработки отходов на основе данных. Например, внедрена система, уведомляющая о заполнении мусорных контейнеров в реальном времени [6].
Результаты:
Снижение углеродного следа, улучшение городской мобильности и повышение энергоэффективности.
Эти примеры демонстрируют, как цифровая трансформация может улучшить жизнь граждан, повысить эффективность управления и способствовать устойчивому развитию городов.
Предложения инновационных решений для практического внедрения технологий умных городов [6].
Умное управление энергией.
Микросети (Microgrids): Локальные энергетические системы, которые используют возобновляемые источники энергии (например, солнечные панели, ветровые турбины) и работают автономно или в составе основной сети.
Энергетические платформы на основе блокчейна: Создание децентрализованных платформ для обмена энергией между жителями и бизнесом. Например, жители могут продавать излишки солнечной энергии соседям.
Польза: Повышение энергоэффективности, снижение затрат и поддержка устойчивой энергетики.
Интеллектуальная транспортная система (ITS).
Динамическое управление дорожным движением: Использование IoT-датчиков для анализа в реальном времени трафика, оптимизации маршрутов и управления светофорами.
Автономный общественный транспорт: Внедрение беспилотных автобусов и поездов для безопасной и экологичной перевозки пассажиров.
Электромобили и зарядные станции с искусственным интеллектом: Установка зарядных станций, которые автоматически регулируют нагрузку на сеть в зависимости от спроса.
Польза: Сокращение заторов, улучшение экологии и повышение удобства перемещений.
Умные здания и инфраструктура.
Интеллектуальные системы управления зданиями (BMS): Контроль потребления энергии, водоснабжения и отопления с помощью IoT-сенсоров. Например, автоматическое отключение освещения и кондиционеров в пустых помещениях.
3П-печать строительных элементов: Быстрое и экономичное возведение зданий с использованием минимальных ресурсов.
Модульные здания с умными функциями: Гибкая архитектура, позволяющая интегрировать IoT-устройства для мониторинга и оптимизации условий внутри помещений.
Польза: Снижение эксплуатационных расходов и повышение комфорта жителей.
Умное управление отходами.
1оТ-контейнеры для мусора: Оснащение контейнеров датчиками для контроля уровня заполнения и оптимизации маршрутов их опорожнения.
Автоматизированные системы переработки: Использование роботов и машинного обучения для сортировки отходов по материалам.
Цифровое стимулирование переработки: Создание приложений, мотивирующих граждан к раздельному сбору отходов (например, начисление бонусов или скидок за переработанные материалы).
Польза: Уменьшение экологического воздействия и повышение эффективности утилизации отходов.
Умные системы здравоохранения.
Телемедицина с ИИ: Онлайн-консультации и диагностика на основе данных относимых устройств (умных часов, браслетов).
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Дистанционный мониторинг здоровья: Устройства, подключенные к платформе, позволяют врачам следить за состоянием пациентов в реальном времени.
Распределенные клиники с роботом-ассистентом: Мини-клиники с роботизированным оборудованием для диагностики и выдачи рецептов.
Польза: Повышение доступности и качества медицинских услуг. Цифровое управление городской средой.
Платформы цифровой демократии: Мобильные приложения для участия граждан в принятии решений по благоустройству города, например, голосование за проекты.
AR/VR для городского планирования: Визуализация проектов строительства или реконструкции, позволяющая жителям видеть изменения до их внедрения.
Цифровые двойники города: Виртуальная модель города для анализа и тестирования решений, например, изменений в транспортной инфраструктуре или энергосистемах.
Польза: Прозрачность управления, снижение ошибок в планировании и активное участие граждан.
Умные системы безопасности.
Аналитика на основе AI: Камеры видеонаблюдения с распознаванием лиц, которые могут выявлять подозрительные действия в режиме реального времени.
Сенсорные сети для мониторинга природных катастроф: Системы, предупреждающие о землетрясениях, наводнениях или загрязнении воздуха.
Интеграция систем экстренного реагирования: Объединение служб скорой помощи, полиции и пожарных через единую цифровую платформу.
Польза: Повышение уровня безопасности и сокращение времени реагирования на ЧС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Aубакиров A^., Есимжанова С.Р.(2022) Цифровизация городской инфраструктуры в Казахстане.
2. Шаяхметова Г.С., Сейдахметова A^. (2021) Энергосберегающие технологии в урбанистике.
3. Kazakhstan Smart Cities Development Plan (2023) Стратегия, охватывающая ключевые направления развития умных городов.
4. Aлтаев P.A. (2020) Интернет вещей и его роль в управлении отходами.
5. Nam T., Pardo T. (2023). Conceptualizing Smart City with Dimensions of Technology and Governance.
6. BattyM. (2021). The Computable City: Toward a Science of Smart Cities.
7. Caragliu A., Del Bo, C., Nijkamp P. (2020). Smart Cities in the Age of Sustainability.
8. Chourabi H., et al. (2022). Understanding Smart Cities: An Integrative Framework.
