Da die Stadtbevölkerung wächst und die Anforderungen an die Infrastruktur zunehmen, setzen Städte auf der ganzen Welt auf das Internet der Dinge (IoT), um intelligenter und nachhaltiger zu werden und besser auf die Bedürfnisse der Bürger eingehen zu können. IoT-Technologien ermöglichen die Datenerfassung und -analyse in Echtzeit, so dass die städtischen Systeme effizienter und anpassungsfähiger arbeiten können.

Was macht eine Smart City im Zeitalter des Internets der Dinge aus?

Intelligente Städte integrieren digitale Technologien in städtische Systeme, um die Lebensqualität der Einwohner zu verbessern, die Ressourcennutzung zu optimieren und die öffentlichen Dienstleistungen zu verbessern. Dieser Wandel ist Teil eines umfassenderen Wandels im Sinne von Industrie 4.0, der cyber-physische Systeme, Automatisierung und Datenaustausch in Echtzeit kombiniert. Im Mittelpunkt dieses Wandels steht das Internet der Dinge (IoT) - Netze verbundener Geräte, die Daten miteinander austauschen, um fundierte Entscheidungen zu treffen und zu automatisieren.

Die wichtigsten IoT-Anwendungen, die heute Smart Cities vorantreiben

Bei intelligenten Städten geht es nicht nur um Technologie, sondern um die Nutzung von Daten und Konnektivität, um Städte lebenswerter, widerstandsfähiger und nachhaltiger zu machen. Das Internet der Dinge ermöglicht dies, indem es Intelligenz in alltägliche Systeme einbettet: Ampeln, Wasserzähler, Mülleimer und sogar Straßenlaternen werden zu Datenquellen, die Echtzeitentscheidungen und langfristige Planungen ermöglichen.

Nachfolgend sind fünf Schlüsselbereiche aufgeführt, die durch Fortschritte in der IoT-Technologie zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Optimierung von Ressourcen ermöglicht werden:

  • Intelligente Verkehrs- und Verkehrsmanagement-
    : In Ampeln und Straßen eingebaute IoT-Sensoren erfassen Daten, die zur Steuerung von Staus genutzt werden können, wodurch Emissionen gesenkt und die Fahrzeiten verkürzt werden. Echtzeitdaten ermöglichen eine dynamische Verkehrsführung und die vorausschauende Instandhaltung der Infrastruktur.
  • Abfallwirtschaft
    IoT-fähige Abfallbehälter und Abfallsammelsysteme ermöglichen optimierte Abholrouten und -zeitpläne, wodurch der Kraftstoffverbrauch gesenkt und die Abfallentsorgung verbessert werden kann.
  • Energieeffizienz-
    e Intelligente Stromnetze und vernetzte Zähler ermöglichen eine bessere Energieverteilung und Verbrauchsüberwachung und helfen Städten dabei, den Verbrauch zu senken und erneuerbare Energiequellen zu integrieren.
  • Überwachung der Wasser- und Luftqualität
    Sensoren können Schadstoffkonzentrationen und die Wasserqualität überwachen und so rechtzeitige Maßnahmen sowie politische Anpassungen zum Schutz der öffentlichen Gesundheit ermöglichen. Durch die Nutzung von Echtzeitdaten zur Erkennung von Anomalien sowie die Überwachung von Wasserdurchfluss und -druck werden vorausschauende Wartung und automatisierte Reaktionen ermöglicht.
  • Öffentliche Sicherheit und Notfallmanagement
    IoT-Geräte wie Überwachungskameras, Schussmelder und vernetzte Notfallsysteme können das Situationsbewusstsein verbessern und die Reaktionszeiten verkürzen. Diese Technologien ermöglichen einen schnelleren Datenaustausch und automatisierte Warnmeldungen, wodurch Einsatzkräfte in kritischen Situationen schneller und effektiver handeln können.

Die Auswirkungen des IoT auf die Nachhaltigkeit in Smart Cities

Durch die Rolle des IoT in intelligenten Städten tragen diese Technologien erheblich zur Erreichung von Nachhaltigkeitszielen bei, indem sie den Ressourcenverbrauch (z. B. Wasser und Energie) reduzieren, die Treibhausgasemissionen senken und die öffentliche Gesundheit verbessern. Die Konvergenz von IoT, KI und Big Data ermöglicht Echtzeit-Entscheidungen und die Entwicklung von Strategien durch datengestützte Erkenntnisse, die die infrastrukturelle Integrität einer Stadt verbessern. Wie in einem umfassenden, in der Zeitschrift Energy Informatics veröffentlichten Bericht hervorgehoben wird, nutzen Smart Cities diese Technologien zunehmend zur Optimierung von Energiesystemen, Verkehrsnetzen, Abfallmanagement und Gebäudebetrieb, die alle für das Erreichen ökologischer Nachhaltigkeit von entscheidender Bedeutung sind.

Neben der Unterstützung von Nachhaltigkeitszielen spielt das Internet der Dinge auch eine wichtige Rolle bei der Förderung von Klimaanpassungsstrategien in Smart Cities. Durch die Möglichkeit der Umweltüberwachung in Echtzeit - etwa durch die Verfolgung von Temperaturschwankungen, Luftqualität und Überschwemmungsrisiken - helfen IoT-Systeme den Städten, klimabedingte Herausforderungen besser zu antizipieren und darauf zu reagieren. Diese Technologien unterstützen Frühwarnsysteme, leiten Infrastruktur-Upgrades an und informieren über Stadtplanungsentscheidungen, die die Widerstandsfähigkeit gegen extreme Wetterereignisse und langfristige Klimaveränderungen verbessern. Infolgedessen können Städte gefährdete Bevölkerungsgruppen besser schützen, die Wiederherstellungskosten senken und die Kontinuität wichtiger Dienstleistungen aufrechterhalten.

