Thèses sur le sujet « Smart city architecture »

In the last decade, major developments in mobile and sensor network technologies, as well as in more secure data management solutions allowed an accelerated expansion of the Internet of Things (IoT) in different markets, including the smart lighting technology. These technological developments, currently shaping the lighting industry, have the power to enhance the liveability of spaces and improve people’s lives. However, in this thesis it is highlighted how such technological evolution is often marked by an engineering character over a design approach. In particular, this thesis focuses on smart lighting technology applied in urban environments and how the integration of information technology into the physical realm can enhance space quality and empower citizens’ participation. The main body is divided into two sections: The first part provides an overview of the technological solutions that are currently being implemented in the lighting design field. The second part advances a schematic projection of future trends, starting from the analysis of what is being developed in other related disciplines, such as urban planning and visual arts. Both parts are literature-based. The final section features the opinion of noteworthy lighting professionals about possible real-life applications of smart lighting technology. Since this thesis has been written during the Covid-19 pandemic, the author decided to include speculations regarding how this event might influence the future of urban lighting.

This thesis deals with an architectural case study of the administrative building called Office Špitálka in the Svitava industrial zone bordered by the Svitava River in the east, Ring Road in the west, Milady Horákové Street in the north and Zvonařka Street in the south. Špitálka Smart City is located right in the centre of this area. The thesis is modelled on the Centre of the Špitálka Smart City urban study, that was the outcome of the pre-thesis seminar in the winter term 2020/21. The main feature of the building is it's futuristic design and modern concept. Apart from offices there are also spaces for commerce, eating, leisure activities or relaxation. The key atributes are the open-air atrium and the building being in direct connection to the new "Smart City“ quarter.

Le transport est devenu fondamental dans les villes pour le bon fonctionnement de l'économie et le bien-être de la population urbaine. Depuis plusieurs années, le transport est confronté à de nombreux problèmes tels que l'embouteillage, le taux élevé d'accidents, la vie malsaine due à la fumée et à la poussière, la pollution atmosphérique due aux émissions de carbone, etc. Pour faire face à ces problèmes, les recherches intègrent les technologies numériques au transport terrestre, connu sous le nom de système de transport intelligent (ITS). Les ITS peuvent détecter, analyser, collecter, contrôler et communiquer différentes données. Cette thèse étudie et propose un nouveau protocole pour les applications de collecte de données dans un environnement urbain. Nous faisons trois contributions principales. Tout d'abord, nous proposons un nouveau protocole dénommé le protocole "Internet of Bikes" IoB-DTN qui applique le paradigme DTN (Réseau tolérant aux délais) aux applications de l'Internet des objets (IoT) exécutant une application de collecte de données sur un système de partage de vélo urbain basé sur un réseau de capteurs. Le protocole est évalué sur un scénario réaliste en évaluant les politiques de gestion des buffers, le nombre de copies pulvérisé dans le réseau ainsi que le nombre des vélos utilisés. Deuxiément, une évaluation comparative des performances du protocole IoB-DTN multi-sauts avec une technologie de réseau étendu à basse consommation (LPWAN), de type LoRa/LoRaWAN est étudiée. LPWAN a été conçu pour fournir une connectivité à grande distance et rentable pour les applications IoT à faible débit: durée de vie de plusieurs années et une portée de multikilomètres pour les appareils mobiles alimentés par des batteries. Cette partie de notre travail vise à fournir aux concepteurs et aux managers de réseaux des idées sur la technologie la plus pertinente pour leurs applications urbaines pouvant fonctionner sur des systèmes de partage de vélos. Enfin, nous proposons un protocole efficace, IoB-DTN basé sur un mécanisme d’agrégation de données. Nous proposons trois variantes de IoB-DTN: IoB basé sur l'agrégation spatiale (IoB-SA), IoB basé sur l'agrégation temporelle (IoB-TA) et IoB basé sur l'agrégation spatio-temporelle (IoB-STA). Nous comparons les trois variantes avec le protocole multi-saut IoB-DTN sans agrégation et la technologie à faible puissance et longue portée, de type LoRa. Les résultats de la comparaison permettent de vérifier que les trois variantes de l’IoB-DTN basées sur l’agrégation de données améliorent plusieurs paramètres tels que le taux de livraison, la consommation d’énergie et le débit
Transport has become fundamental in the cities to the well functioning of the economy and the welfare of the city population. For several years, transportation faces many issues such as traffic jamming, high accidents rate, unhealthy life due to smoke and dust, air pollution as a result of carbon emission, etc. To deal with these matters, researches integrate digital technologies to ground transportation which is known as Intelligent Transport System (ITS). ITS can sense, analyze, collect, control and communicate different data. This thesis investigates and proposes a new protocol for data collection applications in an urban environment. We make three main contributions: firstly, we propose a new protocol denoted the "Internet of Bikes" IoB-DTN protocol which applies Delay/Disruption Tolerant Network (DTN) paradigm to the Internet of Things (IoT) applications running a data collection application on urban bike sharing system based sensor network. The protocol is evaluated on a realistic scenario by assessing the buffer management policies, the number of copies sprayed in the network as well as the number of bicycles used. Secondly, a comparative evaluation of the performance of the multi-hop IoB-DTN protocol with a low-power wide-area network (LPWAN) technology, LoRa/LoRaWAN type is investigated. LPWAN have been designed to provide cost-effective wide area connectivity for small throughput IoT applications: multiyear lifetime and multikilometer range for battery-operated mobile devices. This part of our work aims at providing network designers and managers insights on the most relevant technology for their urban applications that could run on bike sharing systems. Finally, we propose an efficient IoB-DTN protocol based on data aggregation mechanism. We propose three variants of IoB-DTN: IoB based on spatial aggregation (IoB-SA), IoB based on temporal aggregation (IoB-TA) and IoB based on spatio-temporal aggregation (IoB-STA). We compare the three variants with the multi-hop IoB-DTN protocol without aggregation and the low-power long-range technology, LoRa type. Comparison results verify that the three variants of IoB-DTN based on data aggregation improve several metrics such as the delivery rate, energy consumption and throughput

