cidades inteligentes – princÍpios, tecnologias e aplicaÇÕes

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  • UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO

    INSTITUTO DE CINCIAS EXATAS E GEOCINCIAS

    PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM COMPUTAO APLICADA

    CIDADES INTELIGENTES PRINCPIOS, TECNOLOGIAS E

    APLICAES

    Gilberto Gampert

    Dissertao apresentada como requisito parcial

    obteno do grau de Mestre em Computao

    Aplicada na Universidade de Passo Fundo.

    Orientador: Cristiano Roberto Cervi

    Passo Fundo

    2014

  • CIDADES INTELIGENTES PRINCPIOS, TECNOLOGIAS E

    APLICAES

    RESUMO

    O desenvolvimento tecnolgico que vivemos nas ltimas dcadas tem oportunizado

    transformaes importantes na vida das pessoas, especialmente quando solues tecnolgicas

    para diversos tipos de problemas so apresentadas sociedade. Nesse cenrio de evoluo

    tecnolgica, a melhoria da qualidade de vida das pessoas que vivem em grandes centros urbanos

    torna-se evidente. Cada vez mais a tecnologia, quando empregada corretamente, tem

    contribudo para o desenvolvimento econmico, social e humano. Diante desse contexto, o

    conceito de Cidades Inteligentes torna-se uma ferramenta importante para a implantao de

    novos recursos tecnolgicos que visam minimizar problemas em diversas reas, como

    mobilidade urbana, desastres naturais, segurana pblica, informaes culturais e artsticas,

    dentre outros. E para que esses novos recursos tecnolgicos estejam disponveis no cotidiano

    das pessoas, tecnologias, ferramentas e aplicaes tem sido desenvolvidas para tornar as cidades

    mais inteligentes. Diante disso, este trabalho tem por objetivo apresentar uma viso geral sobre

    os principais conceitos que envolvem o tema Cidades Inteligentes, bem como apresentar

    tecnologias, aplicaes e exemplos de implantao de solues no contexto de Cidades

    Inteligentes.

    Palavras-chave: Cidades Inteligentes, Tecnologia de Informao e Comunicao, Solues

    Tecnolgicas.

  • SMART CITIES - PRINCIPLES, TECHNOLOGIES AND

    APPLICATIONS

    ABSTRACT

    The technological development that we live in recent decades led to important changes in

    people's lives, especially when technological solutions for different types of problems are

    presented to society. In this technological evolution scenario, improving the quality of life of

    people living in large urban centers becomes evident. Increasingly technology, when properly

    employed, has contributed to the economic, social and human development. In this context, the

    concept of Smart Cities becomes an important tool for the implementation of new technological

    resources that aim to minimize problems in several areas such as urban mobility, natural

    disasters, public safety, cultural and artistic information, among others. And so these new

    technological resources are available in daily life, technologies, tools and applications have

    been developed to make cities smarter. Thus, this work aims to present an overview of the key

    concepts that involve the theme Smart Cities and present technologies, applications and

    examples for deploying solutions in the context of Smart Cities.

    Keywords: Smart Cities, Information Technology and Communication, Technology Solutions.

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 1. Domnios da iniciativa IBM [8]. ............................................................................... 10

    Figura 2. Viso de cidades inteligentes para o Smart City Council. ........................................ 11

    Figura 3. Viso de alto nvel do centro de operaes (CDOC/DSOC) IBM. ........................... 14

    Figura 4. Componentes de alto nvel do CDOC. ...................................................................... 16

    Figura 5. Arquitetura da GeoPantIn. ........................................................................................ 21

    Figura 6. Processo de entrada de dados do UrbanMatch. ......................................................... 22

    Figura 7. Ligaes do UrbanMatch. ......................................................................................... 23

    Figura 8. Servio de informao de transportes pblicos baseado em crowdsensing .............. 24

    Figura 9. Arquitetura do TrafficInfo......................................................................................... 25

    Figura 10. Viso principal do TrafficInfo ................................................................................ 25

    Figura 11. Tela de relatrio do TrafficInfo............................................................................... 26

  • SUMRIO

    1. INTRODUO ................................................................................................................ 6

    2. CONCEITOS E DOMNIOS PARA CIDADES INTELIGENTES ............................ 8

    2.1. CONCEITOS ......................................................................................................................... 8

    2.2. DOMNIOS ........................................................................................................................... 9

