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Smart city: cos’è, come funziona, caratteristiche ed esempi in Italia

Scritto da
Laura Baronchelli
Smart city: cos’è, come funziona, caratteristiche ed esempi in Italia

Smart City: cos’è e cosa significa

Smart City è un termine ormai diventato di moda. E, anche se a volte viene utilizzato impropriamente come leva di marketing da aziende e amministrazioni locali, si riferisce all’ideale collettivo della città del futuro.
Ma vediamo qual è il vero significato di “smart city” o città intelligente.

Una smart city è un’area urbana in cui, grazie all’utilizzo delle tecnologie digitali e più in generale dell’innovazione tecnologica, è possibile ottimizzare e migliorare le infrastrutture e i servizi ai cittadini rendendoli più efficienti.

“La città intelligente è l’insieme di strategie di pianificazione urbanistica volte all’ottimizzazione e all’innovazione dei servizi pubblici per mettere in relazione le infrastrutture delle città con il capitale umano, intellettuale e sociale di chi le abita attraverso l’uso delle nuove tecnologie”(fonte: Wikipedia).

Definizione di smart city

La definizione di smart city parte quindi dalla digital transformation e dall’utilizzo della tecnologia IoT – Internet of Things nelle diverse sfere della Pubblica Amministrazione: trasporti pubblici e mobilità; gestione e distribuzione dell’energia; illuminazione pubblica; sicurezza urbana; gestione e monitoraggio ambientale; gestione dei rifiuti; manutenzione e ottimizzazione degli edifici pubblici come scuole, ospedali, musei ecc.; sistemi di comunicazione e informazione e altri servizi di pubblica utilità.

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Riferito alla città, il significato di smart è però molto ampio. Smart city fa riferimento sì a una città intelligente, ma soprattutto a una città sostenibile, efficiente e innovativa, una città in grado di garantire un’elevata qualità di vita ai suoi cittadini grazie all’utilizzo di soluzioni e sistemi tecnologici connessi e integrati tra loro.

Le caratteristiche della città intelligente

Quando l’Unione Europea parla di Smart Cities include 6 dimensioni:

  1. Smart People – le persone (i cittadini) vanno coinvolti e resi partecipi. Si parla di processo decisionale bottom up (dal basso all’alto) e di politica partecipativa.
  2. Smart Governance – l’amministrazione deve dare centralità al capitale umano, alle risorse ambientali, alle relazioni e ai beni della comunità.
  3. Smart Economy – l’economia e il commercio urbano devono essere rivolti all’aumento della produttività e dell’occupazione all’interno della città attraverso l’innovazione tecnologica. Un’economia basata sulla partecipazione e sulla collaborazione e che punta su ricerca e innovazione.
  4. Smart Living – il livello di comfort e benessere che deve essere garantito ai cittadini legato ad aspetti come la salute, l’educazione, la sicurezza, la cultura ecc. sono anch’essi di prioritaria importanza.
  5. Smart Mobility – le soluzioni di mobilità intelligente, dall’e-mobility alla sharing mobility ad altre forme di mobility management, devono guardare a come diminuire i costi, diminuire l’impatto ambientale e ottimizzare il risparmio energetico.
  6. Smart Environment – sviluppo sostenibile, basso impatto ambientale ed efficienza energetica sono aspetti prioritari della città del futuro.
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Le sei dimensioni della Smart City

Il modello di Smart City

Secondo le statistiche di Eurostat, oggi il 75% della popolazione europea vive nelle città. Un dato destinato a crescere anche a livello mondiale. Stando ai rapporti delle Nazioni Unite, entro il 2050 il 70% della popolazione globale vivrà in città.

Allo stesso tempo, e pur occupando uno spazio al 2-3% del totale terre emerse, per via di questa concentrazione di persone e attività, le città sono responsabili del 70% delle emissioni di anidride carbonica e sostanze inquinanti nonché di un’importante consumo energetico e hanno quindi un forte impatto sui cambiamenti climatici.

Per questo motivo, il modello di smartcity della società moderna deve andare di pari passo con gli obiettivi di efficienza energetica (che include efficientamento energetico di edifici e aziende) e di sostenibilità ambientale. Obiettivi che sono chiaramente espressi nell’Agenda 2030.

