14.587.21.0031

Создание облачной системы, осуществляющей автоматизированное управление процессом вывоза твердых бытовых отходов (ТБО) в «Умных городах», обеспечивающей взаимодействие участников процесса, сбор, хранение и предоставление контекстной информации о состоянии городской инфраструктуры и потребностях участников системы на основе модели Context as a Service. Данное исследование проводится в рамках выполнения совместного научно-исследовательского проекта рамочной программы Европейского Союза «Горизонт 2020», в составе международного консорциума.
Задачи исследования:
- Преобразование требований контрагентов экосистемы (умного города) в технические спецификации,
- Разработка платформы для концепции знания-как-сервис (Knowledge-as-a-Service (KaaS)). Проектом предусматривается использование
подходов, основанных на семантических сетях, аналитике данных и машинном обучении для получения знаний из разнородных источников информации, что в итоге должно увеличить коммерческую ценность системы,
- Развитие подходов Context-as-a-Service (CaaS) для создания интеллектуальных решений и услуг, создания контекстно-осведомленных бизнес-решений, а также решений предназначенных для использования индивидуальным потребителем,
- Обоснование необходимости и полезности создания облачной системы, обеспечивающей управление и оптимизацию процесса вывоза твердых бытовых отходов,
- Автоматизация и оптимизация бизнес-процессов организаций, занимающихся вывозом ТБО,
- Создание платформы для обмена данными между городскими службами с коммерческими организациями,
- Создание технического задания на разработку системы и приложений для различных участников процесса вывоза ТБО.

Задача создания и поддержки сложных компьютерных систем сильно выходит за рамки компетенции организаций, занимающих вывозом твердых бытовых ТБО. Кроме того, построение такой системы является достаточно дорогой задачей, а значит не эффективно в рамках одной организации. Из этого следует, что создание облачной системы, предоставляющей программное обеспечение как услугу (SaaS) является наиболее обоснованным подходом. В таком случае, каждая организация перевозчик будет оплачивать только часть услуг по созданию и поддержке системы. Помимо этого, возникают возможности для интеграции с сервисами городских служб и других заинтересованных лиц. В рамках проекта предполагается разработка инструментов, предназначенных для создания контекстно-осведомленных систем для умных городов, новых инструментов представления контекста, методов сохранения данных, а также методов получения данных в рамках концепции ‘knowledge as a service’ (KaaS). В дальнейших исследованиях эти данные будут использованы для создания интеллектуальных систем и сервисов IoT, таких как контекстно-зависимые системы в
рамках концепции ‘context as a service’ (CaaS). Проектом предусматривается разработка соответствующего программного обеспечения (ПО), а также разработка на этой основе ПО для пилотного проекта облачной системы управления процессом вывоза твердых бытовых отходов в умных городах.

Исследование предусматривает:

- Выполнение аналитического обзора современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках исследований, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты) - не менее 15 научно-информационных источников за период 2010 – 2015 гг.

- выполнение патентных исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.

- разработку архитектуры концепции знания-как-сервис (Knowledge-as-a-Service (KaaS)) релевантной проблеме сбора ТБО.

- разработку архитектуры обмена данными между городскими службами (администрация города, муниципалитеты, ЖКХ, полиция) с коммерческими организациями (перевозчики, фабрики по переработке ТБО и т.д.).

- разработку архитектуры прототипа системы сбора ТБО на основе технологии IoT.

- создание прототипа пилотного проекта облачной системы поддержки принятия решений и управления процессом вывоза ТБО.

- испытание прототипа пилотного проекта облачной системы поддержки принятия решений и управления процессом вывоза ТБО в рамках концепции Умного городах на основе технологий IoT.

- разработку проекта технического задания на ОКР по разработке системы и приложений для различных участников процесса вывоза ТБО службами (администрация города, муниципалитеты, ЖКХ, полиция) с коммерческими организациями (перевозчики, фабрики по переработке ТБО и т.д.).