Avec la construction et le développement de la ville intelligente, la façon de construire le modèle 3D réaliste des grands bâtiments de la ville rapidement et efficacement devient le hotspot de recherche. Dans cette thèse, une méthode procédurale de modélisation intelligente est proposée pour construire rapidement et efficacement un modèle de construction de ville 3D à grande échelle basé sur la modélisation de la forme de la façade et de la grammaire de forme. La technologie de l'information du bâtiment (BIM) est un moyen technique important pour améliorer l'industrie de la construction, pour la conception du bâtiment de la ville et la construction de la meilleure recherche et l'application de la technologie BIM est la clé, de gérer efficacement les informations du cycle de vie du bâtiment et de réaliser le partage et l'échange. Cette thèse a étudié l'acquisition et le traitement des données de modélisation. Google Earth et le logiciel ArcGIS sont principalement utilisés pour acquérir et traiter des données d'images-cartes et des données de cartes d'élévation de la zone cible, ces deux types de correspondance et de superposition de données, qui peuvent générer des données de terrain urbain 3D avec des informations de localisation géographique. Ensuite OpenStreetMap est utilisé pour acquérir les données routières de la zone cible, et il peut être optimisé pour le réseau routier nécessaire par le logiciel JOSM. La technologie de balayage laser 3D est utilisée pour collecter des images de texture de surface de bâtiment et pour créer le modèle de nuages de points de la modélisation d'architecture cible afin d'obtenir les dimensions de modélisation par mesure. Sur cette base, cette thèse a principalement étudié le principe et le processus de la règle CGA pour créer des modèles de construction, et étudié la méthode qui peut séparer les éléments architecturaux en utilisant la segmentation d'image pour générer automatiquement la règle CGA et de créer ensuite le modèle de construction. Ainsi, des modèles de construction 3D ont été établis dans le logiciel CityEngine en utilisant les règles CGA et la technologie de segmentation des façades. Cette thèse a construit le modèle d'information intégré au bâtiment urbain (CBIIM) basé sur BIM. L'information sur la construction de la ville est classée et intégrée, et le bâtiment et la composante ont été décrits avec la norme IFC, afin de gérer efficacement les informations du cycle de vie du bâtiment. Cette thèse étudie la technologie du modèle d'association d'information intégrée, qui permet de réaliser une conception standardisée des composants avec des caractéristiques associées et une conception intelligente des bâtiments avec des paramètres associés dans les règles de connaissances combinées avec l'IFC. La technologie de simulation de la construction de visualisation est étudiée. Les règles de connaissance dans le modèle d'information intégré fournissent une référence fiable pour la simulation de construction, et la scène de simulation est créée en invoquant le modèle d'information intégré, ainsi le processus de simulation est terminé. En prenant le campus Baoshan de l'Université de Shanghai comme exemple, le processus de modélisation de la scène entière est illustré, et les étapes de modélisation de toutes sortes d'objets 3D sont décrites en détail pour résoudre les problèmes spécifiques dans le processus de modélisation réelle. Ainsi, la faisabilité et la validité de la méthode de modélisation intelligente procédurale sont vérifiées. Prenant comme exemple le dortoir de l'Université de Shanghai, une simulation et le modèle de simulation ont été créés par les informations intégrées, combinées aux informations de construction pertinentes, la simulation de construction a été complétée par le programme. Ainsi, la faisabilité et la validité du CBIIM sont vérifiées
With the construction and development of the smart city, how to construct the realistic 3D model of the large-scale city buildings quickly and efficiently which becomes the research hotspot. In this thesis, a novel 3D modeling approach is proposed to quickly and efficiently build 3D model of large-scale city buildings based on shape grammar and facade rule modeling. Building Information Model (BIM) is an important technical means to enhance the construction industry, for the city building design and construction, how to better research and application of BIM technology which is the key, in this thesis City Building Integrated Information Model (CBIIM) is specified to manage the information of building lifecycle effectively and realize the information sharing and exchanging. This thesis has studied the acquisition and processing of the modeling data. Google Earth and ArcGIS software are mainly used to acquire and process image-maps data and elevation-maps data of the target area, these two kinds of data match and overlay, which can generate 3D city terrain data with geographic location information. Then OpenStreetMap is used to acquire road data of the target area, and it can be optimal processed to the necessary road network by JOSM software. 3D laser scanning technology is used to collect building surface texture images and create the point clouds model of the target architecture modeling so as to get the modeling dimensions by measurement. On this basis, this thesis mainly has studied the principle and the process of CGA rule to create building models, and studied the method that can separate architectural elements using image segmentation to generate CGA rule automatically and to create building model furtherly. Thus 3D building models have been established in the CityEngine software using CGA rules and facade modeling technology. This thesis has specified the City Building Integrated Information Model (CBIIM) based on BIM. The city building information are classified and integrated, and the building and component was described with the IFC standard, in order to manage the informations of building lifecycle effectively. This thesis studies the integrated information association model technology, that it can realize standardized component design with associated features and intelligent building design with associated parameters in knowledge rules combined with IFC. The construction simulation technology is studied. The knowledge rules in the integrated information model provide a reliable reference for the construction simulation, and the simulation scene is created through the invoking the integrated information model, thus the construction simulation process is completed by the program. Taking Baoshan Campus of Shanghai University as an example, the modeling process of the whole scene is illustrated, and the modeling steps of all kinds of 3D objects are described in detail to solve the specific problems in the actual modeling process. Thus the feasibility and validity of the procedural intelligent modeling approach are verified. Taking the dormitory of Shanghai University as an example, a simulation scene and the simulation model were created by the integrated informations, combined with the relevant construction information the construction simulation was completed by the program. Thus the feasibility and validity of the CBIIM are verified

Thesis: Ph. D., Massachusetts Institute of Technology, Department of Electrical Engineering and Computer Science, 2018.
This electronic version was submitted by the student author. The certified thesis is available in the Institute Archives and Special Collections.
Cataloged from student-submitted PDF version of thesis.
Includes bibliographical references (pages 203-211).
The rapid maturation of the Internet of Things and the advent of the Smart City present an opportunity to revolutionize emergency services as both reactive and preventative. A well-designed Smart City will synthesize data from multiple heterogeneous sensors, relay information to and between emergency responders, and potentially predict and even preempt crises autonomously. In this thesis, we identify distinctive characteristics and networking requirements of the Smart City and then identify and evaluate the architectural constructs necessary to enable time-critical Smart City operations. Two major goals inform our architectural analysis throughout this work. First, critical traffic must be served within a specified delay without excessive throttling of non-critical traffic. Second, surges in critical traffic from a geographically-concentrated region must be handled gracefully. To achieve these goals, we motivate, evaluate, and finally recommend: 1.) connecting local area Smart City networks to the existing metropolitan area networking infrastructure, 2.) standing up a dedicated municipal data center inside the metropolitan area served by the Smart City, 3.) deploying a contention-based priority reservation MAC protocol that guarantees latency and throughput for some specified maximum number of critical users per wireless access point, 4.) configuring MAN routers to provide non-preemptive priority service at output queues to critical Smart City traffic, 5.) offering dedicated optical paths from edge routers to the municipal hub in order to effectively form a virtual star topology atop a MAN mesh and significantly reduce switching delays in the network, 6.) processing select applications at dedicated fog servers adjacent to edge routers in order to reduce upstream congestion in the MAN, and 7.) setting up a network orchestration engine that monitors traffic into and out of the Smart City data center in order to preemptively detect critical traffic surges and to direct network reconfiguration (access point reassignment, load-balancing, and/or temporary resource augmentation) in anticipation.
by Manishika Agaskar.
Ph. D.

