Smart City – Made in Germany

Inhaltsverzeichnis

1. Informations- und Kommunikationstechnologie

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 65. SmartDatacenter für eine Smart City

      Jens Gerber

      Zusammenfassung

      Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Frage, welche Anforderungen an eine künftige Struktur von Datacentern aus der Umsetzung von Smart City entstehen werden, und zwar im Sinne eines umfassenden Gesamtkonzepts zur Veränderung urbaner Lebensräume durch Digitalisierung. Es wird erörtert, welche weiteren Entwicklungen in der Digitalisierung auf diese Anforderungen einwirken und auf welchem Weg eine für Smart City & Co. geeignete Struktur von Datacentern grundsätzlich geschaffen werden kann.

   3. Kapitel 66. Vom Pionier zum Profi – Konzentration auf Use Cases als Maxime der Smart-City-Strategie der Deutschen Telekom

      Markus Keller, Michael Materne

      Zusammenfassung

      Die Deutsche Telekom AG (DT) bietet ein breites Portfolio an führenden Smart-City-Lösungen in Europa und gestaltet die Entwicklung intelligenter Städte und Regionen aktiv mit. Die vielfältigen Innovationsaktivitäten basieren auf einem tiefen Verständnis der Bedürfnisse von Bürgern und Städten unterschiedlicher Größe, wirtschaftlicher und sozialer Situation sowie unterschiedlicher Digitalisierungsgrade. Mit der neuen dedizierten Smart-City-Geschäftseinheit und starken Kooperationen untermauert die DT ihre führende Rolle im Kontext Smart City mit dem Ziel, Kommunen im urbanen und ländlichen Raum auf dem Weg in die digitale Zukunft vertrauensvoll und professionell zur begleiten.

   4. Kapitel 67. GritWorld 3D-Real-Time-Digital-Smart-City-Plattform

      Alex Taube, Xiaomao Wu, Ganesh Pingale

      Zusammenfassung

      Die Plattform für eine Smart City von GritWorld setzt sich zum Ziel, allen Entscheidern und Beteiligten eine optimale Plattform der relevanten Informationen einer Stadt zu präsentieren und präzise Hilfen und Werkzeuge zur Verfügung zu stellen. Unsere Mission ist es, die einzelnen Projekte einer Stadt zum Thema Smart City zu verknüpfen, um ressortübergreifend sowohl die Kommunikation als auch die Zusammenarbeit nachhaltig zu fördern. Nur was wir Menschen sehen, können wir auch verstehen. Unser Schwerpunkt in der Visualisierung der Daten ist immer der virtuelle Zwilling der echten Stadt, der Menschen hilft, die Informationen in ihren komplexen Beziehungen zu begreifen.

   5. Kapitel 68. LoRaWAN als Treiber der digitalen Stadt

      Robert Koning

      Zusammenfassung

      Das „Internet der Dinge“ steckt noch in den Kinderschuhen. Die Verbindung von Maschinen, Sensoren und Aktoren in das Internet wurde bisher zum Teil über das Mobilfunknetz realisiert.

      Diese Vernetzung bringt jedoch einige Probleme mit sich. Anschaffungskosten sowie Abonnementgebühren für Mobilfunkmodule sind zu hoch. Die Verbindung benötigt außerdem viel Energie, weshalb ein Gerät fest am Stromnetz verkabelt sein muss. All das führt insgesamt zu einem großen ökologischen Fußabdruck sowie einem größeren Gesundheitsrisiko durch die erhöhte Strahlung von Mobilfunknetzen.

      In diesem Kontext tauchen Low Range Wide Area Networks, wie LoRaWAN, auf. In diesem Kapitel gehen wir näher auf die LoRaWAN-Übertragungstechnologie ein.

   6. Kapitel 69. Intelligent Umgeben: Ausgewählte Einblicke in 10 Jahre Bremen Ambient Assisted Living Lab

      Serge Autexier, Rolf Drechsler

      Zusammenfassung

      Seit Februar 2009 betreibt das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) am Standort Bremen das Bremen Ambient Assisted Living Lab (BAALL). Der Beitrag beschreibt eine Auswahl an Forschungen und Entwicklungen, die im Kontext des BAALLs im Bereich Assistenzsysteme für Menschen in häuslichen Umgebungen und im Alltag stattgefunden haben. Ausgehend von den ursprünglichen Motivationen für das BAALL und Anpassungen in dessen Fokussierung werden die Forschungsschwerpunkte anhand von spezifischen Projekten beleuchtet und die Vielfalt der Nutzungen der BAALL-Umgebung für Forschung, Wissenschaftsvermittlung und Nachwuchsförderung dargestellt.