Die wichtigsten Herausforderungen beim Ausbau der IoT-Infrastruktur für Smart Cities

Die Vision der intelligenten Städte ist zwar überzeugend, doch der Weg zur Verwirklichung ist komplex. Die Städte stehen vor verschiedenen technologischen und infrastrukturellen Herausforderungen, die bewältigt werden müssen, um intelligente Lösungen effektiv zu skalieren.

1. Ständig aktive Geräte benötigen extrem power
power. Die Infrastruktur von Smart Cities stützt sich auf IoT-Geräte, die ununterbrochen in Betrieb sind, wie beispielsweise Verkehrssensoren, Luftqualitätsmessgeräte und intelligente Beleuchtungssysteme. Viele dieser Geräte sind batteriebetrieben und befinden sich an schwer zugänglichen Orten, weshalb Energieeffizienz entscheidend ist, um den Wartungsaufwand zu minimieren und die Lebensdauer zu verlängern. Diese Geräte benötigen zudempower , um Daten zuverlässig zu übertragen, ohne die Energiereserven zu erschöpfen.

Die Lösung von GF: Der „
“ 22FDX+ ist für power extrem geringem power ausgelegt, sodass Geräte mit weniger Energie länger laufen können. Er eignet sich ideal für batteriebetriebene Anwendungen, die ständig aktiv sind, und unterstütztpower , sodass Geräte verbunden bleiben und gleichzeitig Energie sparen. Die „Active Body Biasing“-Funktion der Plattform senkt den power weiter, verbessert die Echtzeit-Reaktionsfähigkeit und minimiert den Wartungsaufwand, was sie ideal für skalierbare Smart-City-Anwendungen macht.

2. Komplexes power über verschiedene Systeme hinweg
Von Ladestationen für Elektrofahrzeuge bis hin zu automatisierten Verkehrssteuerungen – Smart Cities integrieren eine Vielzahl von Systemen, von denen jedes seine eigenen Anforderungen an Spannung und Zuverlässigkeit stellt. Die effiziente Steuerung power all diese Systeme power stellt eine große Herausforderung dar.

Die Lösung von GF:
BCDLite ermöglicht robuste Mixed-Signal-Designs durch die Integration von Nieder- und Hochspannungskomponenten auf einem einzigen Chip. Mit seiner bewährten Zuverlässigkeit in Automobilqualität unterstützt es power kompaktes, skalierbares power für kritische Infrastrukturen wie intelligente Straßenlaternen und Ladestationen für Elektrofahrzeuge.

3. Datensicherheit und ständige Konnektivität
Angesichts von Millionen vernetzter Geräte, die Daten übertragen, müssen Smart Cities für sichere,power sorgen, die einen unterbrechungsfreien Betrieb gewährleisten und sensible Informationen schützen.

Die Lösung von GF:
Die integrierten RRAM- und eMRAM-Technologien von GF bieten sicheren power mit extrem geringem power für Geräte, die ständig in Betrieb sind. Diese Plattformen ermöglichen die On-Chip-Integration von Speicher, verbessern die Energieeffizienz und unterstützen die sichere Speicherung von Anmeldedaten und kryptografischen Schlüsseln.

4. Echtzeit-Stadtdaten durch Sensorfusion
Smart Cities benötigen ein Echtzeit -Lagebild auf Basis vielfältiger Sensordaten – Audio, Bildgebung, Radar –, um die öffentliche Sicherheit, das Verkehrsmanagement und die Umweltüberwachung zu unterstützen.

Die Lösung von GF:
Die 22FDX+-Plattform von GF unterstützt multimodale Sensorfusion und Edge-KI und ermöglicht so die Echtzeitauswertung komplexer städtischer Umgebungen. Dank ihrer vollständigen SoC-Integration und ihrer HF-Fähigkeiten eignet sie sich ideal für Anwendungen im Bereich der intelligenten Infrastruktur, wie beispielsweise die Erkennung von Schüssen und autonome Verkehrssysteme.

Gemeinsam ermöglichen diese Plattformen den Städten, eine intelligente Infrastruktur zu schaffen, die den Energieverbrauch senkt, die Mobilität verbessert und langfristige Nachhaltigkeitsziele unterstützt.

Die Zukunft der Smart Cities: IoT, KI und Edge-Computing

Die Konvergenz von IoT, KI und Edge Computing beschleunigt die Smart-City-Agenda. Für die Akteure der Branche bedeutet dies neue Möglichkeiten in den Bereichen Infrastruktur, Analytik und Dienstleistungen. Für die Befürworter der Nachhaltigkeit bedeutet es umsetzbare Erkenntnisse und messbare Fortschritte bei der Erreichung der Klimaziele.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie GF die Zukunft intelligenter Städte durch nachhaltige Technologien gestaltet, lesen Sie die neuesten Erkenntnisse in unserem Nachhaltigkeitsbericht und entdecken Sie, wie unsere Plattformen technologische Lösungen für den Menschen vorantreiben.

Anand Rangarajan ist Director, End Markets, bei GlobalFoundries mit Schwerpunkt auf Edge-KI und Rechenleistung. Zu seinem Aufgabenbereich gehören verschiedene Segmente wie Smart Home, Wearables, Augmented-Reality-Headsets und -Brillen, Asset-Tracking, Sensorfusion und Gesundheitsüberwachung. Er arbeitet mit Kunden und anderen Interessengruppen zusammen, um das Wertversprechen von GF für diese innovativen Anwendungen im Bereich Edge- und KI-Rechenleistung zu verbessern. Vor seiner Tätigkeit bei GF war er als Produktmanager bei Microchip tätig.