Social networks are popular platforms that simplify user interaction and encourage collaboration. They collect large amounts of media from their users, often reported from mobile devices. The value and impact of social media makes it however an attractive attack target. In this thesis, we focus on the following social media vulnerabilities. First, review centered social networks such as Yelp and Google Play have been shown to be the targets of significant search rank and malware proliferation attacks. Detecting fraudulent behaviors is thus paramount to prevent not only public opinion bias, but also to curb the distribution of malware. Second, the increasing use of mobile visual data in news networks, authentication and banking applications, raises questions of its integrity and credibility. Third, through proof-of- concept implementations, we show that data reported from wearable personal trackers is vulnerable to a wide range of security and privacy attacks, while off-the-shelves security solutions do not port gracefully to the constraints introduced by trackers. In this thesis we propose novel solutions to address these problems. First, we introduce Marco, a system that leverages the wealth of spatial, temporal and network information gleaned from Yelp, to detect venues whose ratings are impacted by fraudulent reviews. Second, we propose FairPlay, a system that correlates review activities, linguistic and behavioral signals gleaned from longitudinal app data, to identify not only search rank fraud but also malware in Google Play, the most popular Android app market. Third, we describe Movee, a motion sensor based video liveness verification system, that analyzes the consistency between the motion inferred from the simultaneously and independently captured camera and inertial sensor streams. Finally, we devise SensCrypt, an efficient and secure data storage and communication protocol for affordable and lightweight personal trackers. We provide the correctness and efficacy of our solutions through a detailed theoretic and experimental analysis.

This thesis deals with an architectural case study of the city block in the Svitava industrial zone bordered by the Svitava river in the east, Ring road in the west, Milady Horákové street in the north and Zvonařka street in the south. Špitálka Smart City is located right in the centre of this area. The thesis is modeled on the Špitálka Smart City urban study, that was the outcome of the pre-thesis seminar in the winter term 2020/21. The urban study objective was the urban renewal of the Brno teplárny (heating plant) area and its surroundings as well as a design of a new urban boulevard. To effectively use the place a residential building with commercial spaces on the groundfloor has been designed. The building consists of four sections, which share two underground storeys providing parking space and space for building services. The case study further develops only the section that is labeled A in the study. Section A offers 23 housing units and a café. The design aims at high quality housing with a view of the city replacing the former industrial zone.

This thesis deals with an architectural case study of the urban block in the Svitava industrial zone bordered by the Svitava River in the east, Ring Road in the west, Milady Horákové Street in the north and Zvonařka Street in the south. Špitálka Smart City has been designed to be in this area. The thesis is modelled on the Špitálka Smart City urban study, that was the outcome of the pre-thesis seminar in the winter term 2020/21. The urban study objective was the urban renewal of the Brno teplárny (heating plant) area and its surroundings as well as a design of a new urban boulevard. The thesis focuses on a design of a selected urban block in the Smart City Špitálka. This mixed-use development provides commercial, administrative and residential functions. The block is divided into two parts; either part consists of three sections. Two underground storeys providing parking space and space for building services are intended for the whole block. The case study further develops only the section that is labeled Coworking offering six floors for coworking spaces. On the ground floor there are spaces for a café, commerce and also the main entry to the co-working offices. A sky-office and a venue for rent are located on the seventh floor. The venue can be used for a wide range of events from smaller conferences, through corporate meetings & teambuildings to private parties. Both the sky-office and the venue have access to the rooftop terrace. The design creates a modern office building concept in the former industrial zone.

The dissertation focuses on rehabilitaion of urban space close to historic center of Brno city. One third of the area is taken by brownfields. These final goals were set: finding a new function for unused places, making a use of potential of Svitava canal and spaces in front of old buldings and creation of new urban spaces . Intervention includes creation of riverside designed for pedestrians, bike path construction, connecting area to city’s transportation system, bulding a new railway station and housing blocks with active street level and ability to walk througH area with as little obstacles as possible. Extra emphasis was placed on compactness of development, polyfunctionality and hierarchy of transpotration that respects man, his everyday life and needs. Concept reflects urban designing trends in 21st century.

NOWADAYS, a number of studies keep on demonstrating the existence of a strong relation between high concentrations of particulate matter (PM) and the prevalence of human morbidity and mortality. Large particles can be filtered in the nose or in the throat, while fine particles (about10 micrometer) can settle in the bronchi and lungs, leading to more serious consequences. According to Karagulian et al. the major sources of urban air pollution are traffic (25%), combustion and agriculture (22%), domestic fuel burning (20%), natural dust (18%) and industrial activities (15%).As a consequence, the detailed study of dispersion phenomena within the urban canopy becomes a target of great interest. To this end, Computational Fluid Dynamics (CFD) can be successfully employed to predict turbulence and dispersion patterns, accounting for a detailed characterization of the pollutant sources, complex obstacles and atmospheric stability classes.Despite being intrinsically different phenomena, turbulence and dispersion are closely related. It is universally accepted that, to reach accurate prediction of the concentration field, it is necessary to properly reproduce the turbulence one. For this reason, the present PhD thesis is split into two main Sections: one focused on turbulence modelling and the subsequent, centered on the dispersion modelling.Thanks to its good compromise between accuracy of results and calculation time, Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) still represents a valid alternative to more resource-demanding methods. However, focusing on the models’ performance in urban studies, Large Eddy Simulation (LES) generally outperforms RANS results, even if the former is at least one order of magnitude more expensive. Stemming from this consideration, the aim of this work is to propose a variety of approaches meant to solve some of the major limitations linked to standard RANS simulation and to further improve its accuracy in disturbed flow fields, without renouncing to its intrinsic feasibility. The proposed models are suitable for the urban context, being capable of automatically switching from a formulation proper for undisturbed flow fields to one suitable for disturbed areas. For neutral homogeneous atmospheric boundary layer (ABL), a comprehensive approach is adopted, solving the issue of the erroneous stream-wise gradients affecting the turbulent profiles and able to correctly represent the various roughness elements. Around obstacles, more performing closures are employed. The transition between the two treatments is achieved through the definition of a Building Influence Area (BIA). The finalgoal is to offer more affordable alternatives to LES simulations without sacrificing a good grade of accuracy.Focusing on the dispersion modelling framework, there exists a number of parameters which have to be properly specified. In particular, the definition of the turbulent Schmidt number Sct, expressing the ratio of turbulent viscosity to turbulent mass diffusivity, is imperative. Despite its relevance, the literature does not report a clear guideline on the definition of this quantity. Nevertheless, the importance of Sct with respect to dispersion is undoubted and further demonstrated in the works of different authors. For atmospheric boundary layer flows, typical constant values range between 0.2 and 1.3. As a matter of fact, the local variability of Sct is supported by experimental evidence and by direct numerical simulations (DNS). These observations further suggest that the turbulent Schmidt number should be prescribed as a dynamic variable. Following these observations a variable turbulent Schmidt number formulation is proposed in this work. The latter stems from the same hypothesis of the variable formulation developed by Gorlé et al. Moreover, the relevant uncertain model parameters are optimized through uncertainty quantification (UQ). This formulation further increased the accuracy of the predictions, and was successfully verified by Di Bernardino et al. However, the turbulent Schmidt number resulting from this formulation is still intrinsically linked to the turbulence model employed, i.e. to the Cμ coefficient. To overcome this constraint, the nature and the dependencies of Sct were further analyzed through correlation studies and employing principal component analysis (PCA) on data obtained through the proposed ABL RANS model. Subsequently, the same data-driven technique was employed based on the high-fidelity outcomes of a delayed Detached Eddy Simulation (dDES) to derive a generalized turbulentSchmidt number formulation. The latter can be employed within a wide range of turbulence models, without limiting its variability.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Recently, the ‘Smart City’ label has emerged as a popular umbrella term for numerous projects around the world that claim to offer an enhanced urban experience, often provided in collaboration with international companies through private-public partnerships. As smart cities pledge to create long-term economic sustainability and progressive form of urban entrepreneurialism, it is getting important to highlight risks such as the reduced role of the public sector, technological dominance and data privacy.In contrast to more a conventional, long-term, holistic master planning, a technologically pre-determined form of Smart City endangers the emancipator usage of public spaces as spaces of diversity, creativity, inclusive citizen participation and urban sustainability.This research approaches the concept of Smart Cities as a future category and, thus, targets to develop a comprehensive visual analysis based on architectural representations in the form of computer-generated images (CGI’s). The Quayside project, a notable and widely criticized urban development project, by Sidewalk Toronto, a cooperation between Waterfront Toronto and Sidewalk Labs which is a sister subsidiary of Alphabet Inc., has been selected as Smart City case study as. Visual analysis was conducted by using the theoretical frame advocating ‘Coordinating Smart Cities’ in contrast to ‘Prescriptive Smart Cities’ by Richard Sennett. In addition to Sennett’s concept of ‘Incomplete Form’, Jan Gehl’s ‘Twelve Quality Criteria’ was used as coding categories to elaborate the content analysis which was followed by semiological and compositional interpretations. Visuals have been investigated in three sequential sets and analyzed focusing on time-based comparative frequency counts for sets of visuals. Concentrating on how future public spaces are illustrated, the study aims to uncover and to discuss how Smart Cities are being imagined and advertised.

