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Internet der Dinge, Smart City und Verkehrsleitsysteme

Smart City: Lernfähige IT-Strukturen gegen den Verkehrskollaps

Thomas Fischer schreibt seit über 20 Jahren für unterschiedliche namhafte PC-Zeitschriften über IT-Themen sowie Business-Software, war beteiligt an der Entwicklung von Konzepten neuer IT-Magazine und arbeite mehrere Jahre in einem Verlag im Bereich Corporate Publishing. Sein Slogan ist: Technik einfach erklärt..
Die Vereinten Nationen prognostizieren, dass bis zum Jahr 2050 rund 80 Prozent der Weltbevölkerung in Städten wohnen werden. Als Folge wird die Dichte im Straßenverkehr weiter rapide ansteigen. Mit Hilfe von intelligenten Systemen, die über das Internet der Dinge die Stadt in eine Smart City verwandeln, lässt sich der Straßenverkehr zur Stauvermeidung steuern.

Wie sich durch das Konzept der Smart City bereits jetzt und natürlich auch in Zukunft der Verkehrskollaps erfolgreich vermeiden lässt, zeigt eine neue Fallstudie aus China. Vor allem Großstädte stehen vor großen Problemen, die durch das ständig wachsende Verkehrsaufkommen entstehen. Nur mit dem entsprechenden Know-how ist es möglich, die vielen Verkehrsteilnehmer auf dem Weg zu ihrem Ziel entweder durch die Stadt oder um die Stadt herum zu lotsen, ohne dass Mega-Staus entstehen.

Vor allem in China hat in den vergangenen Jahren im Zuge des Wirtschaftswachstums die Anzahl privater Kraftfahrzeuge sehr stark zugenommen. Im Jahr 2014 rollten mehr als 150 Millionen privat zugelassene PKWs auf den Straßen. Zudem zeigt sich in der Volksrepublik ein ausgeprägter Trend zur Urbanisierung, der neue Millionenstädte aus dem Boden wachsen lässt. So auch in der im Südosten Chinas gelegenen Provinz Fujian, der ein nicht mehr zu bewältigendes Verkehrschaos drohte. Alle Verantwortlichen waren sich einig, dass hier dringend eine Lösung dieses Problems gefunden werden muss und starteten das Smart City Modell.

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Smart City: Intelligent vernetzt

Smart City ist ein Modell, das auch in Westeuropa bereits seit längerem präsent ist. In Deutschland vor allem in Großstädten, aber auch kleinere Städte erkennen mehr und mehr die Vorteile und beginnen diese für sich zu nutzen. Der Begriff der Smart City steht hier für eine intelligent vernetzte urbane Infrastruktur. Im Mittelpunkt des Konzepts steht dabei das Internet der Dinge.

In Deutschland gibt es bereits viele Anwendungen und weitere sind geplant. Allgegenwärtig und zumindest jedem Kraftfahrer vertraut sind die intelligenten Verkehrsleitsysteme. Doch in naher Zukunft folgt noch mehr: So wollen die Energieversorger beispielsweise intelligente Stromzähler flächendeckend einführen. Damit ließe sich nicht nur die Ablesung des Energieverbrauchs automatisieren, sondern man könnte durch verbraucherspezifische Aktionen Energie sparen oder Spitzenlasten im Energienetz optimal abfangen. Ein anderes Beispiel einer Smart City ist die Straßenbeleuchtung, die sich nur einschaltet, wenn sie tatsächlich gebraucht wird. Die Reihe der Beispiele lässt sich beliebig erweitern, denn prinzipiell lassen sich fast alle Lebensbereiche einer Stadt in das Modell der Smart City integrieren.

Die Wahl einer leistungsfähigen IT-Infrastruktur

Die chinesische Provinz Fujian konzentrierte sich bei ihrer Smart City Strategie auf die Bewältigung des rapide zunehmenden Individualverkehrs in ihren Städten. Von Anfang an war klar, dass für die Umsetzung des Projekts technische Unterstützung nötig ist. Diese leisteten die örtliche Technische Hochschule von Fujian und das Fujian Verkehrsinformations- und Kommunikationszentrum. Die Universität übernahm die Aufgabe, eine Big-Data-Plattform zur Speicherung und Verarbeitung von Bildern der aktuellen Straßennutzung in Echtzeit zu realisieren.

