شهرهاي هوشمند خط مقدم جنگ با آلودگي هوا
پيچيده شدن الگوهاي انتشار آلاينده و افزايش حساسيت شهرها نسبت به پيامدهاي بهداشتي و اقتصادي آلودگي، سبب شده فناوري‌هاي شهر هوشمند به عنوان بديلي تحول‌ساز در اين حوزه مطرح شوند.
پيچيده شدن الگوهاي انتشار آلاينده و افزايش حساسيت شهرها نسبت به پيامدهاي بهداشتي و اقتصادي آلودگي، سبب شده فناوري‌هاي شهر هوشمند به عنوان بديلي تحول‌ساز در اين حوزه مطرح شوند. به گزارش مهر، آلودگي هواي شهري به عنوان يكي از پيچيده‌ترين و بغرنج‌ترين چالش‌هاي زيست‌محيطي شهرهاي امروز بر تمامي ابعاد حيات شهري تأثير مي‌گذارد و با برهم زدن تعادل ميان سلامت عمومي، كيفيت زيست‌محيطي و كاركرد اقتصادي شهرها، به مساله‌اي راهبردي در مديريت شهري تبديل شده است. رشد سريع جمعيت، گسترش بي‌وقفه محدوده‌هاي شهري، تراكم بالاي فعاليت‌هاي اقتصادي و استقرار گسترده زيرساخت‌هاي حمل و نقل، به شكل‌گيري منابع متنوع انتشار آلاينده در مقياس محلي و منطقه‌اي انجاميده است. در چنين شرايطي، اتكاي صرف به شيوه‌هاي سنتي پايش كيفيت هوا كه عمدتاً بر چند ايستگاه ثابت با پوشش محدود تكيه دارد، قادر نيست تصويري واقع‌گرا از ماهيت پراكنده، متغير و وابسته به الگوهاي جوي آلودگي هوا ارايه دهد. اين محدوديت ساختاري موجب شد نظام‌هاي نظارتي كلاسيك نه تنها از تشخيص دقيق نقاط بحراني بازبمانند بلكه توان پيش‌بيني و مداخله به‌موقع در شرايط افزايش آلودگي را نيز نداشته باشند. هم‌زماني اين نارسايي‌ها با پيچيده‌تر شدن الگوهاي انتشار آلاينده و افزايش حساسيت شهرها نسبت به پيامدهاي بهداشتي و اقتصادي آلودگي، سبب شده فناوري‌هاي شهر هوشمند به عنوان بديلي تحول‌ساز در اين حوزه مطرح شوند، زيرا اين فناوري‌ها با فراهم كردن امكان پايش گسترده، تحليل يكپارچه و مداخله فعال، ظرفيت مديريت علمي و داده‌محور كيفيت هوا را به شكل بنيادين ارتقا مي‌دهند و به يكي از اركان اصلي راهبردهاي نوين محيط زيستي شهرها تبديل شده‌اند.
چالش پايدار آلودگي هواي شهري
آلودگي هوا در شهرها عمدتاً از فعاليت‌هاي انساني ناشي مي‌شود و منابع اصلي آن وسايل نقليه به ويژه خودروهاي ديزلي و فرسوده، صنايع، نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي، سامانه‌هاي گرمايش تجاري و خانگي و فعاليت‌هاي كشاورزي پيراموني است. اثرات اين آلودگي گسترده و چندبعدي است. از منظر سلامت، تماس با ذرات معلق و گازهاي آلاينده به بروز بيماري‌هاي تنفسي، قلبي، سرطان ريه و مرگ زودرس منجر مي‌شود و گروه‌هاي حساس مانند كودكان و سالمندان بيشترين آسيب را تجربه مي‌كنند. از منظر زيست‌محيطي، آلودگي هوا در تشديد تغييرات اقليمي، باران اسيدي و آسيب به زيست‌بوم‌ها نقش جدي دارد و از منظر اقتصادي هزينه‌هاي درمان، كاهش بهره‌وري نيروي كار و خسارت به زيرساخت‌ها را افزايش مي‌دهد. افزون بر اين، پويايي مكاني و زماني آلودگي هوا كه به عواملي مانند الگوهاي ترافيك، شرايط جوي و پراكندگي