The IoT refers to the idea of internetworking physical devices, vehicles, buildings, and any other item embedded with the appropriate electronics, software, sensors, actuators, and network connectivity to allows them to interchange data and to provide highly effective new services. In this thesis we focus on the communications issues of the IoT in relation to mobility and we provide different solutions to alleviate the impact of these potential problems and to guarantee the information delivery in mobile scenarios. Our reference context is a Smart City where various mobile devices collaboratively participate, periodically sending information from their sensors. We assume that these services are located in platforms based in cloud infrastructures where the information is protected through the use of virtualisation ensuring their security and privacy. This thesis is structured into seven chapters. We first detail our objectives and identify the current problems we intend to address. Next, we provide a thorough review of the state of the art of all the areas involved in our work, highlighting how we improved the existing solutions with our research. The overall approach of the solutions we propose in this thesis use prototypes that encompasses and integrates different technologies and standards in a small infrastructure, using real devices in real scenarios with two of the most commonly used networks around the world: WiFi and 802.15.4 to efficiently solve the problems we originally identified. We focussed on protocols based on a producer/consumer paradigm, namely AMQP and particularly MQTT. We observed the behaviour of these protocols using in lab experiments and in external environments, using a mesh wireless network as the backbone network. Various issues raised by mobility were taken into consideration, and thus, we repeated the tests with different messages sizes and different inter-message periodicity, in order to model different possible applications. We also present a model for dimensioning the number of sources for mobile nodes and calculating the number of buffers required in the mobile node as a function of the number of sources and the size of the messages. We included a mechanism for avoiding data loss based on intermediate buffering adapted to the MQTT protocol that, in conjunction with the use of an alternative to the Network Manager in certain contexts, improves the connection establishment for wireless mobile clients. We also performed a detailed study of the jitter behaviour of a mobile node when transmitting messages with this proposal while moving through a real outdoor scenario. To emulate simple IoT networks we used the Cooja simulator to study and determine the effects on the probability of delivering messages when both publishers and subscribers were added to different scenarios. Finally we present an approach that combines the MQTT protocol with DTN which we specifically designed for constrained environments and guarantees that important information will never be lost. The advantage of our proposed solutions is that they make an IoT system more resilient to changes in the point of attachment of the mobile devices in an IoT network without requiring IoT application & service developers to explicitly consider this issue. Moreover, our solutions do not require additional support from the network through protocols such as MobileIP or LISP. We close the thesis by providing some conclusions, and identifying future lines of work which we unable to address here.
Internet de las cosas (IoT) se refiere a la idea de interconectar sensores, actuadores, dispositivos físicos, vehículos, edificios y cualquier elemento dotado de la electrónica, así como del software y de la conectividad de red que los hace capaces de intercambiar datos para proporcionar servicios altamente efectivos. En esta tesis nos centramos en temas relacionados con la comunicación de sistemas IoT, específicamente en situaciones de movilidad y en los problemas que esto conlleva. Con este fin ofrecemos diferentes soluciones que alivian su impacto y garantizan la entrega de información en estas situaciones. El contexto de referencia es una ciudad inteligente donde varios dispositivos móviles participan de forma colaborativa enviando periódicamente información desde sus sensores hacia servicios ubicados en plataformas en la nube (cloud computing) donde mediante el uso de virtualización, la información está protegida garantizando su seguridad y privacidad. Las soluciones propuestas en esta tesis se enfocan en probar sobre una pequeña infraestructura un prototipo que abarca e integra diferentes tecnologías y estándares para resolver eficientemente los problemas previamente identificados. Hemos enfocado nuestro esfuerzo en el uso de dispositivos sobre escenarios reales con dos de las redes más extendidas en todo el mundo: WiFi y enlaces 802.15.4. Nos enfocamos en protocolos que ofrecen el paradigma productor/consumidor como el protocolo avanzado de colas de mensajes (AMQP) y particularmente el protocolo de transporte de mensajes telemétricos (MQTT), observamos su comportamiento a través de experimentos en laboratorio y en pruebas al aire libre, repitiendo las pruebas con diferentes tamaños de mensajes y diferente periodicidad entre mensajes. Para modelar las diferentes posibles aplicaciones de la propuesta, se tomaron en consideración varias cuestiones planteadas por la movilidad, resultando en un modelo para dimensionar eficientemente el número de fuentes para un nodo móvil y para calcular el tamaño requerido del buffer, en función del número de fuentes y del tamaño de los mensajes. Proponemos un mecanismo adaptado al protocolo MQTT que evita la pérdida de datos en clientes móviles, basado en un buffer intermedio entre la producción y publicación de mensajes que, en conjunto con el uso de una alternativa al gestor de conexiones inalámbricas "Network Manager", en ciertos contextos mejora el establecimiento de las conexiones. Para la evaluación de esta propuesta se presenta un estudio detallado de un nodo móvil que se mueve en un escenario real al aire libre, donde estudiamos el comportamiento del jitter y la transmisión de mensajes. Además, hemos utilizado emuladores de redes IoT para estudiar y determinar los efectos sobre la probabilidad de entrega de mensajes, cuando se agregan tanto publicadores como suscriptores a diferentes escenarios. Finalmente, se presenta una solución totalmente orientada a entornos con dispositivos de recursos limitados que combina los protocolos MQTT con redes tolerantes a retardos (DTN) para garantizar la entrega de información. La ventaja de las soluciones que proponemos reside en el hecho de que los sistemas IoT se vuelven resilientes a la movilidad y a los cambios de punto de acceso, permitiendo así que los desarrolladores creen fácilmente aplicaciones y servicios IoT evitando considerar estos problema. Otra ventaja de nuestras soluciones es que no necesitan soporte adicional de la red como sucede con protocolos como MobileIP o el protocolo que separa el identificador del localizador (LISP). Se destaca cómo hemos mejorado las soluciones existentes hasta el momento de la escritura de esta disertación, y se identifican futuras líneas de actuación que no han sido contempladas.
Internet de les coses (IoT) es refereix a la idea d'interconnectar sensors, actuadors, dispositius físics, vehicles, edificis i qualsevol element dotat de l'electrònica, així com del programari i de la connectivitat de xarxa que els fa capaces d'intercanviar dades per proporcionar serveis altament efectius. En aquesta tesi ens centrem en temes relacionats amb la comunicació de sistemes IoT, específicament en situacions de mobilitat i en els problemes que això comporta. A aquest efecte oferim diferents solucions que alleugeren el seu impacte i garanteixen el lliurament d'informació en aquestes situacions. El context de referència és una ciutat intel·ligent on diversos dispositius mòbils participen de forma col·laborativa enviant periòdicament informació des dels seus sensors cap a serveis situats en plataformes en el núvol (cloud computing) on mitjançant l'ús de virtualització, la informació està protegida garantint la seva seguretat i privadesa. Les solucions proposades en aquesta tesi s'enfoquen a provar sobre una xicoteta infraestructura un prototip que abasta i integra diferents tecnologies i estàndards per a resoldre eficientment els problemes prèviament identificats. Hem enfocat el nostre esforç en l'ús de dispositius sobre escenaris reals amb dos de les xarxes més esteses a tot el món: WiFi i enllaços 802.15.4. Ens enfoquem en protocols que ofereixen el paradigma productor/consumidor com el protocol avançat de cues de missatges (AMQP) i particularment el protocol de transport de missatges telemètrics (MQTT), observem el seu comportament a través d'experiments en laboratori i en proves a l'aire lliure, repetint les proves amb diferents grandàries de missatges i diferent periodicitat entre missatges. Per a modelar les diferents possibles aplicacions de la proposta, es van prendre en consideració diverses qüestions plantejades per la mobilitat, resultant en un model per a dimensionar eficientment el nombre de fonts per a un node mòbil i per a calcular la grandària requerida del buffer, en funció del nombre de fonts i de la grandària dels missatges. Proposem un mecanisme adaptat al protocol MQTT que evita la pèrdua de dades per a clients mòbils, basat en un buffer intermedi entre la producció i publicació de missatges que en conjunt amb l'ús d'una alternativa al gestor de connexions sense fils "Network Manager'', en certs contextos millora l'establiment de les connexions. Per a l'avaluació d'aquesta proposta es presenta un estudi detallat d'un node mòbil que es mou en un escenari real a l'aire lliure, on estudiem el comportament del jitter i la transmissió de missatges. A més, hem utilitzat emuladors de xarxes IoT per a estudiar i determinar els efectes sobre la probabilitat de lliurament de missatges, quan s'agreguen tant publicadors com subscriptors a diferents escenaris. Finalment, es presenta una solució totalment orientada a entorns amb dispositius de recursos limitats que combina els protocols MQTT amb xarxes tolerants a retards (DTN) per a garantir el lliurament d'informació. L'avantatge de les solucions que proposem resideix en el fet que els sistemes IoT es tornen resilients a la mobilitat i als canvis de punt d'accés, permetent així que els desenvolupadors creuen fàcilment aplicacions i serveis IoT evitant considerar aquests problema. Un altre avantatge de les nostres solucions és que no necessiten suport addicional de la xarxa com succeeix amb protocols com MobileIP o el protocol que separa l'identificador del localitzador (LISP). Es destaca com hem millorat les solucions existents fins al moment de l'escriptura d'aquesta dissertació, i s'identifican futures línies d'actuació que no han sigut contemplades.
Luzuriaga Quichimbo, JE. (2017). Managing Mobility for Distributed Smart Cities Services [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/84744
TESIS

