Die Antwort liegt in der Umsetzung von evidenzbasierten Entscheidungen hinsichtlich Stadtentwicklung und -management urbaner Services. Aus diesem Grund entwickelt sich unser EDAG Smart-City-Dashboard durch neue Kundenprojekte aktuell zu einem Headless Service Management System weiter, das als No-Code-Entwicklungsumgebung zur Realisierung von Services und Fachanwendungen auf der Grundlage der FIWARE-basierten urbanen Datenplattform dient.

Damit schaffen wir eine technische Grundlage für das Herzstück, nämlich die Erkenntnisgewinnung aus historischen Daten, die mit aktuellen Echtzeitdaten angereichert werden. Eine ganzheitliche Betrachtung ermöglicht es auf kurzfristige Ereignisse zu reagieren, schädliche Zustände vorzubeugen und langfristige Ziele anzusteuern.

Anhand von datengetriebenen Anwendungsfällen, können Umwelteffekte minimiert, urbane und ländliche Mobilität optimiert, Katastrophenschutz gestärkt, Energieverbräuche optimiert und Liegenschaften automatisiert gemanaget werden. Mit einfacher Sensorik ist schnell eine Erfassungsinfrastruktur aufgebaut. Die Krux ist das aus den Daten erlangte Wissen effektiv zu nutzen – doch wie kann dies gelingen?

1. Der erste Sprint in der digitalen Transformation

Alles beginnt mit verfügbarer Information.

Datenplattformen und Dashboards gewinnen an dieser Stelle stetig an Bedeutung als Werkzeug zur Verwaltung und Verwertung der Daten. Eine sehr unterschätzte Hürde ist die Erreichbarkeit der Webseiten dazu. Um den Zugang zu Bürger:innen so leicht wie möglich zu gestalten, wählen wir im ersten Schritt eine leicht zu merkende URL im Web-Browser.

Im nächsten Schritt schauen wir uns die Funktionen an.

Features Dashboard

Eine responsive gestaltete Webseite, die auf verschiedenen Geräten wie Handys, Tablets und PCs gleichermaßen gut funktioniert ist ein guter Anfang für eine hohe Nutzerakzeptanz.

Insbesondere mit einfach gestalteten und bedienbaren Dashboards wird diese in der Verwaltung und bei Bürger:innen nochmal erhöht. Zusätzlich zur einfachen Bedienbarkeit sollten die Nutzer die Möglichkeit haben, ihre eigenen Dashboards zu erstellen und anzupassen. Dies fördert nicht nur die Nutzerakzeptanz, sondern reduziert auch die Abhängigkeit von externen Dienstleister:innen und minimiert die Anforderungen an die Softwareexpertise der Anwender.

Natürlich sollten die Nutzer:innen nicht alles von Null auf selbst bauen. Es sollten bereits erste Standard-Services vorintegriert sein, z. B. ein Infopin zur Visualisierung von Klimaschutzmaßnahmen auf einer Karte und ein Mängelmelder.

Dies ermöglicht eine aktive Beteiligung der Bevölkerung.

2. Daten erheben, verwalten und in Wert setzen

Wie erzeuge und verwalte ich das?

Die Backoffice-Web-Applikation fungiert als Service-Hub und Konfigurations-Portal für Smart-City-Services. Diese Suite dient als zentrale Anlaufstelle für die effiziente Verwaltung und Steuerung verschiedener Daten. Eine anbieterunabhängige Architektur ist vorteilhaft für die Open-Source-Umsetzung der Dashboard- und Plattformprojekte.

Über eine No-Code-Umgebung können Widgets, das bedeutet Funktionserweiterungen, erstellt werden, um Daten auf unterschiedlichste Art und Weise zu visualisieren und zu verschneiden. Zudem ist eine einfache, aber effektive Möglichkeit, einen Suite-Ansatz zu verfolgen und darin eine Konfiguration von Seiten im Dashboard und die Anordnung von Widgets zu Panel-Gruppen anzubieten.