Come funziona una smart city

Secondo un’altra definizione, una Smart City è una città dove il capitale infrastrutturale, legato alle infrastrutture tecnologiche, insieme al capitale umano, al capitale ambientale e sociale, vengono massimizzati.

Tra i punti fondamentali e le caratteristiche principali di una città intelligente, troviamo infatti:

  1. Partecipazione e responsabilità condivisa: informazione e comunicazione sono fondamentali per permettere ai cittadini di interagire, dialogare e partecipare allo sviluppo della città e alle decisioni dell’amministrazione locale. Per questo motivo la città intelligente deve potersi appoggiare a un sistema informatico che permetta a chiunque di inviare in tempo reale una segnalazione su un problema o una richiesta. Il primo fondamento della smart city è quindi di essere inclusiva e massimizzare il capitale umano e sociale anche attraverso azioni volte a promuovere lo sviluppo delle attività e del commercio in città.
  2. Smart building o edifici intelligenti: gli edifici di nuova costruzione o che subiscono un intervento di riqualificazione devono rispondere a precisi standard di efficienza energetica e smartness. Lo smart building è il tassello fondamentale per la costruzione di una smart city e fa parte del capitale infrastrutturale e sociale.
  3. Efficienza energetica e sostenibilità ambientale: per gestire in modo efficiente l’energia e ottenere risultati di risparmio energetico bisogna puntare alla creazione di una smart grid o di sistemi di smart energy. Una città intelligente deve anche puntare sull’uso delle energie rinnovabili e su sistemi intelligenti di gestione dei rifiuti in un’ottica di economia circolare. Importante anche il ruolo delle aree verdi e dei parchi, perché anche il capitale ambientale va ottimizzato e reso efficiente.
  4. Sicurezza Integrata: in una città intelligente, la sicurezza è un aspetto importantissimo. Sicurezza significa minore criminalità e maggiore attenzione alle aree critiche come le periferie ad esempio. L’utilizzo di tecnologie innovative e sistemi di sicurezza sempre più interconnessi e integrati permette di raggiungere risultati importanti in questo ambito.
  5. Trasporto e mobilità: smart mobility, e-mobility ma anche soluzioni di smart parking. Perché una città sia efficiente, più vivibile e intelligente, bisogna andare verso soluzioni che snelliscano il traffico e riducano l’inquinamento.

Le tecnologie abilitanti della smart city

Come detto, per far funzionare le smart cities, alla base ci sono delle tecnologie abilitanti in grado di supportare e facilitare il processo di trasformazione delle città. Tra queste tecnologie, vengono individuate come prioritarie:

  • Tecnologie e infrastrutture dell’informazione e della comunicazione (come il 5G)
  • Internet of things (IoT)
  • Analisi dei “big data”
  • Sensori e attuatori
  • Sistemi di riduzione e gestione del consumo energetico e di monitoraggio energetico
  • Sistemi di produzione e distribuzione dell’energia
  • Nuovi materiali e soluzioni per una edilizia sostenibile
  • Nuovi veicoli ibridi ed elettrici
  • Modelli di pianificazione urbana, supporto alle decisioni e gestione a livello amministrativo
  • Gestione del ciclo dei rifiuti: modelli di raccolta, trattamento e recupero
  • Intelligenza Artificiale (AI)

(fonte: Politecnico di Milano)

Gi strati o layer di una Smart City

Per analizzare meglio le città moderne e capire il loro livello di smartness attraverso degli indicatori, l’analista EY ha proposto un modello di Smart City a strati o layer.

Secondo questo approccio, la città intelligente si articola su quattro strati che devono poi risultare collegati e interconnessi tra loro:

1.Infrastrutture e reti alla base della città intelligente:

Il primo layer rappresenta le fondamenta su cui si basano tutti i servizi e le attività della smart city. E’ il layer delle reti, delle infrastrutture e delle dotazioni tecnologiche  abilitanti per la costruzione di una città intelligente come trasporti, telecomunicazioni, energia…

In questo ambito, rientrano le sperimentazioni 5G, le connessioni Wi-Fi e Li-Fi, la banda larga ma anche la sharing mobility e l’ottimizzazione del trasporto pubblico e della distribuzione di energia nonché una ottimizzazione della gestione di rifiuti e aree verdi.