This thesis presents and details a smart-city ontology, called KM4City that is a knowledge model for the city and its data. The knowledge model pursues the objective of interconnect data gathered in the city, to transform it into semantically interoperable information. In fact, a variety of Open/Closed Data information sources are available from public administrations ranging from structural, statistical to real-time information. In most cases, this information has different formats, presents inconsistencies, incompleteness, and their semantic description is not sufficient to automatically compose them to have integrated global information of the area. Smart City ontology is not yet standardized, and a lot of research work is needed to identify models that can easily support the data reconciliation (essential in order to effectively interconnected data to each other), the management of the complexity, to allow the data reasoning. In this thesis, a system for data ingestion and reconciliation of smart cities related aspects as road graph, services available on the roads, traffic sensors etc., is also proposed. The system allows managing a big data volume of data coming from a variety of sources considering both static and dynamic data. These data are mapped to the presented KM4City ontology, and stored into an RDF-Store where they are available for applications via SPARQL queries, to provide new services to the citizens via specific applications of public administration and enterprises. In this thesis, the results that could be obtained by applying the ontology created, are also shown, which allowed to combine all data provided by the city of Florence and the Tuscany region including: maps, traffic status, weather conditions and forecast, parking status, real time sensors on public and private vehicles, point of interests in the city as museums, monuments, restaurants, hotels, hospitals, etc. but also statistical data like travel accidents, per street per year. Finally, an application that take advantage of the created repository and ontology, will be shown, which implement new integrated services related to mobility. The dissertation also presented the work performed about reconciliation algorithms and their comparative assessment and selection. The KM4City ontology realized in this thesis, has also been involved in the activity of DISIT lab mainly related to a number of smart city projects, especially among them Sii-Mobility which aims at collecting and exploiting data by solving the above mentioned problems and providing integrated data to be used for implementing smart city services for citizens mobility, public administrations, and SMEs.

