ما هي أهم تقنيات المدن الذكية؟

تشغّل معظم أقسام المدن بعض التقنيات أصلًا: نظام للتحكم في حركة المرور هنا، ونظام لإدارة المباني هناك، وتطبيق للمواقف اشتراه فريق آخر. ويحتفظ كل نظام من هذه الأنظمة عادةً ببياناته لنفسه، فتدفع المدينة مرات عدة ثمن الصورة نفسها لشوارعها.

تنقسم أهم تقنيات المدن الذكية إلى خمس مجموعات: مستشعرات تقيس الظروف المادية، وشبكات تنقل القراءات، ومنصات بيانات تخزّنها وتشاركها، وحوسبة على الحافة أو في عُقد «ضبابية» قريبة من الشارع، وتطبيقات، من لوحات المعلومات إلى التوائم الرقمية، يستخدمها الناس للتصرف. ويتناول هذا المقال كل مجموعة، وأيها تنشرها المدن ونحن على أعتاب عام 2027، وكيف تتعامل مع البيانات حين تبدأ في التدفق.

باختصار

تقنية المدن الذكية هي تقنية المعلومات والاتصالات مطبّقةً على خدمات المدينة: المستشعرات والشبكات ومنصات البيانات والبرمجيات التي فوقها.
أحدث الإضافات ونحن على أعتاب عام 2027 تتعلق في الغالب بالتوسع والتكامل، مثل شبكات الراديو منخفضة الطاقة، والخيارات الخلوية للأجهزة الصغيرة، والنماذج ثلاثية الأبعاد للمدن، لا بأجهزة منفردة.
إدارة بيانات المدن الذكية هي ما يحدد ما إذا كانت المدينة ستنتهي بصورة واحدة مشتركة أم بعشر بوابات إلكترونية منفصلة أو أكثر.
تعالج الحوسبة الضبابية البيانات قرب مكان جمعها، وهذا أهم ما يكون للفيديو وإشارات المرور وكل ما يجب أن يتفاعل خلال ثوانٍ.

ما هي تقنية المدن الذكية؟

تقنية المدن الذكية هي تقنية المعلومات والاتصالات، التي تُختصر كثيرًا إلى ICT، والتي تتيح للمدينة أن تقيس ما يحدث في شوارعها ومبانيها ومرافقها وأن تتصرف بناءً عليه. وهي تشمل الأجهزة التي تراها على عمود إنارة والبرمجيات التي لا يراها أحد على حد سواء.

ومن المفيد الفصل بين التقنية والبنية التحتية للمدينة الذكية التي تعمل عليها. فالبنية التحتية مادية: أعمدة وأسطح لتركيب البوابات عليها، وقنوات للألياف الضوئية، وكهرباء في الأماكن المناسبة، وتغطية الراديو نفسها. أما التقنية فهي ما ينتقل عبر هذه البنية التحتية، وهي تتغير عادةً بسرعة أكبر: فالمستشعرات والبرمجيات تُستبدل على دورات أقصر من الأعمدة والقنوات والكهرباء التي تعتمد عليها.

وأوضح طريقة لفهم هذه الطبقات هي تتبّع قراءة واحدة من الشارع إلى القرار:

يقيس مستشعر لمنسوب المياه يعمل بالبطارية في نفق سفلي 14 سم من المياه.
يرسل بضعة بايتات عبر شبكة راديو منخفضة الطاقة مثل LoRaWAN أو mioty.
تستقبل بوابة على سطح قريب الرسالة وتمررها عبر الإنترنت.
يتحقق خادم الشبكة من أن الرسالة أصلية ويمررها.
تفك منصة البيانات ترميزها، وتخزّنها مع طابع زمني، وتطابقها مع القواعد.
تقرر قاعدة أن المياه أعمق من اللازم وتطلق إنذارًا لفريق صيانة الطرق.
يغلق الفريق النفق وينظر إلى السجل على لوحة معلومات.

