Publication: Towards Disaster Resilient Smart Cities: Can Internet of Things and Big Data Analytics Be the Game Changers?
Loading...
Date
Advisor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Type
Abstract
Les catastrophes (naturelles ou causées par l'homme) peuvent être mortelles pour la vie humaine, l'environnement et les infrastructures. Les récents progrès de l'Internet des objets (IoT) et l'évolution des technologies d'analyse des mégadonnées (BDA) ont fourni une opportunité ouverte de développer des environnements de ville intelligente hautement nécessaires et résilients aux catastrophes. Dans cet article, nous proposons et discutons de la nouvelle architecture de référence et de la philosophie d'une ville intelligente résiliente aux catastrophes (DRSC) grâce à l'intégration des technologies IoT et BDA. L'architecture proposée offre une solution générique pour les activités de gestion des catastrophes dans les incitations de la ville intelligente. Une combinaison de l'écosystème Hadoop et de Spark est examinée pour développer un environnement DRSC efficace qui prend en charge l'analyse en temps réel et hors ligne. Le modèle de mise en œuvre de l'environnement comprend la collecte de données, l'agrégation de données, le prétraitement des données et la plate-forme d'analyse et de service Big Data. Une variété d'ensembles de données (c.-à-d. bâtiments intelligents, pollution urbaine, simulateur de circulation et twitter) sont utilisés pour la validation et l'évaluation du système afin de détecter et de générer des alertes pour un incendie dans un bâtiment, le niveau de pollution dans la ville, le chemin d'évacuation d'urgence et la collecte d'informations sur les catastrophes naturelles (c.-à-d. tremblements de terre et tsunamis). L'évaluation de l'efficacité du système est mesurée en termes de temps de traitement et de débit qui démontre la supériorité de performance de l'architecture proposée. De plus, les principaux défis rencontrés sont identifiés et brièvement discutés.
Los desastres (naturales o provocados por el hombre) pueden ser letales para la vida humana, el medio ambiente y la infraestructura. Los recientes avances en el Internet de las cosas (IoT) y la evolución en las tecnologías de análisis de big data (BDA) han brindado una oportunidad abierta para desarrollar entornos de ciudades inteligentes resistentes a los desastres muy necesarios. En este documento, proponemos y discutimos la novedosa arquitectura de referencia y la filosofía de una ciudad inteligente resistente a los desastres (DRSC) a través de la integración de las tecnologías IoT y BDA. La arquitectura propuesta ofrece una solución genérica para las actividades de gestión de desastres en incentivos de ciudades inteligentes. Se revisa una combinación del ecosistema Hadoop y Spark para desarrollar un entorno DRSC eficiente que admita análisis tanto en tiempo real como fuera de línea. El modelo de implementación del entorno consiste en la recolección de datos, la agregación de datos, el preprocesamiento de datos y el análisis de big data y la plataforma de servicios. Se utiliza una variedad de conjuntos de datos (es decir, edificios inteligentes, contaminación de la ciudad, simulador de tráfico y twitter) para la validación y evaluación del sistema para detectar y generar alertas de un incendio en un edificio, el nivel de contaminación en la ciudad, la ruta de evacuación de emergencia y la recopilación de información sobre desastres naturales (es decir, terremotos y tsunamis). La evaluación de la eficiencia del sistema se mide en términos de tiempo de procesamiento y rendimiento que demuestra la superioridad de rendimiento de la arquitectura propuesta. Además, se identifican y discuten brevemente los principales desafíos a los que se enfrenta.