Для того, щоб зрозуміти поняття розумне місто, зроблено огляд наукової літератури. Основи розумного міста аналізуються шляхом еволюції міст. Також представлені негативні погляди на концепцію. Аналіз концепції призводить до виявлення основних елементів та їх значення у розумному місті. Відповідно, для подальшого аналізу встановлено цілі дослідження. З огляду на ці цілі та тематичне дослідження обрані методами дослідження. Зібрані дані дозволяють розкрити уявлення громадян щодо міста, оскільки «Розумне місто» та тематичне дослідження досліджують позицію «муніципалітету» міста щодо розвитку інтелектуального Кам’янець-Подільського. Результати аналізу даних ведуть до рекомендацій для муніципалітету.
In order to understand the concept of a smart city, a review of the scientific literature. The foundations of a smart city are analyzed through the evolution of cities. Negative views on the concept are also presented. Analysis of the concept leads to the identification of basic elements and their significance in a smart city. Accordingly, the objectives of the study are set for further analysis. Given these goals and case study selected research methods. The collected data allow to reveal the perceptions of citizens about the city, as the "Smart City" and the case study explore the position of the "municipality" of the city on the development of intellectual Kamyanets-Podilsky. The results of the data analysis lead to recommendations for the municipality.
Вступ 8 1 Сприйняття розумного міста 10 1.1 Основи розумного міста 10 1.1.1 Поняття розумного міста 10 1.1.2 Еволюція міста 14 1.1.3 Критичні підходи до концепції 18 1.1.4 Ключові елементи розумного міста 20 1.2 Інформаційні та комунікаційні технології в розумному місті 23 1.2.1 Застосування інформаційних та комунікаційних технології у місті 224 1.2.2 Управління інформаційних та комунікаційних технології 226 1.3 Розумні громадяни в розумному місті 29 1.3.1 Сприйняття інформаційних та комунікаційних технологій розумними громадянами 230 1.3.2 Спільний розвиток економіки в розумному місті 31 1.3.3 Розширення прав і можливостей громадян 32 1.4 Висновок до першого розділу 34 2 Методологія досліджень 35 2.1 Сприйняття громадянами Кам’янець-Подільського як розумного міста - аналіз даних 36 2.1.1 Інтерпретація концепції розумне місто 37 2.1.2 Концепція розумного міста 40 2.1.3 Внесок у розвиток розумного Кам’янця-Подільського 44 2.1.4 Досвід громадян щодо розумного Кам’янця-Подільського 48 2.1.5 Результати аналізу даних 49 7 2.2 Роль муніципалітету у розвитку розумного міста - аналіз даних тематичного дослідження 50 2.2.1 Представлення суспільству ідеї розумного міста 51 2.2.2 Мотивація та залучення розумних громадян 52 2.2.2 Відкриті дані муніципалітету 53 2.3 Висновки до другого розділу 54 3 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 55 3.1 Забезпечення пожежної безпеки 55 3.2 ЕМІ-обстановка та її вплив на стійкість автоматизованих комп’ютерних систем в умовах не воєнного часу 57 3.3 Застосування основних способів та засобів в ході проведення невідкладних аварійно-рятувальних робіт на промисловому підприємстві 59 3.4 Висновок до третього розділу 62 Висновки 63 Список використаних джерел 64 Додатки 70

Мета роботи надати комплексний огляд ІТ-послуг у розумних містах, їх контекст та залежності. Особливо важливим вважаємо багатошаровий погляд на послуги міста. В роботі використана п’ятирівнева модель: розумний функціональний рівень, рівень інтелектуального обслуговування, рівень обслуговування, рівень програмного забезпечення, рівень інфраструктури. Вважаємо, що багаторівнева модель ІТ-послуг може підтримувати більш систематичні дослідження послуг розумного міста та їх залежностей.
The aim of the work is to provide a comprehensive overview of IT services in smart cities, their context and dependencies. We consider the multi-layered view of the city's services to be especially important. The work uses a five-level model: reasonable functional level, level of intelligent service, level of service, level of software, level of infrastructure. We believe that a multi-level model of IT services can support more systematic research into smart city services and their dependencies.
Вступ 8 1 Концепція розумного міста 10 1.1 Визначення розумного міста 10 1.2 Мотивація для розумних міських досліджень та розвитку 14 1.3 Компоненти та фактори розумного міста 15 1.4 Розумні міста по всьому світу 16 1.4.1 Розумні міста Європи 16 1.4.2 Розумні міста Північної Америки 20 1.4.3 Розумні міста Південної Америки 21 1.4.4 Розумні міста в Азії 22 1.5 Висновок до першого розділу 23 2 ІТ-послуги в розумних містах 26 2.1 Використання розумних рішень в різних містах 27 2.2 Відмінності у використанні розумних рішень в залежності від технологій 30 2.3 Онлайн-таксі 34 2.3.1 Огляд ринку онлайн-таксі 37 2.4 Електронні державні послуги 38 2.5 Електронна реєстратура 41 2.6 Системи велопрокату 44 2.7 Висновок до другого розділу 50 3 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 51 3.1 Міжнародні стандарти з охорони праці користувачів інформаційних технологій 51 3.2 Безпека життєдіяльності 54 3.2.1 Розроблення та впровадження режимів радіаційного захисту робітників і службовців та виробничої 54 діяльності об’єкта промисловості в умовах радіоактивного забруднення місцевості. 3.2.2 Оцінка стійкості роботи промислового підприємства до впливу вторинних вражаючих факторів. 56 3.3 Висновок до шостого розділу 59 Висновки 60 Список використаних джерел 61 Додатки 66

Дипломна робота присв’ячена проектуванню та реалізації підсистеми для обліку телеметричних даних в проектах класу ,,Розумне місто”. Досліджена проблемна область сучасних «Розумних міст» та інформаційні системи в проектах класу «Розумне місто». Наведено порівняльну характеристику «розумних» міських платформ та підтримуваних ними функцій. Виконано проектування підсистеми для комплексного обліку телеметричних даних. Спроектована архітектура інформаційно-технологічної платформи для обліку витрат в ресурсних мережах «розумного міста». Описано перелік та призначення таблиць БД «облік витрат» ресурсних мереж «розумного міста». Описано потокове аналітичне опрацювання великих за обсягом та слабоструктурованих наборів даних «Розумного міста». Розглянуті експериментальні проекти «розумних міст» у країнах ЄС. Зокрема описано напрацювання з реалізації концепту «розумного міста» в Бристолі (Великобританія) та Копенгагені (Данія). В повному обсязі виконано розділи «Обґрунтування економічної ефективності», «Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях» та «Екологія».