   7. Kapitel 70. Maschinen fürs Gemeinwohl – Wie Algorithmen für und über uns entscheiden und was jetzt getan werden muss, um die Technologie in den Dienst der Gesellschaft zu stellen

      Carla Hustedt

      Zusammenfassung

      Algorithmen entscheiden in immer mehr Lebensbereichen für und über uns Menschen. Sie sortieren Nachrichten in den sozialen Medien, unterstützen Ärzte bei der Diagnose und der Erstellung von Behandlungsplänen und sagen Polizisten, wo sie Streife fahren sollen. Der Einsatz der Technologie bringt große Chancen mit sich: So können algorithmische Systeme menschliche Schwächen ausgleichen und uns zu effizienteren, konsistenteren und faireren Entscheidungen verhelfen. Doch Algorithmen sind von Menschen gemacht und somit nie fehlerfrei. Sie können unsere Vorurteile reproduzieren und soziale Ungleichheit verstärken. Dieser Beitrag zeigt anhand von Beispielen aus den Bereichen Bildung, Gesundheit, Sicherheit und Justiz sowie Personalwesen auf, warum es jetzt Zeit wird, zu handeln, und was wir tun können, um Algorithmen in den Dienst der Gesellschaft zu stellen.

2. Sicherheit und Resilienz

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 71. Interview: Zu unserer Sicherheit und Resilienz müssen wir alle beitragen

      Wolfram Geier, Chirine Etezadzadeh

   3. Kapitel 72. Resilienz kritischer Infrastrukturen in Smart Cities

      Robert Demmig

      Zusammenfassung

      In dem folgenden Text wird beschrieben, worum es sich bei sog. kritischen Infrastrukturen handelt und welche Sparten dazugehören. Bei diesen Einrichtungen mit wichtiger Bedeutung für das staatliche Gemeinwesen würde ein Ausfall zu Versorgungsengpässen und Störungen der öffentlichen Sicherheit führen. Neben Sektoren wie Energie, Gesundheit und Wasserversorgung gehören auch Information und Telekommunikation, Medien und Verkehr zu den kritischen Infrastrukturen. Ferner werden in dem Artikel die Schwachstellen von kritischen Infrastrukturen anhand von Beispielen beschrieben, die Bemühungen und Strategien der deutschen Betreiber sowie der Bundesrepublik als auch die Rolle des KKI e.V. als unabhängige Informations- und Dialogplattform.

   4. Kapitel 73. Kommunale Videosicherheitstechnik im Aufbruch: von der Verbrechensbekämpfung zum „Smart-City-Sensor“

      Frank Salder

      Zusammenfassung

      Im April/Mai 1996 wurde das erste Videoüberwachungssystem in Deutschland in Betrieb genommen. Seitdem hat sich viel getan. Dabei wird deutlich, dass sowohl die Entwicklungen in der Kameratechnik selbst als auch bei der Software – insbesondere durch den Einsatz „künstlicher Intelligenz“ – eine Neubewertung von „Videoüberwachung“ erforderlich machen. Der Beitrag gibt einen Überblick über die gegenwärtigen und zukünftigen Möglichkeiten im Bezugsrahmen „Smart City“ und „Safe City“ und die wesentlichen technischen Elemente. Der Leser wird unterstützt, Entscheidungen für eine zukunftssichere Planung richtig vorzubereiten.

   5. Kapitel 74. Sicherheit und Datenschutz in Smart Cities

      Dirk Loomans, Manuela Matz

      Zusammenfassung

      Ohne Sicherheit und Datenschutz ist die Smart City undenkbar und wäre ein Platz für Cyberkriminelle, Stalker und totale Überwachung. Leider sind die Überlegungen zur Sicherheit in Smart Cities noch sehr rudimentär. Es wurde aufgezeigt, dass es Sicherheitsarchitekturen bedarf, um den Herausforderungen effektiv begegnen zu können. Dabei kommt sicher auch der Blockchain eine große Bedeutung zu. Allerdings bedarf es dazu Anpassungen, damit diese auch im Umfeld Smart City und IOT tatsächlich funktioniert. Das dabei auftretende Problem der Nichtkonformität mit der DSGVO und der mangelnden „Privacy“ kann durch Methoden wie der „attribut based authentication“ überwunden werden. Wichtig bleibt, dass all diese Überlegungen bereits im Vorfeld einer Implementierung abgeschlossen sein müssen.