منابع آلاينده وابسته است باعث مي‌شود شبكه‌هاي محدود پايش سنتي نتوانند تصوير كامل و دقيقي از وضعيت كيفيت هوا در سطح شهر ارايه دهند. در همين راستا، كارشناسان معتقدند كه فناوري‌هاي شهر هوشمند تحول مهمي در رويكرد مديريت كيفيت هوا ايجاد كرده‌اند. اين فناوري‌ها با ايجاد شبكه‌هاي حسگري گسترده، زيرساخت ارتباطي اينترنت اشيا و پلتفرم‌هاي تحليل داده، امكان پايش لحظه‌اي، تحليل عميق و مداخله فعال در زمينه مديريت آلودگي را فراهم مي‌سازند. اين رويكرد نه تنها نقاط آلاينده را دقيق‌تر شناسايي مي‌كند بلكه با اتصال داده‌هاي كيفيت هوا به سامانه‌هاي حمل و نقل، هواشناسي، مديريت انرژي و نظارت صنعتي، شناخت چندبعدي و جامع‌تري از پديده آلودگي به دست مي‌دهد و زمينه تصميم‌گيري مبتني بر داده در مديريت شهري فراهم مي‌سازد. شبكه‌هاي حسگر كيفيت هوا مهم‌ترين مولفه سيستم هوشمند پايش آلودگي هوا محسوب مي‌شوند. اين حسگرها قادرند ذرات معلق در اندازه‌هاي مختلف و گازهاي آلاينده مانند دي‌اكسيد نيتروژن، اوزون، مونوكسيد كربن و دي‌اكسيد گوگرد را در مقياس محلي اندازه‌گيري كنند. اگرچه ايستگاه‌هاي مرجع داراي دقت بالاتري هستند اما هزينه زياد و محدوديت‌هاي استقراري آنها موجب شده است كه شبكه حسگرهاي كم‌هزينه براي پوشش گسترده و ثبت تغييرات محلي آلودگي در معابر، مناطق صنعتي و محوطه‌هاي آموزشي مورد استفاده قرار گيرند. همچنين، زيرساخت ارتباطي اينترنت اشيا پيونددهنده اين حسگرها با پلتفرم‌هاي مركزي است و از طريق پروتكل‌هايي مانند واي‌فاي يا شبكه‌هاي سلولي داده‌هاي اندازه‌گيري شده را به شكل مستمر منتقل مي‌كند. انتخاب فناوري ارتباطي بر اساس نيازهاي مصرف انرژي حسگر، گستره پوشش و حجم داده صورت مي‌گيرد و وجود شبكه ارتباطي پايدار شرط تحقق پايش لحظه‌اي است. پلتفرم‌هاي داده محور در شهر هوشمند محلي براي تجميع، پالايش و تحليل داده‌هاي كيفيت هوا و اتصال آنها با ساير داده‌هاي شهري هستند. اين پلتفرم‌ها با به كارگيري الگوريتم‌هاي كلان‌داده و هوش مصنوعي قادرند الگوهاي آلودگي، منابع آلاينده و روابط ميان متغيرهاي شهري را شناسايي و تصوير آن را در قالب نقشه‌ها و داشبوردهاي تحليلي به مديران شهري و عموم مردم ارايه دهند. مدل‌سازي پيش‌بينانه يكي از پيشرفته‌ترين كاركردهاي اين پلتفرم‌ها محسوب مي‌شود. بر همين اساس و با تركيب داده‌هاي گذشته و حال كيفيت هوا با داده‌هاي هواشناسي و ترافيكي، امكان پيش‌بيني تغييرات آتي كيفيت هوا فراهم مي‌شود و شهر مي‌تواند پيش از وقوع شرايط بحراني، هشدارهاي لازم را صادر يا محدوديت‌هاي موقت ترافيكي اعمال كند. علاوه بر اين، نظام اطلاع‌رساني عمومي در شهر هوشمند نقش مهمي در ارتقاي آگاهي و رفتار شهروندان دارد. انتشار داده‌هاي لحظه‌اي از طريق اپليكيشن‌ها، نمايشگرهاي عمومي و سامانه‌هاي وب، شهروندان را قادر مي‌سازد مسيرهاي سالم‌تر را انتخاب كنند يا در دوره‌هاي آلودگي بالا زمان حضور در فضاي باز را كاهش دهند.
