智慧城市的十大新興技術(shù)

智慧城市的十大新興技術(shù)

“物聯(lián)網(wǎng)”一詞始于1999年，始于20世紀(jì)90年代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)由物理設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，其與環(huán)境、交通、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、教育、社會(huì)等領(lǐng)域相互作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來(lái)30年，城市人口將增長(zhǎng)10%以上，到2050年，城市人口將增長(zhǎng)70%以上。傳感器、執(zhí)行器和移動(dòng)設(shè)備等數(shù)字設(shè)備的使用正在急劇擴(kuò)大。這些設(shè)備優(yōu)先處理工作，并與其他“物聯(lián)網(wǎng)”進(jìn)行交互。物聯(lián)網(wǎng)加速了企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)、醫(yī)藥機(jī)構(gòu)和消費(fèi)者應(yīng)用的創(chuàng)建。

智慧城市將在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療保健、交通管理、閃電、能源領(lǐng)域等各個(gè)領(lǐng)域采用這種智能技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的幫助下，物聯(lián)網(wǎng)將解決發(fā)達(dá)城市的主要問(wèn)題，這些城市的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)施快速發(fā)展，確保了智慧城市的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別是供水、電力服務(wù)、交通燈、照明、醫(yī)療保健系統(tǒng)等基本城市系統(tǒng)。

以下是對(duì)智能城市的新興技術(shù)進(jìn)行了快速概述。

智慧農(nóng)業(yè)

智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)已成為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的有力支撐。這項(xiàng)技術(shù)依賴(lài)于各種智慧農(nóng)業(yè)設(shè)備、創(chuàng)新和應(yīng)用。智慧農(nóng)業(yè)負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，采用有助于評(píng)估土壤濕度、有用物質(zhì)百分比、土壤中除草劑百分比以及分析土壤種植能力的技術(shù)。土地面積越大，智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用就越重要。智慧農(nóng)業(yè)利用現(xiàn)代技術(shù)的概念來(lái)提高產(chǎn)品的產(chǎn)量、數(shù)量和質(zhì)量，幫助農(nóng)民完成艱巨的任務(wù)，并監(jiān)控農(nóng)場(chǎng)、設(shè)備和作物。智慧農(nóng)業(yè)的基本概念是云計(jì)算、霧計(jì)算和邊緣計(jì)算。

云計(jì)算是一種計(jì)算范式，用于將任何事物提供為服務(wù)，從而使服務(wù)虛擬化、匯集、共享，并且可以以最少的管理工作快速配置和發(fā)布。云計(jì)算的主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程存儲(chǔ)、在線(xiàn)農(nóng)業(yè)專(zhuān)家咨詢(xún)、天氣預(yù)報(bào)、土地記錄自動(dòng)化等。

霧計(jì)算是一個(gè)高度虛擬化的平臺(tái)，在終端設(shè)備和傳統(tǒng)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心之間提供計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，通常位于網(wǎng)絡(luò)邊緣，但不限于此。簡(jiǎn)而言之，霧計(jì)算支持處理無(wú)人機(jī)、傳感器、計(jì)算機(jī)設(shè)備、機(jī)器和用戶(hù)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。

邊緣計(jì)算是指允許在網(wǎng)絡(luò)邊緣對(duì)代表云服務(wù)的下游數(shù)據(jù)和代表物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的上游數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算的支持技術(shù)。邊緣計(jì)算主要應(yīng)用于害蟲(chóng)識(shí)別、農(nóng)產(chǎn)品溯源、智能管理等農(nóng)業(yè)應(yīng)用。

基于云、霧和邊緣計(jì)算的農(nóng)業(yè)適用于動(dòng)物、農(nóng)作物、溫室、灌溉、土壤和天氣管理。此外，這項(xiàng)技術(shù)有助于監(jiān)測(cè)動(dòng)物、分析其行為、控制農(nóng)藥用量、分析環(huán)境條件、分析物流（運(yùn)輸和商業(yè)）、估計(jì)作物生長(zhǎng)以及監(jiān)測(cè)空氣和水。

智能建筑

智能建筑具有室內(nèi)舒適性、能源安全性、舒適性和可持續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)。智能建筑可以構(gòu)建用于氣候控制、安全系統(tǒng)、能源監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、供暖系統(tǒng)、通風(fēng)和照明的設(shè)備系統(tǒng)。智能建筑的主要解決方案是蜂窩。蜂窩具有靈活性強(qiáng)、一個(gè)系統(tǒng)、部署方便等特點(diǎn)。

