Blog

Giderek daha sıcak, kalabalık ve çekişmeli bir hâl alan, küçük bir dünyada yaşıyoruz. İnsanlığın doğal kaynakları tüketim odaklı kullanması ve bu duruma bağlı olarak iklim krizinin dünya atmosferi üzerindeki etkisi var olma mücadelemizi yoğunlaştırırken aynı zamanda altyapımızı, temiz gıdaya ulaşımı ve yaşam kalitemizi de tehdit ediyor.

Doğaya karşı takındığımız tavrın sürdürülebilir olmadığı her geçen gün daha da açık bir şekilde ortaya çıkıyor. Bununla birlikte umut verici olan şu ki, geçtiğimiz yıllarda hastalıklarla, yoksullukla ve cehaletle mücadelede büyük ilerleme kaydettik. Şimdi, küresel ısınma ve insan faaliyetlerinin dünya ve insanlığın geleceği üzerindeki zararlı sonuçları konusunda daha fazla ilerleme kaydetmek için acilen çaba göstermeye başlamalıyız.

Bu zorluklarla yüzleşmek elbette insanları ve gezegeni çıkarlar noktasında eşit seviyeye koyan yeni bir iş yaklaşımı gerektiriyor. Ancak aynı zamanda büyüyen bu sorunları çözmek için yenilikçi teknoloji yaklaşımlarına da çağrı yapıyor. Bu amaçla, gelişmiş yazılımlı sensörler ve diğer cihazlarla bir iletişim ağındaki birleştiren Nesnelerin İnterneti’nin (IoT) dünyamızı daha iyi bir şekilde dönüştürmemize nasıl yardımcı olabileceğini görmeye başlıyoruz.

Aslında, gelişmiş veri analitiğinin yanı sıra, IoT özellikli cihazlar ve sensörler, dünyanın en büyük şehirlerinden bazılarında hava kirliliğini azaltmak, daha akıllı tarım ve gıda tedarik sistemleri oluşturmak, hatta ölümcül virüslerin tespitini ve kontrol altına alınmasını sağlamak için kullanılıyor.

Dünya nüfusunun yarıdan fazlası artık şehirlerde yaşıyor; 1960’larda bu oran yalnızca yüzde 34’tü. Birleşmiş Milletler’e göre yüzyılın ortalarına gelindiğinde bu rakam yüzde 66’ya ulaşabilir. İklim değişikliğine büyük ölçüde şehirler neden oluyor ve bazıları, artan deniz seviyeleri ve giderek şiddetlenen hava olayları nedeniyle iklim değişikliğinin etkilerini oldukça yoğun bir şekilde hissediyor.

Ancak şehirler aynı zamanda hızlı, rahat, sürdürülebilir ulaşım sistemleri, güvenlik sistemleri, aydınlatma ve verimli, konforlu binalar gibi şehirleri çekici kılan IoT tabanlı akıllı şehircilik çalışmaları için de harika kuluçka merkezleridir. Örneğin Barselona’da sensörlere, yazılıma ve veri analizi platformuna bağlı, şehir çapında bir Wi-Fi ve bilgi ağı; şehrin akıllı su teknolojisi, otomatik sokak aydınlatması ve yeşil alanlarda uzaktan kontrol edilebilen bir sistem sağladı. IoT destekli bu kentsel hizmetlerin sonucu olarak trafik sıkışıklığı ve buna bağlı kirliliğin yanı sıra su ve enerji kullanımı da önemli ölçüde azaldı.

Bir başka örnek de şehrin sokaklarına kurulan “Nesneler Dizisi” düğümleri adı verilen sensörlerden oluşan bir ağ ile şehir çapında bir uç bilgi işlem çalışmasını test eden Şikago. Düğümler şehir için bir tür “formda kalma takipçisi” görevi görüyor; bilgileri kullanıcı gruplarının çeşitli uygulamalar için kullanabileceği açık bir veri portalına göndermeden önce hava kalitesi, iklim, trafik ve diğer ölçümler hakkında veri topluyor. Las Vegas, darboğazları düzeltmek ve havaya karbondioksit yayan boşta kalan araçları düzeltmek için IoT’nin trafik akışını iyileştirmesi üzerine bahse giriyor.

Güney Kore’nin gelişmekte olan akıllı şehri Songdo binalarının, ulaşım sisteminin ve altyapının mümkün olduğu kadar verimli olmasını sağlamak ve kaynakları optimize etmeye yardımcı olmak için geniş IoT ağları etrafında inşa ediliyor.

Nesnelerin İnterneti aynı zamanda şehirlerin halk sağlığını iyileştirmesine de yardımcı olabilir. Yakın zamanda yapılan bir araştırma, kirli hava ve suyun yalnızca 2015 yılında 9 milyon ölüme yol açtığını ortaya koydu. Bu nedenle, Delhi ve Pekin gibi kronik olarak sağlıksız havaya sahip şehirler, partikül seviyeleri tehlikeli derecede yüksek olduğunda sakinleri uyarmak için tasarlanmış sensör ağlarından yararlanmaya başlıyor.

Kirli hava, Londra’daki High Street’i de kaplıyor. Öyle ki yılda 9.000’e kadar ölüm, hava kirliliğine bağlanıyor.  Soruna çözüm sağlamak amacıyla bölgede bisikletli kuryelere ve araç filolarına dağıtılan ağ bağlantılı hava kalitesi sensörleri test ediliyor. Verileri bluetooth aracılığıyla akıllı telefonlara aktaran sensörler vasıtasıyla şehirdeki hava kirliliği seviyelerini gösteren gerçek zamanlı haritalar oluşturulmasına olanak sağlanıyor.

Oakland, California’da özel sensörler taşıyan Google Street View araçlarından oluşan bir filo kullanılarak hava kirliliğinin son derece ayrıntılı, blok blok bir haritası oluşturuldu. Sensör ağlarını kullanan mobil teknoloji, bu modelin uygulandığı alanı genişleterek kirliliğin kaynaklarının kontrol altında tutulabilmesi veya ortadan kaldırılması için hava kalitesinin tehlikeli boyutlarda düştüğü bölgelerin belirlemesini sağlıyor.

