伴隨智慧城市在世界各地的興起與發(fā)展，為當(dāng)?shù)卣途用駧?lái)更多的價(jià)值。但假如沒有物聯(lián)網(wǎng)，智慧城市就不會(huì)變得那么智能。而物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是持續(xù)推進(jìn)智慧城市的基礎(chǔ)。

在城市中，有很多可以變得“智能”的事物，從路燈、交通、能源、健康、建筑和環(huán)境，都是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)架構(gòu)而變得如此。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)同工作才能使智慧城市取得成功。

除了政府部門參與之外，實(shí)現(xiàn)智慧城市應(yīng)用所需的技術(shù)是基礎(chǔ)。正如行業(yè)專家指出的，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，假如沒有它們，連接的設(shè)備的效用有限）。而沒有交換和生成信息（數(shù)據(jù)、視頻等）的設(shè)備近乎沒有任何意義。

根據(jù)研究機(jī)構(gòu)Frost&Sullivan企業(yè)在去年11月發(fā)布的研究報(bào)告，智能城市在技術(shù)上的支出預(yù)計(jì)將以22.7%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2025年的市場(chǎng)規(guī)模將躍升至3270億美元，高于2019年的960億美元。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，各地政府將需要繼續(xù)投資于其物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。

什么是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)？

正如微軟公司在其網(wǎng)站上所指出的，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序可以被描述為發(fā)送數(shù)據(jù)的事物（設(shè)備），進(jìn)而產(chǎn)生洞察力。這些洞察力會(huì)產(chǎn)生改善業(yè)務(wù)或流程的行動(dòng)。

該企業(yè)補(bǔ)充說(shuō)：“一個(gè)例子是引擎（事物）發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)用于評(píng)估引擎是否按預(yù)期運(yùn)行（洞察力）。洞察力用于主動(dòng)優(yōu)先考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)計(jì)劃（操作）。”

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)開發(fā)商DigiInternational企業(yè)的銷售工程師AlecJahnke在博客文章中寫道，“物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)大凡被描述為一個(gè)四個(gè)階段的過(guò)程，其中數(shù)據(jù)從連接到‘事物’的傳感器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)，最終流向企業(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，‘事物’可以是機(jī)器、建筑物甚至是人員。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)，這些指令或命令告知執(zhí)行器或其他物理連接的設(shè)備采取一些行動(dòng)來(lái)控制物理進(jìn)程。假如檢測(cè)到即將發(fā)生的故障，執(zhí)行器可以做一些簡(jiǎn)單的事情，譬如開燈或關(guān)閉裝配生產(chǎn)線。”

正如微軟公司和Digi公司指出的那樣，數(shù)據(jù)從設(shè)備通過(guò)網(wǎng)關(guān)流動(dòng)，在邊緣處理，然后在數(shù)據(jù)中心或云平臺(tái)中進(jìn)一步處理。

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的四層是什么？

不同的研究企業(yè)和供應(yīng)商對(duì)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)層有不同的名稱，但它們大凡分為以下幾類：

(1)譬如感知層

這就是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的起點(diǎn)。在這一層中，傳感器或執(zhí)行器分別監(jiān)視或控制某些物理對(duì)象。Jahnke寫道，“傳感器捕獲有關(guān)過(guò)程狀態(tài)或環(huán)境條件的數(shù)據(jù)，比如溫度、濕度、化學(xué)成分、儲(chǔ)罐中的液位、管道中的流體流動(dòng)或裝配線的速度等等。在某些情況下，傳感器可能會(huì)檢測(cè)到需要近乎立即響應(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，比如調(diào)整流體的流速或工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。”

(2)譬如網(wǎng)絡(luò)層

根據(jù)Jahnke的說(shuō)法，來(lái)自傳感器或執(zhí)行器的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送，其中囊括互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。他寫道，“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。然后，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合和格式化，然后通過(guò)無(wú)線廣域網(wǎng)（如Wi-Fi或蜂窩網(wǎng)絡(luò)）或有線廣域網(wǎng)通過(guò)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)譬如數(shù)據(jù)處理或管理層

Jahnke寫道，“在數(shù)據(jù)被數(shù)字化和聚合之后在數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心或云平臺(tái)之前，需要進(jìn)行處理以進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)量。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，這可能囊括一些分析。機(jī)器學(xué)習(xí)工具可用于根據(jù)遙測(cè)數(shù)據(jù)向連接系統(tǒng)提供反饋，以提高其性能。”

正如微軟公司所指出的，此時(shí)數(shù)據(jù)可以采用兩種路徑。在微軟的命名方法中，一個(gè)是“熱路徑”，它在遙測(cè)數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)近乎實(shí)時(shí)地分析它。數(shù)據(jù)在邊緣以非常低的延遲進(jìn)行處理，局部使用“熱處理引擎”，其輸出數(shù)據(jù)可能會(huì)觸發(fā)警報(bào)或被查詢。根據(jù)微軟公司的說(shuō)法，另一個(gè)是“冷路徑”，它以更長(zhǎng)的時(shí)間間隔（每小時(shí)或每天）執(zhí)行批處理。冷路徑大凡在大量數(shù)據(jù)上運(yùn)行，但其結(jié)果不需要像熱路徑那樣及時(shí)。在冷路徑中，原始遙測(cè)數(shù)據(jù)被捕獲，然后輸入批處理。