蜂窩采用完全分布式架構(gòu)，沒(méi)有中心，也不依賴(lài)固定拓?fù)?。智能?jié)點(diǎn)僅與鄰居進(jìn)行通信。智能節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)后，所有本地和全局協(xié)作任務(wù)都在本地網(wǎng)絡(luò)中完成，無(wú)需遠(yuǎn)程中心。一般的分布式應(yīng)用可以使智能節(jié)點(diǎn)為操作任務(wù)生成所需的拓?fù)?。這樣，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中支持即插即用功能，即新的節(jié)點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)地加入通信網(wǎng)絡(luò)。此外，得益于拓?fù)渚S護(hù)機(jī)制，即使由于節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致原有的通信拓?fù)浒l(fā)生變化，系統(tǒng)也能自動(dòng)生成新的拓?fù)?，而不?huì)崩潰。這顯著提高了系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。

智能交通燈系統(tǒng)

智能交通燈系統(tǒng)提高了道路安全，優(yōu)化了交通擁堵，控制了交通流量，創(chuàng)建了秩序系統(tǒng)，并允許安全過(guò)馬路?！爸悄芙煌艨刂葡到y(tǒng)”一詞是指利用傳感器和算法來(lái)控制和優(yōu)化車(chē)輛交通。實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)分析，使系統(tǒng)能夠微調(diào)交通燈并改善交通流量，從而最大限度地減少擁堵，并最大限度地提高安全性?？刂葡到y(tǒng)可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型和優(yōu)化技術(shù)，來(lái)減少行駛時(shí)間或找到各種交通信號(hào)參數(shù)之間的關(guān)系。智能交通燈控制系統(tǒng)通常比傳統(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)更先進(jìn)、更復(fù)雜。

智能停車(chē)

智能停車(chē)系統(tǒng)將有望解決現(xiàn)代城市的停車(chē)位分配問(wèn)題。智慧停車(chē)系統(tǒng)是智慧城市概念中的一個(gè)重要難題。主要問(wèn)題是發(fā)達(dá)地區(qū)和人口稠密地區(qū)停車(chē)位稀缺。該系統(tǒng)包括各種智能停車(chē)工具、應(yīng)用和傳感器。在研究中描述了各種智能停車(chē)系統(tǒng)調(diào)查。有諸如采用基于云的平臺(tái)來(lái)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和處理設(shè)施的調(diào)查。多智能體系統(tǒng)使用智能體網(wǎng)絡(luò)在駕駛員和智能停車(chē)系統(tǒng)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)?；跓o(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)，提出一種基于傳感器和執(zhí)行器的自動(dòng)停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)。

智能家居

智能家居產(chǎn)品呈現(xiàn)出智能家居平臺(tái)的快速發(fā)展。例如，Amazon Alexa，以Alexa智能產(chǎn)品為核心，提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)智能家居產(chǎn)品連接的平臺(tái)。另一個(gè)例子是Panasonic，其提供了一個(gè)控制空調(diào)的平臺(tái)。Google創(chuàng)建了Fuchsia OS，Huawei創(chuàng)建了Harmony OS。智能家居包括對(duì)照明、門(mén)窗等電器的家庭控制。使用智能家居產(chǎn)品的主要目標(biāo)是創(chuàng)造更舒適的家居環(huán)境，并提供強(qiáng)大的安全系統(tǒng)。

智能廢物管理

智能廢物管理包括有機(jī)廢物和可回收廢物的分離、智能垃圾箱、廢物監(jiān)控和跟蹤、廢物分類(lèi)機(jī)器人、塑料熱解以及區(qū)分化石和現(xiàn)代材料。這樣的系統(tǒng)肯定會(huì)涉及到人工智能。在廢物物流中使用人工智能，可以減少運(yùn)輸距離最多36.8%，節(jié)省成本最多13.35%，節(jié)省時(shí)間最多28.22%。人工智能可以識(shí)別和分類(lèi)廢物，準(zhǔn)確率從72.8%到99.95%不等。人工智能與化學(xué)分析相結(jié)合，提高了廢物熱解、碳排放估算和能源轉(zhuǎn)換。

人工智能在廢物管理方面非常發(fā)達(dá)。此類(lèi)技術(shù)在奧地利、德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、新加坡、韓國(guó)、日本、新西蘭和加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家得到應(yīng)用。這些國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施廢物管理智能技術(shù)，以最大限度地提高資源利用率、效率和回收機(jī)會(huì)。人工智能在固體廢物分類(lèi)和處理方面尤其值得推薦。智能廢物管理優(yōu)化物流和運(yùn)輸，識(shí)別和減少非法傾倒，使用智能垃圾箱系統(tǒng)的廢物分類(lèi)機(jī)器人，基于傳感器的廢物監(jiān)測(cè)，廢物產(chǎn)生的預(yù)測(cè)模型，識(shí)別固體廢物中的生物和化石碳，并優(yōu)化熱解。