Büyük tarım işletmelerinden küçük organik çiftçilere kadar dünyanın her yerindeki ve her büyüklükteki yetiştiriciler, kullanılan su miktarını azaltmak için Nesnelerin İnterneti’ni devreye sokuyor ve gübre veya ihtiyaç duydukları diğer girdileri sağlarken, aynı zamanda atıkları azaltıyor ve ürünlerinin kalitesiyle verimini artırıyor. Spesifik uygulamalar, sensörlerin kurulumundan ekili arazilerdeki mikro iklimlerin takip edilmesine, raf ömrünü uzatmak ve israfı ortadan kaldırmak amacıyla çabuk bozulan mallar tarladan depoya taşınırken sıcaklık ve nemin yakından izlenmesine kadar geniş bir yelpazede fayda sağlıyor.

Özellikle son zamanlarda yaşanan kuraklık, birçok yetiştiriciyi suyu daha akıllıca kullanmanın yollarını aramaya zorladı ve teknoloji sağlayıcıları bu noktada IoT araçlarını devreye soktu. Sonuç; gerçek zamanlı koşulları anlamak için drone görüntülerinden toprak sensörlerine kadar her şeyi kullanan hassas tarım çözümlerinden oluşan bir ürün grubu oldu. Hassas tarım, çiftçilerin verimi düşürmeden su ve gübre kullanımını yüzde 40’a kadar azaltmasını sağlayabilir.

Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü’ne göre, her yıl üretilen gıdanın yaklaşık üçte biri tedarik zincirinin herhangi bir yerinde kayboluyor veya israf ediliyor. Bu, büyüyen bir gezegen için 1,4 milyar tonluk besin kaybı anlamına geliyor. Nesnelerin İnterneti mahsul kayıplarını en aza indirebilir ve gıda endüstrisinin daha üretken olmasına yardımcı olabilir.

Örneğin gelişmiş kameralar, sensörler, hava durumu istasyonları ve yapay zekânın bir kombinasyonu aracılığıyla çiftçilerin mahsul hastalığı gibi sorunlara hızlı bir şekilde müdahale etmesine yardımcı olunurken aynı zamanda üretkenlik üçte bir oranında artırılabiliyor. Kaliforniya Üniversitesi Davis’ten Profesör Shrini Upadhyaya, yaprak sağlığını sürekli olarak izleyen ve çiftçilerin tam olarak nerede ve ne kadar sulama yapmaları gerektiğini bilmelerine yardımcı olan kablosuz bir sensör sistemi tasarladı. Afrika’nın kırsal kesimlerinde dahi israfı azaltmak, operasyonları iyileştirmek ve tedarik zincirlerini dijitalleştirmek ve pazar verilerine hızlı bir şekilde erişmesi gereken küçük çiftçileri desteklemek amacıyla mobil teknoloji ve büyük veri platformları kullanılmaya başladı.

Nesnelerin İnterneti doktorların hastalardan sürekli izleme ve ölçüm yoluyla topladıkları sağlıkla verilerine daha hızlı erişmesine yardımcı olarak sağlık sektörüne ciddi bir ivme kazandırabilir. Giyilebilir internete bağlı sensör cihazları giderek daha uygun fiyatlı, kompakt ve güvenilir hale geliyor. Bu verilerin nasıl korunacağı ve doktorların bu verileri en iyi şekilde nasıl kullanabilecekleri konusunda ciddi endişeler olsa da, giyilebilir cihazlar oldukça umut vericidir.

Teknoloji aynı zamanda doktorların ve diğer sağlık çalışanlarının yalnız yaşayan hastaların günlük sağlık durumlarını izlemelerine de giderek daha fazla yardımcı oluyor. Evin her yerine monte edilen sensörler ve hatta evdeki robotik asistanlar, bakımları altındaki yaşlı bir hastanın ilacını almaması veya yatak odasından çıkmaması gibi durumlarda belirlenen kişileri metin yoluyla uyarabiliyor.

Mobil teknolojinin kullanımı arttıkça, sağlık çalışanları da derin zorlukların üstesinden gelmek için yeni uygulamalar belirliyor. Batı Afrika’daki 2015 Ebola salgınına yanıt olarak Scripps Translational Science Institute, kalp atış hızını, kandaki oksijen doygunluğunu, solunum hızını ve sıcaklığı izlemek için entegre sensörlere sahip bir ürünü test etmek üzere tıbbi cihaz şirketlerini bir araya getirdi. Bluetooth üzerinden veri aktarımı yapan cihaz, enfekte olabilecek kişilerle fiziksel etkileşimi azaltıyor.

Meme kanseri kadınlar arasında en sık görülen kanser türüdür. Tarama ve tedaviler hastalığı daha az ölümcül hale getirse de mamografi cihazları, hastalık ilerleyene kadar tümörü tespit edemeyebilir ancak Amerikalı bir şirket tarafından geliştirilen iTBra, zaman içinde göğüs dokusunda meydana gelen sıcaklık değişikliklerini izlemek için gömülü sıcaklık sensörlerini kullanıyor. Veriler kablosuz olarak kullanıcının cep telefonuna iletiliyor ve belirlediği hekim ya da sağlık kuruluşuyla güvenli bir şekilde paylaşılıyor. Doktorlar, bu verilere makine öğrenimi ve tahmine dayalı analitik uygulayarak, erken evre meme kanserinin göstergesi olan anormal kalıpları tanımlayıp sınıflandırıyor. Ürün meme kanseri oranlarının son derece yüksek olduğu Asya’da test edilmekle birlikte dünya çapındaki tüm kadınlar için umut vaat ediyor.

Bunlar IoT’nin vatandaşların refahını artırmaya yardımcı olmak için şehirlere, tarıma ve sağlık hizmetlerine sağladığı katkılardan sadece birkaçı. Sonuçta Nesnelerin İnterneti sadece nesneleri birbirine bağlamakla ilgili değil, aynı zamanda kullanıcıların daha bilinçli, veriye dayalı kararlar almalarını sağlamakla da ilgili. İster Almanya’da kalabalık bir cadde ister Liberya’da tozlu bir yol olsun, IoT teknolojisi hayata dokunmanın bir yolunu daima buluyor.

Makale, blogs.cisco.com’dan alınarak sadeleştirilmiştir.