Теорія інформаційної інфраструктури та дослідження платформи становлять основу кваліфікаційної роботи магістра (для великих, складних інформаційних систем і для вивчення ІТ-платформ). Описано важливі елементи дослідження розумних міст, включаючи результати, які стосуються якості життя, стійкості та економічного зростання. Основний акцент ставиться на використання інформаційних і комунікаційних технологій, але відсутнє розуміння соціальних наслідків. Розглянуто платформи в контексті конкурентного ринку, важливі концепції багатосторонності, мережевих ефектів та завантаження.
Information infrastructure theory and platform research form the basis of the master's qualification work (for large, complex information systems and for the study of IT platforms). Important elements of smart city research are described, including results related to quality of life, sustainability and economic growth. The main emphasis is on the use of information and communication technologies, but there is no understanding of the social consequences. Platforms in the context of a competitive market, important concepts of versatility, network effects and downloads are considered.
Вступ 8 1 Огляд наукових публікацій по темі дослідження 11 1.1 Виникнення терміну розумне місто 11 1.2 Визначення розумного міста 12 1.3 Виклики розумного міста 15 1.4 Теорія інформаційної інфраструктури 16 1.5 Платформи як архітектура системи 22 1.6 Висновок до першого розділу 27 2 Методологія дослідження 29 2.1 Парадигма та методи дослідження 29 2.2 Опис досліджуваних систем 31 2.2.1 Система управління світлом Datek 31 2.2.2 Сітка Hafslund Nett як інфраструктура 35 2.2.3 Системи eSmart 39 2.3 Розвиток інфраструктури розумного міста як платформи 44 2.3.1 Роль інфраструктури у розвитку міста 44 2.3.2 Розвиток інфраструктури платформи 48 2.3.3 Потенційні переваги розвитку платформ у розумних містах 56 2.4 Платформи для систем Hafslund Nett, DLC та eSmart 58 2.5 Висновки до другого розділу 63 3 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 65 3.1 Домедична допомога при ураженні електричним струмом 65 3.2 Підвищення стійкості роботи комп’ютеризованих систем в умовах дії ЕМІ ядерних вибухів 68 3.3 Проведення рятувальних та інших невідкладних робіт 70 7 на об’єкті господарської діяльності в осередку ураження (зараження) 3.4 Висновок до третього розділу 73 Висновки 74 Список використаних джерел 75 Додатки 81

Опрацьовано наукові публікації, що стосується теми дослідження розумних міст; проведено всебічний аналіз концепції та існуючих платформ. Отримано чітке розуміння послуг, які має надавати розумне місто, які інформаційні та комунікаційні технології має використовувати для розвитку цих послуг, та описано сфери охоплення цієї концепції. Звернено увагу на недоліки та потреби розумних міст та запропоновано модель для проектування архітектури розумного міста.
Scientific publications related to the topic of smart cities research have been developed; a comprehensive analysis of the concept and existing platforms was conducted. A clear understanding of the services that a smart city should provide, what information and communication technologies should be used to develop these services, and describes the scope of this concept. Attention is paid to the shortcomings and needs of smart cities and a model for designing smart city architecture is proposed.
Вступ 8 1 Аналіз наукових публікацій 11 1.1 Розумні міста 11 1.2 Поняття розумного міста 14 1.2.1 Розумне місто з точки зору науковців 15 1.2.2 Розумне місто та роль людей 16 1.3 Розуміння розумного міста 18 1.3.1 Визначення розумного міста 18 1.3.2 Фактори, що зумовлюють попит на розумні міста 19 1.3.3 Проблеми міст 22 1.4 Цілі та переваги розумних міст 23 1.5 Висновок до першого розділу 24 2 Тенденції розвитку технологій та платформ у розумних містах 25 2.1 Концептуалізація архітектури розумного міста 25 2.2 Технологічне забезпечення 30 2.2.1 Неоднорідні мережеві пристрої 31 2.2.2 Відчуття як послуга 32 2.3 Хмарні обчислення 34 2.4 Інфраструктура 37 2.5 Інформаційний аналіз 41 2.6 Існуючі платформи 41 2.7 Запропонована архітектура 44 2.8 Висновок до другого розділу 45 3 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 47 3.1 Електро- та пожежобезпека у приміщеннях з ЕОМ 47 3.2 Забезпечення безпеки життєдіяльності при роботі з ПК 50 3.3 Висновки до третього розділу 53 Висновки 54 Список використаних джерел 55 Додатки 64

Мета роботи провести комплексний огляд стандартів розумних міст. Проаналізовано визначення розумного міста. Поглиблений аналіз, виявив деякі спільні риси, що характеризують розумні міста, тобто роль інновацій і технологій, екологічні вимоги, економічний і соціальний розвиток. Протягом останніх років, використання ІКТ було включено до основи Smart City; це означає, що цифрове місто стає частиною розумного міста. Проаналізовано світовий та європейський досвід формування сталого розвитку «розумних міст» та «розумних спільнот» на основі технічного регулювання у сфері стандартизації та оцінки відповідності. Висловлено низку пропозицій щодо формування вітчизняної внутрішньої інтелектуальної інфраструктури як основи європейського гігантського інтелектуального консорціуму, який використовує в якості технологічної платформи інтегровану інформаційно-енергетичну мережу.
The purpose of the work is to conduct a comprehensive review of smart city standards. The definition of a smart city is analyzed. An in-depth analysis revealed some common features that characterize smart cities, ie the role of innovation and technology, environmental requirements, economic and social development. In recent years, the use of ICT has been incorporated into the core of Smart City; this means that the digital city is becoming part of the smart city. The world and European experience of formation of sustainable development of "smart cities" and "smart communities" on the basis of technical regulation in the field of standardization and conformity assessment is analyzed. A number of proposals have been made for the formation of domestic internal intellectual infrastructure as the basis of a European giant intellectual consortium, which uses an integrated information and energy network as a technological platform.
Вступ 8 1 Огляд розумних міст 11 1.1 До визначення «розумних міст» 11 1.2 Технологічний вимір 15 1.3 Соціальний вимір 17 1.4 Інституційний вимір 18 1.5 Висновок до першого розділу 19 2 Архітектура розумного міста 21 2.1 Компоненти "розумних міст" 21 2.2 Існуючі архітектури розумного міста 23 2.3 Висновок до другого розділу 30 3 Стандарти розумного міста 31 3.1 Співставлення характеристик розумного міста 32 3.2 Вимоги до стандартизації розумних міст 34 3.2.1 Моделювання розумних міст 34 3.2.2 Сприяння інтелектуальної інфраструктурі, освіті, бізнесу та послуг 36 3.2.3 Сприяння інструментам, аналізу, прийняття рішень і автоматизація 38 3.2.4 Реагування на соціальні потреби 39 3.3 Основні міжнародні стандарти розумних міст 40 3.4 Аналіз та рекомендації 48 3.5 Висновки до третього розділу 50 4 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 52 4.1 Запобігання професійному стресу працівника у сфері ІТ 52 4.2 Безпека в надзвичайних ситуаціях 55 4.3 Висновки до третього розділу 58 Висновки 59 Список ви користаних джерел 60 Додатки 66

