WO2016008601A1 - System und verfahren zur optimierten nutzung von infrastruktureinrichtungen eines urbanen gebietes - Google Patents

System und verfahren zur optimierten nutzung von infrastruktureinrichtungen eines urbanen gebietes Download PDF

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WO2016008601A1
WO2016008601A1 PCT/EP2015/056349 EP2015056349W WO2016008601A1 WO 2016008601 A1 WO2016008601 A1 WO 2016008601A1 EP 2015056349 W EP2015056349 W EP 2015056349W WO 2016008601 A1 WO2016008601 A1 WO 2016008601A1
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WO
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data
urban area
field
infrastructure
field data
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PCT/EP2015/056349
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Christian SCHWINGENSCHLÖGL
Bernd Wachmann
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G—PHYSICS
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    • G06Q50/40—Business processes related to the transportation industry

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for cross-domain or domain-specific optimized use and / or planning of infrastructure facilities of an urban area, in particular a large city.
  • the invention accordingly provides a system for domain-wide or domain-specific optimized use and / or planning of infrastructure facilities of an urban area
  • At least one field system providing field data of the infrastructures used by a plurality of users
  • At least one ETL module for extracting, transforming and loading the field data provided by the field systems
  • the ETL module prepares the extracted field data for a generic data model of an urban area and loads it into a system database of the system for instantiating the data model;
  • Analysis modules and / or application modules that refer to the instantiated data model stored in the system database access of the respective urban area and evaluate the instantiated tiêt data model of the urban area relating to the execution of interventions in infrastructure of the respective urban area and / or for analysis and / or for influencing the user behavior of the BE in the respective urban area ⁇ -sensitive users.
  • the infrastructure of the urban territory supply networks, in particular power supply and water supply networks ⁇ networks include.
  • the infrastructure facilities comprise
  • Transport networks in particular transport networks used for carrying ⁇ tion of persons and / or goods.
  • the infrastructure devices furthermore comprise communication networks, in particular data networks and / or social networks.
  • the infrastructure facilities comprise buildings, in particular private and public buildings in the urban area.
  • the field data provided by the field systems comprise geocoded field data.
  • the field data provided by the field systems have real-time field data and / or stationary field data.
  • the application modules for provided by mobile and / or stationary terminals of users via a communication network.
  • the information data sources are connected to the ETL module of the system via a data network, in particular the Internet, and in particular provide sensory weather data, seismological data and tapped communication data.
  • the infrastructure of the urban area provide a variety of mobile and / or stationary user equipments from within the urban area befind ⁇ union users and / or transport the mobile and / or static tionary user terminals within the urban area and / or connect mobile and / or stationary user terminals for ge ⁇ mutual exchange of information with each other, thereby accumulating field data from field systems filtered or unfiltered transmitted to the ETL module of the system.
  • the field data are sensory detected by sensors of the field systems and / or from communication data, which are transmitted in an exchange of information between user devices, tapped.
  • the application modules communicate with Ana ⁇ lysemodulen of the system, wherein said analysis modules are executed in a ⁇ ten kausaku Since the system.
  • the geocoded field data of various infrastructure of the urban area are correlated by an analysis module of the system with each other for the detection of events occurring within the urban area.
  • spatial compression of users and / or spatial compression of user devices, in particular user vehicles or user mobile radios, in an area of the urban area are detected as an event by the analysis module of the system.
  • the type and / or location of the event taking place within the urban area is detected by an analysis module of the system on the basis of the geocoded field data obtained from different infrastructure facilities
  • infrastructure facilities of the urban area and / or mobile or stationary user devices are controlled by users and / or via the user interface. informed event.
  • that which is provided by the analysis module of the system is detected event takes place in the urban area large event in which a variety of users participate, in particular a concert, a sporting event or a demonstration.
  • an instantaneous actual state of infrastructure facilities in particular of buildings located in the urban area, is recognized by an analysis module of the system.
  • the recognized actual state of an infrastructure structure device is compared by an analysis module of the system with a planned plan state of the infrastructure device.
  • this infrastructure device or another infrastructure device is activated and / or in the vicinity of the relevant infrastructure device located
  • the field systems for detecting field data comprise mobile field data acquisition devices, in particular airworthy drones, which are controlled and / or controlled by a control unit of the system for targeted acquisition of field data in target areas of the urban area ,
  • the invention further provides, in another aspect, a method for the optimized use of infrastructure facilities. tions of an urban area with the features specified in claim 21.
  • the invention accordingly provides a method for the optimized use of infrastructure facilities of an urban area, with the following steps:
  • Figure 1 is a schematic representation of a erfindungsge ⁇ MAESSEN system for cross-domain, or domain-specific optimized use and / or planning of infrastructure of an urban area;.
  • Fig. 2 is a schematic representation for explanation
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of erfindungsge ⁇ MAESSEN system
  • 3 shows a possible exemplary implementation of a system according to the invention
  • 4 shows a flow chart for illustrating an embodiment of a method according to the invention for the optimized use of infrastructure facilities of an urban area
  • Fig. 5 diagrams illustrating an exemplary
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating another application example of the provided by the invention it ⁇ proper system and method of the invention functionality.
  • an inventive system 1 for cross-domain and / or domain-specific optimized use and / or planning of infrastructure of an urban area in the illustrated example ⁇ execution on a system platform 2.
  • the platform 2 comprises a field system component 3 4-n with one or more Feldsys ⁇ temen 4-1, 4-2, ....
  • Each field system 4-i provides field data of an associated infrastructure 5-i located within an urban area UG.
  • the infrastructure facilities 5-i of the urban area UG can relate to different domains.
  • the infrastructure 5-i of the urban area UG include, for example versor ⁇ supply networks, in particular power supply networks and water supply networks, and transportation networks, and in particular ⁇ sondere transport networks for the transport of persons and / or goods within the urban area UG.
  • infrastructure facilities 5-i for example, communication ⁇ networks, in particular data networks or social Netzwer ⁇ ke include by users within the urban area UG.
  • infrastructure facilities 5-i include public and private buildings in the urban area UG. These infrastructure devices 5-i are used by a plurality of users within the urban area UG, for example a city, and provide resources or resources to users
  • the supply networks supply the users in the urban area UG with the resource energy and / or with the resource water.
  • Transport networks transport people or users and / or goods within the urban area UG.
  • the users or city residents can communicate with each other via mobile or wired communication networks and exchange information data.
  • the communication networks implemented in the urban area UG also represent complex infrastructure facilities 5-i of the system 1 according to the invention. Buildings and building complexes in the urban area UG likewise form infrastructure facilities 5-i that are used and / or inhabited by users.
  • the various infrastructures 5-i each have at least one field System 4-i, for example, measurement data management systems, power failure management systems,rectma ⁇ management systems or, for example a SCADA box system.
  • the field systems 4-i provide data in real time. Accordingly, the field data provided by the field systems 4-i are on the one hand real-time field data, but they may also have stationary field data.
  • the field data provided by the field systems are preferably 4-i ⁇ field geocoded data.
  • the system 1 preferably has at least one ETL module 6 which is provided for extraction, transformation and loading of the field data provided by the field systems 4-i.
  • the ETL module 6 prepares the extracted field data for a generic data model of the urban Gebie ⁇ tes UG, which is located in a system database of the system 1, and loads in the system database 7 of the system 1, the corresponding instantiated data model of the urban Gebie- tes UG.
  • the generic data model of an urban area UG stored in the system database 7 is intended for any urban area UG or a city.
  • the generic data model is instantiated for a specific urban area, such as the city of Berlin or the city
  • Fig. 1 shows the system database 7 of the system 1 with the there ⁇ rin stored generic data model of an urban area and the UG stored therein instantiated data models certain urban areas UG.
  • the system database 7 of the system 1 can be accessed by analysis modules 8-i and application modules 9-i.
  • the number p of the analysis modules 8-i and the number q of the application modules 9-i can variie ⁇ ren.
  • the application modules 9-i are by users ⁇ leads to user devices 10-i.
  • the user devices 10-i may be permanently installed user devices or mobile user devices.
  • the application modules 9-i and the analysis modules 8-i which access the instantiated data model of the respective urban area UG stored in the system database 7, evaluate the instantiated data model of the urban area UG for performing interventions in infrastructure facilities 5-i of the respective urban area and / or for analyzing and / or influencing the user behavior of the users located in the respective urban area UG.
  • the Ausenseergeb ⁇ nit analysis modules 8-i may be output device dependent, for example, by a visualization layer.
  • the application modules 9-i are provided for download by mobile and / or stationary terminals of users via a communication network.
  • the user's terminals 10-i can execute downloaded application modules 9-i and / or application programs, wherein the executed application modules 9-i in one possible embodiment in turn provide user field data relating to at least one ETL module 6 of the system 1 a data network, in particular a mobile network, are supplied.
  • the application modules 9-i constitute a separate field system 5-i within the area Ur ⁇ banen UG.
  • These information data sources can be connected to the ETL module 6 of the system 1 via a data network, in particular the Internet.
  • the additional information data sources provide sensory weather data of the prevailing weather in the urban area UG or future prevailing weather.
  • the information data sources provide seismological data regarding possible earthquakes occurring in the urban area UG.
  • the information data sources can also provide tapped communication data.
  • the infrastructure facilities 5-i of the urban area UG can supply a plurality of mobile and / or stationary user devices from users located within the urban area.
  • the infrastructure facilities can supply a variety of household appliances, such as washing machines or refrigerators, with energy and / or water.
  • Further infrastructure devices 5-i can transport user devices or users within the urban area UG. Further infrastructure devices 5-i connect user devices for the mutual exchange of information between users.
  • the field data resulting from this are transmitted by field systems 4-i of the infrastructure devices 5-i filtered or unfiltered to the ETL module 6 of the system 1.
  • the field data are sensed by sensors of the field systems 4-i.
  • the field data can be obtained from communication data that is used in an exchange of information between user advised transferred and thereby tapped for the use of field data.
  • the application modules 9-i and the analysis modules 8-i of the system 1 communicate with each other, WO are performed at the analysis modules 8-i through one or several data processing units of the system ⁇ . 1
  • the geocoded field data of various infrastructures 5-i of the urban area UG by an analysis module 8 i of the system 1 for detecting an intra ⁇ half of the urban area UG occurring event are correlated with ⁇ today.
  • a spatial compression of users and / or user devices, in particular user vehicles or user mobile radios, in a region of the urban area UG can be detected.
  • the type and / or the location taking place within the urban area UG EVENT ⁇ nit on the basis of the obtained field geocoded data of various infrastructures 5-i by an analysis module 8 i of the system.
  • infrastructure devices 5-i of the urban area UG and / or mobile or stationary user devices are controlled and / or transmitted by users depending on the recognized type and / or the detected location of the detected event occurring within the urban area UG the detected event is formed in ⁇ .
  • the event detected by the analysis module 8-i of the system 1 is a large event taking place in the urban area UG, in which a large number of users participate. In this major event is, for example, a concert, for example, an open-air concert, a sporting event, such as a football game in a stadium or a demonstration, for example, a political demonstration ⁇ train along a road within the urban area UG.