Orijinal makale için: Innovation, IoT for Good: How the Internet of Things is Transforming Our World for the Better-Maciej Kranz

İklim değişikliği Dünya’mıza ciddi zararlar vermeye başladı. Geçtiğimiz yüzyılda dünyanın manzarası büyük ölçüde değişti ve gezegenimizin geleceği yükselen deniz seviyeleri, aşırı hava olayları ve hızlı kentleşme nedeniyle tehdit altında. Şehirlerimiz büyüyor ve nüfuslarıyla birlikte sorunları da artıyor.

Şu anda dünya nüfusunun %55’inden fazlası şehirlerde yaşıyor. Birleşmiş Milletler istatistikleri bu oranın 2050 yılına kadar %70’e çıkacağını öngörüyor. Artan kentsel nüfus, şehir yönetimleri için kendi payına düşen sorunları ortaya koyuyor; ancak iklim krizinin etkileriyle birleştiğinde durum daha ölümcül ve yönetimi daha da zor hale geliyor.

Kentler; Kentsel Isı Adası[1] etkisinin etkilerinin hafifletilmesi, artan hava kirliliğinin ve hastalıkların hızla yayılmasının önlenmesi, yönetişim gibi gerekli kamu hizmetlerinin sağlanması gibi nüfus patlaması beraberinde gelen sorunlarla baş etmeye çalışırken; ulaşım, arındırma ve sağlık hizmetlerinin yanı sıra, bir zamanlar olduğu gibi kabul edilen kaynakları da yönetmek zorunda kalacaklar. Temiz suya erişimse en acil çözülmesi gereken sorun kaynağıdır.

Rekor düzeydeki yüksek sıcaklıklar ve aşırı hava olaylarının yanı sıra iklim krizinin yol açtığı diğer engeller yüzünden su kıtlaşıyor. Aslında araştırmalar, dünyanın büyük bir bölümünün kuraklıkla karşı karşıya olduğunu ve daha da kötüsü, gezegen genelinde 1,2 milyara yakın insanın hâlihazırda su kıtlığı olan bölgelerde yaşadığını gösterdi.

Eğer koruyucu önlemler alınmazsa daha fazla insan şehirlere taşındıkça, su hızla daha da değerli ve ulaşılması zor bir meta haline gelecektir. Ancak kentsel alanlarımızı su kıtlığından koruyabilmemiz için önce kuraklığın tam olarak ne olduğunu anlamamız gerekiyor.

[1] Kentsel Isı Adası etkisi, şehirdeki ortalama hava sıcaklığı değerlerinin kırsal alanlara göre daha yüksek olmasıdır.

Kuraklığı, uzun süreli kuru havaların ardından ortaya çıkan su kıtlığına, mahsulün zarar görmesine ve orman yangınlarına neden olan doğal bir durum olarak düşünmek kolaydır. Kuraklığa uzun süre yağış görülmemesi neden olabilir, ancak bu birçok potansiyel nedenden yalnızca biridir. Aşırı ve bilinçsiz kullanım ve yanlış yönetim de kuraklığın diğer temel nedenleridir. Bu faktörlerden dolayı kuraklığın her yerde, her iklimde ve her koşulda meydana gelmesi mümkündür. Kuraklığın 150’den fazla farklı tanımı olduğundan, anlaşılması zor bir tehdittir. Neyse ki modern bilim kuraklığı dört ayrı kategoriye ayırmıştır:

Meteorolojik Kuraklık

Meteorolojik kuraklık, bir bölgenin hava durumu ve coğrafyasıyla doğrudan bağlantılı bir kuraklıktır. Meteorolojik kuraklıktan etkilenen alanlar genellikle yıl içinde çok az yağış alır ve yağış seviyeleri önceki dönemlerin ortalamasının altına düştüğünde kuraklık yaşanmaya başlar.

Tarımsal Kuraklık

Tarımsal kuraklık, bitkiler ve besin kaynakları için gerekli olan su ile ilgilidir. Hava olayları, azalan yeraltı suyu ve rezerve edilen su kaynaklarının seviyelerindeki düşüş veya suyun yanlış yönetimi gibi bir dizi faktör kuraklığa neden olabilir. Su eksikliği, bir bitkiye olgunlaşmasının çeşitli aşamalarında zarar verebilir ve mahsulün verimini önemli ölçüde etkileyerek gıda kıtlığına ve ekonomik sorunlara neden olabilir.

Hidrolojik Kuraklık

Hidrolojik kuraklık, düşük su seviyelerini tanımlayan bir kuraklık türüdür. Diğer etkenlerin yanı sıra meteorolojik kuraklık, yağış eksikliği ve yeraltı suyu seviyesinin azalmasından kaynaklanabilir.

Sosyoekonomik Kuraklık         

Sosyoekonomik kuraklık, arz ve taleple ilgili dengeyi konu edinen geniş bir terimdir. Bu tür kuraklık, talebin arzı aştığı durumlarda ortaya çıkar. Vatandaşların günlük ihtiyaçları için suya erişiminin olmamasından hidroelektrik barajların düşük su seviyeleri nedeniyle enerji üretemediği durumlara kadar her şeyi içerebilir.

Görüldüğü gibi kuraklığın pek çok farklı türü var ve bu kuraklık türlerinin tümü şehirlerimizde yıkıcı su kıtlığına yol açabilir ve su eksikliğinin kentsel alanlar için korkunç sonuçları olabilir.

Şehirler tarım alanlarına göre çok daha az su tüketiyor olsa da artan nüfus ve artan talep, su arzının talebi karşılayamaması nedeniyle daha fazla insanı risk altına sokuyor.

Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerinin (CDC) yaptığı araştırmaya göre kuraklık ve su kıtlığı kentsel halk sağlığı üzerinde büyük bir etkiye sahip. Bu etkiler çeşitli şekillerde ortaya çıkabilir:

Sağlık

Su kıtlığı sağlıkla ilgili birçok soruna neden olabilir . Kuru toprak, kontrol edilemeyen yangınlar ve toz fırtınaları havadaki parçacık seviyesinin yükselmesine neden olur. Topraktaki sporlar havaya uçtukça hastalıklar daha hızlı ve daha geniş bir alana yayılabilir. Benzer şekilde kuraklık zamanlarında vatandaşlar su tasarrufu sağlamak için gerekli sağlık bilgisi rutinlerinden vazgeçerek bulaşıcı hastalıkların yayılmasını arttırabilir.

