現(xiàn)在似乎很明顯——隨著智慧城市在全國乃至世界范圍內(nèi)擴(kuò)散和成熟——但如果沒有物聯(lián)網(wǎng)，智慧城市就不會(huì)那么聰明。他們不會(huì)為居民或市政府創(chuàng)造價(jià)值。

城市中可以變得“智能”的事物，從停車場到路燈、交通、能源、健康、建筑和環(huán)境，只有通過物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)才能變得如此。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)有幾個(gè)關(guān)鍵層，但所有這些層都需要協(xié)同工作才能讓智慧城市取得成功。

除了政府的參與，實(shí)現(xiàn)智慧城市應(yīng)用所需的技術(shù)既是基礎(chǔ)又是基礎(chǔ)。正如SmartCitiesConnect所指出的，其中兩個(gè)要素是連接性(將設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，以便它們可以交換信息)和數(shù)據(jù)(由設(shè)備生成，否則連接的設(shè)備的效用有限)。該網(wǎng)站解釋說：“桿子上的設(shè)備幾乎沒有任何意義，除非它正在交換和生成信息(數(shù)據(jù)、視頻等)。”

根據(jù)研究公司Frost&Sullivan11月發(fā)布的預(yù)測，智慧城市在技術(shù)上的支出預(yù)計(jì)將以22.7%的復(fù)合年增長率增長，到2025年將從2019年的960億美元躍升至3270億美元。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，市政府將需要繼續(xù)投資于他們的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。

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什么是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)?

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序可以被描述為，正如微軟在其網(wǎng)站上所指出的那樣，“作為事物(設(shè)備)發(fā)送產(chǎn)生洞察力的數(shù)據(jù)。這些見解會(huì)產(chǎn)生改進(jìn)業(yè)務(wù)或流程的行動(dòng)。”

這家軟件公司補(bǔ)充說：“一個(gè)例子是發(fā)送溫度數(shù)據(jù)的引擎(東西)。此數(shù)據(jù)用于評(píng)估引擎是否按預(yù)期執(zhí)行(洞察力)。洞察力用于主動(dòng)確定發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)計(jì)劃(行動(dòng))的優(yōu)先級(jí)。”

該操作在稱為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的框架內(nèi)運(yùn)行。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)公司DigiInternational的銷售工程師亞歷克·揚(yáng)克(AlecJahnke)在該公司的一篇博客文章中寫道：“物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)通常被描述為一個(gè)由四個(gè)階段組成的過程，在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)從連接到‘物’上的傳感器通過網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)，最終到達(dá)企業(yè)數(shù)據(jù)中心或云進(jìn)行處理、分析和存儲(chǔ)”。

“在物聯(lián)網(wǎng)中，‘東西’可以是機(jī)器、建筑物甚至是人。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的進(jìn)程還以指令或命令的形式向另一個(gè)方向發(fā)送數(shù)據(jù)，這些指令或命令告訴執(zhí)行器或其他物理連接的設(shè)備采取一些行動(dòng)來控制物理進(jìn)程，”Jahnke補(bǔ)充道。“執(zhí)行器可以做一些簡單的事情，比如打開燈，或者在檢測到即將發(fā)生的故障時(shí)關(guān)閉裝配線。”

正如微軟和Digi所指出的，數(shù)據(jù)從設(shè)備通過網(wǎng)關(guān)流動(dòng)，在邊緣進(jìn)行處理，然后在數(shù)據(jù)中心或云中進(jìn)一步處理。

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的4層是什么?