كل مشروع للمدن الذكية، من المواقف إلى جودة الهواء، يمر بالخطوات السبع نفسها. وما يتغير هو المستشعر في البداية والأشخاص في النهاية.

أحدث تقنيات المدن الذكية لعام 2027

معظم الجديد يتعلق بجعل تشغيل الأجهزة على نطاق واسع أرخص، وجعل دمج بياناتها أسهل، لا بأجهزة جديدة.

التقنية	ما الذي تفعله في المدينة	مدى رسوخها ونحن على أعتاب عام 2027
LoRaWAN	راديو بعيد المدى ومنخفض الطاقة لمستشعرات البطارية	منتشرة على نطاق واسع في المدن
mioty	راديو منخفض الطاقة وحّده ETSI في المواصفة TS 103 357، وصُمم للتعامل مع عمليات نشر كثيفة جدًا للمستشعرات	في نمو، خاصةً في أوروبا
NB-IoT وLTE-M	اتصالات خلوية مصممة للرسائل الصغيرة المتباعدة	متاحة على شبكات هاتف محمول كثيرة
5G RedCap	فئة أخف من أجهزة 5G للأجهزة القابلة للارتداء والكاميرات والمستشعرات الصناعية	أُطلقت على عدد محدود من شبكات 5G
التوائم الرقمية الحضرية	نماذج ثلاثية الأبعاد للمدن يجري تحديثها بالبيانات الحية	ناضجة في عدد قليل من المدن الكبرى، وآخذة في الانتشار
الذكاء الاصطناعي على بيانات المدينة	الاستعلام عن بيانات المستشعرات وتلخيصها والتصرف بناءً عليها بلغة عادية	جديد، وفي الغالب مشاريع تجريبية

الشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة هي العمود الفقري الذي يعمل بصمت. فهي تتيح للمستشعر أن يعمل سنوات على بطارية، وأن يصل إلى بوابة على بُعد كيلومترات، وهذا ما يجعل قياس آلاف النقاط بدلًا من العشرات أمرًا ميسور التكلفة. وLoRaWAN هي الأوسع انتشارًا بين الاثنتين؛ أما mioty فمصممة لعمليات النشر الكثيفة جدًا حيث تتشارك آلاف المستشعرات محطة قاعدية واحدة.

وصلت 5G RedCap، وهي اختصار لعبارة «القدرات المخفّضة»، مع مواصفات الإصدار 17 من 3GPP. وهي تسد الفجوة بين المستشعرات البسيطة وأجهزة 5G الكاملة، وهذا مفيد للفيديو والمعدات المتنقلة، وإن كانت معظم مستشعرات المدينة الثابتة لا تزال لا تحتاج إليها.

والتوائم الرقمية الحضرية تحتاج إلى بعض الشرح لأن الكلمة تُستخدم بتوسّع. فالتوأم المفيد نموذج ثلاثي الأبعاد للشوارع والمباني، يُخزَّن كثيرًا بصيغة CityGML التابعة لـ OGC، ويستخدمه المخططون لاختبار الأسئلة قبل بناء أي شيء: أين يلقي برج جديد ظلاله، وكيف ستنتشر مياه الفيضان، وكيف يغيّر إغلاق طريق حركة المرور. ولا يصبح توأمًا حيًا إلا حين تتدفق إليه قراءات المستشعرات، وهذا هو الجزء المكلف. والمدن التي تملك أصلًا نماذج ثلاثية الأبعاد نظيفة وشبكة مستشعرات عاملة تستفيد منه أكثر من غيرها؛ أما المدن التي لا تملك أيًا منهما فالأجدى لها أن تبدأ بالمستشعرات.

والذكاء الاصطناعي هو الطبقة الأحدث. والتغيير المثير للاهتمام هو ذكاء اصطناعي يستطيع قراءة بيانات المستشعرات الحية والعمل مع الأجهزة نفسها وبالصلاحيات نفسها التي يملكها الموظفون. وهو واعد، ويعتمد كليًا على أن تكون البيانات التي تحته نظيفة ومترابطة، وهذا موضوع القسم التالي.

