智慧城市利用物聯(lián)網(wǎng)的力量來改善服務(wù)交付并優(yōu)化城市基礎(chǔ)設(shè)施。在這里，駕駛員無需搜索停車位，他們會收到自動通知;在需要收集廢物時，廢物容器將告訴卡車司機;沒有交通阻塞，智能交通燈會根據(jù)實時交通分析等自動調(diào)整信號定時。

這些示例說明了舞臺上發(fā)生的情況，但是幕后是什么?在本文中，我們將回答這個問題，揭示使智慧城市發(fā)揮作用的組件，并介紹我們自己的智慧城市建筑概念。

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智慧城市建筑的情境方法

在設(shè)計智能城市建筑時，考慮環(huán)境非常重要。這意味著我們必須對將要集成到其中的環(huán)境以及將與之交互的人員有清晰的認識?？紤]到這一點，我們制定了一個三維架構(gòu)概念，其中包括：

• 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市平臺
• 服務(wù)管理解決方案
• 公民門戶

全面的解決方案將幫助城市處理大規(guī)模數(shù)據(jù)流，自動化服務(wù)請求并創(chuàng)建一個由城市居民參與的社區(qū)。現(xiàn)在，讓我們詳細介紹一下。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市平臺：

智慧物聯(lián)網(wǎng)

就像任何物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一樣，智慧城市使用配備了傳感器和執(zhí)行器的智能物品。傳感器收集數(shù)據(jù)并將其傳遞到云進行處理。例如，連接的路燈的傳感器測量照度，安裝在垃圾箱中的傳感器測量垃圾量，路面?zhèn)鞲衅鳒y量平均行車速度等。

執(zhí)行器使事情起作用。它們從控制應用程序和用戶應用程序接收并執(zhí)行命令，例如更改交通信號燈，打開和關(guān)閉信號燈等。

現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)

傳感器收集的數(shù)據(jù)無法直接傳遞到云，而是通過現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)。他們在將數(shù)據(jù)傳遞到云之前對其進行預處理和過濾。它們還將命令從控制應用程序傳輸?shù)绞挛锏膱?zhí)行器。此外，借助本地智能，即使云連接丟失，現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)也可以提供時間緊迫的響應。

云網(wǎng)關(guān)

云網(wǎng)關(guān)解決了安全問題，并確保了現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)和云之間的安全數(shù)據(jù)傳輸。它通過加密保護數(shù)據(jù)，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和攔截，并提供不同協(xié)議之間的兼容性。

流數(shù)據(jù)處理器

在智慧城市中，數(shù)以千計的傳感器連續(xù)生成數(shù)據(jù)，這些傳感器同時發(fā)送數(shù)據(jù)記錄。 流數(shù)據(jù)處理器使它能夠在接收到數(shù)據(jù)后直接對它進行操作。它將數(shù)據(jù)傳遞給控制應用程序并將其加載到數(shù)據(jù)湖。

數(shù)據(jù)湖(Data Lake)

數(shù)據(jù)湖是用于以原始格式存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲庫。 當需要數(shù)據(jù)來進行有意義的分析并確定其價值時，就從數(shù)據(jù)湖中提取數(shù)據(jù)，進行結(jié)構(gòu)化，然后加載到大數(shù)據(jù)倉庫中。

大數(shù)據(jù)倉庫(Big Data Warehouse)

如果將數(shù)據(jù)視為一定量的水量，則數(shù)據(jù)湖是一個大型存儲池，而大數(shù)據(jù)倉庫更像是帶有清潔水的包裝水瓶的數(shù)量。大數(shù)據(jù)倉庫包含有關(guān)連接事物的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和上下文信息，例如，在安裝位置和安裝時間，以及通過控制應用程序發(fā)送到事物執(zhí)行器的命令。大數(shù)據(jù)倉庫使傳感器數(shù)據(jù)的重用成為可能，允許不同的智能城市服務(wù)(如智能交通或智能環(huán)境)訪問和使用相同的數(shù)據(jù)集。

數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析師使用數(shù)據(jù)分析解決方案來檢查傳感器數(shù)據(jù)集，以得出有意義的見解并將結(jié)果傳達給數(shù)據(jù)分析師。為了使分析結(jié)果更容易理解，可以借助數(shù)據(jù)可視化工具將其可視化。數(shù)據(jù)分析和可視化工具通常集成到儀表板應用程序中，該儀表板應用程序在單個屏幕上顯示數(shù)據(jù)，并且可以在有新信息可用時實時更新。

數(shù)據(jù)分析人員使用數(shù)據(jù)分析工具來監(jiān)視交通性能，減少事故，識別潛在的犯罪現(xiàn)場等。例如，使用數(shù)據(jù)分析工具來監(jiān)視一段時間內(nèi)的交通，可以揭示整個城市的交通分布模式。在緩解擁堵、排放和噪音方面取得重大進展。