Daha da kötüsü, bir zamanlar güçlü bir akışa sahip olan su kütleleri, sivrisinekler ve sivrisineklerin yol açtığı hastalıklar için mükemmel üreme alanı olan durgun su birikintilerine dönüşür.

Sanitasyon

Sanitasyon, hem su kıtlığı hem de aşırı yağış sonrası görülebilen su baskını nedeniyle kolayca dengeyi bozabilecek hassas bir konudur. Su baskınlarında altyapı çökebilir ve kanalizasyon suyu şehir sokaklarına dağılabilir ve daha kötüsü şebeke suyuna karışabilir. Kuraklık zamanlarında hem vatandaşlar hem de yöneticiler atıkların uygun şekilde bertaraf edilmesi, arıtılması ve taşınması için gereken sudan yoksun kalabilir ve bu da sağlık sorunlarını beraberinde getirir.

Enerji

Su kıtlığı aynı zamanda enerji maliyetlerinde de önemli artışlara neden olabilir. Elektrik üretimi geniş su kaynakları gerektirir. Termik santrallerin çalışması için çok büyük miktarda suya ihtiyaç vardır ve su kıtlığı yaşandığında, elektrik santralleri bununla başa çıkabilmek için güç çıkışlarını büyük ölçüde azaltmak zorunda kalırlar. Daha az enerji üretildiğinde fiyatlar artmaya başlar ve maliyet artar. Daha da kötüsü, su kıtlığı meydana geldiğinde yenilenebilir hidroelektrik enerjinin şebekeye katkıda bulunamamasıdır. Geleneksel enerji santralleri bu boşluğu doldurmak için daha fazla çalıştığından, bu hidroelektrik açığı  sera gazı emisyonunda artışa neden olur.

Örnek Olay İncelemesi: Barselona

Barselona bugün suyun korunumunda mükemmel ilerleme kaydetmiş bir şehirdir. Peki, bu noktaya gelmelerindeki itici güç neydi?

2008 yılında şehirde oldukça ciddi bir su sıkıntısı yaşandı. Bu sıkıntı öyle boyutlara ulaştı ki yöneticilerin Fransa’dan içme suyu ithal etmekten başka seçeneği kalmadı. O zamandan bu yana şehir, iklim direncini arttırmak ve şehri geleceğe hazır hale getirmek için çok çalışıyor.

Barselona’nın su sistemi üzerinde 2008 yılında yapılan bir araştırma, sistemin her gün 800.000 litre kadar su kaybettiğini ortaya çıkardı. Modern bir şehir bu tür bir kaybı tolere edemez. Şehrin su yönetimindeki yanlışlıkların düzeltilmesine yardımcı olmak için Barselona, ​​suyun nasıl kullanıldığını konusunda çalışmalara başladı.

Kamu hizmetleri için ne kadar su kullanıldığını izlemek amacıyla IoT sensörlerinin ve hizmetleri kullanıldı. Bu teknoloji, kamu arazilerinde kullanılan su miktarını azaltarak büyük miktarda su tasarrufu sağlamayı başardı. Şehir, Nesnelerin İnterneti tarafından yönetilen bir sistemi benimseyerek yalnızca 2014 yılında 75 milyon Euro’dan fazla tasarruf sağlamayı başardı.

Hükümet, su krizinin çözümüne yardımcı olmak amacıyla vatandaşları şehrin su koruma programına katılmaya da teşvik etti. Farklı senaryolarda uygulanabilecek ayrıntılı su tasarrufu eylem planlarıyla, şehrin su kıtlığını daha etkili bir şekilde yönetmesine yardımcı olmak için  bir kuraklık protokolü taslağı hazırlandı.

Barselona su güvenliğini arttırmak için çok çalışması gereken şehirlerden sadece biri. Chennai, Londra, Pekin, Melbourne, Sao Paulo ve diğer pek çok şehir hâlihazırda ciddi su kıtlığıyla karşı karşıya; önlem alınmadığı takdirde bu kıtlık tehlikesi gelecekte çok daha kötü bir hal alacak.

Bu noktada özellikle Nesnelerin İnterneti (IoT), birçok kentsel ortamda suyun daha akıllı kullanılmasına olanak sağlıyor. İşte şehirlerin sularını korumak için uygulamaya koyduğu önlemlere bazı örnekler:

Sızıntı Yapan Altyapıyla Mücadele Edin

Sızıntı yapan borular ve diğer sıkıntılı altyapı unsurları büyük su kayıplarına neden olur. Yalnızca ABD’de sızıntı yapan altyapı nedeniyle her yıl tahminen 2,1 trilyon galon temiz su kaybediliyor. Şehrin tüm altyapısının değiştirilmesi pratik ve gerçekçi bir çözüm değil, ancak bu sorunu çözmenin başka yolları da var. Şu anda Belçika’nın üç şehrinde kullanılan ve su sızıntılarını gerçek zamanlı olarak tespit etmek ve değerlendirmek için IoT özellikli sensörler kullanan su sızıntısı tespit sistemleri bunlardan biri. IoT’yi su arıtma tesislerinde kullanmak da başka bir çözümdür. Kullanıcıların pH, iletkenlik ve en önemlisi suyun basıncı gibi su verilerine erişmesini sağlar.

Sulamayı Kolaylaştırın

Tarımsal sulama çok miktarda su gerektiriyor, ancak çiftçiler daha az su kullanmak ve daha fazla gıda üretmek için modern teknolojiyi kullanmak için çok çalışıyorlar. Toprak nem sensörleri, hava sensörleri, yağmur sensörleri, programlanabilir sulama, damlama yöntemiyle sulama, akıllı irrigasyon[1] uygulamaları, entegre veri analizi, suyun geri kazanımı ve dönüşümü gibi yöntemlerle sağlanan çözümler, şehir sakinleri için de fayda sağlayabilir.

Etkin Su Yönetimi

Su yönetimine dair akıllı yaklaşımlar, su-enerji bağını iyileştirmenin anahtarıdır. Yağmur suyunun toplanması, depolanması ve geri dönüştürülmesinden suyollarının ve arıtma tesislerinin bakım onarımına kadar tüm su hizmetleri daha verimli hale getirilebilir.

