Cidades Inteligentes: conceitos, plataformas e desafios

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Às vezes grandes centros urbanos não estão preparados para o crescimento de sua população. E por um motivo simples: os recursos são finitos. Desta forma, cidades altamente povoadas (ou seja, com alta densidade demográfica) demandam um esforço integrado entre os diversos sistemas de infraestrutura urbana para otimizar o uso de recursos de forma sustentável.

Na literatura existem muitas definições de “cidade inteligente”, mas a maioria cita que o objetivo é a melhoria da qualidade de vida do cidadão através do uso de tecnologia de informação e comunicação (TIC) para otimizar o uso e a integração de toda a infraestrutura da cidade.
Um método utilizado para verificar o quão uma cidade é inteligente é analisar seis dimensões:

  • Economia Inteligente: relaciona-se com a qualidade das empresas instaladas e o ambiente para o empreendedorismo;
  • População Inteligente: utiliza parâmetros de educação, emprego e renda;
  • Governança Inteligente: mede a qualidade e transparência dos órgãos públicos, além de investimentos em tecnologia;
  • Mobilidade Inteligente: facilidade de uso dos diversos modais de transporte como ônibus, metrô, carro e bicicleta;
  • Meio-Ambiente Inteligente: ligado intimamente a qualidade do saneamento básico da cidade, mede a sustentabilidade de acordo com parâmetros de poluição ambiental, taxa de reciclagem de lixo e eficiência do fornecimento de água e do tratamento de esgoto;
  • Vida Inteligente: mede a qualidade de vida da população através de parâmetros de entretenimento, segurança, cultura, áreas verdes e bibliotecas e crimes.

Do ponto de vista tecnológico as cidades inteligentes utilizam três principais conceitos:

  1. Internet das Coisas: une o mundo digital ao mundo físico. Possui três principais componentes: o hardware (por exemplo: um semáforo, um sensor ou uma câmera de vídeo); o middleware que processa e armazena os dados obtidos pelo hardware; e uma camada de apresentação dos dados aos usuários;
  2. Big Data: se refere a um conjunto de técnicas e ferramentas para o armazenamento e manipulação de um vasto conjunto de dados. Possui quatro características são marcantes: volume, variedade, velocidade e veracidade;
  3. Computação em nuvem: oferece uma infraestrutura elástica, robusta e altamente disponível para o armazenamento e processamento de dados.

Já existem várias aplicações voltadas a resolver problemas específicos, tais como melhoria e monitoramento do trânsito, redução de poluentes atmosféricos, otimização da rede elétrica e eficiência de sistemas de saúde. Na área do saneamento podemos citar o monitoramento de coleta de lixo e o gerenciamento do fornecimento de água. No entanto torna-se um desafio a integração e a comunicação entres estas aplicações, pois são concebidas de forma independente uma da outra. É neste sentido que cada vez mais cidades inteligentes adotam plataformas de software que permitem a interoperabilidade entre as diversas aplicações de forma segura.
O principal objetivo de uma plataforma é facilitar o desenvolvimento de aplicativos para a cidade. Para tanto ela deve controlar o ciclo de vida dos dados da cidade:

  • Coletar;
  • Gerenciar;
  • Processar;
  • Compartilhar.

Entretanto, neste ciclo alguns cuidados devem ser tomados para que dados críticos não sejam expostos ou roubados (privacidade e segurança). Além disso a plataforma deve ter bons níveis de:

  • Interoperabilidade: suporta equipamentos de diferentes fabricantes e com diferentes sistemas operacionais;
  • Escalabilidade: continua sendo operável em um cenário de aumento de população e consequentemente aumento no volume de dados armazenados e processados;
  • Elasticidade: aceita a variação do volume de entrada de dados. Por exemplo, dados de trânsito são muito coletados durante a hora do rush e pouco coletados durante a madrugada;
  • Sensibilidade ao contexto: neste aspecto considera-se a acessibilidade e a adaptação em tempo real em situações inesperadas;
  • Adaptabilidade: quando alguma falha ou algo inesperado acontece há sempre um “plano B” para que a plataforma continue operando;
  • Extensibilidade: tem a capacidade de aceitar novas aplicações e implementá-las facilmente;
  • Configurabilidade: limites e as prioridades de serviços podem ser modificadas para se adequar a um novo contexto, manualmente ou automaticamente.

Muitas plataformas já foram desenvolvidas ao redor do mundo. No âmbito do saneamento e de meio ambiente podemos citar:

  • OpenIoT: plataforma que suporta a criação de aplicações baseadas em Internet das Coisas e que já foi implementada em diversas cidades da Europa como Londres, Turim e Madrid. Utilizando esta plataforma pesquisadores desenvolveram um sistema para o gerenciamento de lixo de uma cidade em que sensores indicam se as cestas de lixo estão cheias ou vazias. Assim, dependendo da localização das cestas cheias, estas podem ser priorizadas para o recolhimento. A quantidade de lixo coletado e a quantidade de quilômetros rodados pelos caminhões de lixo também são coletados. Desta forma é possível analisar os dados de forma a conhecer um trajeto otimizado para cada dia do ano.
  • Concinnity: plataforma genérica para aplicações de Big Data. Em um estudo de caso com esta plataforma, utilizou-se 140 sensores de qualidade do ar para analisar o impacto das emissões de poluentes de veículos sobre as áreas mais poluídas da cidade de Londres.
  • Scallop4SC: plataforma que emprega ferramentas de Big Data para processar dados de consumo de água, energia elétrica e quantidade de lixo gerado em Prédios Inteligentes.

Referência

KON, Fábio. SANTANA, Eduardo Felipe Zambom. Cidades Inteligentes: conceitos, plataformas e desafios. Jornadas de Atualização em Informática, p. 48. Sociedade Brasileira de Computação: São Paulo, 2016. Disponível em <https://www.researchgate.net/publication/313793896>. Acesso realizado em 19/08/2020.