2. Sensoristica e IoT per la smart city:

Questo secondo layer riguarda le reti di sensori e i dispositivi IoT necessari per raccogliere e analizzare i big data della città riguardanti l’ambiente (aria, acqua…), il comportamento degli utenti e lo stato delle infrastrutture in modo di poter attivare una gestione e manutenzione da remoto.

I sensori possono ad esempio rilevare la sicurezza degli edifici e lo smart metering, possono essere integrati nella illuminazione pubblica a LED e agire per il controllo ambientale, per la rete stradale e il monitoraggio del traffico o della mobilità…

3. Service Delivery Platform:

La piattaforma di delivery dei servizi deve essere in grado di elaborare e valorizzare i big data del territorio generati dagli altri strati per migliorare i servizi esistenti e crearne di nuovi. Deve agire come una specie di “centrale operativa”.

4. Applicazioni e servizi delle smart cities:

Il quarto strato, l’ultimo, riguarda la creazione di servizi a valore aggiunto per i cittadini tramite applicativi mobile e web, punto di contatto con gli utenti finali. In questa sfera rientrano tutti gli aspetti legati a sanità, turismo, mobilità e government (es. sistemi di identificazione) che devono necessariamente innestarsi e integrarsi con gli altri tre livelli.

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Fonte: EY

Il risultato è un sistema integrato per la smart city

La sfida per le città italiane è integrare le nuove infrastrutture, le tecnologie abilitanti come sensori e IoT con le strutture esistenti sul territorio, sfruttando l’interoperabilità tra sistemi.

La governance della Smart City deve operare in modo coerente con questa impostazione. Il percorso verso la costruzione di una Smart City deve essere finalizzato a creare una singola infrastruttura di base e un’unica piattaforma di delivery dei servizi in grado di elaborare le informazioni trasmesse dai sensori per erogare servizi a valore aggiunto per i cittadini, contribuendo a migliorarne la qualità della vita.

I benefici della Smart City

Prima di addentrarci nelle caratteristiche tecnologiche di una smart city, analizziamo un attimo insieme il perché la città del futuro dovrebbe guardare a un modello di smart city. Quali sono i vantaggi reali di una città intelligente?

Una città smart è una città più efficiente

La capacità di attuare una strategia di analisi dei dati e di raccogliere ed elaborare i “big data” a livello urbano consentono alle città di accedere a informazioni che non erano mai state disponibili prima. Poter monitorare le metriche desiderate in tempo reale e anticipare eventuali situazioni di disagio o eventuali problematiche, permette inoltre di innalzare i livelli di servizio consentendo allo stesso tempo un processo decisionale più veloce e più efficace.

Una smart city è più sicura

L’utilizzo di tecnologie di videosorveglianza e altre tecnologie innovative permette un maggiore controllo delle diverse aree urbane e una diminuzione della criminalità.

Una città intelligente è una città più partecipata e inclusiva

La possibilità di avviare un dialogo con i propri cittadini è fondamentale. Ne stiamo vedendo un esempio ora, ai tempi del coronavirus, con sindaci collegati in chat e social media o streaming per avere un filo diretto con i propri cittadini… Ma pensiamo anche all’utilizzo di mappe interattive, dashboard sulla mobilità urbana o sull’efficienza energetica. Un modo per abbattere le distanze tra amministrazione pubblica e cittadini e aumentare il livello di fiducia e coinvolgimento.

Una smartcity è anche una città più sostenibile

Lavorando nel modo giusto, le nuove tecnologie possono diventare uno strumento prezioso per ridurre l’inquinamento e le emissioni di CO2. E ovviamente anche per aumentare i risultati di efficienza energetica attraverso l’utilizzo di fonti rinnovabili in modo integrato.

La Smart city per servizi e infrastrutture ottimizzati

Una città smart può offrire servizi a valore aggiunto, come un miglior servizio di trasporto pubblico, e migliori infrastrutture, ad esempio un sistema di illuminazione pubblica adattivo. Ma può  anche monitorare meglio situazioni  di difficoltà, edifici con problemi strutturali o ponti e strade da manutenere. E controllare real time i consumi di energia, acqua e gas.

