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Die digitale Stadt schaut voraus

Feature | 9. November 2017 von Paul Baur, Thomas Leonhardi 1

Das französische Antibes macht die Sicherheit seiner Bürger mit Hilfe von IoT zur Priorität.

Wasser ist der Ursprung allen Lebens. Deshalb nennt man es auch „Seele der Erde“. Jede Gesellschaft sieht sich seit jeher zu einem sorgfältigen und wirtschaftlichen Wassermanagement verpflichtet, das der Bevölkerung zugutekommt und seine Sicherheit gewährleistet. Doch lassen sich durch die Digitalisierung der öffentlichen Infrastruktur Betrieb und Planung noch wirtschaftlicher, nachhaltiger und sicherer gestalten – kurz: „intelligenter“ oder „smarter“?

Antibes ist eine lebendige Stadt am Mittelmeer im Südosten Frankreichs. Im Sommer tummeln sich dort 250.000 Menschen, das Dreifache der eigentlichen Einwohnerzahl. Was die Menschen anzieht, sind das Flair der Küste, die Wassersportmöglichkeiten und die französische Lebensfreude. Für die Kommunalverwaltung hat es oberste Priorität, die Wasserinfrastruktur sicher und effizient zu halten.Patrick Duverger, CIO der Stadt Antibes, war schon immer davon überzeugt, dass dies möglich ist. Nun kann er es auch belegen. Als Gewinner des französischen Innovationspreises für die öffentliche Verwaltung 2016 ist Duverger bestrebt, neben dem Wasserversorgungssystem auch den Rest der städtischen Infrastruktur zu digitalisieren, unter anderem das Management der Versorgungsbetriebe.

Ob Stau auf den Straßen, über die Ufer tretende Bäche (wie im letzten Sommer) oder andere Extremsituationen wie im benachbarten Nizza im Juli 2016: In einer zunehmend unberechenbaren Welt zählen Wachsamkeit und Reaktionsschnelligkeit. Es ist deshalb nicht verwunderlich, dass Städte überall auf der Welt ihre Anstrengungen verdoppeln, um nicht überrascht zu werden. Zunehmend liefern Kameras und Sensoren rund um die Uhr Echtzeitinformationen zu den wichtigsten Funktionen der Infrastruktur.

Patrick Duverger und Antibes sind für Beamte überall in Frankreich ein Vorbild. Sie machen vor, wie Bürgerservice und öffentliche Sicherheit Hand in Hand gehen können – und zwar sowohl unter finanziellen als auch unter sicherheitsrelevanten Aspekten. Die Wirtschaftlichkeit ist ein wichtiges Element, weil die Erneuerung der öffentlichen Infrastruktur zum Zweck der Digitalisierung sehr teuer ist. Und auf die Sicherheit kommt es an, weil eine Infrastruktur, die Schwachstellen hat oder manipuliert werden kann, die öffentliche Sicherheit gefährdet.

Duverger hat eine Vision für Antibes. Die strukturierten Daten aus den städtischen Dienststellen werden mit den unstrukturierten Daten von in der Stadt angebrachten Kameras und aus den sozialen Medien kombiniert. Durch diese Vernetzung entsteht eine koordinierte Gesamtübersicht in Echtzeit über alles, was in der Stadt geschieht. „Heute sind Sicherheit und Geschwindigkeit entscheidend, denn wir müssen schnell auf alle möglichen Ereignisse reagieren können“, erklärt Duverger.

Standortvorteile nutzen

In Antibes geht man pragmatisch vor. Innovationen entstehen dadurch, dass mit neuen Technologien experimentiert wird. Als Vorteil hat sich dabei die Nähe der Stadt zu Sophia-Antipolis, einem der größten Technologieparks in Europa, erwiesen. Seit drei Jahren arbeitet Duverger zusammen mit der SAP an der Entwicklung einer Smart-City-Plattform. Diese soll dazu beitragen, die öffentlichen Dienstleistungen zu verbessern und zugleich Ressourcen zu sparen.

Im Zuge der Digitalisierung von Städten müssen Daten gesammelt und analysiert werden, etwa von entlegenen Anlagen und Infrastrukturbestandteilen wie Rohren, Elektroleitungen und Straßen. Unterstützt durch SAP-Technologie, wird in Antibes derzeit das städtische Wasserversorgungssystem, das sich über 315 Kilometer erstreckt, mit mehr als 2.000 Sensoren überwacht und analysiert. Dabei werden pro Stunde 15.000 Datenpunkte zu Parametern wie Temperatur, Salzgehalt, Chlorgehalt, pH-Wert sowie zu den Pumpen und Ventilen, die den Wasserfluss regeln, zusammengetragen.