    3. TECNOLOGIAS PARA CIDADES INTELIGENTES .............................................. 13

    3.1. TECNOLOGIAS ................................................................................................................. 13

    3.2. METODOLOGIAS E FERRAMENTAS ............................................................................ 14

    4. SOLUES IMPLEMENTADAS EM AMBIENTES URBANOS .......................... 19

    4.1. APLICAES ..................................................................................................................... 19

    5. CONSIDERAES FINAIS ......................................................................................... 27

    REFERNCIAS ..................................................................................................................... 29

  • 6

    1. INTRODUO

    Recentemente a humanidade ultrapassou um importante marco na sua histria: mais da

    metade da populao mundial passou a viver em cidades. E, a cada ms, aproximadamente

    cinco milhes de pessoas migram para as cidades [1]. As cidades floresceram durante o sculo

    20. Em 1900, apenas 200 milhes de pessoas viviam em cidades, aproximadamente um oitavo

    da populao mundial daquela poca. Atualmente, um sculo aps, 3.5 bilhes vivem em

    cidades. Projees das Naes Unidas indicam que por volta de 2050, a populao urbana ir

    se expandir para aproximadamente 6.5 bilhes. Em 2100, a populao global pode chegar at

    10 bilhes de pessoas, sendo que destas 8 bilhes vivero em cidades [2].

    Townsend [2] afirma que esta expanso urbana a maior exploso de construo que a

    humanidade ver. Segundo o autor, a ndia precisa construir a cada ano o equivalente a uma

    nova cidade de Chicago para acomodar a demanda por casas urbanas. A China anunciou planos

    de construir 20 novas cidades a cada ano at 2020 para acomodar uma estimativa de 12 milhes

    de imigrantes vindos das zonas rurais.

    Esta tendncia de urbanizao vem associada a alguns desafios, tais como: (i) a criao

    de teorias quantitativas e preditivas para organizao humana e crescimento sustentvel; (ii) a

    preocupao com as mudanas climticas; (iii) a viabilizao de novas fontes de energia.

    Ao mesmo tempo que as cidades so fonte de crimes, poluio, doenas, dentre outros

    problemas, elas tambm vm trazendo grandes inovaes e prosperidade econmica. Novas e

    importantes TICs (Tecnologias de Informao e Comunicao) so criadas ou melhoradas. Isto

    acontece principalmente nas grandes cidades. No captulo 3 sero descritas algumas destas

    tecnologias.

    Neste contexto surge o crescente interesse no assunto denominado cidades inteligentes.

    Conforme Farias et al. [3],

    A ideia bsica para a realizao do conceito de cidade inteligente a criao de

    espaos urbanos ambientalmente balanceados, onde as pessoas possam trabalhar e ter

    suas necessidades e desejos razoavelmente satisfeitos no tocante aos servios

    oferecidos pela infraestrutura urbana. O ambiente-alvo dever ser dotado de uma

    capacidade funcional sustentvel, prova de futuro. Uma cidade inteligente utiliza

    tecnologia para transformar a sua infraestrutura bsica e otimizar o uso de energia e

    de outros recursos. (p.1).

  • 7

    Este trabalho tem por objetivo apresentar uma viso geral sobre os principais conceitos

    que envolvem o tema Cidades Inteligentes, bem como apresentar tecnologias, aplicaes e

    exemplos de implantao de solues no contexto de Cidades Inteligentes.

    O trabalho est dividido como descrito a seguir. O captulo 2 apresenta conceitos e

    domnios para cidades inteligentes. No captulo 3 so descritas tecnologias e aplicaes para

    cidades inteligentes. O captulo 4 apresenta alguns trabalhos que relatam solues

    implementadas em ambientes urbanos. Por fim, o captulo 5 apresenta as consideraes finais.

  • 8

    2. CONCEITOS E DOMNIOS PARA CIDADES INTELIGENTES

    Este captulo visa apresentar os principais conceitos inerentes Cidades Inteligentes,

    bem como especificar alguns domnios e vises acerca do tema.

    2.1. CONCEITOS

    Sistema de Cidades Inteligentes surgiram com o objetivo de suprir a crescentes

    necessidade de novas tcnicas de planejamento, design, financiamento, construo, governana

    e operao da infraestrutura e servios urbanos [1]. Estes sistemas podem utilizar diversos tipos

    de tecnologias, tais como sensores digitais sensores de temperatura, de umidade, de

    posicionamento, de presena, entre outros com o objetiv