Su yönetimini geliştirmek için verileri kullanan IoT akıllı enerji yönetimi sağlayan sensörlerle veri toplanması yoluyla pompalama programları; maliyetleri azaltmak ve su güvenliğini artırmak için düzene sokulabilir.

Verimliliği artırmaya odaklanmak yerine kentsel kanalizasyon sistemlerini izlemek için bir sensör ağı kullanan Akıllı Şehir Su Sistemleri, suyun daha iyi yönetilmesine yardımcı olacak bir başka yoldur. Bu yöntem aynı zamanda yasa dışı deşarjları veya olağandışı kirletici maddeleri saptadığından, yetkililerin su kaynağına zarar veren endüstrileri veya özel kişileri bulmasına ve kovuşturmasına yardımcı olabilir.

Ev Koruması

Barselona’da olduğu gibi, su kıtlığının önlenmesine yardımcı olmak için şehir çapında vatandaş merkezli bir protokolün benimsenmesi harikalar yaratabilir. Halktan ve işletmelerden kuraklık zamanlarında su kullanımını azaltmalarını, diğer zamanlarda ise bu konuda dikkatli olmalarını istemek su kıtlığı riskini azaltmaya yardımcı olabilir.

Neyse ki IoT teknolojisinin ortaya çıkışı akıllı sayaçlara ve gerçek zamanlı izleme sistemlerine erişime olanak sağladı. Bu, vatandaşların bireysel kullanımlarını yakından takip etmelerine ve buna göre sınırlama yapmalarına olanak tanıyabilir. Benzer şekilde, modern evler artık vatandaşların aynı anda kaynaklardan ve paradan tasarruf etmelerine yardımcı olabilecek her şey dâhil su, elektrik ve ısıtma izleme araçlarıyla birlikte inşa ediliyor.

[1] Akıllı telefon uygulamaları ve web tabanlı platformlar, kullanıcılara uzaktan sulama kontrolü sağlar.

Suyun korunumu sürdürülebilir kentsel gelişimin önemli bir parçasıdır. Suya erişim bir şehrin yaşanabilirliğini artırarak onu daha sağlıklı, daha yeşil ve daha güvenli bir yer haline getirir. Araştırmalar kabaca 4 şehirden 1’inde su sıkıntısı yaşandığını gösterdiğinden, geleceğe hazırlanmaya başlamanın zamanı geldi diyebiliriz.

İklim adaptasyonunun mevcut altyapının büyük ölçekli revizyonlarını içermesi gerekmiyor. Akıllı araçların ve akıllı sistemlerin doğru şekilde devreye alınmasıyla kentsel su yönetiminin modern yöntemlerine geçiş, bize ihtiyaç duyduğumuz çözümü sunabilir. Aynı zamanda yeni teknolojileri, gelişmiş inşaat mühendisliği yöntemlerini ve doğal çözümleri birleştiren yeniliklere ilham verme konusunda da faydası olacaktır. İşletmeler, yönetimler ve vatandaşlar birlikte şehirlerini su açısından güvenli hale getirmek ve yarının getireceği her şeye karşı hazır hale gelmek için bir araya gelebilirler.

Makale, www.beesmart.city’den alınarak yeniden düzenlenmiştir.

Orijinal makale için: https://www.beesmart.city/en/solutions/the-need-of-smart-cities-to-get-smart-about-water

Kontrolsüz nüfus artışı,  trafik, konut sıkıntısı, altyapı yetersizliği, fosil yakıt kullanımından kaynaklı hava kirliliği, iklim değişikliği gibi sorunlara karşı sakinlerinin yaşam kalitesini yükselten, kaynakları etkin ve verimli kullanmak amacı ile teknolojik imkânlardan en ileri seviyede yararlanan, şehrin tüm paydaşlarının şehir yönetimi ile uyum sağladığı sürdürülebilir şehre “Akıllı Şehir” denir.

Akıllı şehirler; büyük veri analitiği, yapay zekâ, IoT (Internet of Things-Nesnelerin İnterneti), sensörler, kameralar, acil durum ve güvenlik sistemleri gibi akıllı sistemlerin kullanıldığı; sürdürülebilirlik, verimlilik, güvenlik ve yaşam kalitesini arttırmayı hedefleyen şehirlerdir.

Akıllı şehirler, çeşitli alanlarda gelişmeler sağlayarak şehirlerin daha iyi yönetilmesini ve vatandaşların yaşam kalitesinin arttırılmasını amaçlar.

• Çok paydaşlı bir yapıya sahiptir,
• Bilişim teknolojilerinden yararlanır,
• Veriler üzerinden hareket eder,
• Problemin çözümünde çok yönlü düşünür, kalıcı çözümler üretmeyi hedefler,
• İnsan, çevre, enerji, yaşam kalitesi, güvenlik, ekonomi, sağlık, mobilite gibi çok çeşitli alanlardan veriler elde eder ve bu doğrultuda hizmet verir,
• Katılımcı bir yapısı vardır.

Ulaşım: Trafik yönetim sistemleri, araç takip sistemleri, navigasyon ve haritalandırma, v2x (araç iletişim altyapısı), otonom araç teknolojileri, akıllı duraklar ve akıllı sinyalizasyon gibi sistemlerin kullanıldığı; ulaşımın daha etkili, verimli, güvenli ve çevre dostu hale gelmesi için yapılan çalışmalardır. Trafik yönetimi ve park alanlarının akıllıca düzenlenmesi, toplu taşıma sistemlerinin geliştirilmesi ve toplu ulaşımın teşvik edilmesi gibi çalışmalarla trafik sıkışıklığı azaltılabilir.

Enerji: Enerji tüketimini analiz ederek tasarruf sağlayabilen akıllı grid sistemleri sayesinde kaynaklar daha verimli hale getirilebilir. Rüzgar enerjisi, jeotermal enerji, güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynakları mevcut sisteme entegre edilebilir. Atık dönüşümüyle ileri dönüşüm gerçekleştirilebilir, enerji verimliliği teknolojileriyle (aydınlatma, ısıtma-soğutma sistemleri, izolasyon, aydınlatma sensörleri gibi…) elde edilen enerjinin kullanımında tasarrufa gidilebilir.