  • system is based on the obtained geocoded field data of the field systems, particularly those based on Hospitalda ⁇ th, a current actual state of diveinrichtun- gen 5-i, in particular of buildings, on the urban area UG detected by an analysis module 8-i of the system 1.
  • the detected actual state of a facility 5-i for example a building, this is compared, by virtue ⁇ an analysis module 8 i of the system 1 with a plan-target state of the infrastructure.
  • this infrastructure device or another infrastructure device is activated.
  • the field systems 4-i for recording field data on mobile field data acquisition devices which are controlled or controlled by a control unit of the system 1 for targeted Erfas ⁇ solution of field data in target areas of the urban area UG .
  • These mobile field data collection devices for example, take airworthy drones to ⁇ that provide field data of target areas within the urban area UG in real time.
  • Fig. 2 shows schematically possible embodiments of the system 1 according to the invention with special field systems. In the exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • the field system level 3 of the system 1 comprises a field system 4-i, which receives field data from application modules 9-i of user terminals within the urban area UG.
  • the Choose end ⁇ devices 10-i which perform the application modules 9-i, han ⁇ delt it, for example, mobile devices of users within the urban area UG.
  • this gets Field system 4-i field data of hundreds, thousands or even tens of thousands of users within the urban area UG, wherein the received field data are preferably geocoded and indicate the position of the respective mobile user terminal at least approximately.
  • the application modules 9-i or Applikatio ⁇ NEN be downloaded to a platform of the system 1 by the user via a mobile radio interface.
  • the delivered field data are preferably evaluated as real-time data. For example, based on the real-time field data obtained, a compression of user terminals, in particular mobile devices or mobile phones, in a specific area of the urban area UG can be determined. For example, in a further evaluation as an event within the urban area UG, a spatial compression of users and / or user terminals, in particular user vehicles or user mobile radios, in a region of the urban area UG, for example on a specific place or in a specific location Park or on a certain street within the urban area UG. May for example be detected ⁇ to whether the user terminals are statically at a specific position or to move in a certain direction at ⁇ hand a motion profile.
  • the type and / or location within the urban system is determined by an analysis module 8-i of the system Area UG occurring event detected.
  • additional information data sources can be used which deliver data to the analysis module 8-i for evaluation.
  • sectionswei ⁇ se can provide the information data sources via a data network, especially the Internet, additional data Erken ⁇ planning the type of detected event. For example, if it is recognized at a location within the urban area UG that the spatial densification of user equipment in the field exceeds a threshold, a field installed security camera can provide video data that be automatically evaluated to determine what type of event it is.
  • Fig. 2 shows another example of a field system, a field system 4-j, which receives field data from mobile field data acquisition devices 12-1 ... 12-r.
  • the mobile field data acquisition devices may be, for example, capable of flying UAV, which are steered by a control unit or the Sys tems ⁇ 1 Specific detection of field data in target areas of the urban territory UG controlled. For example, if compaction of user equipment within a particular area is detected by the field system 4-i, the controller may direct an available airworthy drone to that destination area to obtain additional field data from the target area.
  • an analysis module 8 i calculated based on the most ⁇ th performance of the distribution and the historical information of past major events possible scenarios and controls the infrastructure 5-i in this region accordingly.
  • data from previous comparable major events can be used.
  • This historical comparison data can be stored in a possible embodiment in a dedicated database of the system 1.
  • the essential parameters for the relevant major event for example security of supply, CO 2 footprint, etc., can be compared or compared with one another, for example in a KPI dashboard.
  • the system 1 has an external system layer ESL, a data integration layer DIL, a data layer DL, an analysis layer AL, a service layer SL, and a user interface layer UIL.
  • the external ESL system layer provides field data from various domains, such as buildings (EMC), power supply (MDM), water supply (SIWA), mobility (IMP), and other external systems or infrastructure.
  • the field data supplied by the external system layer ESL are supplied to application servers AS for extraction, transformation and loading of the field data provided by the field systems or the ESL layer.
  • Other application servers AS include Message Broker MB.
  • the transformed field data can be used to instantiate a generic data model of the urban area UG.
  • the instantiated data models can be stored in databases in one or more database servers DBS.
  • AL analysis modules evaluate the data stored in the data banks ⁇ instantiated data models of the urban area.
  • interventions in infrastructure facilities 5-i of the respective urban area UG can be undertaken.
  • the users' mobile user terminals can be sent messages in order to influence or optimize their user behavior for the use of the infrastructure facilities 5-i. For example, if a transport network for the transport of passengers within an urban area of UG fails, users in this area can be informed and suggestions for alternative means of transport can be obtained. For example, the user can in the city UG alternative proposals through other lines or other means of transport, such as bus routes, Sustainer ⁇ th.
  • the analysis modules 8-i can various analyzes make particular simulations, such as Wasser position- predict monitoring functions or operational plan controls for infrastructure 5-i , Depending on the evaluation results, for example, infrastructure facilities 5-i can be targeted. Is ⁇ example, by an analysis module 8-i a considerable compression of user terminals in a particular area, such as a soccer game, is detected, the number of supply can be chill approximately determined and corresponding
  • Transport devices are controlled. If, for example, it is recognized that a multitude of users are located on a station platform, then transport trains can be operated at a higher clock rate in order to transport the users in a relatively short time.
  • a first step Sl field ⁇ data of infrastructure facilities 5-i by at least one field system first be provided.
  • This field data example, by field ⁇ systems 4-i of the infrastructures 5-i of the urban area UG, as shown in Fig. 1 sawn riding provided.
  • the provided field data preferably has at least partially real-time field data.
  • the Feldda ⁇ th are preferably geocoded.
  • the field data provided by the field systems 4-i are extracted or filtered.
  • the extracted field data is transformed into a data format suitable for a generic data model of the urban area UG.
  • the transformed Feldda ⁇ th are then loaded to the instantiation of the generic data model of the urban area UG in the system database 7 at step S4.
  • the instantiated tiATOR data model of the urban area UG is then evaluated in step S5, for example, by analysis modules 8-i of the Sys tems ⁇ . 1
  • interventions are carried out in infrastructure facilities 5-i of the relevant urban area UG or the user behavior of a user located in the relevant urban area UG is influenced directly or indirectly depending on the evaluated instantiated data model of the urban area.
  • the users of the mobile user terminals receive corresponding messages or instructions.
  • the system and method of the invention can be used for various ⁇ dene applications or services.
  • the operation of water distribution systems or water supply networks causes a significant expense.
  • Many processes in the automation of water distribution systems are variable over time. For example, certain states of water reservoirs or pumps can be used to maintain the water pressure in certain countries in order to reduce the effort.
  • One possible application which benefits from the linking of data from a power supply system or smart grid on the basis of data from the water supply network is, for example, leakage detection.
  • leakage detection For example, when Da ⁇ th combined data from a measurement system and the SCADA system for automation of the water distribution network or cor- leaks can be detected.
  • Other Application ⁇ examples are the notification of dangerous accidents and an assessment of an existing contamination risk and to guide appropriate countermeasures.
  • simulations by an analysis module can be used to generate a prediction for the water consumption WV of a single household, as shown in FIG. 5 below, and also to simulate or calculate a total sales consumption prediction GWV for several households, as in FIG. 5 shown above.
  • an analysis of the grid stability in the case of volatile power generation can be carried out. Due to the increasing integration of volatile producers, such as wind energy or photovoltaic systems, the demands on the transmission network or power supply network are increasing. In order to be able to monitor occurring effects, such as load situations or voltage fluctuations, and their effect on supply security within the urban area UG, for example by means of an application "Po ⁇ who snapshot analysis" continuously measured values from the
  • Power supply network and in the medium term also be used for the planning of grid extensions.
  • Another application for the inventive system 1 relates to energy storage for major events within the urban area UG.
  • the available by the Stromver ⁇ supply network electrical power is often not sufficient to len the supply of a large event in a particular area of the urban area UG tillzustel-.
  • An analysis module 8 i of the system 1 calculates vorzugswei ⁇ se based on the known performance of the distribution and other field data with respect to the major events and major events as well as possibly on the basis of historical data of VO several major events or scenarios to supply the big event and / or planning the big event, such as an open-air concert.
  • essential components such as consumers with their typical load curve, data from previous events, data from available diesel generators or energy storage devices can be used. These components can be configured or preconfigured and specifically reparameterized.
  • system 1 provides at a mög ⁇ handy embodiment of a support for innovative mobility solutions.
  • measures to reduce traffic-related pollutant emissions may be the focus.
  • the groove ⁇ zer is made as affected by the inventive system 1 that the Individualver- is periodic reduced and the user via switch increasingly to public transportation infrastructure facilities 5-i.
  • so-called crowd sourcing can be used to provide users with continuously improved intermodu- lar route planning. This is preferably achieved via a close connection of end users, who provide both manually and automatically additional information as field data to the system according to the invention, for example via their mobile radio terminals.
  • These field data relate for example delays, obstacles or Routenei ⁇ properties of the selected users routes.
  • incentives for users can be created to influence the user behavior, for example to influence the selection of routes and / or means of transport by users.
  • Further applications are possible.
  • heat map statements can be calculated to available car-sharing vehicles, as shown in Fig. 6.
  • a user searching for a car-sharing vehicle may move to the area of the urban area UG having a compression V4.
  • another application may also display bicycle sharing or other sharing information regarding possible resources to guide the user seeking the resource to the particular area.
  • a prediction about the availability of specific vehicles in certain areas of the urban area UG can be calculated.
  • the user can be sent as a service route information, with which public transport he reaches, for example, the area with a high density of car-sharing vehicles.
  • a user to search for a car-sharing vehicle is significantly easier, so there is an incentive for the user to dispense with their own vehicle.
  • the density of vehicles within the urban area UG can be lowered overall since in the future several users will share a vehicle or car-sharing vehicle.
  • a variety of information in the context of urban infrastructure can be analyzed by visual features through analysis modules 8-i of system 1.
  • this analysis can be performed au ⁇ cally, it is possible a sce- ne using images to be recorded.
  • the system 1 according to the invention it is possible to provide a visualization for the user-friendly analysis of buildings or even complete ones
  • the system 1 uses 3D image processing. This allows the automated calculation of 3D models of urban infrastructure facilities 5-i, particularly of buildings, based on 2D images that are taken for example with her ⁇ conventional digital cameras.
  • the erank- th images preferably local features are detected, ex tracted ⁇ and compared between the captured images. If, for example, there are matching features in the various images, then these identified features can be projected into the 3D space and, in addition, the camera positions with which the images were recorded can be determined. If sufficient features, for example five, are extracted between two different camera positions, then the complete three-dimensional shape of a building or a district within Urban Area UG can be restored. If the points are determined triangulated in three-dimensional space, one obtains a dense mo ⁇ dell of the scene.
  • the digitized urban 3D data models thus allow the automatic Erfas ⁇ sung a three-dimensional actual situation of infrastructure elements or infrastructure 5-i within a urban area UG.
  • infrastructure elements range from buildings over streets to entire urban areas.
  • the 3D models obtained can visually and semantically capture the urban area UG and its infrastructures 5-i and thus archive the current status of the infrastructure facility as a geographical reference.