不同的研究公司和供應(yīng)商對(duì)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)層有不同的名稱，但它們通常細(xì)分如下：

1.傳感或感知層：

這是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)開始的地方。在這一層，傳感器或執(zhí)行器分別監(jiān)視或控制某些物理對(duì)象。“傳感器捕獲有關(guān)過程狀態(tài)或環(huán)境條件的數(shù)據(jù)，例如溫度、濕度、化學(xué)成分、儲(chǔ)罐中的液位、管道中的流體流量或裝配線的速度等等，”Jahnke寫道。“在某些情況下，傳感器可能會(huì)檢測到需要幾乎立即響應(yīng)的條件或事件，以便執(zhí)行器可以實(shí)時(shí)執(zhí)行補(bǔ)救措施，例如，調(diào)整流體的流速或工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。”

2.網(wǎng)絡(luò)層：

Jahnke表示，來自傳感器或執(zhí)行器的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送，其中包括互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)從傳感器收集原始數(shù)據(jù)，并將其從模擬格式轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，”他寫道。“然后，DAS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合和格式化，然后通過無線廣域網(wǎng)(如Wi-Fi或蜂窩網(wǎng)絡(luò))或有線廣域網(wǎng)通過互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)，以進(jìn)行下一階段的處理。”

3.數(shù)據(jù)處理或管理層：

在數(shù)據(jù)被數(shù)字化和聚合后，“在進(jìn)入數(shù)據(jù)中心或云之前，需要進(jìn)行處理以進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)量，”Jahnke寫道。數(shù)據(jù)可以在靠近設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行預(yù)處理，這可能包括一些分析。機(jī)器學(xué)習(xí)工具可用于根據(jù)遙測數(shù)據(jù)向連接系統(tǒng)提供反饋以提高其性能。

正如Microsoft所指出的，此時(shí)數(shù)據(jù)可以采用兩條路徑。在微軟的術(shù)語中，一個(gè)是“熱路徑”，它在遙測數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)近乎實(shí)時(shí)地對(duì)其進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)在邊緣以極低的延遲進(jìn)行處理，局部使用“蒸汽處理引擎”，輸出可能會(huì)觸發(fā)警報(bào)或被查詢。根據(jù)微軟的說法，另一個(gè)是“冷路徑”，它“以更長的時(shí)間間隔(每小時(shí)或每天)執(zhí)行批處理。冷路徑通常處理大量數(shù)據(jù)，但結(jié)果不需要像熱路徑一樣及時(shí)。在冷路徑中，原始遙測數(shù)據(jù)被捕獲，然后輸入到批處理過程中。”

數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析可以在云或數(shù)據(jù)中心進(jìn)行，“在那里可以組合來自多個(gè)現(xiàn)場站點(diǎn)/傳感器的數(shù)據(jù)，以提供整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的更廣泛畫面，并為IT和業(yè)務(wù)經(jīng)理提供可操作的見解，”Jahnke說。

4.應(yīng)用層：

在這一層，“特定行業(yè)和/或特定公司的應(yīng)用程序可用于執(zhí)行深入分析并應(yīng)用業(yè)務(wù)規(guī)則來確定是否需要采取行動(dòng)，”Jahnke表示。“傳入的數(shù)據(jù)可能表明對(duì)設(shè)備設(shè)置或其他優(yōu)化過程的方式進(jìn)行了理想的更改，形成了一個(gè)促進(jìn)持續(xù)改進(jìn)的循環(huán)。”

什么是智慧城市?

智慧城市究竟是什么，有一系列定義，但對(duì)基本標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一的共識(shí)。

“智慧城市是一個(gè)使用信息和通信技術(shù)(ICT)來提高運(yùn)營效率、與公眾共享信息并改善政府服務(wù)質(zhì)量和公民福利的城市，”物聯(lián)網(wǎng)議程網(wǎng)站說。

咨詢公司德勤指出，“360度智慧城市涵蓋城市運(yùn)營的方方面面，并使用技術(shù)來改善結(jié)果。智慧城市的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施為合作網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，所有合作伙伴都專注于一個(gè)目標(biāo)：創(chuàng)建一個(gè)更智慧的城市。結(jié)果?一個(gè)不僅利用技術(shù)來改善自身運(yùn)營的城市中心，而且以新的方式與公民、企業(yè)和非營利組織建立聯(lián)系。”

