物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的最大市場領(lǐng)域是工業(yè)、消費者和智慧城市。在這三者中，智慧城市在擴展方面面臨最大的挑戰(zhàn)。為什么?簡而言之，在建筑物、校園或家庭的已定義范圍內(nèi)以及存在明確定義的所有權(quán)層次結(jié)構(gòu)時，連接設(shè)備和傳輸數(shù)據(jù)更加容易。

城市則不同。市政當(dāng)局需要在廣泛的應(yīng)用場景中連接節(jié)點和傳感器，其中大部分是公共通行權(quán)。這為集成商帶來了許多“灰色領(lǐng)域”和問題：

誰擁有此電線桿，我是否需要許可證才能在其上安裝設(shè)備?

我可以在該位置使用硬連線的通信基礎(chǔ)設(shè)施來回傳數(shù)據(jù)，還是需要無線解決方案?

如果依靠運營商提供的無線連接，哪個運營商提供最佳的覆蓋范圍和可負(fù)擔(dān)的數(shù)據(jù)計劃?該計劃是否可以提供足夠的速度和吞吐量來滿足該城市所有傳感器和應(yīng)用的需求?

可以利用誰的預(yù)算來支付所有這一切?

智慧城市有可能像企業(yè)在一些極端應(yīng)用的部署一樣增長。首席信息官可能不是在看成百上千個連接的端點，而是在看成千上萬的設(shè)備。這些設(shè)備中有許多將是高分辨率的IP攝像機，可將數(shù)據(jù)有效地分發(fā)到整個城市的操作系統(tǒng)。這不是為改善公共安全而專門提供的常規(guī)城市監(jiān)視部署;相反，這些城市使用IP攝像機作為最終傳感器，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降胤秸乃蟹种C構(gòu)，以協(xié)助實現(xiàn)眾多目標(biāo)，包括：

預(yù)防犯罪和事件調(diào)查;流量優(yōu)化和信號控制;有關(guān)天氣，環(huán)境條件以及對社區(qū)的其他直接威脅的緊急通知;停車管理;以及更多。

市政物聯(lián)網(wǎng)的前景廣闊，但挑戰(zhàn)在于如何在不損害視頻完整性，不占用過多帶寬，存儲和預(yù)算資源的情況下管理海量數(shù)據(jù)。

有三項發(fā)展使智慧城市的管理者對他們可以克服這些挑戰(zhàn)感到樂觀：壓縮技術(shù)的創(chuàng)新;新的無線通信策略;以及新興的基于邊緣的處理。

這些試金石代表了一些創(chuàng)新，可以幫助市政當(dāng)局提高其使用技術(shù)來改善其社區(qū)生活質(zhì)量的效率，因為傳感器和平臺制造商、集成商和服務(wù)提供商正變得越來越有動力提供滿足以下要求的解決方案：市場的獨特需求。

壓縮技術(shù)：較小的數(shù)據(jù)包

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從歷史上看，安全行業(yè)使用廣播行業(yè)開發(fā)的視頻壓縮格式。但是，這些格式并不能解決監(jiān)視攝像機所面臨的獨特挑戰(zhàn)，即每天24小時在不斷變化的天氣和光照條件下捕獲高質(zhì)量質(zhì)量視頻的需求。

2015年，視頻制造商開始使用專門為監(jiān)控攝像機開發(fā)的壓縮方法來調(diào)整廣播行業(yè)的H.264壓縮格式。他們處理諸如動態(tài)條件、長時間不活動以及光線不足的場景中生成的顆粒視頻之類的問題。這些壓縮技術(shù)是由攝像機制造商專門開發(fā)的，其性能結(jié)果差異很大。最廣泛接受的格式大大降低了視頻流的比特率，同時保留了圖像的可用性和取證細(xì)節(jié)。同樣重要的是，它們與集中式服務(wù)器和視頻管理軟件中的H.264標(biāo)準(zhǔn)解碼資源保持了兼容性。

同時，安防行業(yè)還提高了攝像機的低光靈敏度，從而降低了低照度條件下的視頻噪聲，這是比特率峰值的常見原因。

近年來，視頻數(shù)據(jù)壓縮和低感光度這兩個方面的改進(jìn)并沒有放緩。相反，他們已經(jīng)加速到如今的攝像技術(shù)超越了十年前的夢想。

超越了傳統(tǒng)的使用監(jiān)控攝像頭來實現(xiàn)物理安全，而將IP攝像頭用作智慧城市中的終極傳感器，其好處變得更加明顯。有效地，行業(yè)在提供更多可操作的信息(取證詳細(xì)信息和元數(shù)據(jù))和更少的數(shù)據(jù)(較小的數(shù)據(jù)包大小，較低的流式比特率)方面變得越來越好。