  • a comprehensive Geoverknüpfung dimensional space enables efficient and automated analysis of various data, such as, for example, comparisons of map data, or the Kochla ⁇ delay with static and dynamic sensor data.
  • thermographic detection of building objects by means of imaging sensors is becoming increasingly important.
  • the capture of the thermographic data enables light an urban energy-based planning, optimization, Simu ⁇ lation and heat technical documentation which can be compared with a plan set state of the current situation.
  • Infrared technology is suitable for detecting energy losses during the heating or air conditioning of buildings within the urban area UG.
  • the system 1 preferably takes into account the spatial and object- geometric relationship of the recorded thermal data by means of the 3D data models.
  • the thermal data is then projected as field data to the 3D data model to create a broaching ⁇ union context.
  • the transfer of the thermal malformation into a geometric context allows a considerable simplification in the analysis of energy values.
  • the system 1 according to the invention provides users with a multiplicity of service functions and / or applications in order to influence the user behavior for the optimal use of infrastructure devices 5-i.
  • system 1 according to the invention works across domains or domainspe ⁇ specific.
  • the inventive system 1 allows a cross-domain optimized use and / or planning of infrastructure facilities 5-i, for example, in terms of the domains water supply, electricity supply, urban mobility and building management.
  • the system 1 according to the invention is preferably builds modular design, allowing efficient integration of wide ⁇ ren data sources.
  • the inventive system 1 allows the creation of additional application and / or analysis modules for different user groups, beispielswei ⁇ se Domainexperten or end users.
  • system 1 according to the invention allows platform-independent Dar ⁇ position of the content for various terminals insbeson ⁇ particular for mobile terminals by users.
  • the system 1 according to the invention is based directly on the field data obtained and thus makes it possible, as it were, to sense the infrastructure usage with a high degree of accuracy and reliability.
  • the system 1 according to the invention it is possible to systematically record data of the urban infrastructure facilities 5-i and to prepare it for a structured and reproducible analysis. In this case, preferably a multiplicity of users or inhabitants within the urban area UG are included in the optimization and / or planning of the infrastructure facilities 5-i.
  • the user terminals provide a whole is less a separate wide-ranging Feldsys ⁇ tem that can supply a variety of field data for the inventiveness modern system first
  • This field data includes real-time field data, which is preferably geocoded.
  • the multiplicity of users can be prompted by incentive systems to download application modules 9-i and which are compatible with the system 1 according to the invention. For example, users can obtain favorable conditions for the use of infrastructure facilities 5-i within the urban area UG so that they provide field data to the system 1 according to the invention via user terminals.
  • system 1 it is possible to optimally use or optimally utilize a large number of different heterogeneous infrastructure facilities for a large number of users within an urban area UG. Furthermore, with the system 1 according to the invention, overloading of infrastructural devices 5-i can be avoided in a timely and reliable manner by taking appropriate countermeasures. Furthermore, the system 1 according to the invention can be used for planning further infrastructure facilities 5-i within the urban area UG.

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Abstract

System zur domainübergreifenden oder domainspezifischen optimierten Nutzung und/oder Planung von Infrastruktureinrichtungen (5-i) eines Urbanen Gebietes (UG), wobei das System aufweist: mindestens ein Feldsystem (4-i), das Felddaten der von einer Vielzahl von Nutzern benutzten Infrastruktureinrichtungen (5-i) bereitstellt; mindestens ein ETL-Modul (6) zur Extraktion, Transformation und zum Laden der von den Feldsystemen (4) bereitgestellten Felddaten, wobei das ETL-Modul (6) die extrahierten Felddaten für ein generisches Datenmodell eines Urbanen Gebietes aufbereitet und in eine Systemdatenbank (7) des Systems zur Instantiierung des Datenmodells lädt; und Analysemodule (8-i) und Applikationsmodule (9-i), welche auf das in der Systemdatenbank (7) gespeicherte instantiierte Datenmodell des jeweiligen Urbanen Gebietes (UG) zugreifen und das instantiierte Datenmodell des Urbanen Gebietes zur Vornahme von Eingriffen in Infrastruktureinrichtungen (5-i) des jeweiligen Urbanen Gebietes (UG) und/oder zur Analyse und/oder Beeinflussung des Nutzerverhaltens der in dem jeweiligen Urbanen Gebiet (UG) befindlichen Nutzer auswerten.

Description

Beschreibung
System und Verfahren zur optimierten Nutzung von Infrastruktureinrichtungen eines Urbanen Gebietes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur domainübergreifenden oder domainspezifischen optimierten Nutzung und/oder Planung von Infrastruktureinrichtungen eines Urbanen Gebietes, insbesondere einer Großstadt.
Weltweit nimmt der Anteil der Bevölkerung, die in Urbanen Gebieten bzw. Großstädten lebt, ständig zu. Die wachsende Urba¬ ne Bevölkerung führt zu einem höheren Bedarf an Energie, Wasser und sonstigen Ressourcen innerhalb des Urbanen Gebietes. In einem Urbanen Gebiet befindet sich eine Vielzahl unterschiedlicher Infrastruktureinrichtungen zur Versorgung und zum Transport der darin lebenden Bevölkerung. Darüber hinaus sind als Infrastruktureinrichtungen Kommunikationsnetzwerke, insbesondere Datennetzwerke, in dem Urbanen Gebiet vorhanden, welche es der in dem Stadtgebiet lebenden Bevölkerung erlau¬ ben, mit Personen oder Einrichtungen zu kommunizieren, die sich auf dem Stadtgebiet oder außerhalb des Stadtgebietes be¬ finden. Ferner befindet sich auf dem Urbanen Stadtgebiet eine Vielzahl von privat oder öffentlich genutzten Gebäuden. Die verschiedenen Infrastruktureinrichtungen wie Versorgungsnetzwerke, Transportnetzwerke, Kommunikationsnetzwerke oder Ge¬ bäude sind teilweise sehr komplex und bilden ineinandergrei¬ fende Domänen, wie beispielsweise Mobilität, Energie, Wasser oder Gebäude.
Herkömmlicherweise werden Infrastruktureinrichtungen innerhalb des Urbanen Gebietes in den verschiedenen Domänen unabhängig voneinander geplant und genutzt. In vielen Fällen sind bestehende urbane Infrastruktureinrichtungen technisch veral- tet oder reparaturbedürftig. Es besteht herkömmlicherweise keine Möglichkeit, den Zustand bestehender urbaner Infra¬ struktureinrichtungen bei der Planung und/oder Nutzung von weiteren Infrastruktureinrichtungen innerhalb des Urbanen Ge- bietes mitzuberücksichtigen . Weiterhin wird bei der Planung oder Nutzung von Infrastruktureinrichtungen bisher das Nutzerverhalten von Nutzern bzw. Bewohnern innerhalb des Urbanen Stadtgebietes nicht berücksichtigt.
Daher führen herkömmliche Systeme zur Planung von Infrastruktureinrichtungen zu ungenauen Ergebnissen, sodass in vielen Fällen Infrastruktureinrichtungen an dem tatsächlichen Bedarf vorbei geplant und realisiert werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zur Nutzung und/oder Planung von Infrastruktureinrichtungen eines Urbanen Gebietes zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile vermeidet und eine optimale Nutzung und/oder Planung von Infrastruktureinrichtungen bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein System mit den in Patentanspruch 1 ange- gebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft demnach ein System zur domainübergreifenden oder domainspezifischen optimierten Nutzung und/oder Planung von Infrastruktureinrichtungen eines Urbanen Gebie- tes,
wobei das System aufweist:
mindestens ein Feldsystem, das Felddaten der von einer Vielzahl von Nutzern benutzten Infrastruktureinrichtungen bereitstellt,
mindestens ein ETL-Modul zur Extraktion, Transformation und zum Laden der von den Feldsystemen bereitgestellten Felddaten,
wobei das ETL-Modul die extrahierten Felddaten für ein gene- risches Datenmodell eines Urbanen Gebietes aufbereitet und in eine Systemdatenbank des Systems zur Instantiierung des Datenmodells lädt; und
Analysemodule und/oder Applikationsmodule, welche auf das in der Systemdatenbank gespeicherte instantiierte Datenmodell des jeweiligen Urbanen Gebietes zugreifen und das instan- tiierte Datenmodell des Urbanen Gebietes zur Vornahme von Eingriffen in Infrastruktureinrichtungen des jeweiligen Urbanen Gebietes und/oder zur Analyse und/oder zur Beeinflussung des Nutzerverhaltens der in dem jeweiligen Urbanen Gebiet be¬ findlichen Nutzer auswerten.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfassen die Infrastruktureinrichtungen des Urbanen Gebietes Versorgungsnetzwerke, insbesondere Stromversorgungs¬ netzwerke und Wasserversorgungsnetzwerke.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfassen die Infrastruktureinrichtungen
Transportnetzwerke, insbesondere Verkehrsnetze zur Beförde¬ rung von Personen und/oder Gütern.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfassen die Infrastruktureinrichtungen fer- ner Kommunikationsnetzwerke, insbesondere Datennetzwerke und/oder soziale Netzwerke.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfassen die Infrastruktureinrichtungen Ge- bäude, insbesondere private und öffentliche Gebäude auf dem Urbanen Gebiet.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weisen die von den Feldsystemen bereitge- stellten Felddaten geokodierte Felddaten auf.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weisen die von den Feldsystemen bereitgestellten Felddaten Echtzeit-Felddaten und/oder stationäre Felddaten auf.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems werden die Applikationsmodule zum Herunteria- den durch mobile und/oder stationäre Endgeräte von Nutzern über ein Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Systems führen die Endgeräte der Nutzer heruntergela¬ dene Applikationsmodule aus, wobei die ausgeführten Applika¬ tionsmodule selber Nutzer-Felddaten liefern, die dem ETL- Modul des Systems über ein Datennetzwerk, insbesondere ein Mobilfunknetz, zugeführt werden.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems erhält das ETL-Modul des Systems von weiteren Informationsdatenquellen Daten, die für den Betrieb der Infrastruktureinrichtungen und/oder für das Nutzerverhalten der Nutzer relevant sind, wobei das ETL-Modul die erhaltenen Da¬ ten für das generische Datenmodell aufbereitet.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Informationsdatenquellen über ein Datennetzwerk, insbesondere das Internet, mit dem ETL-Modul des Systems verbunden und liefern insbesondere sensorisch er- fasste Wetterdaten, seismologische Daten und abgegriffene Kommunikationsdaten . Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems versorgen die Infrastruktureinrichtungen des Urbanen Gebietes eine Vielzahl von mobilen und/oder stationären Nutzergeräten von innerhalb des Urbanen Gebietes befind¬ lichen Nutzern und/oder transportieren mobile und/oder stati- onäre Nutzerendgeräte innerhalb des Urbanen Gebietes und/oder verbinden mobile und/oder stationäre Nutzerendgeräte zum ge¬ genseitigen Informationsaustausch miteinander, wobei dabei anfallende Felddaten von Feldsystemen gefiltert oder ungefiltert an das ETL-Modul des Systems übertragen werden.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems werden die Felddaten durch Sensoren der Feldsysteme sensorisch erfasst und/oder aus Kommunikationsdaten, die bei einem Informationsaustausch zwischen Nutzergeräten übertragen werden, abgegriffen.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kommunizieren die Applikationsmodule mit Ana¬ lysemodulen des Systems, wobei die Analysemodule in einer Da¬ tenverarbeitungseinheit des Systems ausgeführt werden.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems werden die geokodierten Felddaten verschiedener Infrastruktureinrichtungen des Urbanen Gebietes durch ein Analysemodul des Systems miteinander zur Detektion von innerhalb des Urbanen Gebietes stattfindenden Ereignissen korreliert .