Дипломна робота присв’ячена систематизації використання інформаційних технологій хмарних обчислень в проектах класу «Розумне місто», котрі використовують різноманітні – рішення на базі інформаційних та комунікаційних технологій для вирішення реальних проблем міського буття. Присутнє широке коло наукових проблем і технічних можливостей для реалізації перспективних інтелектуальних сервісів та мереж в проектах класу «розумне місто», які можуть бути вирішені за допомогою класу хмарних інформаційних технологій. В першому розділі магістерської роботи проаналізовано концепцію «Розумного міста», описано крос-тематичне управління і аналітичне опрацювання даних для різних «розумних» міських програм в хмарному середовищі. В другому розділі магістерської роботи проаналізовано переваги інформаційних технологій на базі хмарних сервісів в проектах класу «розумне місто». В третьому розділі магістерської роботи досліджено способи організації та розгортання хмарних сервісів в проектах класу «Розумне місто». Розглянуто особливості організації хмарних спільнот. В четвертому розділі магістерської роботи заропонована узагальнена багатошарова архітектура. Об’єкт дослідження: інформаційні технології хмарних обчислень, прикладні застосування для організації міських служб та сервісів. Предмет дослідження: теоретичні та практичні засади системного використання інформаційних технологій хмарних обчислень в проектах класу «Розумне місто». Мета роботи: формування концептуальних засад використання класу інформаційних технологій хмарних обчислень в прикладних застосуваннях «Розумних міст», розробка рекомендіцій та типових архітектур.
Calculations in "Smart City" projects that use a variety of solutions - based on information and communication technologies to address the real problems of urban living. There is a wide range of scientific problems and technical possibilities for the implementation of promising intelligent services and networks in the projects of the "Smart city" class, which can be solved with the help of a class of cloud information technologies. The first section of the master's thesis analyzes the concept of "Smart city", describes cross-thematic control and analytical processing of data for various "smart" urban programs in a cloud environment. In the second section of the master's thesis the advantages of information technologies based on cloud services in the projects of the "Smart city" class are analyzed. The third section of the master's thesis explores how to organize and deploy cloud services in "Smart city" projects. Peculiarities of organization of cloud communities are considered. In the fourth section of the master's thesis there is a generalized multilayered architecture. Object of research: information technologies of cloud computing, applied applications for organization of city services and services. Subject of research: theoretical and practical principles of systematic use of information technologies of cloud computing in projects of the class "Smart city". The purpose of the work: the formation of the conceptual framework for the use of the class of information technology cloud computing in the application of "Smart cities", the development of recommendations and typical architectures.

Dissertação de mestrado integrado em Gestão de Sistemas de Informação
No mundo atual, os centros urbanos são a principal escolha para habitação. Cidadãos comportam-se como consumidores de serviços, esperando o desempenho adequado por parte dos órgãos gestores das cidades, independentemente das restrições vividas. Com este fenómeno advêm desafios de sustentabilidade económica, social e ambiental. É expectável que as cidades virem o seu foco para o cidadão e o enquadrem num governo participativo. Emerge assim o conceito de Smart City, onde a dinâmica humana atual assenta no uso intensivo da Internet of Things (IoT), em que vários dispositivos se encontram permanentemente conectados, gerando vastas quantidades de dados, nos mais variados formatos. As Smart Cities passam a ser vistas como uma fonte incessável de Big Data e um potencial campo de aplicação para as tecnologias de armazenamento e processamento deste emergente tipo de dados, definido sobretudo pelo volume, variedade e velocidade. Nesta dissertação propõe-se uma arquitetura de Big Data para Smart Cities (BASIS), cujo contributo foi suportado pela realização de um adequado enquadramento conceptual e tecnológico, onde são estudados os conceitos envolvidos nesta dissertação, as principais abordagens existentes entre o conjunto de publicações científicas e as tecnologias de Big Data que podem integrar o leque de componentes tecnológicos da arquitetura. Após este enquadramento, realizou-se a especificação da arquitetura, dando particular atenção à criação de várias camadas de abstração, desde a mais conceptual à mais tecnológica, colmatando assim uma das principais lacunas identificadas na literatura, a falta de detalhe tecnológico. Posteriormente, prestou-se particular atenção à disponibilização pública dos dados, outra questão habitualmente pouco detalhada em outras abordagens, permitindo aqui o foco no Portal Open (Big) Data e na forma de integração com outras plataformas de acesso aos dados. Por fim, validou-se a arquitetura BASIS através da criação de dois serviços inteligentes no âmbito de uma Smart City: o primeiro serviço consiste no armazenamento e processamento do consumo de eletricidade e gás de 237 casas, de modo a criar perfis de consumo e a prever futuros consumos de eletricidade, comparando cada casa com o perfil em que é inserida; o segundo serviço baseia-se na identificação de perfis de atraso nos voos em certas companhias, aeroportos ou regiões, usando Data Mining distribuído para encontrar clusters em cerca de 18.000.000 de voos. Os resultados produzidos pelo desenvolvimento destes serviços revelam uma arquitetura capaz de armazenar, processar e disponibilizar Big Data no contexto de Smart Cities, incluindo modelos de Data Mining (clustering e time series forecasting) com desempenhos adequados e reduzidas margens de erro.
In today’s world, urban centers are the main choice for living. Citizens behave like service consumers, expecting adequate performance from cities’ government, despite current restrictions. With this phenomenon come economical, social and environmental sustainability challenges. It is expected that cities turn their attention to the citizen, involving him in a participatory government. Thus emerges the Smart City concept, where the actual human dynamic is based on the intensive use of the Internet of Things (IoT), in which multiple devices are permanently connected, generating vast amounts of data, in various formats. Smart Cities are seen as a continuous Big Data source and a potential application field for the storage and processing technologies used within this emerging type of data, mainly defined by the volume, variety and velocity. In this dissertation it is proposed a Big Data architecture in the context of Smart Cities (BASIS), whose contribution was supported by the realization of an adequate conceptual and technological framework, in order to study the concepts present in this dissertation, the main approaches discussed in the scientific publications and the Big Data technologies that can integrate the set of technological components present in the architecture. After this, the architecture was specified, paying particular attention to the creation of multiple abstraction layers, from the most conceptual to the most technological, eliminating one of the main gaps identified in the literature, the lack of appropriate technological detail. Afterwards, particular attention was given to the public availability of data, another issue that was not as detailed as needed in other approaches, focusing specifically on the Open (Big) Data Portal and on the integration with other data access platforms. Lastly, the architecture was validated through the development of two intelligent services in the context of a Smart City: the first service consists in the storage and processing of electricity and gas consumption of 237 homes, in order to create consumption profiles and to forecast electricity consumptions, comparing each home with the profile in which it is inserted; the second one is based on the identification of delay profiles on flights in certain companies, airports or regions, making use of distributed Data Mining in order to find clusters in about 18.000.000 flights. The results produced by the development of these services reveal an architecture capable of storing, processing and make available Big Data in the context of Smart Cities, including advanced analytics as Data Mining models (clustering and time series forecasting) with adequate performances and a small margin of error.