機器學習

機器學習使用先進的計算技術(shù)來使智能事物的行為適應公民的需求。應用機器學習算法來揭示隱藏的相關(guān)性，并基于這些相關(guān)性建立預測模型。

這些模型確定了連接的事物將如何響應某些條件。對模型進行準確性測試，如果輸出動作與預期的不同，則將對其進行修改和再次測試，直到它們達到預期的功能為止。然后由控制應用程序使用它們，控制應用程序根據(jù)模型向事物的執(zhí)行器發(fā)送命令。

例如，ML可以應用于流量管理解決方案。ML算法隨時間監(jiān)控流量，從而創(chuàng)建了整個城市的流量分配模式。根據(jù)這些模式，城市可以檢測到交通負荷最大的區(qū)域，并采取措施在沒有人工干預的情況下緩解它們，例如調(diào)整交通信號燈的時間安排，重新安排部分交通路線等。

控制應用

控制應用程序?qū)⒚畎l(fā)送到事物的執(zhí)行器。例如，當檢測到運動時，路燈的控制器可以接收命令以使燈變亮。

控制應用程序可以基于規(guī)則，也可以基于機器學習。基于規(guī)則的控制應用程序使用手動編程的規(guī)則。這樣，規(guī)則中的變量將替換為傳入的數(shù)據(jù)記錄。如果它們滿足規(guī)則中定義的條件，那么將觸發(fā)輸出操作。

例如，一個城市使用交通管理解決方案來識別和緩解擁堵。為此，交通管理平臺用戶定義了一個速度閾值，該信號指示存在擁堵，例如，如果平均交通速度下降到9mph，該規(guī)則將識別擁堵并采取輸出措施，更改交通信號燈。

基于機器學習的控制應用程序使用通過應用機器學習算法創(chuàng)建的模型。

用戶應用

借助用戶應用程序，市民可以發(fā)送命令來控制應用程序并接收通知和警報。例如，當停車位騰空時，用戶應用程序可以接收通知。駕駛員還可以使用該應用查看該區(qū)域的停車位地圖，為該停車位注冊他們的汽車并支付停車費，以及延長停車時間。

服務(wù)管理解決方案

服務(wù)管理解決方案有助于為市民提供及時的支持并滿足他們的服務(wù)要求。該服務(wù)管理解決方案從各種不同的渠道收集公民的請求，包括電子郵件，在線社區(qū)，社交媒體，網(wǎng)絡(luò)聊天等。它處理請求，自動創(chuàng)建案例并將其分配給代理。

例如，如果某個公民注意到交通信號燈故障，則可以使用移動應用程序拍照，輸入其他信息，在地圖上標記位置并報告。服務(wù)管理解決方案接收查詢，處理查詢，創(chuàng)建案例并自動通知現(xiàn)場工作人員。

市民門戶

智慧城市的主要目的不只是自動化，還可以改善市民的生活。 這就是為什么沒有市民門戶就無法完成智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的原因。市民門戶為城市管理、員工、現(xiàn)場工作人員和市民創(chuàng)建了一個公共空間。成功的市民門戶網(wǎng)站應能滿足城市居民的需求。這就是為什么首先檢查市民的需求很重要的原因。通常，市民希望：

• 及時回答他們的問題。
• 能夠查看其請求和活動的狀態(tài)。
• 快速訪問所需信息。
• 留下反饋和建議。
• 報告故障。

例如，芝加哥市創(chuàng)建了一個市民門戶，該市民門戶允許市民報告智能事物的故障，訪問知識庫以查找有關(guān)互聯(lián)事物工作方式的信息，查看有關(guān)互聯(lián)事物的安裝位置以及哪些事物不在其中的數(shù)據(jù)，此外，市民還可以查看道路封閉，破損的路燈，坑洼道路等的實時地圖。

總結(jié)

開始基于IoT的智慧城市開發(fā)，您需要一個基本的智慧城市平臺，其中包括：

• 用于收集數(shù)據(jù)的智能事物網(wǎng)絡(luò)。
• 用于促進數(shù)據(jù)收集和壓縮的現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)。
• 云網(wǎng)關(guān)，用于確保安全的數(shù)據(jù)傳輸。
• 流數(shù)據(jù)處理器，用于聚合大量數(shù)據(jù)流并將其分發(fā)到數(shù)據(jù)湖和控制應用程序。
• 用于存儲其值尚未定義的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)湖。
• 日期倉庫，用于存儲清理后的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
• 數(shù)據(jù)分析工具，用于分析和可視化傳感器收集的數(shù)據(jù)。
• 機器學習可基于長期數(shù)據(jù)分析來自動化城市服務(wù)，并找到提高控制應用程序性能的方法。
• 控制應用程序?qū)⒚畎l(fā)送到事物的執(zhí)行器。
• 用于連接智能事物和市民的用戶應用程序。

此外，為了確保在問題對市民的健康造成威脅之前及時發(fā)現(xiàn)問題并及時處理市民的請求，您需要一種服務(wù)管理解決方案。最后，要吸引市民參與并創(chuàng)造便利的交流空間，市民門戶至關(guān)重要。