(English below)

 

Hình 3: Hệ thống GIS của lưới điện (màu đỏ: đường dây cao thế, màu xanh lam: đường dây hạ thế)

Phân tích dữ liệu
Bước thứ ba trong việc thực hiện dự án thành phố thông minh liên quan đến sự phát triển của môi trường phân tích, trong đó chuyển đổi dữ liệu lịch sử và thời gian thực thành dữ liệu hoạt động để cải thiện an ninh, hiệu quả và chất lượng của hệ thống đô thị. Môi trường phân tích bao gồm phần mềm kỹ thuật, quản lý và an toàn cho các hệ thống đô thị cũng như các công cụ kỹ thuật số tiên tiến như trí tuệ nhân tạo (AI). Trong các dự án thành phố thông minh, GIS cung cấp các công cụ để (i) phân tích dữ liệu không gian địa lý (phân tích khoảng cách và hướng, xử lý hình học, mô hình lưới), (ii) phân tích không gian, (iii) thống kê không gian (tự tương quan không gian và tiến trình), (iv) bề mặt phân tích (dạng bề mặt và phân tích dòng chảy, phương pháp lập lưới và nội suy) và, (v) phân tích vị trí (tính toán đường đi ngắn nhất, vị trí cơ sở).

Trực quan hóa dữ liệu tương tác
Trực quan hóa dữ liệu tương tác cho phép người dùng tương tác với các thành phần của thành phố thông minh và các bên liên quan trong một môi trường thân thiện với người dùng. Các ứng dụng web được sử dụng để tạo ra môi trường tương tác này. Việc sử dụng cửa sổ bật lên HTML cho phép người dùng truy cập nội dung dựa trên web, chẳng hạn như đồ họa được tham chiếu bởi URL. Môi trường đồ họa GIS tương tác cho phép hiển thị trực quan các thành phần đô thị và bản đồ cảm biến. Người dùng và người quản lý có thể sử dụng các bản đồ này để truy cập dữ liệu tĩnh và động liên quan đến hệ thống đô thị cũng như cập nhật dữ liệu.

Hình 4: Sử dụng GIS để hình dung thiết bị của hệ thống nước mưa trong dự án SunRise.

Lớp điều khiển
Phân tích dữ liệu của dữ liệu lịch sử và thời gian thực dẫn đến các lệnh để quản lý tối ưu và an toàn các hệ thống đô thị. Các lệnh này được truyền tới lớp điều khiển, lớp này bao gồm các thiết bị điện tử khác nhau như van thông minh, máy bơm, động cơ, công tắc, cầu dao và khóa. Hệ thống GIS cho phép hiển thị thời gian thực các thiết bị này cũng như trạng thái của chúng. Nó cũng có thể hiển thị các lỗi trong lệnh thiết bị.

Dự án thành phố thông minh SunRise
Dự án thành phố thông minh SunRise nhằm mục đích xây dựng một mô hình quy mô lớn của thành phố thông minh tại khuôn viên khoa học của Đại học Lille. Khuôn viên của trường tương đương với một thị trấn nhỏ, với 145 tòa nhà, khoảng 25.000 người sử dụng và 100km tiện ích đô thị.

Bước đầu tiên của dự án SunRise bao gồm việc thu thập dữ liệu tài sản về các tiện ích trong khuôn viên trường và tích hợp vào hệ thống SunRise GIS. Dữ liệu liên quan đến các thành phần tuyến tính như đường ống và đường dây và các thuộc tính của chúng (đường kính, vật liệu, tuổi, v.v.) cũng như các thiết bị liên quan đến tiện ích như van, vòi nước, máy bơm, trạm biến áp, hố ga và bể chứa. Hình 3 cho thấy việc sử dụng GIS cho lưới điện của khuôn viên trường. Bản đồ GIS cung cấp kiến ​​trúc lưới điện cũng như các thuộc tính của các thành phần lưới điện bao gồm đường dây điện và trạm biến áp. Hình 4 cho thấy bản đồ GIS của hệ thống nước mưa và các thiết bị liên quan (van, bộ điều chỉnh lưu lượng, bể chứa và trạm nâng).

Hình 5: Sử dụng GIS để hình dung việc bảo trì hệ thống vệ sinh trong dự án SunRise.
Hệ thống SunRise GIS cũng bao gồm dữ liệu kiểm tra và bảo trì. Hình 5 cho thấy hình ảnh của video kiểm tra hệ thống vệ sinh. Đối với mỗi thành phần của hệ thống này, nhóm quản lý có thể truy cập vào lịch sử bảo trì và các báo cáo bao gồm cả hình ảnh và video. Nhóm cũng có thể tiến hành phân tích không gian địa lý của dữ liệu bảo trì để tối ưu hóa chi phí cải tạo và bảo trì.

 

 

Hình 6: Sử dụng GIS để hình dung hệ thống giám sát mạng lưới nước uống trong dự án SunRise.