Una smart city è più connessa e più digitale

La rete di informazioni e telecomunicazioni è alla base dello sviluppo di una smart city. Per cui una città intelligente è sicuramente una città più connessa, in grado di creare un ambiente digitale per i propri cittadini, in cui il wi-fi è accessibile in vari punti della città.

Una città intelligente offre maggiori opportunità economiche e di lavoro

Investire in tecnologie smart city può avere un effetto moltiplicatore sulle imprese e sui lavoratori. Azioni di questo tipo possono gocare un ruolo importante nell’aumentare il livello di competitività. Inoltre, l’adozione di sistemi intelligenti può diminuire la necessità di lavoro manuale e spingere l’utilizzo di risorse umane verso iniziative più strategiche.

Una città con meno costi e più tempo

Una smartcity taglia i costi e ha un notevole ritorno sull’investimento, calcolato in pochi anni.

In sintesi, ci sono molti benefici che una smart city offre ai suoi cittadini. Ma oltre ai vantaggi sopra citati ce n’è un altro molto prezioso anche se nascosto: il risparmio di tempo. Una città intelligente offre infatti la possibilità di ridurre i tempi nelle interazioni con la Pubblica amministrazione e con il sistema sanitario (e-Gov) piuttosto che nello spostamento da un punto all’altro della città o nella ricerca di parcheggio. (attraverso sistemi ad esempio di monitoraggio traffico e smart paking o di un migliore trasporto pubblico).

IoT e tecnologie per la città intelligente

L’Internet of Things (IoT) è tra le tecnologie abilitanti delle smart city. Sicuramente una delle tecnologie più importanti.

La possibilità raccogliere, analizzare, elaborare e monitorare i dati così come la possibilità di far comunicare diversi oggetti tra loro è uno degli aspetti fondamentali che stanno rendendo le nostre città più intelligenti.

Ma quali sono i dati (i big data) di una città? I dati ad esempio sul traffico, sull’utilizzo di un certo servizio, ma anche sulla qualità dell’aria, sul livello delle acque dei fiumi, sulle vibrazioni e i rumori… O, ancora i dati relativi alla geolocalizzazione di infrastrutture (come parcheggi per disabili, colonnine per la ricarca dei veicoli elettrici ecc) oppure sulla frequenza di transito dei mezzi di trasporto o sull’accesso a una piattaforma digitale.

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Analizzare questi dati ci permette di capire lo stato di salute della città, monitorare le sue problematiche, capire come migliorare i suoi servizi e il suo impatto ambientale.

Reti di sensori wireless nella città intelligente

Per fare questo tipo di analisi e monitoraggio strutturati, una smart city deve potersi appoggiare su reti di sensori. Sono infatti i sensori a rappresentare le terminazioni di tutto il sistema intelligente. Sensori IoT ovviamente, capaci di rilevare ad esempio le condizioni ambientali (come qualità dell’aria, rumore, umidità) o sensori di movimento ma che integrano tecnologie Internet of Things per la comunicazione dei dati.

Qui entrano in gioco anche le Wireless Sensor Network (WSN) ovvero le tecnologie wireless che permettono la comunicazione tra gli oggetti e i protocolli di comunicazione IoT.

Cos’è una Wireless Sensor Network o rete di sensori wireless

La Wireless Sensor Network è caratterizzata da una architettura distribuita e si realizza con un insieme di dispositivi IoT che raccolgono dati dall’ambiente, comunicano tra loro e inviano le informazioni su piattaforma.

La scelta della tecnologia su cui si basa la rete è ampia e non esiste una soluzione unica per per tutti i tipi di necessità o applicazione. La società di ricerche Navigant Research ha valutato le diverse tecnologie wireless per ognuna delle principali funzioni che sono potenzialmente richieste, ad esempio, da una smart city.

Come:

  • Lampioni intelligenti e illuminazione pubblica adattiva,
  • Monitoraggio ambientale e controllo della qualità dell’aria,
  • Monitoraggio del traffico e Smart parking,
  • Smart Mobility,
  • eccetera.