該公司表示，生活質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)競爭力和可持續(xù)性是智慧城市的三個(gè)關(guān)鍵差異化因素。

智慧城市網(wǎng)絡(luò)和社區(qū)BeeSmartCity認(rèn)為，一個(gè)城市要想“成為真正的智慧城市或社區(qū)”，需要“在六個(gè)關(guān)鍵的戰(zhàn)略行動(dòng)領(lǐng)域推進(jìn)：智慧政府、智慧經(jīng)濟(jì)、智慧環(huán)境、智慧生活、智慧移動(dòng)性和智慧人”。

其他人則關(guān)注使用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和互聯(lián)技術(shù)的結(jié)果。

Gartner分析師BettinaTratzRyan告訴TechRepublic：“我們對(duì)智慧城市的定義是，如何提高優(yōu)化某些技術(shù)、運(yùn)營或基礎(chǔ)設(shè)施的效率。”如何開始彼此分享成果或最佳實(shí)踐，不僅產(chǎn)生最佳實(shí)踐，而且產(chǎn)生公民成果或背景。上下文服務(wù)，你不只是看一個(gè)公民，而是看一個(gè)人與個(gè)人的需要或商業(yè)團(tuán)體與非常具體的需要。這就是智慧城市。”

利用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧城市示例

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是智慧城市用例的基礎(chǔ)。城市部署了一系列傳感器來收集所有數(shù)據(jù)，從停車位是否空位到經(jīng)過某個(gè)點(diǎn)的人數(shù)。

該數(shù)據(jù)在通過網(wǎng)絡(luò)層傳輸并隨后進(jìn)行分析時(shí)，可以告知應(yīng)用程序是否向居民顯示該地點(diǎn)是空的，或者是否會(huì)根據(jù)附近的行人流量導(dǎo)致路燈變暗或變亮。

基礎(chǔ)設(shè)施和國防集團(tuán)泰利斯(Thales)指出：“市政府正在利用蜂窩和低功耗廣域(LPWAN)無線技術(shù)來連接和改善居民和游客的基礎(chǔ)設(shè)施、效率、便利性和生活質(zhì)量。”

例如，該公司指出，“聯(lián)網(wǎng)的紅綠燈接收來自傳感器和汽車的數(shù)據(jù)，調(diào)整信號(hào)燈的節(jié)奏和計(jì)時(shí)，以響應(yīng)實(shí)時(shí)交通，減少道路擁堵。”

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)供應(yīng)商愛立信(Ericsson)負(fù)責(zé)戰(zhàn)略、營銷和傳播的副總裁埃斯梅拉爾達(dá)?斯瓦茨(EsmeraldaSwartz)表示，智能停車是整個(gè)架構(gòu)發(fā)揮作用的一個(gè)明顯例子。

“如果你想想交通擁堵的最大原因之一，那就是人們，無論是居民還是游客，開車到處找停車位，”斯沃茨告訴TechRepublic。“現(xiàn)在，通過一個(gè)移動(dòng)應(yīng)用程序，通過安裝在停車位上的傳感器，你就能確切地知道要去哪里，你不必到處搜索，試圖找到一個(gè)開放的停車位。正是那些我們認(rèn)為理所當(dāng)然的簡單事情，改善了與普通城市服務(wù)的互動(dòng)。”

Swartz提到的另一個(gè)例子是廢物管理。她說:“想想把傳感器技術(shù)應(yīng)用到智能廢物容器上。”“它知道什么時(shí)候垃圾會(huì)撞到容器中間。它將垃圾壓縮，當(dāng)垃圾到達(dá)頂部并滿了時(shí)，它會(huì)通知城市衛(wèi)生部門，是時(shí)候收集垃圾了。”

如果沒有物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)來收集、整理和分析數(shù)據(jù)，這些應(yīng)用程序及其好處都不可能實(shí)現(xiàn)。