На данный момент творческий коллектив настоящего проекта (SmartCityWaste) со стороны Университета ИТМО участвует в выполнении научно-исследовательских работ по теме «Разработка концепции комплексного решения централизованного управления наземным транспортом с учетом межрегионального характера движения на основе облачных и первазивных технологий». Накопленный в процессе реализации проекта опыт может быть полностью использован для реализации облачной системы для управления процессом вывоза ТБО в рамках проекта SmartCityWaste. Основные направления исследований творческого коллектива на данный момент:

- Автоматизация процесса сбора телеметрических данных с транспортных средств

- Создание бортовых интеллектуальных устройств для предварительной обработки, хранения и передачи данных

- Накопление и интеллектуальная обработка данных

- Создание диспетчерских пультов нового поколения с использованием облачных технологий

- Автоматизация контроля качества и объемов работы коммерческого грузопассажирского транспорта

- Контроль качества вождения

- Создание системы поддержки принятия решений для выдачи указаний по оптимизации маршрутов на оперативном, тактическом и стратегическом уровнях управления.

Планируется получение аудио, видео и данных от других датчиков. Программное обеспечение для обработки и визуализации поступающих данных находится в процессе разработки. На основании письма согласия, полученного от руководителя проекта bIoTope (Building an IoT OPen innovation ecosystem for connected smart objects, Call: H2020-ICT-2015, Topic: ICT-30-2015: Internet of Things and Platforms for Connected Smart Objects, Proposal number: 688203) рамочной европейской программы Horizon2020 творческий коллектив настоящего проекта планирует также принять участие в научных исследованиях в рамках 4-го рабочего пакета (WP4, “Context-Aware Service Provisioning for IoT”) проекта bIoTope. 

Созданная в результате выполнения проекта система может применяться на всей территории РФ и других стран. В результате внедрения системы могут быть существенно снижены издержки при вывозе ТБО за счет оптимизации маршрутов и расписания движения используемого грузового транспорта. Существенно возрастет уровень контроля как процесса в целом, так и процесса ценообразования в частности. Повысится качество и скорость принятия решений при урегулировании спорных ситуаций, возникающих между контрагентами экосистемы. Улучшение экологической безопасности за счет уменьшения пробега грузового транспорта, за счет более своевременного вывоза опасных отходов, за счет контроля доставки собранного мусора в специально предназначенные места. Будут созданы новые предпосылки к внедрению системы раздельного сбора ТБО различных типов, повышению уровня автоматизации процесса вывоза ТБО. Данная система будет интегрирована с платформой разработанной в рамках проекта bIoTope программы Horizon2020. В ходе исследования будут получены следующие результаты:

- Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках исследований, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты).

- Архитектура платформы для концепции знания-как-сервис (Knowledge-as-a-Service (KaaS)), релевантной проблеме сбора ТБО. 

- Архитектура платформы для обмена данными между городскими службами (администрация города, муниципалитеты, ЖКХ, полиция) и коммерческими организациями (перевозчики, фабрики по переработке ТБО и т.д.).

- Архитектура прототипа системы сбора ТБО на основе технологии IoT.

- Прототип пилотного проекта облачной системы поддержки принятия решений и управления процессом вывоза ТБО.

- Результаты испытания прототипа пилотного проекта облачной системы поддержки принятия решений и управления процессом вывоза ТБО в рамках концепции Умного городах на основе технологий IoT.

- Проект технического задания на опытно-конструкторскую работу (ОКР) по разработке системы и приложений для различных участников процесса вывоза ТБО службами (администрация города, муниципалитеты, ЖКХ, полиция) с коммерческими организациями (перевозчики, фабрики по переработке ТБО и т.д.).

Созданный пилотный проект облачной системы управления процессом вывоза ТБО будет использован для контроля и оптимизации эффективности вывоза отходов в Умных городах. Кроме утилитарных прикладных решений релевантных проблеме сбора ТВО результаты работ по проекту могут быть использования для построения любых интеллектуальных систем и приложений нового поколения в рамках концепции Умного города, основывающихся на обработке данных от гетерогенных источников и обеспечивающих поддержку принятия решений за счет использования контекстно-осведомленных и семантических моделей. Это приведет к созданию новых форм сервисов IoT в диапазоне от простого сбора данных, их обработки до контекстно-ориентированных, интеллектуальных, адаптивных решений предназначенных для повседневных запросов индивидуальных потребителей.