伴隨智慧城市在世界各地的興起與發展，為當地政府和居民帶來更多的價值。但假如沒有物聯網，智慧城市就不會變得那么智能。而物聯網架構是持續推進智慧城市的基礎。

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、建筑和環境，都是因為物聯網架構而變得如此。物聯網架構有幾個關鍵層，但所有這些層都需要協同工作才能使智慧城市取得成功。

除了政府部門參與之外，實現智慧城市應用所需的技術是基礎。正如行業專家指出的，其中兩個要素是連接性（將設備連接到互聯網，以便它們可以交換信息）和數據（由設備生成，假如沒有它們，連接的設備的效用有限）。而沒有交換和生成信息（數據、視頻等）的設備近乎沒有任何意義。

根據研究機構Frost&Sullivan企業在去年11月發布的研究報告，智能城市在技術上的支出預計將以22.7%的復合年增長率增長，到2025年的市場規模將躍升至3270億美元，高于2019年的960億美元。為實現這一目標，各地政府將需要繼續投資于其物聯網架構。

什么是物聯網架構？

正如微軟公司在其網站上所指出的，物聯網應用程序可以被描述為發送數據的事物（設備），進而產生洞察力。這些洞察力會產生改善業務或流程的行動。

該企業補充說：“一個例子是引擎（事物）發送溫度數據。這些數據用于評估引擎是否按預期運行（洞察力）。洞察力用于主動優先考慮發動機的維護計劃（操作）。”

該操作在稱為物聯網架構的框架內運行。工業物聯網開發商DigiInternational企業的銷售工程師AlecJahnke在博客文章中寫道，“物聯網系統架構大凡被描述為一個四個階段的過程，其中數據從連接到‘事物’的傳感器通過網絡流動，最終流向企業數據中心或云進行處理、分析和存儲。

在物聯網中，‘事物’可以是機器、建筑物甚至是人員。物聯網架構中的進程還以指令或命令的形式向另一個方向發送數據，這些指令或命令告知執行器或其他物理連接的設備采取一些行動來控制物理進程。假如檢測到即將發生的故障，執行器可以做一些簡單的事情，譬如開燈或關閉裝配生產線。”

正如微軟公司和Digi公司指出的那樣，數據從設備通過網關流動，在邊緣處理，然后在數據中心或云平臺中進一步處理。

物聯網架構的四層是什么？

不同的研究企業和供應商對物聯網架構層有不同的名稱，但它們大凡分為以下幾類：

(1)譬如感知層

這就是物聯網架構的起點。在這一層中，傳感器或執行器分別監視或控制某些物理對象。Jahnke寫道，“傳感器捕獲有關過程狀態或環境條件的數據，比如溫度、濕度、化學成分、儲罐中的液位、管道中的流體流動或裝配線的速度等等。在某些情況下，傳感器可能會檢測到需要近乎立即響應的條件或事件，以便執行器可以實時執行補救措施，比如調整流體的流速或工業機器人的運動。”

(2)譬如網絡層

根據Jahnke的說法，來自傳感器或執行器的數據通過網絡層發送，其中囊括互聯網網關和數據采集系統。他寫道，“數據采集系統(DAS)從傳感器收集原始數據，并將其從模擬格式轉換為數字格式。然后，數據采集系統(DAS)對數據進行聚合和格式化，然后通過無線廣域網（如Wi-Fi或蜂窩網絡）或有線廣域網通過互聯網網關發送數據，以進行下一階段的處理。”

(3)譬如數據處理或管理層

Jahnke寫道，“在數據被數字化和聚合之后在數據進入數據中心或云平臺之前，需要進行處理以進一步減少數據量。數據可以在靠近設備的網絡邊緣進行預處理，這可能囊括一些分析。機器學習工具可用于根據遙測數據向連接系統提供反饋，以提高其性能。”

正如微軟公司所指出的，此時數據可以采用兩種路徑。在微軟的命名方法中，一個是“熱路徑”，它在遙測數據到達時近乎實時地分析它。數據在邊緣以非常低的延遲進行處理，局部使用“熱處理引擎”，其輸出數據可能會觸發警報或被查詢。根據微軟公司的說法，另一個是“冷路徑”，它以更長的時間間隔（每小時或每天）執行批處理。冷路徑大凡在大量數據上運行，但其結果不需要像熱路徑那樣及時。在冷路徑中，原始遙測數據被捕獲，然后輸入批處理。

數據的進一步分析可以在云平臺或數據中心進行，來自多個現場站點/傳感器的數據可以結合起來，為整個物聯網系統提供更廣泛的圖景，并為IT和業務經理提供可行的見解。

(4)譬如應用層

Jahnke說，“在這一層行業特定和或企業特定的應用程序可以用于執行深入分析并應用業務規則來確定是否需要采取行動。傳入的數據可能表明對設備設置或其他優化流程的方式進行了理想的更改，進而形成了一個促進持續改進的循環。”

什么是智慧城市？

對于智慧城市有一系列定義，但對基本標準沒有統一的共識。

咨詢機構德勤企業指出，“智慧城市是一個使用信息和通信技術(ICT)來提高運營效率、與公眾共享信息，并提高政府服務質量和公民福利的城市。”

智慧城市會審視城市運營的各個方面，并使用技術來改善結果。智慧城市的數字基礎設施為所有專注于一個目標的合作伙伴網絡奠定了基礎：打造更智慧的城市。其結果是一個城市中心，不僅運用技術來改善自身的運營，而且以新的方式與公民、企業和非營利組織建立聯系。

該企業表示，生活質量、經濟競爭力和可持續性是智慧城市的三個關鍵差異化因素。

智慧城市網絡和社區蜜蜂智慧城市認為，一個城市要“成為真正的智慧城市或社區”，需要在六大戰略行動領域推進：智慧政府、智慧經濟、智慧環境、智慧生活、智能移動和智慧人才。

其他人則關注使用物聯網架構和連接技術的成果。

Gartner企業分析師BettinaTratz-Ryan表示：“我們對智慧城市的定義是有關怎樣高效地優化某些技術、運營或基礎設施。那么怎樣開始相互分享成果或最佳實踐，不僅產生最佳實踐，而且產生公民成果或背景。在場景服務中，不僅可以查看公民，還可以查看具有個人需求的人或具有非常特殊需求的業務團體。這構成了一座智慧城市。”

運用物聯網架構的智慧城市示例

物聯網架構是智慧城市用例的基礎。城市部署了一系列傳感器來收集所有數據，從停車位是否空到有多少人經過某個點。

該數據在通過網絡層傳輸并隨后進行分析時，可以告知應用程序是否向居民顯示該地點是空的，亦或可能招致路燈變暗或根據附近的道路變得更亮。

網絡技術供應商愛立信的戰略、營銷和通信副總裁EsmeraldaSwartz表示，智能停車是整個架構的一個明顯例子。

他說，“假如考慮人員是交通擁堵的最大驅動因素之一，無論是居民還是游客，都在四處開車尋找一個空閑的停車位。現在可以通過一個移動應用程序，通過部署在停車位上的傳感器，可以準確地知道將車開到哪里，而無須四處尋找并試圖找到一個空閑的停車位。正是這些我們認為理所當然的簡單事情，可以改善與公共城市服務的互動。”

Swartz指出的另一個例子是廢物管理。他說，“比如應用于智能廢物容器的傳感器技術，它知道垃圾基本上何時扔到垃圾箱中，然后將垃圾壓縮，當垃圾箱裝滿時，會及時通知城市環衛部門收集垃圾。”

假如沒有物聯網架構來收集、匯集和分析數據，這些應用程序及其優勢都不可能實現。?