Verarbeitet werden die Daten entweder zentral oder – immer häufiger – direkt am Messpunkt, „Edge“ genannt. In beiden Fällen muss der gesamte Prozess von der Messung über die Verarbeitung bis hin zur Übertragung der Daten sicher sein. Diese durchgängige Datensicherheit ist momentan noch eine der größten Hürden, die bei umfangreichen IoT-Projekten genommen werden müssen. In einer öffentlichen Infrastruktur ohne sichere durchgängige Kommunikation könnten Außenstehende an Informationen über das System gelangen oder dieses manipulieren. „Ohne Sicherheit ist eine Skalierung des Produktivbetriebs nicht denkbar. Daher ist Sicherheit ein wesentlicher Aspekt jeder IoT-Implementierung“, betont Duverger. „Wenn das System erst einmal läuft, können wir jeden Angriff entdecken und erhalten dann sofort einen Alarm.“

Hier hat sich die enge Zusammenarbeit zwischen der Stadt Antibes und den Entwicklern der SAP bezahlt gemacht. Das von SAP Product Security Research in den SAP Labs France in Sophia-Antipolis entwickelte Datenschutzkonzept für Antibes gehört zu den ersten und kostengünstigsten seiner Art. Es sorgt für die durchgängige Sicherheit von Geräten bis hin zu Backend-Anwendungen, trägt den technischen Beschränkungen von Niedrigenergienetzen Rechnung und stellt zugleich die Vertraulichkeit und Integrität der Daten sicher. Die Daten werden sicher zur Analyse und für die vorausschauende Wartung an die SAP Cloud Platform übertragen – ein klassisches IoT-Szenario, das durch das digitale Innovationssystem SAP Leonardo unterstützt wird.

Niedrige Wasserverbrauchskosten

Mithilfe der Lösung kann die Stadtverwaltung Ausfälle im Voraus erkennen, die Wartungstermine besser terminieren sowie künftige Investitionen in die Infrastruktur planen. Offenbar mit Erfolg: Die Bürger von Antibes zahlen pro Kubikmeter Wasser weniger als die Hälfte des nationalen Durchschnitts. Duverger führt dies auf die Fähigkeit zurück, Betriebsunterbrechungen im Vorfeld zu erkennen und zu verhindern.

Trotz der jüngsten Fortschritte hat Antibes noch einen weiten Weg vor sich, um zu der Modellstadt zu werden, die es sein möchte: eine Stadt, die optimal auf Verkehrsaufkommen, Wetterkapriolen und Bedrohungen der öffentlichen Sicherheit reagieren kann. Zusammen mit der SAP möchte Duverger die Videostreams von 150 Überwachungskameras an zentralen Punkten der Stadt dahingehend weiterentwickeln, dass sie in Echtzeit auf bestimmte Situationen und ungewöhnliche Muster reagieren. So stellt sich der CIO Machine Learning in der Praxis vor.

SAP-Team entwickelt sicheres IoT

Die Partnerschaft zwischen der SAP und der Stadt Antibes entstand 2014, als die Stadt eine Lösung einführte, die die touristischen Höhepunkte der Stadt verbindet. Dabei konnten alle Beteiligten Erfahrungen mit vernetzten Geräten sammeln, die dann in das nächste Projekt einflossen: die intelligente Wasserwirtschaft. Dafür entwickelten die SAP Labs France eine kostengünstige und sichere IoT-Lösung.

Im Rahmen des von Dr. Laurent Gomez (SAP Product Security Research) und Dipl.-Inf. José Márquez (SAP Leonardo) geleiteten Projekts arbeiteten die SAP Labs France auch mit Partnern zusammen. Diese steuerten hochmoderne vernetzte Geräte, Niedrigenergienetze und neueste Ergebnisse aus der Technologieforschung bei.

Die Lösung für Antibes gilt als Modell für den Einsatz von IoT-Lösungen mit höchster Sicherheit in Niedrigenergielandschaften – eine Anforderung, die praktisch für jedes IoT-Projekt im industriellen Maßstab gilt.

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