شهري كه به داده‌هاي دقيق و لحظه‌اي كيفيت هوا مجهز است مي‌تواند سياست‌گذاري هدفمندتري انجام دهد. داده‌ها به مديران شهري اجازه مي‌دهد نقاط بحراني را شناسايي و اقدامات كنترلي را در همان نقاط اعمال كنند يا الگوي توسعه شهري و كاربري زمين را با ملاحظات كيفيت هوا سازگار كنند. سامانه‌هاي هوشمند مديريت ترافيك با اتصال به داده‌هاي كيفيت هوا مي‌توانند بار ترافيك را در مسيرهاي آلوده كاهش دهند، چراغ‌هاي راهنمايي را تنظيم كنند يا مسيرهاي جايگزين براي رانندگان پيشنهاد دهند و با ايجاد مناطق كم‌انتشار تردد خودروهاي آلاينده را محدود كنند. همچنين در حوزه فعاليت‌هاي صنعتي، حسگرهاي محيطي و پلتفرم‌هاي تحليلي امكان نظارت مستمر بر انتشار آلاينده‌ها را فراهم مي‌كند و نهادهاي ناظر مي‌توانند در صورت تجاوز از استانداردها اقدامات اصلاحي را سريع‌تر انجام دهند. توسعه زيرساخت‌هاي حمل و نقل پاك مانند دوچرخه‌سواري، حمل و نقل عمومي هوشمند و خودروهاي برقي نيز با تكيه بر داده‌هاي لحظه‌اي كيفيت هوا حمايت مي‌شوند. اطلاع‌رساني دقيق و تسهيل استفاده از اين گزينه‌ها، وابستگي به خودروهاي شخصي را كاهش مي‌دهد. در چنين شرايطي، منابع طبيعي و فضاهاي سبز شهري نيز بخشي از راهكار هستند و داده‌هاي سنجش كيفيت هوا اين امكان را فراهم مي‌سازند كه بهترين نقاط براي كاشت درخت يا ايجاد فضاهاي سبز مشخص شود و جذب آلاينده‌ها به حداكثر برسد.به كارگيري فناوري‌هاي مبتني بر شهر هوشمند در مديريت كيفيت هوا آثار قابل توجهي در سلامت عمومي دارد؛ زيرا كاهش غلظت آلاينده‌ها به كاهش بيماري‌هاي تنفسي، قلبي و مرگ‌ومير ناشي از آلودگي منجر مي‌شود. ارتقاي كيفيت هوا همچنين با حفاظت از اكوسيستم‌ها، كاهش باران اسيدي و كاهش گازهاي گلخانه‌اي همراه است. از منظر برنامه‌ريزي شهري، دسترسي به داده‌هاي دقيق و تحليلي، كارآمدي و قدرت تصميم‌گيري را افزايش مي‌دهد و اجراي سياست‌هاي كاهش آلودگي را هدفمندتر مي‌كند. آگاهي عمومي نيز با انتشار داده‌هاي قابل فهم افزايش مي‌يابد و مشاركت شهروندان در بهبود كيفيت هوا را تقويت مي‌كند.
چالش‌هاي پياده‌سازي راهكارهاي هوشمند
اگرچه مزاياي شهر هوشمند در حوزه كيفيت هوا قابل توجه است اما پياده‌سازي آن با مجموعه‌اي از چالش‌هاي ساختاري، اقتصادي و فناورانه روبرو است كه در صورت ناديده گرفتن مي‌تواند كارآمدي كل سامانه را تحت تأثير قرار دهد. ايجاد شبكه حسگر گسترده مستلزم سرمايه‌گذاري اوليه قابل توجه براي تهيه تجهيزات، نصب در نقاط متنوع شهري و ايجاد زيرساخت ارتباطي پايدار است و همين موضوع بار مالي مستمري براي نگهداري، تعمير و جايگزيني حسگرهاي مستهلك ايجاد مي‌كند. افزون بر هزينه، پيچيدگي مديريت داده‌هاي حجيم نيز چالش مهمي است؛ زيرا شبكه‌اي از هزاران حسگر، حجم عظيمي از داده‌هاي لحظه‌اي توليد مي‌كند كه پردازش، ذخيره‌سازي، پالايش و تحليل آنها نيازمند معماري داده پيشرفته، قابليت مقياس‌پذيري و استانداردهاي يكپارچه‌سازي است.