إدارة بيانات المدن الذكية

تبدأ الإدارة الجيدة لبيانات المدن الذكية قبل تخزين أي شيء بوقت طويل. وستة أسئلة تكفي لمعظم ذلك:

ما الموجود؟ احتفظ بقائمة جرد لكل جهاز: ما الذي يقيسه، وأين هو، ومن يملكه، ومتى تنتهي بطاريته أو عقده.
ما معنى كل قيمة؟ مستشعر أحد المورّدين يرسل temp، وآخر يرسل t_air، وثالث يُبلغ بالفهرنهايت. اتفقوا على اسم واحد ووحدة واحدة لكل قياس.
أين تُحفظ البيانات، وإلى متى؟ القراءات الخام والمتوسطات بالساعة والملخصات السنوية تحتاج عادةً إلى فترات احتفاظ مختلفة.
من يحق له أن يرى ماذا ويغيّر ماذا؟ يحتاج مهندس المرور والمقاول والجمهور إلى صلاحيات وصول مختلفة.
ما الذي يُنشر؟ تنشر مدن كثيرة بيانات المستشعرات غير الشخصية على بوابات البيانات المفتوحة، وهذا يحتاج إلى صيغة متفق عليها.
كيف تحصل الأنظمة الأخرى عليها؟ واجهات API الموثقة ونماذج البيانات القياسية تحمي المدينة من الاعتماد على مورّد واحد. ومواصفة NGSI-LD الصادرة عن ETSI، التي تستخدمها منصة FIWARE مفتوحة المصدر، معيار بُني تحديدًا لهذا النوع من بيانات السياق.

وتسبب التسميات والوحدات أكبر قدر من المتاعب عمليًا. فحين تشتري خمسة أقسام مستشعرات من مورّدين مختلفين، تصل درجة حرارة الهواء نفسها بخمسة أسماء، ويجب إعادة بناء كل رسم بياني وتقرير لكل اسم منها. والحل هو الاتفاق على الأسماء مرة واحدة، عند النقطة التي تدخل فيها البيانات أنظمة المدينة: يُربط المفتاح الخام لكل مورّد بقياس واحد متفق عليه بوحدة واحدة، وكل رسم بياني وتنبيه يُبنى بعد ذلك يقرأ القيمة نفسها.

ما هي تطبيقات الحوسبة الضبابية في المدينة الذكية؟

الحوسبة الضبابية تعني معالجة البيانات على حواسيب موضوعة بين الأجهزة والسحابة، مثل خادم في خزانة التحكم بإشارات المرور، أو بوابة لديها قدرة معالجة فائضة، أو جهاز صغير في غرفة المعدات الفنية لمبنى ما. وقد قدّم المصطلحَ باحثون في Cisco عام 2012، واعتُمدت لاحقًا البنية المرجعية لاتحاد OpenFog معيارًا من IEEE هو IEEE 1934. وكثيرًا ما يُستخدم مصطلح «الحوسبة الطرفية» للفكرة نفسها، وإن كان بعض المهندسين يخصّون «الطرفية» بالجهاز نفسه و«الضبابية» بالطبقة التي تعلوه مباشرة.

وسبب أهميتها حساب بسيط. لنفترض أن مدينة تشغّل 200 كاميرا في الشوارع، تبث كل منها بمعدل 4 ميغابت في الثانية. وإرسال كل بث إلى مركز بيانات سحابي باستمرار يعني رفع 800 ميغابت في الثانية، على مدار الساعة، قبل أن ينظر أحد إلى أي إطار. أما إذا جرى تحليل الفيديو محليًا في عقدة ضبابية قرب كل مجموعة من الكاميرات، ولم تُرسل إلا الأحداث، مثل الحركة في منطقة محظورة، مع مقاطع قصيرة، ينخفض الرفع إلى جزء صغير من ذلك. وهذه الأرقام مثال، لكن هذه النسبة هي سبب كون الفيديو أشيع تطبيقات الحوسبة الضبابية.