   6. Kapitel 75. Digitale Identität als Enabler eines Smart Citizen

      Oliver Naegele

      Zusammenfassung

      Ohne Sicherheit und Datenschutz ist die Smart City undenkbar und wäre ein Platz für Cyberkriminelle, Stalker und totale Überwachung. Leider sind die Überlegungen zur Sicherheit in Smart Cities noch sehr rudimentär. Es wurde aufgezeigt, dass es Sicherheitsarchitekturen bedarf, um den Herausforderungen effektiv begegnen zu können. Dabei kommt sicher auch der Blockchain eine große Bedeutung zu. Allerdings bedarf es dazu Anpassungen, damit diese auch im Umfeld Smart City und IOT tatsächlich funktioniert. Das dabei auftretende Problem der Nichtkonformität mit der DSGVO und der mangelnden „Privacy“ kann durch Methoden wie der „attribut based authentication“ überwunden werden. Wichtig bleibt, dass all diese Überlegungen bereits im Vorfeld einer Implementierung abgeschlossen sein müssen.

3. Beleuchtung

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 76. The Light Code – Digitalisierung der Stadtlichtplanung

      Norbert Wasserfurth

      Zusammenfassung

      „Die Codes unserer Städte sind historisch entstanden, gewissermaßen als eine kulturelle Evolution der Zeichen. Die meisten davon nehmen wir kaum bewusst wahr – wir spüren eher, dass es Orte gibt, an denen wir uns wohlfühlen. Die meisten dieser Orte kennen wir bei Tageslicht. Durch die zunehmende Verlagerung unseres Lebensrhythmus, geht es darum die 24-Stunden-Gesamtwahrnehmung der Stadt zu steuern. Lichtplanung hat hier eine große Zukunftsaufgabe.“ (Enders 2018, S. 73)

   3. Kapitel 77. Smart Lighting: Integration intelligenter Beleuchtungssysteme in Smart Cities

      Jörg van de Loo

      Zusammenfassung

      Dieser Artikel beschreibt den Beitrag von Smart Lighting zur Smart City. In Bezug auf die Außenbeleuchtung in Städten wird dabei wird auf Technologien und Funktionen eingegangen, die sich zum einen mit der Beleuchtungsaufgabe direkt befassen, zum anderen eine vorhandene Infrastruktur nutzen und andere Aufgaben wie Laden, Wi-Fi oder Überwachung mit erledigen können. Zur Erfüllung der Beleuchtungsaufgabe kommen Lichtmanagementsysteme zum Einsatz, die Leuchten miteinander vernetzen und eine zentrale Steuerungs- und Monitoringfunktion ermöglichen. Licht wird nur noch dort und in der Intensität verbraucht, wie es benötigt wird. Auf diese Weise werden Energie- und Wartungsaufwände minimiert.

   4. Kapitel 78. Die intelligente Straßenlaterne als Ankerpunkt für innovative Smart-City-Konzepte

      Michael M. Schwarz

      Zusammenfassung

      Straßenlaternen eignen sich perfekt als Träger für intelligente Smart-City-Komponenten, da sie drei wesentliche Vorteile besitzen: Sie sind nahezu überall im Stadtbild vorhanden, direkt an der Straßenseite platziert und verfügen bereits über eine vorhandene Stromzufuhr. Dadurch kann einfach und kostengünstig der Leuchtkopf mit Sensortechnologie nachträglich bestückt oder eine externe Sensoreinheit direkt an den Masten angebracht werden. Die verschiedenen Funktionsbausteine der Sensoren sammeln unter anderem Bewegungs-, Umwelt- und Objektdaten. Diese Daten werden in einer Middleware gebündelt und an ein – oder auch mehrere – Backend- und Plattformsysteme übermittelt. Städte können diese Daten dann entsprechend analysieren, ihren Bürgern und anderen Stakeholdern zur Verfügung stellen und gezielte Handlungen einleiten, um dadurch die unterschiedlichen Herausforderungen der Urbanisierung zu adressieren.