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird als ein Ereignis durch das Analysemodul des Systems eine räumliche Verdichtung von Nutzern und/oder eine räumliche Verdichtung von Nutzergeräten, insbesondere Nutzerfahrzeugen oder Nutzermobilfunkgeräten, in einem Bereich des Urbanen Gebietes detektiert.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird auf Basis der erhaltenen geokodierten Felddaten verschiedener Infrastruktureinrichtungen durch ein Analysemodul des Systems die Art und/oder der Ort des inner¬ halb des Urbanen Gebietes stattfindenden Ereignisses erkannt
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems werden in Abhängigkeit von der erkannten Art und/oder dem erkannten Ort des detektierten innerhalb des Urbanen Gebietes stattfindenden Ereignisses Infrastruktureinrichtungen des Urbanen Gebietes und/oder mobile oder stationäre Nutzergeräte von Nutzern gesteuert und/oder über das de- tektierte Ereignis informiert.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das von dem Analysemodul des Systems de- tektierte Ereignis eine in dem Urbanen Gebiet stattfindende Großveranstaltung, an welcher eine Vielzahl von Nutzern teilnimmt, insbesondere ein Konzert, eine Sportveranstaltung oder eine Demonstration.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird auf Basis der erhaltenen geokodierten Felddaten, insbesondere Bilddaten, ein momentaner Ist-Zustand von Infrastruktureinrichtungen, insbesondere von Gebäuden, die sich auf dem Urbanen Gebiet befinden, durch ein Analysemodul des Systems erkannt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird der erkannte Ist-Zustand einer Infra- Struktureinrichtung durch ein Analysemodul des Systems mit einem Plan-Sollzustand der Infrastruktureinrichtung verglichen .
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Systems wird in Abhängigkeit von einer erfassten Zu- standsabweichung zwischen dem erkannten Ist-Zustand der Infrastruktureinrichtung und dem Plan-Sollzustand der Infrastruktureinrichtung diese Infrastruktureinrichtung oder eine andere Infrastruktureinrichtung angesteuert und/oder in der Nähe der betreffenden Infrastruktureinrichtung befindliche
Nutzergeräte über die erkannte Zustandsabweichung der betref¬ fenden Infrastruktureinrichtung informiert.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Systems weisen die Feldsysteme zur Erfassung von Felddaten mobile Felddaten-Erfassungsgeräte, insbesondere flugfähige Drohnen, auf, die durch eine Steuereinheit des Systems zur gezielten Erfassung von Felddaten in Zielbereichen des Urbanen Gebietes gelenkt und/oder gesteuert werden.
Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur optimierten Nutzung von Infrastruktureinrich- tungen eines Urbanen Gebietes mit den in Patentanspruch 21 angegebenen Merkmalen.
Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zur optimierten Nutzung von Infrastruktureinrichtungen eines Urbanen Gebietes, mit den Schritten:
Bereitstellen von Felddaten der Infrastruktureinrichtungen durch mindestens ein Feldsystem,
Extrahieren der von den Feldsystemen bereitgestellten Feldda- ten,
Transformieren der extrahierten Felddaten in ein für ein ge- nerisches Datenmodell des Urbanen Gebietes geeignetes Daten¬ format,
Laden der transformierten Felddaten zur Instantiierung des generischen Datenmodells des Urbanen Gebietes,
Auswerten des instantiierten Datenmodells des betreffenden Urbanen Gebietes, und
Vornehmen von Eingriffen in Infrastruktureinrichtungen des betreffenden Urbanen Gebietes und/oder Beeinflussen des Nut- zerverhaltens der in dem betreffenden Urbanen Gebiet befind¬ lichen Nutzer in Abhängigkeit des ausgewerteten
instantiierten Datenmodells des Urbanen Gebietes.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der verschiede- nen erfindungsgemäßen Aspekte unter Bezugnahme auf die beige¬ fügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsge¬ mäßen Systems zur domainübergreifenden oder domainspezifischen optimierten Nutzung und/oder Planung von Infrastruktureinrichtungen eines Urbanen Gebietes;
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung
möglicher Ausführungsbeispiele des erfindungsge¬ mäßen Systems; Fig. 3 eine mögliche beispielhafte Implementierung eines erfindungsgemäßen Systems; Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur optimierten Nutzung von Infrastruktureinrichtungen eines Urbanen Gebietes; Fig. 5 Diagramme zur Darstellung eines exemplarischen
Implementierungsbeispiels einer durch das erfin¬ dungsgemäße System und Verfahren bereitgestellten Funktionalität ; Fig. 6 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines weiteren Anwendungsbeispiels einer durch das er¬ findungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellten Funktionalität. Wie man in Fig. 1 erkennt, weist ein erfindungsgemäßes System 1 zur domainübergreifenden und/oder domainspezifischen optimierten Nutzung und/oder Planung von Infrastruktureinrichtungen eines Urbanen Gebietes bei dem dargestellten Ausführungs¬ beispiel eine Systemplattform 2 auf. Die Plattform 2 enthält eine Feldsystemkomponente 3 mit einem oder mehreren Feldsys¬ temen 4-1, 4-2, ... 4-n. Jedes Feldsystem 4-i liefert Felddaten einer zugehörigen Infrastruktureinrichtung 5-i, die sich innerhalb eines Urbanen Gebietes UG befinden. Die Infrastruktureinrichtungen 5-i des Urbanen Gebietes UG können unter- schiedliche Domänen betreffen. Die Infrastruktureinrichtungen 5-i des Urbanen Gebietes UG umfassen beispielsweise Versor¬ gungsnetzwerke, insbesondere Stromversorgungsnetzwerke und Wasserversorgungsnetzwerke, sowie Transportnetzwerke, insbe¬ sondere Verkehrsnetze zur Beförderung von Personen und/oder Gütern innerhalb des Urbanen Gebietes UG. Ferner können Infrastruktureinrichtungen 5-i, beispielsweise Kommunikations¬ netzwerke, insbesondere Datennetzwerke oder soziale Netzwer¬ ke, von Nutzern innerhalb des Urbanen Gebietes UG umfassen. Weiterhin umfassen Infrastruktureinrichtungen 5-i öffentliche und private Gebäude auf dem Urbanen Gebiet UG. Diese Infra¬ struktureinrichtungen 5-i werden von einer Vielzahl von Nutzern innerhalb des Urbanen Gebietes UG, beispielsweise einer Großstadt, benutzt und stellen Nutzern Ressourcen oder
Dienstleistungen bzw. Serviceleistungen bereit. So versorgen beispielsweise die Versorgungsnetzwerke die Nutzer auf dem Stadtgebiet UG mit der Ressource Energie und/oder mit der Ressource Wasser. Transportnetzwerke befördern Personen bzw. Nutzer und/oder Güter innerhalb des Urbanen Gebietes UG. Die Nutzer bzw. Stadtbewohner können über mobile oder drahtgebundene Kommunikationsnetzwerke miteinander kommunizieren und tauschen dabei Informationsdaten aus. Auch die auf dem Urbanen Gebiet UG implementierten Kommunikationsnetzwerke stellen komplexe Infrastruktureinrichtungen 5-i des erfindungsgemäßen Systems 1 dar. Gebäude und Gebäudekomplexe auf dem Urbanen Gebiet UG bilden ebenfalls Infrastruktureinrichtungen 5-i, die von Nutzern benutzt und/oder bewohnt werden. Die verschiedenen Infrastruktureinrichtungen 5-i verfügen jeweils über mindestens ein Feldsystem 4-i, beispielsweise Messdatenmanagementsysteme, Stromausfallmanagementsysteme, Gebäudema¬ nagementsysteme oder beispielsweise ein SCADA-Feldsystem. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1 liefern die Feldsysteme 4-i Daten in Echtzeit. Demnach sind die von den Feldsystemen 4-i bereitgestellten Felddaten einerseits Echtzeit-Felddaten, jedoch können sie auch stationäre Felddaten aufweisen. Die von den Feldsystemen 4-i bereitgestellten Felddaten sind vorzugsweise geokodierte Feld¬ daten .