Disasters (natural or man-made) can be lethal to human life, the environment, and infrastructure. The recent advancements in the Internet of Things (IoT) and the evolution in big data analytics (BDA) technologies have provided an open opportunity to develop highly needed disaster resilient smart city environments. In this paper, we propose and discuss the novel reference architecture and philosophy of a disaster resilient smart city (DRSC) through the integration of the IoT and BDA technologies. The proposed architecture offers a generic solution for disaster management activities in smart city incentives. A combination of the Hadoop Ecosystem and Spark are reviewed to develop an efficient DRSC environment that supports both real-time and offline analysis. The implementation model of the environment consists of data harvesting, data aggregation, data pre-processing, and big data analytics and service platform. A variety of datasets (i.e., smart buildings, city pollution, traffic simulator, and twitter) are utilized for the validation and evaluation of the system to detect and generate alerts for a fire in a building, pollution level in the city, emergency evacuation path, and the collection of information about natural disasters (i.e., earthquakes and tsunamis). The evaluation of the system efficiency is measured in terms of processing time and throughput that demonstrates the performance superiority of the proposed architecture. Moreover, the key challenges faced are identified and briefly discussed.
يمكن أن تكون الكوارث (الطبيعية أو التي من صنع الإنسان) قاتلة لحياة الإنسان والبيئة والبنية التحتية. أتاحت التطورات الأخيرة في إنترنت الأشياء (IoT) والتطور في تقنيات تحليلات البيانات الضخمة (BDA) فرصة مفتوحة لتطوير بيئات المدن الذكية المقاومة للكوارث التي تشتد الحاجة إليها. في هذه الورقة، نقترح ونناقش البنية المرجعية الجديدة وفلسفة المدينة الذكية المقاومة للكوارث (DrSc) من خلال دمج تقنيات إنترنت الأشياء و BDA. تقدم الهندسة المعمارية المقترحة حلاً عامًا لأنشطة إدارة الكوارث في حوافز المدن الذكية. تتم مراجعة مزيج من النظام البيئي Hadoop وSPARK لتطوير بيئة DrSc فعالة تدعم التحليل في الوقت الفعلي وغير المتصل بالإنترنت. يتكون نموذج تنفيذ البيئة من جمع البيانات، وتجميع البيانات، والمعالجة المسبقة للبيانات، وتحليلات البيانات الضخمة ومنصة الخدمة. يتم استخدام مجموعة متنوعة من مجموعات البيانات (أي المباني الذكية، وتلوث المدينة، ومحاكي حركة المرور، وتويتر) للتحقق من صحة وتقييم النظام لاكتشاف وتوليد تنبيهات لحريق في مبنى، ومستوى التلوث في المدينة، ومسار الإخلاء في حالات الطوارئ، وجمع المعلومات حول الكوارث الطبيعية (أي الزلازل وموجات تسونامي). يتم قياس تقييم كفاءة النظام من حيث وقت المعالجة والإنتاجية التي توضح تفوق أداء البنية المقترحة. علاوة على ذلك، يتم تحديد التحديات الرئيسية التي تتم مواجهتها ومناقشتها بإيجاز.
Los desastres (naturales o provocados por el hombre) pueden ser letales para la vida humana, el medio ambiente y la infraestructura. Los recientes avances en el Internet de las cosas (IoT) y la evolución en las tecnologías de análisis de big data (BDA) han brindado una oportunidad abierta para desarrollar entornos de ciudades inteligentes resistentes a los desastres muy necesarios. En este documento, proponemos y discutimos la novedosa arquitectura de referencia y la filosofía de una ciudad inteligente resistente a los desastres (DRSC) a través de la integración de las tecnologías IoT y BDA. La arquitectura propuesta ofrece una solución genérica para las actividades de gestión de desastres en incentivos de ciudades inteligentes. Se revisa una combinación del ecosistema Hadoop y Spark para desarrollar un entorno DRSC eficiente que admita análisis tanto en tiempo real como fuera de línea. El modelo de implementación del entorno consiste en la recolección de datos, la agregación de datos, el preprocesamiento de datos y el análisis de big data y la plataforma de servicios. Se utiliza una variedad de conjuntos de datos (es decir, edificios inteligentes, contaminación de la ciudad, simulador de tráfico y twitter) para la validación y evaluación del sistema para detectar y generar alertas de un incendio en un edificio, el nivel de contaminación en la ciudad, la ruta de evacuación de emergencia y la recopilación de información sobre desastres naturales (es decir, terremotos y tsunamis). La evaluación de la eficiencia del sistema se mide en términos de tiempo de procesamiento y rendimiento que demuestra la superioridad de rendimiento de la arquitectura propuesta. Además, se identifican y discuten brevemente los principales desafíos a los que se enfrenta.