Aus dieser Aufgabenstellung heraus entschied man sich für eine Cloud-Plattform mit Big-Data-Infrastruktur. Die Projektverantwortlichen an der Universität wussten, dass sich eine Cloud-Plattform vergleichsweise einfach administrieren lässt, äußerst flexibel ist und zudem beliebig skalierbar. Zukünftige Erweiterungen oder Anpassungen der Cloud-Struktur (CPU, Speicher) lassen sich damit kostengünstig und schnell realisieren.

Die Projektverantwortlichen an der Universität holten sich dazu Angebote und Vorschläge von verschiedenen Unternehmen, darunter auch Dell, ein. Alle waren letztendlich von den Vorschlägen und der Unterstützung überzeugt, die ihnen Dell anbot. Professor Zou Fumin, Vizedekan für die Studienrichtung Informationswissenschaft an der Universität Fujian, meint dazu: "Dell beindruckte uns mit großem Engagement für unser Projekt und die Lösung von Dell bot das passende Preis-Leistungs-Verhältnis". Nachdem sie einige Tests durchgeführt hatten, waren alle Beteiligten überzeugt, dass die Dell-Lösung auch die VMware vCloud Suite unterstützt. "Wir hatten keine Zweifel, dass wir mit der Kombination von VMware und Dell Hardware eine stabile Cloud Lösung mit hoher Performance erhalten", so Professor Zou.

Als Speicher setzte die Universität Dell Compellent SC8000 Arrays mit Intel® Xeon® Prozessoren und einem Mix aus 600 und 700 GByte großen Laufwerken mit SAS-Schnittstelle ein. Komplettiert wurde die Cloud-Infrastruktur mit Servern vom Typ Dell PowerEdge R730 und R720 mit Intel® Xeon® Prozessoren. Damit konnte zugleich eine separate Cloud-Plattform für eine Webseite und für Campus-Informationen eingerichtet werden.

Speicher-Arrays im professionellen Bereich nutzen Festplatten mit SAS-Schnittstelle. So lassen sie sich nicht nur zu einem großen Speicher zusammenfassen, sondern auch bei einem eventuellen Defekt im Betrieb problemlos austauschen.
Speicher-Arrays im professionellen Bereich nutzen Festplatten mit SAS-Schnittstelle. So lassen sie sich nicht nur zu einem großen Speicher zusammenfassen, sondern auch bei einem eventuellen Defekt im Betrieb problemlos austauschen.
Foto: Dell

Intelligente Software analysiert die Daten der Smart City in Echtzeit

Nach Fertigstellung des Projekts stehen den Verkehrsverantwortlichen der Provinz Fujian heute Echtzeit-Daten zur aktuellen Verkehrssituation zur Verfügung. Diese Daten werden in Echtzeit von zwei Clustern der Cloud-Plattform analysiert und ausgewertet. Ein Cluster läuft unter der Open Source Software Apache Spark - eine Lösung zur Analyse großer Datenmengen - und das andere unter Pivotal GemFire, das alle Daten komprimiert speichert und dadurch Zeitverzögerungen bei der Datenverarbeitung spürbar minimiert. Beide Lösungen arbeiten in einer Cloud-basierten virtuellen Umgebung. Die Datenbank des Servers speichert immer die zuletzt aufgezeichneten 10 Minuten des Datenaufkommens, bevor diese dann zum Dell Compellent Array verschoben werden.

Das System analysiert unter anderem die GPS-Daten von durchschnittlich 120.000 öffentlichen Verkehrsmitteln in der Provinz Fujian. Alle 30 Sekunden werden so die Position und die Geschwindigkeit der Fahrzeuge ins Rechenzentrum übertragen. Hinzu kommen in Echtzeit die Videodaten des aktuellen Verkehrsaufkommens. Die Zeit von Mitternacht bis zum frühen Morgen nutzt das System, um Muster im Datenaufkommen zu identifizieren und daraus Prognosen für die Verkehrssteuerung zu erstellen.

Fazit

Bis heute funktioniert die für die Smart City eingesetzte Cloud-Lösung tadellos. Die Universität nutzt zusätzlich den Dell ProSupport für Unternehmen, um stets auf dem aktuellen Stand zu sein und die Prozesse weiter optimieren zu können. Wie zu Anfang des Projekts festgestellt, hat sich die Überzeugung bestätigt, dass die Cloud Plattform vergleichsweise einfach zu administrieren ist. Die einfache Skalierbarkeit garantiert zudem, dass die Cloud Umgebung jederzeit auch weitere oder ähnliche Smart-City-Projekte unterstützen kann.

Die komplette Fallstudie "The fast lane to building a smarter city"können Sie in englischer Sprache hier herunterladen:

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Sie enthält weitere detaillierte Informationen zur Umsetzung von Smart-City-Projekten.

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