Das Backoffice-Dashboard agiert als Service-Hub, indem es Daten aus verschiedenen Services und Sensoren aggregiert. Dieser Ansatz zielt darauf ab, Kosten zu senken, Komplexität zu reduzieren und Transparenz zu schaffen. Auch ist es sinnvoll die IoT-Plattform mit in das Dashboard aufzunehmen, um die Infrastrukturgesundheit aufzunehmen. Dazu zählen Geräteleistung und automatisierte Mängelmeldungen, die eine Bearbeitungsschleife auslösen. Eine allgemeine “Open Source Suite”, die alle Services und Sensoren über eine Datenplattform aggregieren kann, ist das ideale Szenario einer Plattform-Dashboard-Kombination.

„Underlaying Magic“ – Die zugrundeliegendene Cutting-Edge Technologie

Hierfür wurde eine technische Architektur gewählt, die ein modernes und leistungsfähiges Dashboard befähigt. Sie umfasst Server-Side-Rendering zur Dashboard-Visualisierung, das Framework NextJS im Frontend für eine schnelle Darstellung von Inhalten und eCharts für die Visualisierung von Daten. Im Backend wird auf NestJS gesetzt, um eine leichte Erweiterbarkeit durch flexible Mikroservices zu ermöglichen. Dieser Ansatz des Server-Site-Rendering-Verfahrens, sendet lediglich statische HTML-Seiten an einen Client. Dies hat den Vorteil bestmögliche Ladezeiten und Performance und somit eine hohe Usability zu gewährleisten. Zusätzlich lassen sich diese Seiten daher annährend nativ in andere Frontends wie Webseiten oder Apps einbinden. Eine geteilte PostgreSQL-Datenbank verwaltet die Daten und entkoppelt die Datenaufrufe von den Berechnungen der urbanen Datenplattform.

Mehrwert

Mit den oben beschrieben Funktionen ist es möglich ein System of Systems zu schaffen und frei skalierbar zu gestalten, wobei Abhängigkeiten zu einzelnen Anbietern aufgebrochen werden.

Im Rahmen eines Open-Source-Ansatzes können weitere Funktionen und unterschiedliche Anbieter entwickelt und integriert werden, wodurch Städte und Kommunen füreinander Mehrwerte schaffen können und voneinander lernen. Das Ziel ist es künftig eine standardisierte Methode einzusetzen, die eine schnelle, leistungsstarke und effiziente Plattform und Dashboard Suites als anbieterunabhängigen Sammelort von Smart-City-Anwendungen und Applikationen schafft.

Wohin die Reise geht

In künftigen Versionen eines Dashboards muss sich das Information-Model zu einem Operation Model wandeln. Die bestehenden Ansichten und Visualisierungen sind erste Schritte zur Schaffung einer Datenbasis und eines Verständnisses von Zusammenhängen.

Im nächsten Schritt gilt es diese Zusammenhänge zur Steuerung von Ereignissen zu nutzen. Die Anwendungen werden auch im Dashboard um Reaktionen erweitert, die einfach über Schwellwerte und künftig über KI-Modelle gesteuert werden können.

Der Suite-Ansatz ermöglicht es die Smart City als Gemeinschaftswerk aufzubauen und Prozesse darin zu steuern.

Nur mit einer stetigen Weiterentwicklung dieses starken Werkzeugs können Digitalisierungsprojekte, wie „Mobilitätsoptimierung, Mängelmeldungen. Starkregenereignisse“ u.v.m. von Machbarkeitsstudien und Pilotprojekten zu starken Mechanismen der smarten Stadt gewandelt werden, die von den Bürger:innen gestaltet und genutzt werden können.

3. Beispiele für Anwendungsfälle
der „Dashboard as a Suite“-Lösung

Personendichten bei Großevents, Infrastrukturgesundheit

Bei Sportevents ist oftmals die Frage, wie viele Personen kommen, ob ein Panikzustand existiert und ob es Konfliktpotenzial gibt.

Über einfache Visualisierung der Live-Heatmap werden enge Stellen über die Personendichte dargestellt. In Korrelation mit der Geschwindigkeit des Personenflusses, lässt sich ein panikartiger Zustand wiedergeben. In der kombinierten Betrachtung des Lärms ist es sogar möglich Konfliktpotenziale aufzudecken und entsprechende Konfliktzonen dazustellen.

Das Sicherheitspersonal kann über bildgebende Erfassungstechniken eine erste Einschätzung treffen und entscheiden, ob zusätzliche Unterstützung vor Ort notwendig ist.