Altyapı: Enerji altyapısı, ulaşım altyapısı, su ve atık yönetimi, şehir planlaması gibi altyapı çalışmalarında akıllı sensörler, izleme sistemleri, akıllı şebekeler (smart grids), veri analizi, simülasyonlar, internet ağları, mobil uygulamalar gibi teknolojiler kullanılarak şehirlerin sürdürülebilirlik, verimlilik ve yaşanabilirliği arttırılabilir.

Güvenlik: Akıllı şehirlerde hem vatandaşların güvenliği hem de kente ait verinin güvenliği için akıllı sensörler, araç takip sistemi, plaka tanıma sistemi, görüntü izleme ve işleme sistemleri, akıllı aydınlatmalar ve güvenlik direkleri, yüz tanıma sistemleri, siber güvenlik teknolojileri gibi çeşitli teknolojiler kullanılabilir.

Hizmetler: Kamu hizmetlerinde iş süreçlerini optimize etmek, kaynakların daha verimli kullanmasını sağlamak ve vatandaşlara daha hızlı hizmet sunabilmek amacıyla dijital hizmetler ve mobil uygulamalar kullanılarak vatandaşların vergi dairesi, nüfus müdürlüğü, hastane, emniyet müdürlüğü, sosyal güvenlik kurumu gibi kurumlarda harcadığı zaman minimize edilebilir.

Çevre: İçinde bulunduğumuz yüzyılda önemini daha da arttıran çevre dostu ve sürdürülebilir faaliyetler kapsamında enerji verimliliği, yeşil altyapı geliştirme, akıllı ulaşım ve trafik yönetimi, atık yönetimi ve geri dönüşüm, hava ve su kalitesi izleme ile yönetimi gibi alanlarda geliştirilen teknolojilerle akıllı şehirlerde kaynak yönetimi sağlanmış olmaktadır.

• Artan Nüfus ve Olumsuz Etkileri
• Uzayan Yolculuk Süreleri
• Artan Enerji Gereksinimi
• Enerjide Sınırlı Kaynaklara Bağımlılık
• Altyapı Gereksinimleri
• Kentsel Çevre Sorunları ve İklim Değişikliği
• Sorunlara Müdahalede Gecikme

• Akıllı Ulaşım Sistemleri
• Akıllı Enerji Yönetimi
• Akıllı Aydınlatma
• Akıllı Bina Yönetimi
• Akıllı Atık Yönetimi
• Hava Kalitesi ve Çevre İzleme
• Güvenlik ve Acil Durum Yönetimi
• IoT Hizmetleri

• İnovasyon
• Entegre/Adaptif Ürün ve Hizmetler
• Sürdürülebilir Büyüme
• Daha İyi Bir Hayat Kalitesi
• Yeşil Kent
• Verimli Kaynak Kullanımı
• Katılımcı Yönetim

İstanbul Büyükşehir Belediyesi’nin iştirak şirketlerinden biri olan İSBAK (İstanbul Bilişim ve Akıllı Kent Teknolojileri AŞ), 35 yılı aşkın tecrübesi ile akıllı şehir teknolojileri alanında sürdürülebilir ve yenilikçi çözümler üretmeye devam ediyor. Bu doğrultuda kentsel sorunlar için yeni teknolojiler ve yenilikçi yaklaşımlar kullanarak veriye dayalı akıllı şehir uygulamaları geliştiriyor.

Akıllı ulaşım sistemleri alanında ilk yerinde lisanslı Ar-Ge Merkezi olan İSBAK Ar-Ge Merkezi,  akıllı şehirlerin temel bileşenlerinden biri olan “Akıllı Ulaşım” sistemleri alanında faaliyet gösteriyor, Yolculuk kalitesini arttıran teknolojiler geliştirirken karbon salımını azaltıp kentsel trafiği optimize ediyor. Günümüzde kentsel ulaşım sorunlarının en yaygın örneklerinden biri olan yüksek trafik yoğunluğunun en temel sebebi, yol kapasitesinin aşılmasıdır. Bu bazen talep fazlalığı neticesinde gerçekleşirken bazen de kaza, araç arızası gibi beklenmedik olaylar (anomali) neticesinde gerçekleşebilmektedir.

Trafikteki beklenmedik olaylar, günümüzde ihbarlar ve trafik kamerası gözlem operatörleri aracılığıyla manuel olarak tespit edilebilmektedir. Bu yöntemler bazı durumlarda sorun tespiti ve müdahalesinde gecikmelere neden olabilmekte, ve bunun sonucunda da sonucunda seyahat süreleri, işgaliye süresi ve yakıt tüketimi artmakta ve bunlara bağlı olarak da karbon salımının olumsuz etkileri ortaya çıkmaktadır.

Bu çalışmada yenilikçi yaklaşım perspektifiyle Veri Analitiği, Video Analitik ve Robotik Otomasyon gibi teknolojiler kullanılarak trafikte beklenmedik olayların manuel yerine otomatik olarak tespit edilmesi ve müdahalenin hızlandırılması amaçlanmaktadır.

Çalışma, verilerin analiz edilebilmesi için ön işleme yapılması, sigma güven aralığı belirlenerek gürültü temizliğinin gerçekleştirilmesi ve gözetimsiz öğrenme yöntemlerinden SOM Algoritması kullanılarak anomalinin tespit edilmesi üzerine kurgulanmıştır.

Anomali tespiti için şekil 1’de belirtilen veri kaynakları ve değişkenlerden herhangi biri seçilebilmektedir.

Bu çalışmada, uzun süreli beklemeyi konu alan İşgaliye Süresi (Occupancy Time) değişkeni ile trafikte gerçekleşen olası aykırı değer tespiti sağlanmış, veri kaynağı olarak İSBAK Video Analitik Sistemi kullanılmıştır.

Yapay Zeka ve Görüntü İşleme teknolojilerinden faydalanılarak geliştirilen İSBAK Video Analitik Sistemi; Araç Sayımı, Araç Sınıflandırma, İşgaliye Süresi, Yoğunluk Analizi ve Olay Algılama özelliklerine sahip görüntü tabanlı sensör sistemidir.