Das erfindungsgemäße System 1 weist vorzugsweise mindestens ein ETL-Modul 6 auf, das zur Extraktion, Transformation und Laden der von den Feldsystemen 4-i bereitgestellten Felddaten vorgesehen ist. Das ETL-Modul 6 bereitet die extrahierten Felddaten für ein generisches Datenmodell des Urbanen Gebie¬ tes UG, welches sich in einer Systemdatenbank des Systems 1 befindet, auf und lädt in die Systemdatenbank 7 des Systems 1 das entsprechend instantiierte Datenmodell des Urbanen Gebie- tes UG. Das in der Systemdatenbank 7 gespeicherte generische Datenmodell eines Urbanen Gebietes UG ist für ein beliebiges urbanes Gebiet UG bzw. eine Stadt vorgesehen. Das generische Datenmodell wird für ein bestimmtes urbanes Gebiet instan- tiiert, beispielsweise für die Stadt Berlin oder die Stadt
München. Das generische Datenmodell wird somit an die konkret vorhandenen in dem Urbanen Gebiet UG befindlichen Infrastruktureinrichtungen 5-i angepasst bzw. instantiiert . Fig. 1 zeigt die Systemdatenbank 7 des Systems 1 mit den da¬ rin abgespeicherten generischen Datenmodellen eines Urbanen Gebietes UG sowie den darin abgespeicherten instantiierten Datenmodellen bestimmter urbaner Gebiete UG. Auf die Systemdatenbank 7 des Systems 1 können Analysemodule 8-i und Appli- kationsmodule 9-i zugreifen. Die Anzahl p der Analysemodule 8-i und die Anzahl q der Applikationsmodule 9-i kann variie¬ ren. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die Applikationsmodule 9-i auf Nutzergeräten 10-i von Nutzern ausge¬ führt. Bei den Nutzergeräten 10-i kann es sich um fest in- stallierte Nutzergeräte oder um mobile Nutzergeräte handeln. Die Applikationsmodule 9-i und die Analysemodule 8-i, welche auf das in der Systemdatenbank 7 gespeicherte instantiierte Datenmodell des jeweiligen Urbanen Gebietes UG zugreifen, werten das instantiierte Datenmodell des Urbanen Gebietes UG zur Vornahme von Eingriffen in Infrastruktureinrichtungen 5-i des jeweiligen Urbanen Gebietes und/oder zur Analyse und/oder Beeinflussung des Nutzerverhaltens der in dem jeweiligen Urbanen Gebiet UG befindlichen Nutzer aus. Die Auswerteergeb¬ nisse der Analysemodule 8-i können beispielsweise durch eine Visualisierungsschicht 11 geräteabhängig ausgegeben werden. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die Applikationsmodule 9-i zum Herunterladen durch mobile und/oder stationäre Endgeräte von Nutzern über ein Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt. Die Endgeräte 10-i der Nutzer können heruntergela- dene Applikationsmodule 9-i und/oder Applikationsprogramme ausführen, wobei die ausgeführten Applikationsmodule 9-i bei einer möglichen Ausführungsform ihrerseits Nutzer-Felddaten liefern, die mindestens einem ETL-Modul 6 des Systems 1 über ein Datennetzwerk, insbesondere ein Mobilfunknetz, zugeführt werden. Bei dieser Ausführungsform bilden somit die Applikationsmodule 9-i ein eigenes Feldsystem 5-i innerhalb des Ur¬ banen Gebietes UG.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform erhält das ETL- Modul 6 des Systems 1 von weiteren Informationsdatenquellen Daten, die für den Betrieb der Infrastruktureinrichtungen 5-i und/oder für das Nutzerverhalten der Nutzer relevant sind, und bereitet die erhaltenen Daten für das generische Datenmo¬ dell auf. Diese Informationsdatenquellen können über ein Datennetzwerk, insbesondere das Internet, mit dem ETL-Modul 6 des Systems 1 verbunden sein. Bei einer möglichen Ausführungsform liefern die zusätzlichen Informationsdatenquellen sensorisch erfasste Wetterdaten des in dem Urbanen Gebiet UG herrschenden oder zukünftig herrschenden Wetters. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform liefern die Informationsdatenquellen seismologische Daten hinsichtlich möglicher auftretender Erdbeben in dem Stadtgebiet UG. Darüber hinaus kön- nen die Informationsdatenquellen auch abgegriffene Kommunikationsdaten liefern. Die Infrastruktureinrichtungen 5-i des Urbanen Gebietes UG können eine Vielzahl von mobilen und/oder stationären Nutzergeräten von innerhalb des Urbanen Gebietes befindlichen Nutzern versorgen. Beispielsweise können die Infrastruktureinrichtungen eine Vielzahl von Haushaltsgeräten, beispielsweise Waschmaschinen oder Kühlschränke, mit Energie und/oder Wasser versorgen. Weitere Infrastruktureinrichtungen 5-i können Nutzergeräte oder Nutzer innerhalb des Urbanen Gebietes UG transportieren. Weitere Infrastrukturein- richtungen 5-i verbinden Nutzergeräte zum gegenseitigen Informationsaustausch zwischen Nutzern. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die dabei anfallenden Felddaten von Feldsystemen 4-i der Infrastruktureinrichtungen 5-i gefiltert oder ungefiltert an das ETL-Modul 6 des Systems 1 übertragen. Die Felddaten werden bei einer möglichen Ausführungsform durch Sensoren der Feldsysteme 4-i sensorisch erfasst. Weiterhin können die Felddaten aus Kommunikationsdaten gewonnen werden, die bei einem Informationsaustausch zwischen Nutzer- geraten übertragen und dabei zur Verwendung von Felddaten abgegriffen werden. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kommunizieren die Applikationsmodule 9-i und die Analysemodule 8-i des Systems 1 miteinander, wo- bei die Analysemodule 8-i durch eine oder verschiedene Daten¬ verarbeitungseinheiten des Systems 1 ausgeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1 werden die geokodierten Felddaten verschiedener Infrastruktureinrichtungen 5-i des Urbanen Gebietes UG durch ein Analysemodul 8-i des Systems 1 zur Detektion eines inner¬ halb des Urbanen Gebietes UG stattfindenden Ereignisses mit¬ einander korreliert. Dabei kann als ein Ereignis durch das Analysemodul 8-i des Systems 1 eine räumliche Verdichtung von Nutzern und/oder von Nutzergeräten, insbesondere von Nutzerfahrzeugen oder Nutzermobilfunkgeräten, in einem Bereich des Urbanen Gebietes UG detektiert werden. Bei einer möglichen Ausführungsform wird auf Basis der erhaltenen geokodierten Felddaten verschiedener Infrastruktureinrichtungen 5-i durch ein Analysemodul 8-i des Systems 1 die Art und/oder der Ort der innerhalb des Urbanen Gebietes UG stattfindenden Ereig¬ nisse erkannt. Bei einer möglichen Ausführungsform werden in Abhängigkeit von der erkannten Art und/oder dem erkannten Ort des detektierten innerhalb des Urbanen Gebietes UG stattfin- denden Ereignisses Infrastruktureinrichtungen 5-i des Urbanen Gebietes UG und/oder mobile oder stationäre Nutzergeräte von Nutzern gesteuert und/oder über das detektierte Ereignis in¬ formiert. Bei einer möglichen Ausführungsform ist das von dem Analysemodul 8-i des Systems 1 detektierte Ereignis eine in dem Urbanen Gebiet UG stattfindende Großveranstaltung, an welcher eine Vielzahl von Nutzern teilnimmt. Bei dieser Großveranstaltung handelt es sich beispielsweise um ein Konzert, beispielsweise ein Freiluftkonzert, eine Sportveranstaltung, beispielsweise ein Fußballspiel in einem Stadion, oder eine Demonstration, beispielsweise ein politischer Demonstrations¬ zug entlang einer Straße innerhalb des Urbanen Gebietes UG. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird auf Basis der erhaltenen geokodierten Felddaten der Feldsysteme, insbesondere auf Basis von Bildda¬ ten, ein momentaner Ist-Zustand von Infrastruktureinrichtun- gen 5-i, insbesondere von Gebäuden, die sich auf dem Urbanen Gebiet UG befinden, durch ein Analysemodul 8-i des Systems 1 erkannt. Der erkannte Ist-Zustand einer Infrastruktureinrichtung 5-i, beispielsweise eines Gebäudes, wird dabei vorzugs¬ weise durch ein Analysemodul 8-i des Systems 1 mit einem Plan-Sollzustand der Infrastruktureinrichtung verglichen. In Abhängigkeit von der ermittelten Zustandsabweichung zwischen dem erkannten Ist-Zustand der Infrastruktureinrichtung 5-i und dem Plan-Sollzustand der Infrastruktureinrichtung wird diese Infrastruktureinrichtung oder eine andere Infrastruk- tureinrichtung angesteuert. Ferner können in der Nähe der betreffenden Infrastruktureinrichtung befindliche Nutzergeräte über die erkannte Zustandsabweichung der betreffenden Infrastruktureinrichtung informiert werden. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1 weisen die Feldsysteme 4-i zur Erfassung von Felddaten mobile Felddaten-Erfassungsgeräte auf, die durch eine Steuereinheit des Systems 1 zur gezielten Erfas¬ sung von Felddaten in Zielbereichen des Urbanen Gebietes UG gelenkt bzw. gesteuert werden. Diese mobilen Felddaten- Erfassungsgeräte können beispielsweise flugfähige Drohnen um¬ fassen, die Felddaten von Zielbereichen innerhalb des Urbanen Gebietes UG in Echtzeit liefern. Fig. 2 zeigt schematisch mögliche Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems 1 mit besonderen Feldsystemen. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Feldsystemebene 3 des Systems 1 ein Feldsystem 4-i, welches Felddaten von Applikationsmodulen 9-i von Nutzerendgeräten innerhalb des Urbanen Gebietes UG erhält. Bei den Nutzerend¬ geräten 10-i, die die Applikationsmodule 9-i ausführen, han¬ delt es sich beispielsweise um Mobilfunkgeräte von Nutzern innerhalb des Urbanen Gebietes UG. Beispielsweise erhält das Feldsystem 4-i Felddaten von Hunderten, Tausenden oder sogar Zehntausenden von Nutzern innerhalb des Urbanen Gebietes UG, wobei die erhaltenen Felddaten vorzugsweise geokodiert sind und die Position des jeweiligen Mobilfunknutzerendgerätes zu- mindest näherungsweise angeben. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die Applikationsmodule 9-i bzw. Applikatio¬ nen auf einer Plattform des Systems 1 durch die Nutzer über eine Mobilfunkschnittstelle heruntergeladen. Die gelieferten Felddaten werden vorzugsweise als Echtzeitdaten ausgewertet. Beispielsweise kann anhand der erhaltenen Echtzeit-Felddaten eine Verdichtung von Nutzerendgeräten, insbesondere Mobilfunkgeräten oder Handys, in einem bestimmten Bereich des Urbanen Gebietes UG ermittelt werden. Beispielsweise kann bei einer weiteren Auswertung als ein Ereignis innerhalb des ur- banen Gebietes UG eine räumliche Verdichtung von Nutzern und/oder von Nutzerendgeräten, insbesondere von Nutzerfahrzeugen oder Nutzermobilfunkgeräten, in einem Bereich des Urbanen Gebietes UG, beispielsweise auf einem bestimmten Platz oder in einem bestimmten Park oder auf einer bestimmten Stra- ße innerhalb des Urbanen Gebietes UG, detektiert werden. An¬ hand eines Bewegungsprofils kann beispielsweise erkannt wer¬ den, ob die Nutzerendgeräte sich statisch an einer bestimmten Position befinden oder sich in eine bestimmte Richtung bewegen. Durch die Auswertung der von dem Feldsystem 4-i erhalte- nen Felddaten und ggf. weiterer von anderen Infrastruktureinrichtungen 5-i erhaltenen Felddaten wird bei einer möglichen Ausführungsform durch ein Analysemodul 8-i des Systems die Art und/oder der Ort des innerhalb des Urbanen Gebietes UG stattfindenden Ereignisses erkannt. Darüber hinaus können zu- sätzliche Informationsdatenquellen benutzt werden, die Daten an das Analysemodul 8-i zur Auswertung liefern. Beispielswei¬ se können die Informationsdatenquellen über ein Datennetzwerk, insbesondere das Internet, zusätzliche Daten zur Erken¬ nung der Art des erkannten Ereignisses bereitstellen. Wird beispielsweise auf einem Platz innerhalb des Urbanen Gebietes UG erkannt, dass die räumliche Verdichtung von Nutzergeräten auf dem Platz einen Schwellenwert überschreitet, kann eine am Platz installierte Überwachungskamera Videodaten liefern, die automatisch ausgewertet werden, um festzustellen, um welche Art von Ereignis es sich handelt.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Feldsystem ein Feldsystem 4-j, welches Felddaten von mobilen Felddaten- Erfassungsgeräten 12-1 ... 12-r empfängt. Bei den mobilen Felddaten-Erfassungsgeräten kann es sich beispielsweise um flugfähige Drohnen handeln, die durch eine Steuereinheit des Sys¬ tems 1 zur gezielten Erfassung von Felddaten in Zielbereichen des Urbanen Gebietes UG gelenkt oder gesteuert werden. Wird beispielsweise durch das Feldsystem 4-i eine Verdichtung von Nutzergeräten innerhalb eines bestimmten Bereiches erkannt, kann die Steuergerät eine verfügbare flugfähige Drohne zu diesem Zielgebiet lenken, um zusätzliche Felddaten von dem Zielbereich zu erhalten.
