物联网架构怎样持续推进智慧城市的建设？

伴随智慧城市在世界各地的兴起与发展，为当地政府和居民带来更多的价值。但假如没有物联网，智慧城市就不会变得那么智能。而物联网架构是持续推进智慧城市的基础。

在城市中，有很多可以变得“智能”的事物，从路灯、交通、能源、健康、建筑和环境，都是因为物联网架构而变得如此。物联网架构有几个关键层，但所有这些层都需要协同工作才能使智慧城市取得成功。

除了政府部门参与之外，实现智慧城市应用所需的技术是基础。正如行业专家指出的，其中两个要素是连接性（将设备连接到互联网，以便它们可以交换信息）和数据（由设备生成，假如没有它们，连接的设备的效用有限）。而没有交换和生成信息（数据、视频等）的设备近乎没有任何意义。

根据研究机构Frost&Sullivan企业在去年11月发布的研究报告，智能城市在技术上的支出预计将以22.7%的复合年增长率增长，到2025年的市场规模将跃升至3270亿美元，高于2019年的960亿美元。为实现这一目标，各地政府将需要继续投资于其物联网架构。

什么是物联网架构？

正如微软公司在其网站上所指出的，物联网应用程序可以被描述为发送数据的事物（设备），进而产生洞察力。这些洞察力会产生改善业务或流程的行动。

该企业补充说：“一个例子是引擎（事物）发送温度数据。这些数据用于评估引擎是否按预期运行（洞察力）。洞察力用于主动优先考虑发动机的维护计划（操作）。”

该操作在称为物联网架构的框架内运行。工业物联网开发商DigiInternational企业的销售工程师AlecJahnke在博客文章中写道，“物联网系统架构大凡被描述为一个四个阶段的过程，其中数据从连接到‘事物’的传感器通过网络流动，最终流向企业数据中心或云进行处理、分析和存储。

在物联网中，‘事物’可以是机器、建筑物甚至是人员。物联网架构中的进程还以指令或命令的形式向另一个方向发送数据，这些指令或命令告知执行器或其他物理连接的设备采取一些行动来控制物理进程。假如检测到即将发生的故障，执行器可以做一些简单的事情，譬如开灯或关闭装配生产线。”

正如微软公司和Digi公司指出的那样，数据从设备通过网关流动，在边缘处理，然后在数据中心或云平台中进一步处理。

物联网架构的四层是什么？

不同的研究企业和供应商对物联网架构层有不同的名称，但它们大凡分为以下几类：

(1)譬如感知层

这就是物联网架构的起点。在这一层中，传感器或执行器分别监视或控制某些物理对象。Jahnke写道，“传感器捕获有关过程状态或环境条件的数据，比如温度、湿度、化学成分、储罐中的液位、管道中的流体流动或装配线的速度等等。在某些情况下，传感器可能会检测到需要近乎立即响应的条件或事件，以便执行器可以实时执行补救措施，比如调整流体的流速或工业机器人的运动。”

(2)譬如网络层

根据Jahnke的说法，来自传感器或执行器的数据通过网络层发送，其中囊括互联网网关和数据采集系统。他写道，“数据采集系统(DAS)从传感器收集原始数据，并将其从模拟格式转换为数字格式。然后，数据采集系统(DAS)对数据进行聚合和格式化，然后通过无线广域网（如Wi-Fi或蜂窝网络）或有线广域网通过互联网网关发送数据，以进行下一阶段的处理。”

(3)譬如数据处理或管理层

Jahnke写道，“在数据被数字化和聚合之后在数据进入数据中心或云平台之前，需要进行处理以进一步减少数据量。数据可以在靠近设备的网络边缘进行预处理，这可能囊括一些分析。机器学习工具可用于根据遥测数据向连接系统提供反馈，以提高其性能。”

正如微软公司所指出的，此时数据可以采用两种路径。在微软的命名方法中，一个是“热路径”，它在遥测数据到达时近乎实时地分析它。数据在边缘以非常低的延迟进行处理，局部使用“热处理引擎”，其输出数据可能会触发警报或被查询。根据微软公司的说法，另一个是“冷路径”，它以更长的时间间隔（每小时或每天）执行批处理。冷路径大凡在大量数据上运行，但其结果不需要像热路径那样及时。在冷路径中，原始遥测数据被捕获，然后输入批处理。

数据的进一步分析可以在云平台或数据中心进行，来自多个现场站点/传感器的数据可以结合起来，为整个物联网系统提供更广泛的图景，并为IT和业务经理提供可行的见解。

(4)譬如应用层

Jahnke说，“在这一层行业特定和或企业特定的应用程序可以用于执行深入分析并应用业务规则来确定是否需要采取行动。传入的数据可能表明对设备设置或其他优化流程的方式进行了理想的更改，进而形成了一个促进持续改进的循环。”

什么是智慧城市？

对于智慧城市有一系列定义，但对基本标准没有统一的共识。

咨询机构德勤企业指出，“智慧城市是一个使用信息和通信技术(ICT)来提高运营效率、与公众共享信息，并提高政府服务质量和公民福利的城市。”

智慧城市会审视城市运营的各个方面，并使用技术来改善结果。智慧城市的数字基础设施为所有专注于一个目标的合作伙伴网络奠定了基础：打造更智慧的城市。其结果是一个城市中心，不仅运用技术来改善自身的运营，而且以新的方式与公民、企业和非营利组织建立联系。

该企业表示，生活质量、经济竞争力和可持续性是智慧城市的三个关键差异化因素。

智慧城市网络和社区蜜蜂智慧城市认为，一个城市要“成为真正的智慧城市或社区”，需要在六大战略行动领域推进：智慧政府、智慧经济、智慧环境、智慧生活、智能移动和智慧人才。

其他人则关注使用物联网架构和连接技术的成果。

Gartner企业分析师BettinaTratz-Ryan表示：“我们对智慧城市的定义是有关怎样高效地优化某些技术、运营或基础设施。那么怎样开始相互分享成果或最佳实践，不仅产生最佳实践，而且产生公民成果或背景。在场景服务中，不仅可以查看公民，还可以查看具有个人需求的人或具有非常特殊需求的业务团体。这构成了一座智慧城市。”

运用物联网架构的智慧城市示例

物联网架构是智慧城市用例的基础。城市部署了一系列传感器来收集所有数据，从停车位是否空到有多少人经过某个点。

该数据在通过网络层传输并随后进行分析时，可以告知应用程序是否向居民显示该地点是空的，亦或可能招致路灯变暗或根据附近的道路变得更亮。

网络技术供应商爱立信的战略、营销和通信副总裁EsmeraldaSwartz表示，智能停车是整个架构的一个明显例子。

他说，“假如考虑人员是交通拥堵的最大驱动因素之一，无论是居民还是游客，都在四处开车寻找一个空闲的停车位。现在可以通过一个移动应用程序，通过部署在停车位上的传感器，可以准确地知道将车开到哪里，而无须四处寻找并试图找到一个空闲的停车位。正是这些我们认为理所当然的简单事情，可以改善与公共城市服务的互动。”

Swartz指出的另一个例子是废物管理。他说，“比如应用于智能废物容器的传感器技术，它知道垃圾基本上何时扔到垃圾箱中，然后将垃圾压缩，当垃圾箱装满时，会及时通知城市环卫部门收集垃圾。”

假如没有物联网架构来收集、汇集和分析数据，这些应用程序及其优势都不可能实现。​

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