Disasters (natural or man-made) can be lethal to human life, the environment, and infrastructure. The recent advancements in the Internet of Things (IoT) and the evolution in big data analytics (BDA) technologies have provided an open opportunity to develop highly needed disaster resilient smart city environments. In this paper, we propose and discuss the novel reference architecture and philosophy of a disaster resilient smart city (DRSC) through the integration of the IoT and BDA technologies. The proposed architecture offers a generic solution for disaster management activities in smart city incentives. A combination of the Hadoop Ecosystem and Spark are reviewed to develop an efficient DRSC environment that supports both real-time and offline analysis. The implementation model of the environment consists of data harvesting, data aggregation, data pre-processing, and big data analytics and service platform. A variety of datasets (i.e., smart buildings, city pollution, traffic simulator, and twitter) are utilized for the validation and evaluation of the system to detect and generate alerts for a fire in a building, pollution level in the city, emergency evacuation path, and the collection of information about natural disasters (i.e., earthquakes and tsunamis). The evaluation of the system efficiency is measured in terms of processing time and throughput that demonstrates the performance superiority of the proposed architecture. Moreover, the key challenges faced are identified and briefly discussed.
يمكن أن تكون الكوارث (الطبيعية أو التي من صنع الإنسان) قاتلة لحياة الإنسان والبيئة والبنية التحتية. أتاحت التطورات الأخيرة في إنترنت الأشياء (IoT) والتطور في تقنيات تحليلات البيانات الضخمة (BDA) فرصة مفتوحة لتطوير بيئات المدن الذكية المقاومة للكوارث التي تشتد الحاجة إليها. في هذه الورقة، نقترح ونناقش البنية المرجعية الجديدة وفلسفة المدينة الذكية المقاومة للكوارث (DrSc) من خلال دمج تقنيات إنترنت الأشياء و BDA. تقدم الهندسة المعمارية المقترحة حلاً عامًا لأنشطة إدارة الكوارث في حوافز المدن الذكية. تتم مراجعة مزيج من النظام البيئي Hadoop وSPARK لتطوير بيئة DrSc فعالة تدعم التحليل في الوقت الفعلي وغير المتصل بالإنترنت. يتكون نموذج تنفيذ البيئة من جمع البيانات، وتجميع البيانات، والمعالجة المسبقة للبيانات، وتحليلات البيانات الضخمة ومنصة الخدمة. يتم استخدام مجموعة متنوعة من مجموعات البيانات (أي المباني الذكية، وتلوث المدينة، ومحاكي حركة المرور، وتويتر) للتحقق من صحة وتقييم النظام لاكتشاف وتوليد تنبيهات لحريق في مبنى، ومستوى التلوث في المدينة، ومسار الإخلاء في حالات الطوارئ، وجمع المعلومات حول الكوارث الطبيعية (أي الزلازل وموجات تسونامي). يتم قياس تقييم كفاءة النظام من حيث وقت المعالجة والإنتاجية التي توضح تفوق أداء البنية المقترحة. علاوة على ذلك، يتم تحديد التحديات الرئيسية التي تتم مواجهتها ومناقشتها بإيجاز.
Description
Subject
Analytics, spark, Computer Networks and Communications, FOS: Political science, Internet of Things, FOS: Law, Big data analytics, Visual arts, Data science, Big data, Engineering, Meteorology, Computer security, Architecture, Media Technology, Political science, Smart city, Internet of Things and Edge Computing, Physics, Natural disaster, Traffic Flow Prediction and Forecasting, Building and Construction, Computer science, Emergency management, TK1-9971, Operating system, smart city, Smart Cities, Hadoop, Computer Science, Physical Sciences, disaster management, Electrical engineering. Electronics. Nuclear engineering, Smart Cities: Innovations and Challenges, Law, FOS: Civil engineering, Art