但是創(chuàng)新遠(yuǎn)未結(jié)束。現(xiàn)在可以將智能算法分層放在H.265上，以進(jìn)一步降低比特率。但是，在捕獲具有大量活動的復(fù)雜場景時仍會出現(xiàn)尖峰。這使得解決方案架構(gòu)師或工程師很難準(zhǔn)確地預(yù)測任何攝像機將生成多少數(shù)據(jù)并將其跨數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行流傳輸。當(dāng)他們不知道需要多少數(shù)據(jù)或何時需要數(shù)據(jù)時，如何設(shè)計網(wǎng)絡(luò)或估計集中的處理和存儲需求?答案在于一種新的視頻數(shù)據(jù)管理技術(shù)：在每個攝像機開發(fā)的基準(zhǔn)上以平均格式交付視頻。

這是如何運作的?當(dāng)比特率達(dá)到峰值時，攝像機將暫時降低幀速率或分辨率，并將整個視頻保留在緩存中一段時間，直到峰值下降。然后，攝像頭會將保留的數(shù)據(jù)推送到中央存儲庫，在該存儲庫中，該數(shù)據(jù)與最初流式傳輸?shù)囊曨l相關(guān)聯(lián)。

無論設(shè)備是通過有線網(wǎng)絡(luò)，專用無線網(wǎng)絡(luò)還是運營商提供的無線數(shù)據(jù)路徑進(jìn)行傳輸，這都是管理智慧城市海量數(shù)據(jù)流量的有效方法。重要的是要注意，該技術(shù)不會減少流式傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)，它只是在任何給定時間使數(shù)據(jù)流的數(shù)量均勻，以確保基礎(chǔ)設(shè)施不會淪陷。

無線網(wǎng)絡(luò)：元數(shù)據(jù)和視頻點播

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隨著城市在其公共通行權(quán)中部署其監(jiān)控攝像頭和IoT設(shè)備，建立基礎(chǔ)設(shè)施以采購電源并保持與遠(yuǎn)程位置的連接成為一個問題。代替在任何地方都開挖光纖，城市可能會考慮依靠蜂窩網(wǎng)絡(luò)從傳感器傳輸數(shù)據(jù)。但是，當(dāng)您嘗試將解決方案擴展到全市范圍時，該解決方案的成本將變得過高，因為數(shù)據(jù)計劃通常是針對消費者用戶市場而設(shè)計的。

運營商需要在公共通行權(quán)中部署高密度的IoT，以證明構(gòu)建新一代無線通信所必需的小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是合理的。

在新的業(yè)務(wù)模式中，無線運營商正在開始制定更適合智慧城市部署中典型的高傳輸流量的數(shù)據(jù)計劃。然而，即使具有更穩(wěn)定的蜂窩管線，連續(xù)流式傳輸實時視頻也將消耗大量帶寬。

新策略是將系統(tǒng)配置為實時使用攝像機中的元數(shù)據(jù)，并且僅按需流式傳輸視頻。例如，當(dāng)操作員收到檢測到的事件的警報時，他們可以通過從攝像機提取快照或短視頻剪輯來確認(rèn)情況。當(dāng)對帶寬的其他需求較低時，攝像機可以存儲完整的視頻記錄并將其上傳到中央數(shù)據(jù)中心。

基于邊緣的處理

過去，視頻分析只能在服務(wù)器級別進(jìn)行，這通常會延遲對關(guān)鍵事件的響應(yīng)時間。現(xiàn)在，監(jiān)視攝像機具有更強大的處理器和人工智能功能，可以在邊緣進(jìn)行復(fù)雜的分析。

邊緣處理具有多個優(yōu)點：它允許攝像機選擇要傳輸?shù)南嚓P(guān)視頻，這有助于操作員立即專注于關(guān)鍵細(xì)節(jié)。減少視頻流可減少帶寬消耗和存儲需求。

僅僅因為攝像機沒有24/7全天候流式傳輸視頻，并不意味著它不適用于城市利益相關(guān)者。帶有深度學(xué)習(xí)的邊緣處理功能使攝像機能夠生成豐富的元數(shù)據(jù)，以對場景中的對象進(jìn)行分類，例如行人、騎自行車的人、乘用車、大型卡車等。此數(shù)據(jù)可幫助規(guī)劃人員和土木工程師了解人員和產(chǎn)品如何在環(huán)境中移動。有了這些洞察力，利益相關(guān)者可以做出基本決策，例如在哪里添加自行車道或在哪里重新設(shè)計十字路口，以提高社區(qū)安全性、效率和城市服務(wù)的公平分配。

使用尖端的計算機科學(xué)來聚合豐富的數(shù)據(jù)集，可以使智慧城市的利益相關(guān)者做出明智的決策，更有可能得出積極的結(jié)果，從而豐富居住、工作、學(xué)習(xí)和娛樂社區(qū)的人們的生活。邊緣處理對于使智慧城市解決方案更具可擴展性和彈性，同時降低總體擁有成本至關(guān)重要，因此可以將智慧城市的愿景傳遞給社區(qū)。