Auf diese Weise ist es möglich, Infrastruktureinrichtungen 5-i in diesem Bereich aufgrund der ausgewerteten Felddaten gezielt anzusteuern. Wird beispielsweise als ein Ereignis aufgrund der Verdichtung eine Großveranstaltung, beispielsweise ein Open-Air-Konzert , erkannt, kann das Stromversor¬ gungsnetzwerk und/oder das Wasserversorgungsnetzwerk gezielt angesteuert werden, um die Vielzahl der dort vorhandenen Nutzer mit Strom und/oder Wasser zu versorgen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die durch das Stromverteilnetz zur Verfügung gestellte Leistung ausreichend für die Versorgung der Großveranstaltung ist. Bei einer möglichen Ausführungsform berechnet ein Analysemodul 8-i aufgrund der bekann¬ ten Leistungsdaten des Verteilnetzes und historischen Daten von vergangenen Großveranstaltungen mögliche Szenarien und steuert die Infrastruktureinrichtungen 5-i in diesem Bereich entsprechend an. Bei der Ermittlung der Szenarien bzw. Simulationen können bei einer möglichen Ausführungsform Daten von vorhergehenden vergleichbaren Großevents, beispielsweise Großveranstaltungen vergleichbarer Größenordnung, herangezogen werden. Diese historischen Vergleichsdaten können bei einer möglichen Ausführungsform in einer dafür vorgesehenen Datenbank des Systems 1 abgespeichert werden. Nachdem unter- schiedliche Alternativen für die Eventversorgung konfiguriert worden sind, können beispielsweise in einem KPI Dashboard die wesentlichen Parameter für die betreffende Großveranstaltung, beispielsweise Versorgungssicherheit, C02-Footprint , usw. ei- nander gegenübergestellt bzw. verglichen werden.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Überblick über eine mögliche Plattformarchitektur des erfindungsgemäßen Systems 1 mit mehreren Schichten bzw. Layern. Bei dem dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel verfügt das System 1 über ein externes System- layer ESL, ein Datenintegrationslayer DIL, ein Datenlayer DL, ein Analyselayer AL, ein Servicelayer SL und ein Nutzer- schnittstellenlayer UIL. Das externe Systemlayer ESL liefert Felddaten aus verschiedenen Domänen, beispielsweise von Ge- bäuden (EMC) , hinsichtlich der Stromversorgung (MDM) , hinsichtlich der Wasserversorgung (SIWA) , hinsichtlich Mobilität (IMP) und sonstigen externen Systemen bzw. Infrastruktureinrichtungen. Die von dem externen Systemlayer ESL gelieferten Felddaten werden Applikationsservern AS zugeführt, zur Ex- traktion, Transformation und zum Laden der von den Feldsystemen bzw. dem ESL-Layer bereitgestellten Felddaten. Weitere Applikationsserver AS umfassen Message Broker MB. Die transformierten Felddaten können zur Instantiierung eines generi- schen Datenmodells des Urbanen Gebietes UG herangezogen wer- den. Die instantiierten Datenmodelle können in Datenbanken in einem oder mehreren Datenbankservern DBS abgelegt werden. In der Analyseschicht AL werten Analysemodule die in den Daten¬ banken gespeicherten instantiierten Datenmodelle des Urbanen Gebietes aus. In Abhängigkeit von den Auswertungsergebnissen können Eingriffe in Infrastruktureinrichtungen 5-i des jeweiligen Urbanen Gebietes UG vorgenommen werden. Darüber hinaus ist es möglich, das Nutzerverhalten der in dem jeweiligen Urbanen Gebiet UG befindlichen Nutzer in Abhängigkeit von den Auswertungs- bzw. Analyseergebnissen zu beeinflussen. Bei- spielsweise kann durch die Serviceschicht SL den verschiede¬ nen Nutzern Dienstleistungen zur Verfügung gestellt werden, um ihr Verhalten zur Optimierung der Nutzung der Infrastruktureinrichtungen 5-i zu beeinflussen bzw. zu optimieren. Bei- spielsweise kann den mobilen Nutzerendgeräten der Nutzer Nachrichten übersandt werden, um ihr Nutzerverhalten für die Nutzung der Infrastruktureinrichtungen 5-i zu beeinflussen bzw. zu optimieren. Fällt beispielsweise ein Transportnetz- werk zur Personenbeförderung innerhalb eines Gebietes des Urbanen Gebietes UG aus, können die Nutzer in diesem Bereich darüber informiert werden und Vorschläge für alternative Transportmittel erhalten. Beispielsweise können die Nutzer in dem Stadtgebiet UG Alternativvorschläge über andere Linien oder andere Verkehrsmittel, beispielsweise Buslinien, erhal¬ ten. Die Analysemodule 8-i können verschiedenartige Analysen vornehmen, insbesondere Simulationen, wie z.B. Wasserbedarf- vorhersagen, Überwachungsfunktionen oder Einsatzplansteuerungen für Infrastruktureinrichtungen 5-i. In Abhängigkeit von den Auswerteergebnissen können beispielsweise Infrastruktureinrichtungen 5-i gezielt angesteuert werden. Wird beispiels¬ weise durch ein Analysemodul 8-i eine erhebliche Verdichtung von Nutzerendgeräten in einem bestimmten Bereich, beispielsweise einem Fußballstadion, erkannt, kann die Anzahl der Zu- schauer näherungsweise bestimmt werden und entsprechende
Transporteinrichtungen gesteuert werden. Wird beispielsweise erkannt, dass sich auf einer Bahnhofsplattform eine Vielzahl von Nutzern befindet, können Transportzüge mit einer höheren Taktrate betrieben werden, um die Nutzer in relativ kurzer Zeit abzutransportieren.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur optimierten Nutzung von Infrastruktureinrichtungen 5-i eines Urbanen Gebietes UG. In einem ersten Schritt Sl werden zunächst Feld¬ daten von Infrastruktureinrichtungen 5-i durch mindestens ein Feldsystem bereitgestellt. Diese Felddaten werden beispiels¬ weise durch Feldsysteme 4-i der Infrastruktureinrichtungen 5-i des Urbanen Gebietes UG, wie in Fig. 1 dargestellt, be- reitgestellt. Die bereitgestellten Felddaten weisen vorzugsweise zumindest teilweise Echtzeit-Felddaten auf. Die Feldda¬ ten sind vorzugsweise geokodiert. In einem weiteren Schritt S2 werden die von den Feldsystemen 4-i bereitgestellten Felddaten extrahiert bzw. gefiltert. In einem weiteren Schritt S3 werden die extrahierten Felddaten in ein für ein generisches Datenmodell des Urbanen Gebietes UG geeignetes Datenformat transformiert.
Anschließend werden im Schritt S4 die transformierten Feldda¬ ten zur Instantiierung des generischen Datenmodells des Urbanen Gebietes UG in die Systemdatenbank 7 geladen. Das instan- tiierte Datenmodell des Urbanen Gebietes UG wird anschließend im Schritt S5 beispielsweise durch Analysemodule 8-i des Sys¬ tems 1 ausgewertet.
In einem weiteren Schritt S6 werden Eingriffe in Infrastruk- tureinrichtungen 5-i des betreffenden Urbanen Gebietes UG vorgenommen oder das Nutzerverhalten eines im betreffenden Urbanen Gebiet UG befindlichen Nutzers direkt oder indirekt in Abhängigkeit des ausgewerteten instantiierten Datenmodells des Urbanen Gebietes beeinflusst. Beispielsweise erhalten die Nutzer der mobilen Nutzerendgeräte entsprechende Nachrichten bzw. Hinweise.
Das erfindungsgemäße System und Verfahren kann für verschie¬ dene Anwendungen bzw. Serviceleistungen eingesetzt werden. In vielen Urbanen Gebieten verursacht der Betrieb von Wasserverteilsystemen bzw. Wasserversorgungsnetzwerken einen signifikanten Aufwand. Viele Abläufe in der Automatisierung von Wasserverteilsystemen sind zeitlich variabel. Beispielsweise kann mit bestimmten Zuständen von Wasserreservoirs oder Pum- pen zur Aufrechterhaltung des Wasserdrucks in bestimmten Ländern gearbeitet werden, um den Aufwand zu reduzieren.
Eine mögliche Anwendung, welche durch die Verknüpfung von Daten aus einem Stromversorgungssystem bzw. Smart Grid aufgrund von Daten aus dem Wasserversorgungsnetz profitiert, ist beispielsweise eine Leckagedetektion . Werden beispielsweise Da¬ ten aus einem Messdatensystem und dem SCADA-System für die Automatisierung des Wasserverteilnetzes kombiniert bzw. kor- reliert, können Leckagen erkannt werden. Weitere Anwendungs¬ beispiele sind die Benachrichtigung bei Gefahrgutunfällen sowie eine Einschätzung eines bestehenden Kontaminationsrisikos sowie die Anleitung von geeigneten Gegenmaßnahmen.
Beispielsweise kann mithilfe von Simulationen durch ein Analysemodul eine Vorhersage für den Wasserverbrauch WV eines Einzelhaushalts, wie in Fig. 5 unten dargestellt, erzeugt werden und ebenfalls für mehrere Haushalte eine Gesamtabsatz- verbrauch-Vorhersage GWV simuliert bzw. berechnet werden, wie in Fig. 5 oben dargestellt.
Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen System eine Analyse der Netzstabilität bei volatiler Stromerzeugung erfolgen. Durch die zunehmende Integration volatiler Erzeuger, beispielsweise Windenergie- oder Photovoltaikanlagen, steigen die Anforderungen an das Übertragungsnetz bzw. Stromversorgungsnetz. Um auftretende Effekte, wie beispielsweise Lastsituationen oder Spannungsschwankungen, und ihre Auswirkung auf die Versor- gungssicherheit innerhalb des Urbanen Gebietes UG überwachen zu können, können beispielsweise mittels einer Anwendung „Po¬ wer Snapshot-Analyse" kontinuierlich Messwerte aus dem
Stromverteilnetz durch ein Analysemodul 8-i ausgewertet wer¬ den. Die dabei gewonnenen Informationen können eine wichtige Grundlage für kurzfristige Eingriffe in die Steuerung des
Stromversorgungsnetzwerkes bilden und mittelfristig auch für die Planung von Netzerweiterungen herangezogen werden.
Ein weiterer Anwendungsfall für das erfindungsgemäße System 1 betrifft Energiespeicher für Großveranstaltungen innerhalb des Urbanen Gebietes UG. Hierbei ist die durch das Stromver¬ sorgungsnetz verfügbare elektrische Leistung oftmals nicht ausreichend, um die Versorgung einer Großveranstaltung in einem bestimmten Bereich des Urbanen Gebietes UG sicherzustel- len. Ein Analysemodul 8-i des Systems 1 berechnet vorzugswei¬ se aufgrund der bekannten Leistungsdaten des Verteilnetzes und weiteren Felddaten hinsichtlich des Großevents bzw. Großveranstaltung sowie ggf. auf Basis historischer Daten von vo- rangegangenen Großereignissen mehrere Alternativen oder Szenarien zur Versorgung der Großveranstaltung und/oder zur Planung der Großveranstaltung, beispielsweise eines Open-Air- Konzerts. In einer Bibliothek können dabei wesentliche Kompo- nenten, beispielsweise Verbraucher mit ihrer typischen Lastkurve, Daten von vorhergehenden Events, Daten von zur Verfügung stehenden Dieselgeneratoren oder Energiespeichern, herangezogen werden. Diese Komponenten können dabei konfiguriert werden oder vorkonfiguriert sein und gezielt neu parametri- siert werden.
