什么是物联网架构,它如何赋能智慧城市?

  现在似乎很明显——随着智慧城市在全国乃至世界范围内扩散和成熟——但如果没有物联网,智慧城市就不会那么聪明。他们不会为居民或市政府创造价值。

什么是物联网架构,它如何赋能智慧城市?

  城市中可以变得“智能”的事物,从停车场到路灯、交通、能源、健康、建筑和环境,只有通过物联网架构才能变得如此。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让智慧城市取得成功。

  除了政府的参与,实现智慧城市应用所需的技术既是基础又是基础。正如SmartCitiesConnect所指出的,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,否则连接的设备的效用有限)。该网站解释说:“杆子上的设备几乎没有任何意义,除非它正在交换和生成信息(数据、视频等)。”

  根据研究公司Frost&Sullivan11月发布的预测,智慧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年将从2019年的960亿美元跃升至3270亿美元。为了实现这一点,市政府将需要继续投资于他们的物联网架构。

  什么是物联网架构?

  物联网应用程序可以被描述为,正如微软在其网站上所指出的那样,“作为事物(设备)发送产生洞察力的数据。这些见解会产生改进业务或流程的行动。”

  这家软件公司补充说:“一个例子是发送温度数据的引擎(东西)。此数据用于评估引擎是否按预期执行(洞察力)。洞察力用于主动确定发动机维护计划(行动)的优先级。”

  该操作在称为物联网架构的框架内运行。工业物联网公司DigiInternational的销售工程师亚历克·扬克(AlecJahnke)在该公司的一篇博客文章中写道:“物联网系统架构通常被描述为一个由四个阶段组成的过程,在这个过程中,数据从连接到‘物’上的传感器通过网络流动,最终到达企业数据中心或云进行处理、分析和存储”。

  “在物联网中,‘东西’可以是机器、建筑物甚至是人。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,这些指令或命令告诉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,”Jahnke补充道。“执行器可以做一些简单的事情,比如打开灯,或者在检测到即将发生的故障时关闭装配线。”

  正如微软和Digi所指出的,数据从设备通过网关流动,在边缘进行处理,然后在数据中心或云中进一步处理。

  物联网架构的4层是什么?

  不同的研究公司和供应商对物联网架构层有不同的名称,但它们通常细分如下:

  1.传感或感知层:

  这是物联网架构开始的地方。在这一层,传感器或执行器分别监视或控制某些物理对象。“传感器捕获有关过程状态或环境条件的数据,例如温度、湿度、化学成分、储罐中的液位、管道中的流体流量或装配线的速度等等,”Jahnke写道。“在某些情况下,传感器可能会检测到需要几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,例如,调整流体的流速或工业机器人的运动。”

  2.网络层:

  Jahnke表示,来自传感器或执行器的数据通过网络层发送,其中包括互联网网关和数据采集系统。“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,”他写道。“然后,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.数据处理或管理层:

  在数据被数字化和聚合后,“在进入数据中心或云之前,需要进行处理以进一步减少数据量,”Jahnke写道。数据可以在靠近设备的网络边缘进行预处理,这可能包括一些分析。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Microsoft所指出的,此时数据可以采用两条路径。在微软的术语中,一个是“热路径”,它在遥测数据到达时近乎实时地对其进行分析。数据在边缘以极低的延迟进行处理,局部使用“蒸汽处理引擎”,输出可能会触发警报或被查询。根据微软的说法,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。冷路径通常处理大量数据,但结果不需要像热路径一样及时。在冷路径中,原始遥测数据被捕获,然后输入到批处理过程中。”

  数据的进一步分析可以在云或数据中心进行,“在那里可以组合来自多个现场站点/传感器的数据,以提供整个物联网系统的更广泛画面,并为IT和业务经理提供可操作的见解,”Jahnke说。

  4.应用层:

  在这一层,“特定行业和/或特定公司的应用程序可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,”Jahnke表示。“传入的数据可能表明对设备设置或其他优化过程的方式进行了理想的更改,形成了一个促进持续改进的循环。”

  什么是智慧城市?

  智慧城市究竟是什么,有一系列定义,但对基本标准没有统一的共识。

  “智慧城市是一个使用信息和通信技术(ICT)来提高运营效率、与公众共享信息并改善政府服务质量和公民福利的城市,”物联网议程网站说。

  咨询公司德勤指出,“360度智慧城市涵盖城市运营的方方面面,并使用技术来改善结果。智慧城市的数字基础设施为合作网络奠定了基础,所有合作伙伴都专注于一个目标:创建一个更智慧的城市。结果?一个不仅利用技术来改善自身运营的城市中心,而且以新的方式与公民、企业和非营利组织建立联系。”

  该公司表示,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BeeSmartCity认为,一个城市要想“成为真正的智慧城市或社区”,需要“在六个关键的战略行动领域推进:智慧政府、智慧经济、智慧环境、智慧生活、智慧移动性和智慧人”。

  其他人则关注使用物联网架构和互联技术的结果。

  Gartner分析师BettinaTratzRyan告诉TechRepublic:“我们对智慧城市的定义是,如何提高优化某些技术、运营或基础设施的效率。”如何开始彼此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。上下文服务,你不只是看一个公民,而是看一个人与个人的需要或商业团体与非常具体的需要。这就是智慧城市。”

  利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,从停车位是否空位到经过某个点的人数。

  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,或者是否会根据附近的行人流量导致路灯变暗或变亮。(子午物联网ziwuiot.com)

  基础设施和国防集团泰利斯(Thales)指出:“市政府正在利用蜂窝和低功耗广域(LPWAN)无线技术来连接和改善居民和游客的基础设施、效率、便利性和生活质量。”

  例如,该公司指出,“联网的红绿灯接收来自传感器和汽车的数据,调整信号灯的节奏和计时,以响应实时交通,减少道路拥堵。”

  网络技术供应商爱立信(Ericsson)负责战略、营销和传播的副总裁埃斯梅拉尔达?斯瓦茨(EsmeraldaSwartz)表示,智能停车是整个架构发挥作用的一个明显例子。

  “如果你想想交通拥堵的最大原因之一,那就是人们,无论是居民还是游客,开车到处找停车位,”斯沃茨告诉TechRepublic。“现在,通过一个移动应用程序,通过安装在停车位上的传感器,你就能确切地知道要去哪里,你不必到处搜索,试图找到一个开放的停车位。正是那些我们认为理所当然的简单事情,改善了与普通城市服务的互动。”

  Swartz提到的另一个例子是废物管理。她说:“想想把传感器技术应用到智能废物容器上。”“它知道什么时候垃圾会撞到容器中间。它将垃圾压缩,当垃圾到达顶部并满了时,它会通知城市卫生部门,是时候收集垃圾了。”

  如果没有物联网架构来收集、整理和分析数据,这些应用程序及其好处都不可能实现。

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