İSBAK Video Analitik Sistemleri ile mevcut trafik izleme kameraları birer sensöre dönüştürülerek trafik ölçümleme alanı oluşturulmaktadır. Böylelikle düşük kurulum ve operasyon maliyetleri sağlayan, kazı gerektirmeyen bu teknoloji ile daha ekonomik ve daha sürdürülebilir operasyon yönetimi gerçekleştirilmektedir.

İSBAK Video Analitik Sisteminin sağladığı veri setinin trafik yönetim sistemi optimizasyonlarında kullanılmasıyla,  yakıt tüketiminin ve karbon salımının azaltılmasında önemli rol oynaması beklenmektedir.

Anomali Değer ve Tespit Yöntemleri

Anomali Değer
Veri setinin bir parçası olan anomali değerin ortaya çıkması belirli sebeplere dayanabilmektedir. Trafik bağlamında bu sebepler; uzun süreli bekleme, kaza, aniden durma, araç yangını gibi beklenmedik olaylar olarak sıralanabilir.

Anomali Değer Tespiti
Bu çalışmada sağlıklı bir anomali tespiti yapılabilmesi için öncelikle sistemsel hata vb. sebepler ile ortaya çıkan, analizin güvenilirliğini düşüren gürültülü değerlerin temizlenmesi gerekmektedir.

Gürültülü Değerlerin Temizlenmesi
Gürültülü değer tespiti için kullanılabilecek bazı yöntemler aşağıdaki gibidir:

Bu çalışmada gürültü tespiti için tercih edilen güven aralığı yönteminde öncelikli olarak veri setinin normal dağılıma yakınsaması için “Logaritmik Dönüşüm” yapılmıştır. Logaritmik dönüşümü sağlanan verilerin standardizasyonu için “Standard Score” yöntemi kullanılmıştır. Güven aralığı genişliği ve hassasiyeti için en uygun sigma değeri belirlenmiştir.

SOM Algoritması-Self Organizing Maps ( Öndüzenleyici Haritalar) ile Anomali Değerlerin Tespit Edilmesi

Gürültülü değerlerden arındırılmış veri kümesinde yer alan anomali değerlerin tespiti için, veri kümesi sınıflandırması sağlayan SOM algoritması kullanılmıştır.

SOM algoritması; veri kümesini sınıflandırmak için kullanılan bir yapay sinir ağı modelidir. Algoritma, veri setinde benzer özellikler taşıyan verileri harita ile görselleştirmektedir.

Bu çalışmada veri analitiği Python ile gerçekleştirilmiştir. Dolayısıyla veri kümesi sınıflandırması Python’ın “minisom” kütüphanesi içerisinde yer alan MiniSom algoritması ile oluşturulmuştur.

MiniSom algoritması, küçük yapay sinir ağları oluşturmayı hedefleyen bir yöntemdir ve girdi verilerinin birkaç öznitelik ile temsil edilebileceği küçük çıkış katmanına sahiptir. Bu yapı bazen yüksek performanslı bir sınıflandırma veya regresyon işlemini gerçekleştirmek için yeterli olmayabilir, ancak bu çalışmada olduğu gibi veri miktarı çok fazlaysa, bu yapı özelleştirilmiş çözümlerden daha işlevsel olabilmektedir.

Bu aşamada yöntemin hedeflenen performansa ulaşması için MiniSom algoritması içerisinde yer alan argümanların optimum parametreler içermesi gerekmektedir. Optimum parametreler elde etmek için Hiperparametre Optimizasyon yöntemleri (Hyperparameter Tuning) kullanılabilmektedir.

Bu çalışmada Hiperparametre Optimizasyonu yöntemlerinden Bayesci Optimizasyon (Bayesian Optimization) kullanılarak optimum parametreler elde edilmiştir. Daha sonra Cross-Validation yapılarak veri seti eğitim ve test kümeleri olarak ayrılarak MiniSom algoritması çalıştırılmıştır. Ardından ‘Quantization Error’ ve ‘Topographic Error’ hata metrikleri kullanılarak modelin performans ölçümü gerçekleştirilmiş ve modelin tutarlı olduğu gözlemlenmiştir. Model performansını optimize etmek için Bayesci Optimizasyon yöntemi kullanılarak modelde bulunan parametrelerin optimum değerleri belirlenmiştir.

Ortaya çıkan özdüzenleyici haritada; belirlenen sınır değeri dışında kalan veriler “anomali değer” olarak nitelendirilmiştir.

Sonuç olarak,  çalışma kapsamında gerçek zamanlı veriler ile trafikte anomali tespiti için veri kaynaklarından “İSBAK Video Analitik Sistemi”, değişken olarak “Araç İşgaliye Süresi” seçilerek yukarıda anlatılan veri analitiği yöntemleri ile trafikte anomali tespiti yapılmıştır.

Yapılan veri ön işleme, gürültülü verilerin ayıklanması ve anomali tespiti işlemlerinin sonucunun daha anlaşılır ve net bir şekilde görünmesi için aşağıdaki şekilde scatter plot (nokta grafiği) olarak görselleştirilmiştir.

Bu grafikte;

Yapılan işlemler sonucunda eylül ayına ait 63627 gözlemde 40 anomali değer tespit edilmiş ve tarih-saat aralığı kriterine göre görselleştirilmiştir. Bu anomali değerler trafikte uzun süreli araç bekleme zaman aralıklarını ifade etmektedir. Trafiğin yoğun saatlerinde uzun süreli bekleme normal kabul edilirken algoritma ile yoğun saatlerde dahi anormal bekleme süreleri tespit edilebilmektedir. Aynı şekilde trafik yoğunluğunun nispeten daha az olmasının beklendiği zamanlarda görülen yüksek bekleme süreleri de anomali tespiti olarak ortaya çıkmaktadır. Böylece gerçek zamanlı sistemsel uyarı ile video analitik kayıtları incelenerek anomalinin kaynağı tespit edilebilmektedir.

Çalışma kapsamında kullanılan yapay sinir ağı modeli; veri kaynağından ve değişkenden bağımsız bir yöntem olduğundan, çeşitli anomali tespitleri için Şekil 1’de gösterilen herhangi bir değişken ve veri kaynağı seçilebilmektedir.

Aşağıdaki görselde analiz için seçilen yolun eylül ayına ait ortalama trafik yoğunluk haritası gösterilmektedir.