4. Geoinformationssysteme und Umweltdaten

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 79. Geonetzwerk.metropoleRuhr – die Metropole Ruhr digital verbinden

      Carina Feske

      Zusammenfassung

      Seit 2013 vernetzen sich die Städte und Kreise der Metropole Ruhr in einer gemeinsamen Kooperation, dem Geonetzwerk.metropoleRuhr. Geoinformationen, verstanden als Datenrohstoff, werden veredelt, regional einheitlich bereitgestellt und in smarten Anwendungen veröffentlicht. Dies ist nur durch eine enge Kooperation und Wissenstransfer über Verwaltungsstrukturen hinweg möglich, gefördert und moderiert durch die Geschäftsstelle des Netzwerks, angesiedelt beim Regionalverband Ruhr (RVR). Dabei ist es erklärtes Ziel, innovative Ideen umzusetzen und Mehrwerte für die Bevölkerung in der gesamten Region zu schaffen. Neben Anwendungen und Projekten wie der Bebauungsplanübersicht, der Luftbildkooperation und regionalem Radroutenspeicher gilt es als gemeinsames Verständnis der Beteiligten, auf Open-Source-Produkten aufzubauen und unter offenen Standards zu arbeiten. So können die erarbeiteten Softwarelösungen genauso wie die erstellten Daten offen und transparent einem breiten Anwenderkreis zur Verfügung gestellt werden.

   3. Kapitel 80. Mit 3-D-Geodaten zur Smart City

      Frederik Hilling

      Zusammenfassung

      Anhand von drei im Rahmen dieses Kapitels vorgestellten Themenfeldern wird aufgezeigt, welche Mehrwerte semantische 3-D-Stadtmodelle in Verbindung mit modernen, webbasierten Geoinformationssystemen für Smart-City-Anwendungen bieten. Inhaltlich werden dazu mit Solar- und Gründachkatastern zwei Applikationen konkret vorgestellt. Darüber hinaus wird ein umfassender Einblick in die Möglichkeiten von 3-D-Geoinformationen im Kontext von Planungsaufgaben und Bürgerbeteiligung gegeben.

   4. Kapitel 81. Umweltbeobachtungen für Smart Cities

      Erik Sucksdorff, Mikko Laakso, Iiro Salkari

      Zusammenfassung

      In diesem Artikel behandeln wir Smart-City-Anwendungen, die sich auf Umweltbeobachtungen beziehen, stellen eine entsprechende Architektur zur Erfassung und Vernetzung dieser Daten vor und zeigen, wie Vaisala sich einbringt. Weltweit müssen sich große Städte den Herausforderungen von Megastädten stellen, zu denen steigende Kosten für gesunde Wohnumgebungen, eine veränderte Rolle des öffentlichen Sektors, einhergehend mit Haushaltsdefiziten sowie Privat-Öffentliche-Partnerschaften gehören. Um diese Herausforderungen zu meistern, werden große Städte zunehmend smart, wobei das Wort „smart“ die Durchsetzung digitaler oder innovativer Technologien, eine effizientere Nutzung vorhandener Daten und traditioneller Infrastruktur sowie die intelligente Einbindung verschiedener Interessenvertreter und den verbesserten Informationsaustausch für den operationellen Bereich beinhaltet.

   5. Kapitel 82. Panoramabilder für smarte Städte

      Michael Arthen

      Zusammenfassung

      CycloMedia bietet seinen Kunden ein digitales Planungsfundament durch lagegenaue, aktuelle und dreidimensionale 360°-Aufnahmen. Objekte, die eine Stadt charakterisieren, wie Straßenbeleuchtung, Verkehrsschilder oder Straßen können auf Grundlage des digitalen Bildmaterials analysiert, inventarisiert und im nächsten Schritt miteinander vernetzt werden. Digitalisieren – Vernetzen – Automatisieren: auf einen kurzen Nenner gebracht ist das der Weg zur smarten und digitalen Stadt, und CycloMedia bietet dazu das „Starter-Kit“. Namhafte deutsche Großstädte haben sich für den Einsatz der CycloMedia-Lösung entschieden, einen digitalen Zwilling aufzubauen, der die Basis für eine innovative Stadtplanung bildet.