Internet a přístup k informacím, řízení technologií na rozsáhlých územích, inteligentní domy – to je dynamicky se rozvíjející realita dneška. Umožňuje nám větší pohodlí, širší přehled a rychlejší reakce. V jednotlivých technologických systémech je k dispozici množství dat, s nimiž lze dále pracovat. Systémy však dosud nejsou logicky provázány. Do této situace vstupuje evropský strategický koncept pro inteligentní řízení toků energií „smart grid“ a navazující koncept inteligentních měst „smart city“. Na otázky našeho časopisu odpovídá Pavel Doleček, technicko-obchodní manažer společnosti CONEL Automation, s. r. o. CONEL je součástí konsorcia ADVANTECH B+B Smartworks, předního výrobce řídicích systémů, ethernetových a bezdrátových komunikačních technologií. Co je záměrem zmíněných konceptů? Integrovat do velkého, přehledného celku klíčová data energetických, dopravních a vodárenských systémů, inteligentních budov, data týkající se meteorologie, bezpečnosti, služeb pro veřejnost apod. Je zde velký potenciál pro zefektivnění procesů výroby, akumulace a distribuce energií, snížení jejich spotřeby a ceny, pro zlepšení mobility a bezpečnosti obyvatelstva, pro snadnější přístup k informacím a ke službám. A jaký bude výsledek? Další hospodářský rozvoj: zvyšování konkurenceschopnosti průmyslu, energetická, dopravní a klimatická udržitelnost, rozvoj vzdělanosti a kvality života obyvatelstva. Koncepty zahrnují celou řadu komunikačních, měřicích, řídicích a informačních technologií. Kde je úzké hrdlo při řešení této problematiky? Jsou to datové informační a komunikační sítě. Jejich základními měřítky jsou dostupnost a průchodnost, dále náklady na připojení a provoz. Lze říci, že pokrytí těmito sítěmi je již v nějaké podobě dostupné na celém území republiky a trend v této oblasti má zlepšující se tendenci. Usnesení Evropské rady a Evropského parlamentu z roku 2014 předpokládá, že každá evropská domácnost po roce 2020 se bude moci připojit k internetu rychlostí alespoň 30 Mb.s-1, polovina domácností pak rychlostí větší než 100 Mb.s-1. Při splnění této vize je požadavek na budování inteligentních měst více než reálný. Jak jsme na tom z pohledu bezpečnosti a spolehlivosti přenosu dat? V souvislosti s organizovanými kyberútoky a jejich často až překvapující úspěšností, se zvyšujícím se rizikem blackoutu nebo s rostoucí aktivitou teroristických skupin a potřebou nuceného vypínání komunikačních systémů vidíme, že ne vždy se můžeme na bezpečnost komunikačních sítí spolehnout. Záměrem investorů, budujících nejenom smart city, ale obecně komunikační celky, zahrnující monitorované a řízené technologie, by tedy měla být diverzifikace komunikačních sítí a jejich vzájemná zastupitelnost. Komunikaci řídicích center, technologicky svázaných objektů a objektů vyšší důležitosti doporučujeme řešit jako dvou-, lépe třístupňovou. Hlavní datové připojení by mělo být prvoplánově zálohováno sítí s obdobnou datovou průchodností, pro zajištění všech funkcí. Tato síť by měla být řešena jiným poskytovatelem. Jaká je v této souvislosti budoucnost bezdrátové sítě Wi-Fi? Požadavek na připojení k další optické (či metalické) síti je ve většině případů obtížně realizovatelný. Ke slovu proto přicházejí sítě bezdrátové. Nejvyšší průchodnost nabízejí sítě Wi-Fi. Počet jejich uzlových bodů napojených na páteřní optické sítě se do budoucna bude navyšovat a obecná možnost připojení dat se tak bude zlepšovat. Případné mírné snížení průchodnosti záložní sítě lze řešit omezením přenosů dat s nejnižší prioritou. Co lze přitom doporučit představitelům měst a obcí? Města by si v rámci konceptu smart city měla vybudovat privátní komunikační síť, pro účely zabezpečeného přenosu technologických a informačních dat, bez napojení na internet a s přístupem pouze omezeného počtu oprávněných osob. K tomu by si měla od příslušného úřadu zajistit licenci pro vysílání na určité frekvenci. Hledat strategické body pro pokrytí zájmových lokalit signálem a řešit možnosti dlouhodobého napájení uzlových bodů této sítě. Do skupiny zařízení a provozů, vyžadujících zálohovanou vysokorychlostní komunikační síť, třeba ovšem zařadit i řídicí energetická centra, přístupové terminály, některé kamerové a zabezpečovací systémy, parkovací či výdejní automaty, informační tabule apod. Lze spoléhat na mobilní routery? Představují další alternativu pro záložní komunikační sítě. Je to ale vhodné řešení i pro hlavní připojení mobilních a detašovaných pracovišť. Perspektivu má rovněž využití vysokorychlostních mobilních routerů, využívajících datovou síť některého z mobilních operátorů, obvykle T-Mobile nebo O2. Pro vyšší zabezpečení