區(qū)塊鏈與智慧城市

先進(jìn)技術(shù)加速了智慧城市的發(fā)展。區(qū)塊鏈可以定義為“一種數(shù)字化、去中心化和分布式的分類(lèi)賬，在這種分類(lèi)賬中，交易按時(shí)間順序進(jìn)行記錄和添加，以創(chuàng)建永久的、防篡改的記錄?！?/p>

在智慧城市中使用區(qū)塊鏈技術(shù)將提高透明度，并通過(guò)其交易不變性提供信任和問(wèn)責(zé)層。區(qū)塊鏈被認(rèn)為可以保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的通信，并提高智慧城市平臺(tái)的互操作性。區(qū)塊鏈技術(shù)將改善道路交通，減少能源消耗、優(yōu)化安全性，并最大限度地減少污染。這將帶來(lái)智能移動(dòng)、公共交通實(shí)時(shí)交通、支付服務(wù)、智能停車(chē)系統(tǒng)和電動(dòng)自行車(chē)跟蹤的好處。在醫(yī)療保健系統(tǒng)中，區(qū)塊鏈將用于醫(yī)療工作的去中心化，并提供對(duì)患者醫(yī)療記錄的實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)。

智能照明

智能照明是智慧城市的眾多創(chuàng)新之一。該系統(tǒng)可以借助低功耗LED，以及智能燈控制器和網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)還包括未來(lái)展望的Li-Fi、光遺傳學(xué)和6G。根據(jù)節(jié)能之外的研究，由于每個(gè)智能路燈都需要具備雙向通信能力，因此照明基礎(chǔ)設(shè)施將形成一個(gè)無(wú)處不在的全市通信網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)每個(gè)有智能燈具的地方。除了能夠獨(dú)立地遠(yuǎn)程控制每個(gè)燈具，以及遠(yuǎn)程監(jiān)控其功能參數(shù)(功耗、燈溫、電氣參數(shù))之外，這個(gè)廣泛的網(wǎng)絡(luò)還允許收集傳感器收集的數(shù)據(jù)(空氣污染、車(chē)輛交通、水淹等)，這些傳感器可能安裝在路燈上，或者由位于其周?chē)奈锫?lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)設(shè)備傳輸。

智能健康

智能健康設(shè)備的潛在用途是健康監(jiān)測(cè)（體內(nèi)和身體上的可穿戴設(shè)備可以檢測(cè)人體的人體活動(dòng)，監(jiān)測(cè)心臟活動(dòng)、血管和大腦工作，分析人體行為并測(cè)量健康狀況）、為患者提供健康信息支持（通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用或體內(nèi)設(shè)備提醒患者按時(shí)服藥）、服務(wù)改進(jìn)（物聯(lián)網(wǎng)可以幫助連接急救車(chē)輛、識(shí)別事故嚴(yán)重程度并將事故位置發(fā)送給急救車(chē)輛）、收集信息數(shù)據(jù)分析（物聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備將生成大量健康數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析、挖掘或使用）。

各種智能手表、智能手環(huán)、智能應(yīng)用以及政府機(jī)構(gòu)在醫(yī)療保健應(yīng)用開(kāi)發(fā)中的廣泛發(fā)展，必然會(huì)竊取患者的隱私，因?yàn)闊o(wú)法保證這些個(gè)人數(shù)據(jù)會(huì)被黑客獲取。這一步非常敏感，因此在法律的幫助下改善數(shù)據(jù)隱私非常重要，并為那些不想使用電子健康應(yīng)用的人提出替代方案。

智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)技術(shù)是將電力行業(yè)帶入可靠性、可用性和效率新時(shí)代的手段。但同時(shí)，由于其數(shù)字化和用電安全方面的薄弱，這是一個(gè)滑坡。

智能電網(wǎng)的運(yùn)行包括使用軟件、硬件和技術(shù)，幫助電力企業(yè)識(shí)別，并立即糾正發(fā)電和需求之間的不平衡，以提高服務(wù)質(zhì)量、提高能源可靠性和降低成本。智能電網(wǎng)是通往智慧城市的一個(gè)過(guò)渡，其將使我們能夠連接所有的通信技術(shù)，因?yàn)楦鞣N應(yīng)用可以提供大量信息。電力系統(tǒng)的管理不僅需要人工智能工具的支持，還需要機(jī)械工具的支持。使用機(jī)械工具將有助于防止網(wǎng)絡(luò)攻擊的發(fā)生。由于智能電網(wǎng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸、感知和控制數(shù)據(jù)提出了很高的要求，以提高其在能源生產(chǎn)、傳輸和交付等方面的效率，因此很容易受到各種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)攻擊。

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