Weiterhin bietet das erfindungsgemäße System 1 bei einer mög¬ lichen Ausführungsform eine Unterstützung von innovativen Mobilitätslösungen an. Hierbei können Maßnahmen zur Reduktion verkehrsbedingter Schadstoffemissionen im Fokus stehen. Beispielsweise wird durch das erfindungsgemäße System 1 das Nut¬ zerverhalten dahingehend beeinflusst, dass der Individualver- kehr reduziert wird und die Nutzer zunehmend auf öffentliche Transport-Infrastruktureinrichtungen 5-i überwechseln. Wei- terhin kann über sogenanntes Crowd Sourcing eine kontinuierlich verbesserte intermodulare Routenplanung für die Nutzer bereitgestellt werden. Dies wird vorzugsweise über eine enge Anbindung von Endanwendern erreicht, die sowohl manuell als auch automatisiert Zusatzinformationen als Felddaten dem er- findungsgemäßen System, beispielsweise über ihre Mobilfunkendgeräte, zur Verfügung stellen. Diese Felddaten betreffen beispielsweise Verspätungen, Hindernisse oder auch Routenei¬ genschaften der von den Nutzern gewählten Routen. Weiterhin können bei einer möglichen Ausführungsform durch das erfin- dungsgemäße System 1 Anreize für Nutzer geschaffen werden, um das Nutzerverhalten zu beeinflussen, beispielsweise um die Auswahl von Routen und/oder Verkehrsmitteln durch Nutzer zu beeinflussen . Weitere Anwendungen sind möglich. So können beispielsweise mittels einer sogenannten Heatmap Aussagen zu verfügbaren Carsharing-Fahrzeugen berechnet werden, wie in Fig. 6 dargestellt. Innerhalb des Urbanen Gebietes UG zeigen Verdichtun- gen mit verschiedenen Pegeln bzw. Leveln an, wie viele Car- sharing-Fahrzeuge in einem bestimmten Bereich der Stadt zur Verfügung stehen. Die Verdichtung der zur Verfügung stehenden Carsharing-Fahrzeuge ist bei dem in Fig. 6 dargestellten ein- fachen Beispiel eine zunehmende Verdichtung VI, V2, V3, V4, wobei VI die niedrigste Verdichtung und V4 die höchste Ver¬ dichtung darstellt. Die in Fig. 6 dargestellte Heatmap kann auf einen Stadtplan des Urbanen Gebietes UG projiziert werden und dem Nutzer, welcher die entsprechende Applikation 9-i auf seinem Nutzerendgerät 10-i ausführt, anzeigen, in welchem Be¬ reich eine hohe Verdichtung V von Carsharing-Fahrzeugen vorliegt, um sich in diesem Bereich der Stadt UG zu bewegen. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel kann sich beispielsweise ein Nutzer, der ein Carsharing-Fahrzeug sucht, zu dem Bereich des Urbanen Gebietes UG bewegen, der eine Verdichtung V4 aufweist. Neben Carsharing-Informationen können bei einer weiteren Anwendung auch Fahrrad-Sharing oder sonstige Sharing- Informationen hinsichtlich möglicher Ressourcen angezeigt werden, um den die jeweilige Ressource suchenden Nutzer in den jeweiligen Bereich zu führen. Beispielsweise kann auf Basis von historischen Daten sowie von relevanten Zusatzinformationen von zusätzlichen Informationsdatenquellen, beispielsweise hinsichtlich Wetter, hinsichtlich erkannter Veranstaltungen oder für einen bestimmten Wochentag, eine Vor- hersage über die Verfügbarkeit von bestimmten Fahrzeugen in bestimmten Bereichen des Urbanen Gebietes UG berechnet werden. Weiterhin können dem Nutzer als Dienstleistung eine Routeninformation übermittelt werden, mit welchen öffentlichen Transportmitteln er beispielsweise den Bereich mit einer ho- hen Dichte an Car-sharing-Fahrzeugen erreicht. Auf diese Wei¬ se wird einem Nutzer die Suche eines Carsharing-Fahrzeuges signifikant erleichtert, sodass ein Anreiz besteht für den Nutzer, auf ein eigenes Fahrzeug zu verzichten. Hierdurch kann die Dichte von Fahrzeugen innerhalb des Urbanen Gebietes UG insgesamt abgesenkt werden, da sich zukünftig mehrere Nut¬ zer ein Fahrzeug bzw. Carsharing-Fahrzeug teilen. Eine Vielzahl von Informationen im Kontext urbaner Infrastruktur können anhand visueller Merkmale durch Analysemodule 8-i des Systems 1 analysiert werden. Damit diese Analyse au¬ tomatisch durchgeführt werden kann, ist es möglich, eine Sze- ne anhand von Bildern festzuhalten. Mit dem erfindungsgemäßen System 1 ist es möglich, eine Visualisierung zur benutzerfreundlichen Analyse von Gebäuden oder sogar kompletten
Stadtteilen anzubieten. Zusätzlich kann durch Simulationen, beispielsweise Personen- oder Fahrzeugstromsimulationen, an- hand realer Modelle ein höherer Informationsgehalt im Hin¬ blick auf die Simulation von Entwicklungen, insbesondere Stadtentwicklungen, unter realen Bedingungen erreicht werden. Wird beispielsweise ein Stadtteil des Urbanen Gebietes UG durch einen Überflug mittels einer Vielzahl von Einzelbildern erfasst, so ist es für einen Nutzer unter Umständen schwierig, einzelne Bilder wieder im gesamten Szenario lokalisieren zu können. Sind nur Bildausschnitte eines Objektes vorhanden, so ist es für einen normalen Nutzer teilweise unmöglich, ein Bild einzuordnen. Bei einer möglichen Ausführungsform setzt das erfindungsgemäße System 1 eine 3D-Bildverarbeitung ein. Dies erlaubt die automatisierte Berechnung von 3D-Modellen urbaner Infrastruktureinrichtungen 5-i, insbesondere von Gebäuden, basierend auf 2D-Bildern, die beispielsweise mit her¬ kömmlichen Digitalkameras aufgenommen werden. Mit den erfass- ten Bildern werden vorzugsweise lokale Merkmale erfasst, ex¬ trahiert und zwischen den aufgenommenen Bildern verglichen. Gibt es beispielsweise zueinander passende Merkmale in den verschiedenen Bildern, so können diese erkannten Merkmale in den 3D-Raum projiziert werden und zusätzlich die Kameraposi- tionen, mit denen die Bilder aufgenommen worden sind, ermittelt werden. Werden genügend Merkmale, beispielsweise fünf zwischen zwei verschiedenen Kamerapositionen extrahiert, so kann die komplette dreidimensionale Form eines Gebäudes oder eines Stadtteils innerhalb des Urbanen Gebietes UG wiederher- gestellt werden. Werden die ermittelten Punkte im dreidimensionalen Raum trianguliert , erhält man ein dichtes Datenmo¬ dell der jeweiligen Szene. Abhängig von der Anzahl der Aufnahmen erlauben die digitalisierten Urbanen 3D-Datenmodelle somit die automatische Erfas¬ sung einer dreidimensionalen Ist-Situation von Infrastrukturelementen bzw. Infrastruktureinrichtungen 5-i innerhalb eines Urbanen Gebietes UG. Diese Infrastrukturelemente reichen von Gebäuden über Straßenzüge bis hin zu kompletten Stadtbezirken. Die erhaltenen 3D-Modelle können das urbane Gebiet UG und ihre Infrastruktureinrichtungen 5-i visuell und semantisch erfassen und so den Ist-Zustand der Infrastrukturein- richtung als geografische Referenz archivieren. Eine umfassende Geoverknüpfung im mehrdimensionalen Raum ermöglicht eine effiziente und automatisierte Analyse verschiedener Daten, wie beispielsweise Vergleiche von Plandaten, oder die Überla¬ gerung mit statischen und dynamischen Sensordaten.
Ein Großteil des Energiebedarfs innerhalb eines Urbanen Ge¬ bietes UG kann direkt Gebäuden innerhalb des Urbanen Gebietes UG zugeschrieben werden. Zur Senkung dieses Energiebedarfs ist eine detaillierte Evaluierung von Gebäuden innerhalb des Urbanen Gebietes UG notwendig. Dabei ist die Energieeinspa¬ rung ein Schlüsselkriterium für eine Performance-Evaluierung. Demzufolge gewinnt insbesondere das thermografische Erfassen von Bauobjekten mittels bildgebender Sensorik zunehmend an Bedeutung. Die Erfassung von thermografischen Daten ermög- licht eine urbane energiebasierte Planung, Optimierung, Simu¬ lation und wärmetechnische Dokumentation des Ist-Zustands, der mit einem Plan-Sollzustand verglichen werden kann. Die Infrarottechnologie eignet sich, um Energieverluste bei der Beheizung oder Klimatisierung von Gebäuden innerhalb des ur- banen Gebietes UG zu detektieren. Das erfindungsgemäße System 1 berücksichtigt vorzugsweise den räumlichen und objektgeo¬ metrischen Bezug der aufgenommenen thermalen Daten mithilfe der 3D-Datenmodelle . Dabei ist es möglich, zusätzlich zu den Bilddaten auch registrierte Thermaldaten mithilfe einer Droh- ne aufzunehmen. Die Thermaldaten werden als Felddaten anschließend auf das 3D-Datenmodell projiziert, um einen räum¬ lichen Zusammenhang herzustellen. Die Überführung der Ther- malinformationen in einen geometrischen Kontext erlaubt eine erhebliche Vereinfachung bei der Analyse der Energiewerte.
