現在似乎很明顯——隨著智慧城市在全國乃至世界范圍內擴散和成熟——但如果沒有物聯網，智慧城市就不會那么聰明。他們不會為居民或市政府創造價值。

城市中可以變得“智能”的事物，從停車場到路燈、交通、能源、健康、建筑和環境，只有通過物聯網架構才能變得如此。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讓智慧城市取得成功。

除了政府的參與，實現智慧城市應用所需的技術既是基礎又是基礎。正如SmartCitiesConnect所指出的，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，否則連接的設備的效用有限)。該網站解釋說：“桿子上的設備幾乎沒有任何意義，除非它正在交換和生成信息(數據、視頻等)。”

根據研究公司Frost&Sullivan11月發布的預測，智慧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年將從2019年的960億美元躍升至3270億美元。為了實現這一點，市政府將需要繼續投資于他們的物聯網架構。

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什么是物聯網架構?

物聯網應用程序可以被描述為，正如微軟在其網站上所指出的那樣，“作為事物(設備)發送產生洞察力的數據。這些見解會產生改進業務或流程的行動。”

這家軟件公司補充說：“一個例子是發送溫度數據的引擎(東西)。此數據用于評估引擎是否按預期執行(洞察力)。洞察力用于主動確定發動機維護計劃(行動)的優先級。”

該操作在稱為物聯網架構的框架內運行。工業物聯網公司DigiInternational的銷售工程師亞歷克·揚克(AlecJahnke)在該公司的一篇博客文章中寫道：“物聯網系統架構通常被描述為一個由四個階段組成的過程，在這個過程中，數據從連接到‘物’上的傳感器通過網絡流動，最終到達企業數據中心或云進行處理、分析和存儲”。

“在物聯網中，‘東西’可以是機器、建筑物甚至是人。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，這些指令或命令告訴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，”Jahnke補充道。“執行器可以做一些簡單的事情，比如打開燈，或者在檢測到即將發生的故障時關閉裝配線。”

正如微軟和Digi所指出的，數據從設備通過網關流動，在邊緣進行處理，然后在數據中心或云中進一步處理。

物聯網架構的4層是什么?

不同的研究公司和供應商對物聯網架構層有不同的名稱，但它們通常細分如下：

1.傳感或感知層：

這是物聯網架構開始的地方。在這一層，傳感器或執行器分別監視或控制某些物理對象。“傳感器捕獲有關過程狀態或環境條件的數據，例如溫度、濕度、化學成分、儲罐中的液位、管道中的流體流量或裝配線的速度等等，”Jahnke寫道。“在某些情況下，傳感器可能會檢測到需要幾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，例如，調整流體的流速或工業機器人的運動。”

2.網絡層：

Jahnke表示，來自傳感器或執行器的數據通過網絡層發送，其中包括互聯網網關和數據采集系統。“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，”他寫道。“然后，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.數據處理或管理層：

在數據被數字化和聚合后，“在進入數據中心或云之前，需要進行處理以進一步減少數據量，”Jahnke寫道。數據可以在靠近設備的網絡邊緣進行預處理，這可能包括一些分析。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Microsoft所指出的，此時數據可以采用兩條路徑。在微軟的術語中，一個是“熱路徑”，它在遙測數據到達時近乎實時地對其進行分析。數據在邊緣以極低的延遲進行處理，局部使用“蒸汽處理引擎”，輸出可能會觸發警報或被查詢。根據微軟的說法，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。冷路徑通常處理大量數據，但結果不需要像熱路徑一樣及時。在冷路徑中，原始遙測數據被捕獲，然后輸入到批處理過程中。”

數據的進一步分析可以在云或數據中心進行，“在那里可以組合來自多個現場站點/傳感器的數據，以提供整個物聯網系統的更廣泛畫面，并為IT和業務經理提供可操作的見解，”Jahnke說。

4.應用層：

在這一層，“特定行業和/或特定公司的應用程序可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，”Jahnke表示。“傳入的數據可能表明對設備設置或其他優化過程的方式進行了理想的更改，形成了一個促進持續改進的循環。”

什么是智慧城市?

智慧城市究竟是什么，有一系列定義，但對基本標準沒有統一的共識。

“智慧城市是一個使用信息和通信技術(ICT)來提高運營效率、與公眾共享信息并改善政府服務質量和公民福利的城市，”物聯網議程網站說。

咨詢公司德勤指出，“360度智慧城市涵蓋城市運營的方方面面，并使用技術來改善結果。智慧城市的數字基礎設施為合作網絡奠定了基礎，所有合作伙伴都專注于一個目標：創建一個更智慧的城市。結果?一個不僅利用技術來改善自身運營的城市中心，而且以新的方式與公民、企業和非營利組織建立聯系。”

該公司表示，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BeeSmartCity認為，一個城市要想“成為真正的智慧城市或社區”，需要“在六個關鍵的戰略行動領域推進：智慧政府、智慧經濟、智慧環境、智慧生活、智慧移動性和智慧人”。

其他人則關注使用物聯網架構和互聯技術的結果。

Gartner分析師BettinaTratzRyan告訴TechRepublic：“我們對智慧城市的定義是，如何提高優化某些技術、運營或基礎設施的效率。”如何開始彼此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。上下文服務，你不只是看一個公民，而是看一個人與個人的需要或商業團體與非常具體的需要。這就是智慧城市。”

利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，從停車位是否空位到經過某個點的人數。

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，或者是否會根據附近的行人流量導致路燈變暗或變亮。

基礎設施和國防集團泰利斯(Thales)指出：“市政府正在利用蜂窩和低功耗廣域(LPWAN)無線技術來連接和改善居民和游客的基礎設施、效率、便利性和生活質量。”

例如，該公司指出，“聯網的紅綠燈接收來自傳感器和汽車的數據，調整信號燈的節奏和計時，以響應實時交通，減少道路擁堵。”

網絡技術供應商愛立信(Ericsson)負責戰略、營銷和傳播的副總裁埃斯梅拉爾達?斯瓦茨(EsmeraldaSwartz)表示，智能停車是整個架構發揮作用的一個明顯例子。

“如果你想想交通擁堵的最大原因之一，那就是人們，無論是居民還是游客，開車到處找停車位，”斯沃茨告訴TechRepublic。“現在，通過一個移動應用程序，通過安裝在停車位上的傳感器，你就能確切地知道要去哪里，你不必到處搜索，試圖找到一個開放的停車位。正是那些我們認為理所當然的簡單事情，改善了與普通城市服務的互動。”

Swartz提到的另一個例子是廢物管理。她說:“想想把傳感器技術應用到智能廢物容器上。”“它知道什么時候垃圾會撞到容器中間。它將垃圾壓縮，當垃圾到達頂部并滿了時，它會通知城市衛生部門，是時候收集垃圾了。”

如果沒有物聯網架構來收集、整理和分析數據，這些應用程序及其好處都不可能實現。