數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析可以在云平臺(tái)或數(shù)據(jù)中心進(jìn)行，來(lái)自多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)/傳感器的數(shù)據(jù)可以結(jié)合起來(lái)，為整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供更廣泛的圖景，并為IT和業(yè)務(wù)經(jīng)理提供可行的見解。

(4)譬如應(yīng)用層

Jahnke說(shuō)，“在這一層行業(yè)特定和或企業(yè)特定的應(yīng)用程序可以用于執(zhí)行深入分析并應(yīng)用業(yè)務(wù)規(guī)則來(lái)確定是否需要采取行動(dòng)。傳入的數(shù)據(jù)可能表明對(duì)設(shè)備設(shè)置或其他優(yōu)化流程的方式進(jìn)行了理想的更改，進(jìn)而形成了一個(gè)促進(jìn)持續(xù)改進(jìn)的循環(huán)。”

什么是智慧城市？

對(duì)于智慧城市有一系列定義，但對(duì)基本標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一的共識(shí)。

咨詢機(jī)構(gòu)德勤企業(yè)指出，“智慧城市是一個(gè)使用信息和通信技術(shù)(ICT)來(lái)提高運(yùn)營(yíng)效率、與公眾共享信息，并提高政府服務(wù)質(zhì)量和公民福利的城市。”

智慧城市會(huì)審視城市運(yùn)營(yíng)的各個(gè)方面，并使用技術(shù)來(lái)改善結(jié)果。智慧城市的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施為所有專注于一個(gè)目標(biāo)的合作伙伴網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)：打造更智慧的城市。其結(jié)果是一個(gè)城市中心，不僅運(yùn)用技術(shù)來(lái)改善自身的運(yùn)營(yíng)，而且以新的方式與公民、企業(yè)和非營(yíng)利組織建立聯(lián)系。

該企業(yè)表示，生活質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)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)蜜蜂智慧城市認(rèn)為，一個(gè)城市要“成為真正的智慧城市或社區(qū)”，需要在六大戰(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、智能移動(dòng)和智慧人才。

其他人則關(guān)注使用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和連接技術(shù)的成果。

Gartner企業(yè)分析師BettinaTratz-Ryan表示：“我們對(duì)智慧城市的定義是有關(guān)怎樣高效地優(yōu)化某些技術(shù)、運(yùn)營(yíng)或基礎(chǔ)設(shè)施。那么怎樣開始相互分享成果或最佳實(shí)踐，不僅產(chǎn)生最佳實(shí)踐，而且產(chǎn)生公民成果或背景。在場(chǎng)景服務(wù)中，不僅可以查看公民，還可以查看具有個(gè)人需求的人或具有非常特殊需求的業(yè)務(wù)團(tuán)體。這構(gòu)成了一座智慧城市。”

運(yùn)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(lái)收集所有數(shù)據(jù)，從停車位是否空到有多少人經(jīng)過(guò)某個(gè)點(diǎn)。

該數(shù)據(jù)在通過(guò)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，亦或可能招致路燈變暗或根據(jù)附近的道路變得更亮。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)供應(yīng)商愛立信的戰(zhàn)略、營(yíng)銷和通信副總裁EsmeraldaSwartz表示，智能停車是整個(gè)架構(gòu)的一個(gè)明顯例子。

他說(shuō)，“假如考慮人員是交通擁堵的最大驅(qū)動(dòng)因素之一，無(wú)論是居民還是游客，都在四處開車尋找一個(gè)空閑的停車位。現(xiàn)在可以通過(guò)一個(gè)移動(dòng)應(yīng)用程序，通過(guò)部署在停車位上的傳感器，可以準(zhǔn)確地知道將車開到哪里，而無(wú)須四處尋找并試圖找到一個(gè)空閑的停車位。正是這些我們認(rèn)為理所當(dāng)然的簡(jiǎn)單事情，可以改善與公共城市服務(wù)的互動(dòng)。”

Swartz指出的另一個(gè)例子是廢物管理。他說(shuō)，“比如應(yīng)用于智能廢物容器的傳感器技術(shù)，它知道垃圾基本上何時(shí)扔到垃圾箱中，然后將垃圾壓縮，當(dāng)垃圾箱裝滿時(shí)，會(huì)及時(shí)通知城市環(huán)衛(wèi)部門收集垃圾。”

假如沒有物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)來(lái)收集、匯集和分析數(shù)據(jù)，這些應(yīng)用程序及其優(yōu)勢(shì)都不可能實(shí)現(xiàn)。?