Um keine unterschiedlichen Systeme zu nutzen, kann das Widget „Infrastruktur“ die Infrastrukturgesundheit wiedergeben. Auf diese Weise kann die IoT-Plattform des Dienstleisters in das Smart-City-Dashboard mit aufgenommen werden. Für die einfache Geräteverwaltung reicht eine eindeutige Zuweisung der Geräte-ID an einen Standort, ob das Gerät online ist oder eine Störung meldet und welche Ausstattung es hat. Dies erleichtert den Betrieb und die Kommunikation zwischen Nutzer:innen und externen Dienstleistern.

Parkplatzbuchung, On Demand Services

Die Parkplatzauslastung ist schnell angezeigt. Interessant für die Bürger:innen ist die Buchungsoption direkt beim örtlichen Betreiber und das schnellstmögliche Routing dahin. In diesem Fall ist der System of Systems Gedanke besonders wichtig, damit es keine Brüche zwischen den städtischen Mobilitäts-Aapplikationen gibt. Diese sind einfach in das Dashboard mit angebunden.

Eine klare Angabe zwischen Parkplatzart und Lademöglichkeit ist eine Erweiterung, die entsprechend der Trendentwicklung zur E-Mobilität hin, nicht fehlen darf. 

Zu diesen Angaben zählen neben des Standorts und der Belegung auch die technischen Leistungen, wie die Ladeleistung.

Kultur

Auf ganz agile Weise lässt sich auch ein Familientag planen. Entsprechende Kulturangebote sind auf dem Infopin hinterlegt und zur Wiedererkennung in einer Kachel beschrieben. Gleichermaßen können sich Bürger:innen ihr Ticket dafür kaufen und im Nachgang zu Hinfahrt inklusive Parkplatzbuchung planen und buchen.

Umweltdaten für den Hitzeschutz und Hochwasserschutz

Neben Mobilitätsdaten gewinnen Umweltdaten stetig an Bedeutung. Für die Anwendungen des Hitze- und Hochwasserschutzes nehmen wir die folgende Visualisierung zum Beispiel.

Der Pegelstand wird erfasst und dargestellt. Daneben sind kritische Schwellen definiert, die in erster Stufe eine Warnung darstellen und in der zweiten Stufe einen Alarm auslösen. Mit automatisierten Benachrichtigungen werden Einsatzkräfte und Maßnahmenprotokolle rechtzeitig ermöglich und anhand von Echtzeitdaten befähigt.

Weitere Anzeigen mit entsprechenden Hinweisen auf kritische Zustände geben den Bürger:innen ein reales Bild und eine Planungsgrundlage für den Alltag.

Wichtig ist es auch zu verstehen, wozu einige Werte überhaupt erhoben werden und die Zusammenhänge wichtig sind. Mit einfachen Infokacheln im Dashboard können die Informationen bereitgestellt werden und es wird das allgemeine Verständnis über die Zusammenhänge der Bodenfeuchte, Flusstemperatur bis hin zum Grundwasserpegel verstärkt.

4. Zusammenfassung und Kontakt

Abschließend lässt sich zusammenfassen, dass ein System-of-Systems-Ansatz es ermöglicht, sämtliche Bedürfnisse einer Region auf einem zentralen Dashboard abzubilden und zu zentralisieren, was einen erheblichen Mehrwert für Bürger:innen und kommunale Entscheidungsträger:innen bietet.

Durch die Integration von Diensten und bestehenden Lösungen von Drittanbietern und lokalen Akteuren entsteht ein ganzes Ökosystem, das das eigentliche Potenzial entfaltet. Leuchtturmprojekte werden aufgebrochen und Doppelinvestitionen vermieden. Das langfristige Ziel besteht darin, ein offenes, transparentes und sicheres Smart-City-Ökosystem zu schaffen, wobei das vorgestellte Open Source Smart City Dashboard eine geeignete Grundlage darstellt.

Sie wollen eine Demo buchen, eigene Fachanwendungen erstellen? Sie sind Lösungspartner für Städte und sehen Anknüpfungspunkte ihre Fachanwendungen über standardisierte Schnittstellen in das Ökosystem zu integrieren?

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Alexander Süssemlich

Portfolio Manager bei EDAG Group

Sinem Atilgan

Consultant bei EDAG Group