Sonuç olarak, teknolojik gelişmeler doğrultusunda artan sensör tipleri ve mobil hareketliliğe paralel olarak veri çeşitliliği ve veri sayısı da ciddi şekilde artmaktadır. Büyük Veri işlenip anlamlandırıldığı sürece değer oluşturur ve bu durum günümüzde verinin artık bir sermaye haline gelmesini sağlamıştır. Endüstrinin her alanına doğrudan etki ettiği gibi, büyük veri analizleri ulaşım sistemlerinin de ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir. Bu çalışmayla birlikte video analitik veya trafik ölçüm sensörleri aracılığıyla elde edilen trafik verileri, otomasyon süreçleri ile entegre edilerek otomatik uyarı sistemleri üretilebilecektir. Böylece, veri hizmete dönüştürülerek veriye dayalı trafik yönetimi sağlanabilecek ve gereksiz araç bekleme süreleri düşürülerek karbon salımı ve yakıt tüketimi azaltılıp buna paralel yolculuk kalitesi arttırılacaktır.

YAZAR

Sinem Feyzi

KATKIDA BULUNANLAR

Erdem Kayhan Gürbüz

Mahmut Bulut

Sinem Öztürk

Enes Yılmaz

İstanbul Büyükşehir Belediyesi’nin iştirakleri arasında bulunan ve “Adil, Yeşil ve Yaratıcı İstanbul” ilkesiyle hareket eden İSBAK, insan odaklı hizmetlerin hayata geçirilmesi ve İstanbul’un daha yaşanabilir ve sürdürülebilir olmasının planlamasında önemli bir rol oynuyor. Covid-19 pandemisi sonrası tüm dünyada teknolojiye yapılan yatırımların artması ile gelişen dijital dönüşüme ayak uyduran İSBAK, güçlü Ar-Ge ekibi ile ulaşım ve bilgi iletişim teknolojileri (BİT) kapsamında çalışmalarına tüm hızıyla devam ediyor.

İSBAK, başta İstanbul olmak üzere daha güvenli ve yaşanılabilir şehirlerin trafikteki ihtiyaç ve taleplerini karşılamak amacıyla akıllı ve sürdürülebilir çözümler üretiyor. 15 yıldır uygulamada olan ve İSBAK’ın başat projelerinden biri olarak nitelendirebileceğimiz EDS (Elektronik Denetleme Sistemi), trafik kural ihlallerinin önüne geçerek kazaların engellenmesi, can ve mal emniyetinin sağlanması için güvenli, modüler ve akıllı çözümler sunuyor.

Kazaların önlenmesi, sürücülerin trafik kurallarına uyumunun sağlanması, trafik durumunun gerçek zamanlı olarak görüntülenmesi ve izlenmesi, değerli trafik verisi elde edilmesi projenin diğer amaçları arasında yer alıyor.

EDS 3.0 Merkez Yazılımı, farklı tipteki denetleme noktalarından topladığı verileri yorumlayarak şehir güvenliğine doğrudan katkıda bulunabiliyor. Kent Güvenlik Yönetim Sistemi (KGYS) kapsamında, Emniyet Genel Müdürlüğü’ne ait POLNET gibi güvenlik ağları ile senkronize çalışan sistem, güvenlik birimlerine ihtiyacı olan anlık bilgi ve yönlendirmeleri sunabiliyor. Görüntü işleme, yapay zekâ ve makine öğrenmesi yetenekleri sayesinde tehlike ve suç arz eden durumları analiz eden sistem, alarm sistemleri ile donatılmıştır.

EDS ihlal tespitleri kapsamında, şehirlerin uçtan uca idaresi için tüm teknik imkânlar bir merkezde toplanırken, bu sistemler uluslararası standartlarda ve akredite kuruluşlar tarafından onaylıdır. TSE standardı olan TS 13788 (Ortalama Hız Ölçme Donanımı-OHÖD) Belgesi, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı Ulusal Tip Onay Belgesi ile İSBAK Ortalama Hız İhlal Tespit Sistemi, tescilli bir marka olarak hizmet vermeye devam ediyor.

Başta İstanbul olmak üzere; Adana, Gaziantep, Kırşehir, Çerkeş gibi il ve ilçelerde hizmet sunan İSBAK EDS Projesi’nde, toplamda 11 ihlal tespit sistem tipi ve 600’ün üzerinde ihlal tespit noktası bulunuyor.

Mobil EDS, farklı EDS teknolojilerini üzerinde bulunduran, sabit ihlal tespit noktalarının kurulma olanağının bulunmadığı bölgelerde taşınabilir çözümler sunabilen, olay algılama ve olay izleme yetenekleri olan ileri teknoloji hareketli kameralar ve mobil uyumlu ekipmanlarla donatılmış denetleme aracıdır.

Sabit sistem kurulmadan önce de EDS’ye ihtiyaç duyulabilecek noktalar Mobil EDS ile denetime tabi tutularak, bu noktalardaki olumlu değişimin tespit edilmesi sağlanıyor. İhtiyaca göre ilgili noktalara sabit bir EDS konumlandırılarak mobil EDS aracı diğer kritik noktalara yönlendiriliyor.

Aynı zamanda enerji kaynağı sağlanamaması, altyapı süreçlerinin zor olması veya zaman alacak olması nedeniyle sabit EDS kurulumu yapılamayan noktalarda EDS araçlarının görevlendirilmesi, o bölgedeki ihtiyaca cevap verebilmesi sağlanıyor.
Trafikte kontrolü sağlamayı ve güvenli bir yaşam alanı hâline getirmeyi hedefleyen İSBAK, trafik akışı ve yoğunluğunu izlemek, elde edilen görüntüleri değerlendirerek olabilecek olumsuzluklara karşı hızlı ve etkin ek tedbirler geliştirmek adına çalışmalarını sürdürüyor.

Yerli teknoloji üretimiyle şehrin ihtiyaç duyduğu tüm hizmetlere dokunmayı amaçlayan İSBAK, şehirlerin yoğun ve hareketli trafiğine çözüm sağlamak amacıyla akıllı ulaşım uygulamaları ve kontrol sistemleri konusunda öncü Ar-Ge vizyonunu ortaya koymayı hedefliyor.