Hệ thống giám sát cũng được tích hợp trong hệ thống SunRise GIS. Hình 6 cho thấy sự giám sát thông minh của mạng lưới nước uống. Nó bao gồm đồng hồ đọc tự động (AMR) cho việc cung cấp và tiêu thụ nước cũng như đồng hồ đo áp suất. Người quản lý nhóm có thể truy cập trực tiếp thông tin về các cảm biến và trực quan hóa lịch sử tiêu thụ. Nhóm cũng có thể so sánh mức tiêu thụ của các tòa nhà và sử dụng phân tích dữ liệu để đưa ra mức tiêu thụ bất thường.

Phần kết luận
Bài báo này đã trình bày việc sử dụng GIS trong việc thực hiện các dự án thành phố thông minh. Vì các dự án thành phố thông minh dựa trên việc thu thập, phân tích, chia sẻ và trực quan hóa dữ liệu liên quan đến các hệ thống và dịch vụ đô thị, GIS cung cấp năng lực mạnh mẽ để thực hiện thành công các dự án đó. GIS cho phép các nhà quản lý thành phố thông minh sử dụng một hệ thống kỹ thuật số thân thiện với người dùng và được sử dụng rộng rãi trong việc quản lý các hệ thống đô thị. GIS đã được sử dụng trong việc xây dựng người trình diễn thành phố thông minh SunRise tại khuôn viên Đại học Lille. Việc sử dụng GIS đã tạo điều kiện cho sự hợp tác hiệu quả giữa khoảng 20 nhà nghiên cứu trẻ và ban quản lý của trường. GIS được sử dụng để lưu trữ, chia sẻ và phân tích dữ liệu liên quan đến các tiện ích trong khuôn viên trường cũng như việc bảo trì và giám sát chúng.

-----

Use of GIS in Smart City Projects - P2
Figure 3: GIS system of the electrical grid (red: high-tension line, blue: low-tension line)

Data analysis
The third step in implementing a smart city project concerns the development of the analytic environment, which converts real-time and historical data into operational data that improves the security, efficiency and quality of urban systems. The analytic environment includes engineering, management and safety software for urban systems as well as advanced digital tools such as artificial intelligence (AI). In smart city projects, GIS provides tools for (i) geospatial data analysis (distance and directional analysis, geometrical processing, grid models), (ii) spatiotemporal analysis, (iii) spatial statistics (spatial autocorrelation and egression), (iv) surface analysis (surface form and flow analysis, gridding and interpolation methods) and, (v) location analysis (shortest path calculation, facility location).

Interactive data visualization
Interactive data visualization allows users to interact with the smart city’s components and the stakeholders in a user-friendly environment. Web applications are used to create this interactive environment. The use of HTML popups enables users to access web-based content such as graphics referenced by URLs. The interactive GIS graphic environment allows the visualization of urban components and sensors maps. Users and managers can utilize these maps to access static and dynamic data concerning urban systems as well as to update the data.
Figure 4: Use of GIS to visualise the equipment of the storm-water system in the SunRise project.
Control layer
Data analysis of historical and real-time data results in commands for the optimal and safe management of urban systems. These commands are transmitted to the control layer, which includes different electronic devices such as smart valves, pumps, motors, switches, breakers and locks. The GIS system allows real-time visualization of these devices as well as their status. It could also visualise faults in device command.

SunRise smart city project
The SunRise smart city project was aimed at the construction of a large-scale model of the smart city at Lille University’s scientific campus. The campus is equivalent to a small town, with 145 buildings, about 25,000 users and 100km of urban utilities.

The first step of the SunRise project included the collection of asset data about the campus utilities and integration in the SunRise GIS system. The data concerned linear components such as pipes and lines and their attributes (diameter, material, age, etc.) as well as utilities-related equipment such as valves, hydrants, pumps, substations, manholes and tanks. Figure 3 shows the use of GIS for the electrical grid of the campus. The GIS map provides the grid architecture as well as attributes of the grid components including the electrical lines and substations. Figure 4 shows the GIS map of the storm-water system and the relevant equipment (valves, flow regulator, retention tank and lifting station).
Figure 5: Use of GIS to visualise the maintenance of the sanitation system in the SunRise project.
The SunRise GIS system also included inspection and maintenance data. Figure 5 shows images of the video inspection of the sanitation system. For each component of this system, the management team can gain access to the maintenance history and reports including images and videos. The team can also conduct geospatial analysis of maintenance data for the optimisation of renovation and maintenance costs.

Figure 6: Use of GIS to visualise the monitoring system of the drinking water network in the SunRise project.

The monitoring system was also integrated in the SunRise GIS system. Figure 6 shows the smart monitoring of the drinking water network. It includes automatic reading meters (AMRs) for the water supply and consumption as well as pressure meters. The team manager can directly access information about the sensors and visualize the consumption history. The team can also compare the consumption of buildings and use data analysis to show abnormal consumption levels.

Conclusion
This article has presented the use of the GIS in the implementation of smart city projects. Since smart city projects are based on the collection, analysis, sharing and visualisation of data concerning urban systems and services, GIS provides powerful capacities for a successful implementation of such projects. GIS allows smart city managers to utilize a user-friendly and widely used digital system in the management of urban systems. GIS was used in the construction of the SunRise smart city demonstrator at the Lille University campus. The use of GIS facilitated effective cooperation between around 20 young researchers and the campus team management. GIS was used to store, share and analyse data concerning the campus utilities as well as their maintenance and monitoring.

Geolink tổng hợp từ Gim-international.