přenášených dat doporučuji využívat tzv. privátní APN (oddělená a zabezpečená sekce v síti operátora). Routery se šifrováním dat IPSec nebo vyšším, s automatickou kontrolou spojení. Aktuální dosažitelné přenosové rychlosti mobilních routerů jsou v sítích LTE až 100/50 Mbit.s-1, v sítích HSPA+ až 42/21 Mbit.s-1. Nejvyšší třída bezpečnosti spojení byla spojována s rádiovými sítěmi. Platí to i nadále? Mezi technologie se zvláštními požadavky na spolehlivost komunikační sítě můžeme v případě inteligentních měst řadit zejména prvky základní infrastruktury, jako je zásobování pitnou vodou, teplem či systémy varovných hlášení. Tyto by měly fungovat za všech okolností a po dlouhou dobu. Řadíme sem i technologie pro výrobu a ukládání energií, jejichž prudký rozvoj lze v krátké budoucnosti předpokládat. Dále jsou to systémy pro řízení distribuce a spotřeby elektrické energie, plynu, osvětlení, dopravní systémy, meteorologická a protipovodňová zařízení atd. V těchto případech je nutno klást důraz nejenom na zajištění běžného řízení a plošného monitoringu dění ve sledovaných technologiích, ale také na zajištění jednoduchých poloautomatických či ručních dálkových režimů, kterými by měly být inteligentní řídicí systémy pro nouzové ovládání vybaveny. Pro tyto typy technologií jsou nejvhodnější rádiové datové sítě s automatickou retranslací, tedy se schopností automatického přepnutí přenosové trasy při výpadku některého prvku. Přednostmi tohoto typu rádiových sítí jsou zejména unikátní vrstva kódování zpráv, nezávislost na poskytovatelích telekomunikačních služeb, snadné řešení záložního napájení a zanedbatelné provozní poplatky. Nevýhodou je naopak relativně nízká průchodnost sítě. Některé mobilní routery a radiostanice dokážou duplikovat data na další cílovou adresu a při výpadku primární komunikační sítě samy zajišťují v třístupňové hierarchii přepnutí na náhradní síť. Nepotřebují k tomu žádné externí zařízení, čímž je zajištěna maximální spolehlivost systému. K dispozici jsou i jednodušší radiostanice s automatickou retranslací, které umožňují vytváření sítí s velkou hustotou na malém území. Dlouhodobě se využívají zejména v teplárenství, ale v souvislosti se smart city nalézají široké uplatnění. Zvláštním případem platformy s vysokou bezpečností přenosu dat jsou inteligentní rádiové sítě, určené pro přenášení údajů z čidel. Přednostmi tohoto systému jsou napájení radiostanic integrovanými bateriemi zajišťujícími provoz minimálně po dobu čtyř let a vysoké krytí proti povětrnostním vlivům. Při návrhu doporučujeme volit takové systémy, které kromě běžných nástrojů dálkové správy disponují také statistickým prediktivním systémem. Jak vypadá perspektiva městských řídicích center? Hlavním datovým a komunikačním uzlem je energetické dispečerské centrum konceptu smart grid. Zajišťuje souhrnný monitoring všech toků v energetické síti. Dokáže vhodně řídit rozložení spotřeby, eliminovat energetická maxima a snížit tak nároky na energetické zdroje. Do budoucna bude význam městských energetických dispečinků dále stoupat. Rozvíjejí se nové technologie pro rekuperaci energie při brždění elektromotorů a značný vliv na energetickou soustavu budou mít také elektromobily. Zůstanou-li trvale připojeny k energetické síti, jejich akumulátory mohou v součtu také významně přispívat k pokrývání energetických špiček města. Jde samozřejmě o vhodný bonusový systém pro majitele vozidel, vhodné měření a řízení dobíjení vozidel / zpětného dotování energetické sítě. Ostatní technologická (dispečerská) centra (viz schéma) není nutné slučovat do jediného bodu. Z hlediska bezpečnosti je naopak vhodnější oddělené řešení. S využitím zabezpečených přenosů dat mohou dispečinky zůstat u stávajících provozovatelů jednotlivých sítí a soustav, kde je školený personál a logistická základna pro svěřenou technologii. Základním předpokladem při výběru a sdružování jednotlivých technologických systémů města je použití jednotné databáze, např. SQL. Taková hierarchická koncepce řízení umožňuje využití stávajících dlouhodobě vyvíjených a značně propracovaných dispečerských systémů pro jednotlivé technologie. Zároveň snižuje zranitelnost konceptu smart grid jako celku, při výpadku některé z řídicích částí. Druhým významným datovým uzlem je informační a bezpečnostní centrum konceptu smart city, které komunikuje informace obyvatelům a řeší požadavky obyvatel či bezpečnostních systémů vůči technologiím. Tento uzel je vhodné oddělit od ostatních technologií další bezpečnostní branou. Koncept inteligentních měst slibuje úspory a udržitelný rozvoj. Přínos jeho nasazení bude možno ocenit v krátkém horizontu. /mk/