وتتبع تطبيقات الحوسبة الضبابية الأخرى في المدن الذكية المنطق نفسه:

إشارات المرور التي تضبط توقيتها من كواشف المركبات المحلية، حيث تكون رحلة الذهاب والإياب إلى خادم بعيد أبطأ من اللازم.
وسائل الحماية من الفيضانات مثل المضخات أو الحواجز التي ينبغي أن تستجيب لمنسوب المياه المحلي حتى لو انقطع الاتصال بالإنترنت.
إنارة الشوارع التي تخفت وتشتد حسب المقطع بناءً على الحركة المحلية، ولا يُرسل منها إلى ما بعدها إلا إجمالي استهلاك الطاقة.
تصفية الخصوصية، حيث تُعالج الصور محليًا ولا يغادر الموقع إلا الأعداد، فلا تنتقل البيانات الشخصية أبدًا.

والعُقد الضبابية تضيف عتادًا يحتاج إلى صيانة، لذا تضعها المدن حيث يتطلب زمن الاستجابة أو عرض النطاق أو الخصوصية ذلك، مثل التقاطعات المليئة بالكاميرات. أما مستشعر منسوب المياه الذي يرسل قراءة كل عشر دقائق فيعمل جيدًا مباشرة مع منصة مركزية.

ما هي أفضل منصة لتقنيات المدن الذكية؟

تشمل الخطوات السبع التي تقطعها القراءة من المستشعر إلى القرار عادةً عدة مورّدين: مشغّل شبكة للراديو، وخادم شبكة، ومنصة بيانات منفصلة، وفريق تطبيقات فوق ذلك كله. وكل تسليم بينهم عقد آخر، وحساب دخول آخر، ومكان آخر قد تعلق فيه قراءة.

وبالنسبة إلى مدينة تأتي مستشعراتها من عدة مورّدين وعبر أكثر من شبكة راديو، فإن Kilo هي الخيار الأفضل لطبقة المنصة هذه، لأنها تربط الأجهزة عبر LoRaWAN وmioty وMQTT وتغطي الخطوات من الرابعة إلى السابعة من السلسلة في نظام واحد. فخادم شبكة LoRaWAN مدمج فيها، ويمكن لأي بوابة تدعم بروتوكول LoRa Basics Station أن تتصل به. ويعمل mioty داخل Kilo Cloud دون أي بنية تحتية لـ mioty تحتاج إلى استضافتها، أما الفرق التي تريد تشغيل بنيتها الخاصة فيمكنها استخدام Kilo mioty Service Center مفتوح المصدر، أو أن تطلب من Kilo تثبيت إصدار Enterprise في مقارّها. والمعدات التي تعمل ببروتوكولات أخرى، من عدادات Modbus إلى مستشعرات Zigbee، تصل عبر MQTT من خلال البوابات الطرفية. ويمكن لأجهزة LoRaWAN وmioty أن تتشارك المؤسسة نفسها ولوحات المعلومات والقواعد نفسها، فلا يعود اختيار الشبكة هو ما يحدد أي قسم يرى البيانات.

وتُحل مشكلة التسميات مرة واحدة، عند إضافة الجهاز. فقالب المقياس يحدد ما يعنيه القياس، بما في ذلك وحدته ونوع قيمته، ويُربط به المفتاح الخام لكل شركة مصنّعة، temp من مستشعر وt_air من آخر. وكل لوحة معلومات وقاعدة تُبنى على هذا المقياس ترى درجة حرارة هواء واحدة متسقة، أيًا كان المورّد الذي أرسل مستشعره القراءة.