Das erfindungsgemäße System 1 stellt den Nutzern eine Viel- zahl von Servicefunktionen und/oder Anwendungen zur Verfügung, um das Nutzerverhalten zur optimalen Nutzung von Infrastruktureinrichtungen 5-i zu beeinflussen. Dabei arbeitet das erfindungsgemäße System 1 domainübergreifend oder domainspe¬ zifisch. Bei einer möglichen Ausführungsform erlaubt das er- findungsgemäße System 1 eine domainübergreifende optimierte Nutzung und/oder Planung von Infrastruktureinrichtungen 5-i, beispielsweise hinsichtlich der Domänen Wasserversorgung, Stromversorgung, Urbanen Mobilität sowie Gebäudemanagement. Das erfindungsgemäße System 1 ist vorzugsweise modular aufge- baut und erlaubt damit eine effiziente Integration von weite¬ ren Datenquellen. Zusätzlich ermöglicht das erfindungsgemäße System 1 die Erstellung von weiteren Applikations- und/oder Analysemodulen für verschiedene Anwenderkreise, beispielswei¬ se Domainexperten oder Endanwender. Darüber hinaus erlaubt das erfindungsgemäße System 1 eine plattformunabhängige Dar¬ stellung der Inhalte für verschiedenste Endgeräte, insbeson¬ dere für mobile Endgeräte von Nutzern. Das erfindungsgemäße System 1 setzt direkt auf den erhaltenen Felddaten auf und ermöglicht somit gewissermaßen ein Ertasten der Infrastruk- turnutzung mit einer hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Mit dem erfindungsgemäßen System 1 ist es möglich, Daten der Urbanen Infrastruktureinrichtungen 5-i systematisch zu erfassen und für eine strukturierte und reproduzierbare Analyse aufzubereiten. Dabei werden vorzugsweise eine Vielzahl von Nutzern bzw. Einwohnern innerhalb des Urbanen Gebietes UG bei der Optimierung und/oder Planung der Infrastruktureinrichtungen 5-i miteingebunden. Die Nutzerendgeräte stellen in ihrer Gesamtheit gewissermaßen ein eigenes weitgespanntes Feldsys¬ tem dar, die eine Vielzahl von Felddaten für das erfindungs- gemäße System 1 liefern können. Diese Felddaten umfassen Echtzeit-Felddaten, die vorzugsweise geokodiert sind. Die Vielzahl von Nutzern können durch Anreizsysteme dazu veranlasst werden, Applikationsmodule 9-i herunterzuladen und aus- zuführen, die mit dem erfindungsgemäßen System 1 kompatibel sind. Beispielsweise können Nutzer günstige Konditionen zur Nutzung von Infrastruktureinrichtungen 5-i innerhalb des Urbanen Gebietes UG erhalten, damit sie dem erfindungsgemäßen System 1 über Nutzerendgeräte Felddaten zur Verfügung stellen .
Mit dem erfindungsgemäßen System 1 ist es möglich, eine Vielzahl unterschiedlicher heterogener Infrastruktureinrichtungen für eine Vielzahl von Nutzern innerhalb eines Urbanen Gebietes UG optimal zu nutzen bzw. optimal auszulasten. Weiterhin können mit dem erfindungsgemäßen System 1 Überlastungen von Infrastruktureinrichtungen 5-i durch Treffen entsprechender Gegenmaßnahmen rechtzeitig und zuverlässig vermieden werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße System 1 zur Planung weiterer Infrastruktureinrichtungen 5-i innerhalb des Urbanen Gebietes UG herangezogen werden.

Claims

Patentansprüche
1. System zur domainübergreifenden oder domainspezifischen optimierten Nutzung und/oder Planung von Infrastrukturein- richtungen (5-i) eines Urbanen Gebietes (UG) ,
wobei das System aufweist:
(a) mindestens ein Feldsystem (4-i) , das Felddaten der von einer Vielzahl von Nutzern benutzten Infrastruktureinrichtungen (5-i) bereitstellt;
(b) mindestens ein ETL-Modul (6) zur Extraktion, Transforma¬ tion und zum Laden der von den Feldsystemen (4) bereitgestellten Felddaten,
wobei das ETL-Modul (6) die extrahierten Felddaten für ein generisches Datenmodell eines Urbanen Gebietes aufbe- reitet und in eine Systemdatenbank (7) des Systems zur
Instantiierung des Datenmodells lädt; und
(c) Analysemodule (8-i) und Applikationsmodule (9-i), welche auf das in der Systemdatenbank (7) gespeicherte
instantiierte Datenmodell des jeweiligen Urbanen Gebietes (UG) zugreifen und das instantiierte Datenmodell des Ur¬ banen Gebietes zur Vornahme von Eingriffen in Infrastruktureinrichtungen (5-i) des jeweiligen Urbanen Gebietes (UG) und/oder zur Analyse und/oder Beeinflussung des Nutzerverhaltens der in dem jeweiligen Urbanen Gebiet (UG) befindlichen Nutzer auswerten.
2. System nach Anspruch 1,
wobei die Infrastruktureinrichtungen (5-i) des Urbanen Gebietes (UG)
Versorgungsnetzwerke, insbesondere Stromversorgungsnetzwerke und Wasserversorgungsnetzwerke,
Transportnetzwerke, insbesondere Verkehrsnetze zur Beförde¬ rung von Personen und/oder Gütern,
Kommunikationsnetzwerke, insbesondere soziale Netzwerke, und Gebäude aufweisen.
3. System nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die von den Feldsystemen (4-i) bereitgestellten Felddaten geokodierte Felddaten aufweisen.
4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die von den Feldsystemen (4-i) bereitgestellten Felddaten Echtzeit-Felddaten und/oder stationäre Felddaten aufweisen .
5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Applikationsmodule (9-i) zum Herunterladen durch mobile und/oder stationäre Endgeräte (10-i) von Nutzern über ein Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt werden.
6. System nach Anspruch 5,
wobei die Endgeräte (10-i) der Nutzer heruntergeladene Appli¬ kationsmodule (9-i) ausführen, wobei die ausgeführten Applikationsmodule (9-i) Nutzer-Felddaten liefern, die dem ETL- Modul (6) des Systems (1) über ein Datennetzwerk, insbesonde- re ein Mobilfunknetz, zugeführt werden.
7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei das ETL-Modul (6) des Systems (1) von weiteren Informa¬ tionsdatenquellen Daten erhält, die für den Betrieb der Inf- rastruktureinrichtungen (5-i) und/oder für das Nutzerverhalten der Nutzer relevant sind, und die erhaltenen Daten für das generische Datenmodell aufbereitet.
8. System nach Anspruch 7,
wobei die Informationsdatenquellen über ein Datennetzwerk, insbesondere das Internet, mit dem ETL-Modul (6) des Systems (1) verbunden sind und insbesondere sensorisch erfasste Wet¬ terdaten, seismologische Daten und abgegriffene Kommunikati¬ onsdaten liefern.
9. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei die Infrastruktureinrichtungen (5-i) des Urbanen Gebietes (UG) eine Vielzahl von mobilen und/oder stationären Nut- zergeräten (10-i) von innerhalb des Urbanen Gebietes (UG) be¬ findlichen Nutzern versorgen, transportieren oder zum gegenseitigen Informationsaustausch miteinander verbinden, wobei anfallende Felddaten von Feldsystemen (4-i) gefiltert oder ungefiltert an das ETL-Modul (6) des Systems (1) übertragen werden .
10. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei die Felddaten durch Sensoren der Feldsysteme (4-i) sen- sorisch erfasst werden und/oder aus Kommunikationsdaten, die bei einem Informationsaustausch zwischen Nutzergeräten (10-i) übertragen werden, abgegriffen werden.
11. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, wobei die Applikationsmodule (9-i) mit Analysemodulen (8-i) des Systems (1) kommunizieren, die in einer Datenverarbei¬ tungseinheit des Systems (1) ausgeführt werden.
12. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 11, wobei die geokodierten Felddaten verschiedener Infrastruktureinrichtungen (5-i) des Urbanen Gebietes (UG) durch ein Ana¬ lysemodul (8-i) des Systems (1) miteinander zur Detektion von innerhalb des Urbanen Gebietes (UG) stattfindenden Ereignis¬ sen korreliert werden.
13. System nach Anspruch 12,
wobei als ein Ereignis durch das Analysemodul (8-i) des Sys¬ tems (1) eine räumliche Verdichtung von Nutzern und/oder von Nutzergeräten, insbesondere Nutzerfahrzeugen oder Nutzermo- bilfunkgeräten, in einem Bereich des Urbanen Gebietes (UG) detektiert wird.
14. System nach Anspruch 11 oder 13,
wobei auf Basis der erhaltenen geokodierten Felddaten ver- schiedener Infrastruktureinrichtungen (5-i) durch ein Analysemodul (8-i) des Systems (1) die Art und/oder der Ort des innerhalb des Urbanen Gebietes stattfindenden Ereignisses er¬ kannt wird.
15. System nach Anspruch 14,
wobei in Abhängigkeit von der erkannten Art und/oder dem erkannten Ort des detektierten innerhalb des Urbanen Gebietes (UG) stattfindenden Ereignisses Infrastruktureinrichtungen (5-i) des Urbanen Gebietes (UG) und/oder mobile oder statio¬ näre Nutzergeräte (10-i) von Nutzern gesteuert und/oder über das detektierte Ereignis informiert werden.
16. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 15, wobei das von dem Analysemodul (8-i) des Systems (1) detek¬ tierte Ereignis eine in dem Urbanen Gebiet (UG) stattfindende Großveranstaltung ist, an welcher eine Vielzahl von Nutzern teilnimmt, insbesondere ein Konzert, eine Sportveranstaltung oder eine Demonstration.
17. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 16, wobei auf Basis der erhaltenen geokodierten Felddaten, insbesondere Bilddaten, ein momentaner Ist-Zustand von Infrastruk- tureinrichtungen (5-i) , insbesondere Gebäuden, die sich auf dem Urbanen Gebiet befinden, durch ein Analysemodul (8-i) des Systems (1) erkannt wird.
18. System nach Anspruch 17,
wobei der erkannte Ist-Zustand einer Infrastruktureinrichtung (5-i) durch ein Analysemodul (8-i) des Systems (1) mit einem Plan-Sollzustand der Infrastruktureinrichtung verglichen wird .
19. System nach Anspruch 18,
wobei in Abhängigkeit von einer erfassten Zustandsabweichung zwischen dem erkannten Ist-Zustand der Infrastruktureinrichtung (5-i) und dem Plan-Sollzustand der Infrastruktureinrichtung (5-i) diese Infrastruktureinrichtung oder eine andere Infrastruktureinrichtung angesteuert wird und/oder in der Nähe der betreffenden Infrastruktureinrichtung befindliche Nutzergeräte über die erkannte Zustandsabweichung der betreffenden Infrastruktureinrichtung informiert werden.
20. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 19, wobei die Feldsysteme (4-i) zur Erfassung von Felddaten mobile Felddaten-Erfassungsgeräte, insbesondere flugfähige Droh¬ nen, aufweisen, die durch eine Steuereinheit des Systems (1) zur gezielten Erfassung von Felddaten in Zielbereichen des Urbanen Gebietes (UG) gelenkt und/oder gesteuert werden.
21. Verfahren zur optimierten Nutzung von Infrastruktureinrichtungen eines Urbanen Gebietes, mit den Schritten:
(a) Bereitstellen (Sl) von Felddaten der Infrastruktureinrichtungen durch mindestens ein Feldsystem;
(b) Extrahieren (S2) der von den Feldsystemen bereitgestellten Felddaten;
(c) Transformieren (S3) der extrahierten Felddaten in ein für ein generisches Datenmodell des Urbanen Gebietes geeigne¬ tes Datenformat;
(d) Laden (S4) der transformierten Felddaten zur
Instantiierung des generischen Datenmodells des Urbanen Gebietes ;
(e) Auswerten (S5) des instantiierten Datenmodells des be¬ treffenden Urbanen Gebietes; und
(f) Vornehmen (S6) von Eingriffen in Infrastruktureinrichtungen des betreffenden Urbanen Gebietes und/oder Beeinflussen des Nutzerverhaltens der in dem betreffenden Urbanen Gebiet befindlichen Nutzer in Abhängigkeit des ausgewerteten instantiierten Datenmodells des Urbanen Gebietes.
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