Nella tabella sono riportate le valutazioni dell’analista.

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Wireless Sensor Network e tecnologie wireless per la smart city a confronto – Fonte: Navigant Research

LoRa e NB-IoT tra le tecnologie più interessanti

Come si nota anche dall’analisi di Navigant Research, SigFox, LoRa e NB-IoT sono tra le tecnologie più promettenti in questo ambito. Vi spieghiamo brevemente che cosa sono.

In particolare, LoRa è un protocollo di comunicazione wireless ad ampio raggio (Long Range) utilizzato in molte applicazioni IoT nella smartcity. LoRa è stata sviluppata per consentire la trasmissione dati a bassa frequenza su lunghe distanze, tra sensori e attuatori dell’Internet delle cose.

NB-IoT o Narrowband IoT è una tecnologia di connettività molto versatile. Si rivela particolarmente adatta per garantire connettività IoT in applicazioni che non prevedono la trasmissione o ricezione continua di informazioni.

Big data in tempo reale

La città in tempo reale ora è reale! L’impiego crescente di sistemi e sensori elettronici sta permettendo un nuovo approccio allo studio dell’ambiente costruito. Il nostro modo di descrivere e comprendere le città viene radicalmente trasformato, insieme agli strumenti che usiamo per crearle e all’impatto sulla struttura fisica.

Le parole sono quelle di Carlo Ratti, fondatore e direttore di SENSEable City Lab del MIT di Boston che studia le real time cities studiando lo sviluppo dei sensori e dell’elettronica in relazione all’ambiente urbano.

La dimensione digitale delle città esiste da tempo. L’importante è capire come usare i dati, come analizzarli ed elaborarli per rendere i contesti urbani più vivibili, più sicuri e più efficienti.

La sicurezza nella Smart City

La sicurezza nella smart city è un tema cruciale. Ed è alla base delle decisioni di qualsiasi Amministrazione Pubblica, grande o piccola che sia. Mantenere la sicurezza, salvaguardare l’incolumità dei propri cittadini è in cima alla scala degli obiettivi. Non per niente si parla ormai di progetti di Safe City.

Al primo posto tra gli obiettivi di una città sicura ci deve quindi essere la diminuzione della criminalità e la gestione delle situazioni di rischio in condizioni di emergenza (un terremoto, un’alluvione o una pandemia come quella del coronavirus).

Su questo fronte, un modello efficace si deve basare sull’utilizzo e sull’integrazione di diverse tecnologie, risorse e processi e, soprattutto, su una forte cooperazione tra autorità, istituzioni e soggetti (Forze dell’Ordine e Protezione Civile, ad esempio). La capacità di reazione e l’ottimizzazione degli sforzi in una situazione di allarme o di emergenza deve essere massima.

Videosorveglianza e control room per città più sicure

Sul fronte tecnologico, le telecamere di videosorveglianza a elevate prestazioni e i sistemi TVCC, integrati con dispositivi IoT, reti di sensori e software dedicati per la rilevazione e l’analisi dei dati, aprono a molte possibilità.
Pensiamo ad esempio all’identificazione di eventi insoliti, al riconoscimento di persone ricercate o all’analisi degli ambienti urbani in tempo reale, magari nelle zone considerate più a rischio.

Che in una smartcity, l’uso di tecnologie di sicurezza e videosorveglianza in rete possa migliorare i livelli di sicurezza pubblica è una certezza. Si parla infatti di un settore in forte crescita, con stime di incremento degli investimenti in queste attrezzature da parte delle Amministrazioni Locali del 25-30% nei prossimi 2-3 anni.

Anche la presenza di una control room capace di elaborare grandi quantità di dati e informazioni in modo centralizzato e in tempo reale può diventare uno strumento importante per avere una visione completa sulla situazione della città, così come per evidenziare problemi o anomalia e per effettuare previsioni. Sfruttando telecamere di videosorveglianza, sensori posizionati nelle varie zone della città e grazie all’Internet of Things, la control room può gestire, monitorare ed elaborare i big data di una smart city.