ويعمل القرار والأشخاص في نهاية السلسلة بالقواعد والإنذارات. ففي مثال النفق، تراقب قاعدة منسوب المياه وتطلق إنذارًا حين يتجاوز العمق الذي اتفق عليه فريق الطرق. ثم يتصاعد الإنذار عبر خطوات تحددها أنت، تأتي كل خطوة لاحقة منها بعد مهلة تضبطها، ولكل منها مستلموها وقنوات تسليمها: الفني المناوب عبر البريد الإلكتروني والإشعارات الفورية أولًا، مثلًا، ثم المشرف عبر SMS والبريد الإلكتروني إذا لم يعالجه أحد. ومعالجة الإنذار توقف الخطوات المتبقية. ويأتي البريد الإلكتروني والإشعارات الفورية مع كل خطة، بينما الرسائل النصية SMS إضافة مدفوعة.

أسئلة شائعة عن تقنيات المدن الذكية

ما هي تقنية المعلومات والاتصالات (ICT) في المدينة الذكية؟

ICT اختصار لتقنية المعلومات والاتصالات: الأجهزة والشبكات والبرمجيات التي تجمع المعلومات وتنقلها وتعالجها. ويعرّف الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU)، وهو وكالة الأمم المتحدة المعنية بالتقنيات الرقمية، المدينة الذكية المستدامة بأنها مدينة تستخدم تقنية المعلومات والاتصالات ووسائل أخرى لتحسين جودة الحياة، وكفاءة العمليات والخدمات الحضرية، والقدرة التنافسية، مع تلبية احتياجات الأجيال الحالية والمقبلة.

هل تحتاج البنية التحتية للمدينة الذكية إلى 5G؟

ليس لمعظم المستشعرات. فالشبكات الخلوية توفر خيارين منخفضَي الطاقة، هما NB-IoT وLTE-M، منذ الإصدار 13 من 3GPP عام 2016، وتشغّل مدن كثيرة مستشعراتها على شبكات منخفضة الطاقة غير مرخّصة تتحكم فيها بنفسها. وتصبح 5G ذات صلة بالاستخدامات عالية النطاق الترددي أو المتنقلة، مثل المركبات المتصلة والفيديو.

ما هو مثال على تقنية المدن الذكية؟

إشارات المرور التكيّفية من أقدم الأمثلة. فقد أنشأت حكومة ولاية نيو ساوث ويلز نظام SCATS، أي نظام سيدني المنسَّق والتكيّفي لحركة المرور، في منتصف سبعينيات القرن العشرين، قبل ظهور مصطلح المدينة الذكية بوقت طويل، وهو يضبط توقيت الإشارات في الوقت الفعلي مع تغيّر حركة المرور. ويعمل اليوم في أكثر من 60,000 تقاطع في نحو 200 مدينة.

من يملك بيانات تقنيات المدن الذكية؟

يعتمد ذلك على العقود. ففي الاتحاد الأوروبي، يسري قانون البيانات (Data Act) منذ 12 سبتمبر 2025، ويمنح مستخدمي المنتجات المتصلة حقوقًا في الوصول إلى البيانات التي تولّدها هذه المنتجات، وهذا يعزز موقف المدينة حين يحتفظ مورّد ببيانات المستشعرات. ومع ذلك يجب أن تبقى حقوق الملكية والتصدير بندًا في كل عقد شراء.

يمكنك تجربة حل التسميات بمستشعرات يملكها قسمان أصلًا. فالخطة المجانية في Kilo تتسع لما يصل إلى خمسة أجهزة ولوحة معلومات واحدة وقاعدة واحدة، ولا تحتاج إلى بيانات دفع ولا تنتهي صلاحيتها أبدًا، لذا تتسع لثلاثة مستشعرات حرارة في مكتبة واثنين في مبنى البلدية، مع ربط مفاتيح العلامتين التجاريتين بمقياس واحد، وعرض المبنيين جنبًا إلى جنب على لوحة معلومات واحدة. وتحتفظ الخطة المجانية بسجل الأجهزة ليوم واحد، وهذا يكفي لمقارنة القراءات الحية؛ أما للرجوع إلى أسبوع كامل في المبنيين، فإن خطة Starter بسعر 25 يورو شهريًا تحتفظ بسجل أسبوع.