Monitoraggio del traffico

Le principali applicazioni di videosorveglianza per le Smart City prevedono di controllare e monitorare i flussi veicolari e pedonali in tempo reale. Attraverso telecamere di sorveglianza, eventualmente equipaggiate anche di sensori (telecamere sensore) è possibile effettuare il monitoraggio del traffico e raccogliere dati sulle aree e strade più congestionate, sul conteggio di veicoli e persone, sulla copertura assicurativa dei veicoli o su determinati permessi di transito. Tramite la lettura delle targhe è anche possibile rintracciare un’auto rubata o dei criminali in fuga…
Nell’era post-coronavirus abbiamo inoltre scoperto che esistono degli altri mezzi per controllare le città, a supporto dei sistemi di videosorveglianza installati: i droni. Durante il lockdown, i droni sono stati particolarmente utili per effettuare controlli arei sia al centro città sia nei varchi di ingresso e di uscita.

Le telecamere sensore installate nei sistemi di videosorveglianza urbana possono inoltre essere utili nel monitoraggio ambientale e quindi nell’analisi della qualità dell’aria, della temperatura, delle vibrazioni e del rumore. Arrivando a registrare dati che possono rivelarsi molto utili per segnalare alle autorità una situazione di potenziale emergenza, come un incendio o un terremoto.

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Sicurezza informatica e cybersecurity: un aspetto chiave delle smart city

A fronte delle previsioni dell’ONU, che parlano di un trend di crescita della popolazione urbana mondiale, e di un progressivo incremento nell’utilizzo di soluzioni e tecnologie IoT (Internet ofThings), che richiedono la rilevazione, l’analisi e il trasferimento di grandi flussi di dati, c’è un aspetto che va preso seriamente in considerazione in tema di sicurezza urbana. Il rischio di attacchi o minacce cyber da parte di criminali informatici.

Il passaggio da Smart City a Safe City prevede quindi di dare priorità non solo alla sicurezza fisica delle persone ma anche alla sicurezza informatica. La cyber security diventa un aspetto essenziale per qualsiasi iniziativa digitale applicata alle città intelligenti.

sfondo blu con ologramma di un lucchetto

La crescente domanda di sicurezza e l’aumento delle control room installate evidenzia la necessità di soluzioni di sicurezza informatica più efficienti, per far fronte a situazioni di emergenza sempre più complesse, ottimizzando al massimo le risorse disponibili e la capacità di utilizzare al meglio le nuove tecnologie.
Qui mi concederete un richiamo alla nota serie televisiva spagnola “La Casa de Papel” (La casa di carta) in cui una banda di criminali, grazie a un attacco fisico ma anche informatico di alto livello, riesce a mettere KO polizia e servizi segreti, tenendoli sotto scacco per diversi giorni mentre è rinchiusa nella Zecca di Stato.

Al di là di situazioni romanzate, oggi il controllo e la sicurezza passano per forza dall’informatica. Più crescono le smart city, più la cybersicurezza assume un ruolo importante per la protezione della privacy dei cittadini e per la protezione delle aree sensibili della città.

In un recente Rapporto Clusit (fine 2019), l’associazione italiana per la sicurezza informatica riporta un fenomeno in crescita non soltanto dal punto di vista quantitativo ma soprattutto qualitativo, con un numero di attacchi cyber aumentato e sempre più complesso.
Di fronte a un fenomeno in crescita, le contromisure sono per ora limitate e ancora troppo pochi sono gli investimenti effettuati in materia dalla Pubblica Amministrazione.

Da Smart City a Safe City

Un modello di Safe City efficace si deve basare sull’integrazione di più risorse e tecnologie. La città deve avere una rapida capacità di reazione rispetto a situazioni di emergenza. L’obiettivo delle Pubbliche Amministrazioni deve essere quello di migliorare la qualità e l’efficienza della gestione delle emergenze, consentendo di non disperdere gli sforzi e incrementando il coordinamento tra le forze di sicurezza pubblica e la governance.

Quello della Safe City è quindi un nuovo modello per garantire la sicurezza pubblica, basata su sistemi tecnologici complessi in grado di incrociare ed elaborare dati per poter prendere decisioni immediate in una situazione di emergenza.

Scritto da
Laura Baronchelli