【智慧城市網(wǎng) 智慧城市】智慧城市不僅僅是一個概念或未來的夢想。智慧城市正在我們身邊發(fā)生。得益于極具創(chuàng)新性的云服務、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 技術和智能傳感器等產(chǎn)品的大量研發(fā)，很多智慧城市解決方案已經(jīng)比較成熟，并得到廣泛的實施應用。近年來基于路燈桿開發(fā)的城市物聯(lián)網(wǎng)和云計算相結合的智慧城市解決方案即是一個很好的例子。
基于路燈城市物聯(lián)網(wǎng)，又稱智慧路燈物聯(lián)網(wǎng)，因具有泛在性和實用性，在我國的智慧城市建設中逐步得到各級政府的認同和發(fā)展。全國各級政府正在利用路燈桿、5G網(wǎng)絡和低功率廣域 (LPWAN) 無線技術相結合構建智慧路燈物聯(lián)網(wǎng)，提升社會治理能力、公共服務水平、提高人們工作效率、便利性和生活質量。
基于本人多年的技術工作經(jīng)驗和頗長的國外生活體驗與觀察，在此和大家分享一下對智慧城市的理解和有關建設運營方面問題的思考，供大家參考和指正。
1.什么是智慧城市？
智慧城市是一個框架，主要由信息通信技術 (ICT)和云數(shù)據(jù)處理技術組成，用于開發(fā)、部署和促進可持續(xù)發(fā)展的數(shù)字城市經(jīng)濟，以應對日益嚴峻的城市化挑戰(zhàn)。
智慧城市是“雙碳”目標實現(xiàn)的重要抓手。十四五”開啟中國綠色發(fā)展新篇章，“綠色化”與“數(shù)字化”“智能化”的協(xié)同成為了“十四五”期間的重點發(fā)展方向，新型智慧城市建設成為“碳達峰、碳中和”目標實現(xiàn)的重要舉措。智慧路燈一方面通過合桿、合管、合網(wǎng)、合電、合系統(tǒng)進行集約化設計、施工從減的角度降低綜合投入，從而達到降低碳排放；另一方面運用新一代物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算等新技術全面支撐城市的動態(tài)發(fā)展，在原有設施的基礎上進行軟件系統(tǒng)升級、擴容從而做到增加應用、不加能耗實現(xiàn)碳中和 的達成、推動經(jīng)濟社會的系統(tǒng)性變革，為生態(tài)文明建設注入強大動力。
在物聯(lián)網(wǎng)的幫助下，社區(qū)可以改善能源分配、優(yōu)化城市道路照明、簡化垃圾收集、減少交通擁堵并改善空氣質量。人們可以使用智能手機、聯(lián)網(wǎng)汽車、智能家居等各種方式參與智慧城市生態(tài)系統(tǒng)。將設備和數(shù)據(jù)與城市的物理基礎設施和服務相配合，從而降低生活成本并提高城市發(fā)展的可持續(xù)性。
例如：
通過智慧路燈物聯(lián)網(wǎng)，路燈對城市道路照明優(yōu)化，根據(jù)時間和天氣自動調節(jié)照明時間和亮度，在滿足道路照明要求的情況下達到最小化的用電量消耗。
通過智慧路燈物聯(lián)網(wǎng)，市政部門可在燈桿上靈活掛載各種智能傳感設備采集城市運行數(shù)據(jù)(環(huán)境、安防、車流等)或發(fā)布市政信息(廣播及視頻宣傳等)。
交通部門通過智慧交通系統(tǒng)接收來自傳感器和汽車的數(shù)據(jù)，調節(jié)交通燈的信號切換時間，實現(xiàn)智慧交通管理，減少道路擁堵，提升交通安全。
聯(lián)網(wǎng)汽車可以與停車計時器和電動汽車 (EV) 充電座進行通信，并將駕駛員引導至最近的可用地點。
智能垃圾桶會自動將數(shù)據(jù)發(fā)送給城管，并根據(jù)需要及時安排收取時間，而不是僅靠預先計劃的時間表。
人們的智能手機已經(jīng)成為移動駕駛執(zhí)照和帶有數(shù)字憑證的*，從而加快并簡化了對城市和當?shù)卣盏脑L問；在抗疫期間，政府防疫部門通過手機采集的個人數(shù)據(jù)追蹤感染人員和可疑密接人員，及時隔離病源，這成為我國城市抗疫的最重要也是最有效的措施之一。
這些智慧城市技術共同提升和優(yōu)化了基礎設施、公共服務和公用事業(yè)水平。
2.為什么我們需要智慧城市？
城市化是一個永無止境的現(xiàn)象。如今，全球 54% 的人居住在城市，預計到 2050 年這一比例將達到 66%。隨著總體人口增長，城市化將在未來 30 年內全球范圍將新增 25 億人口。環(huán)境、社會和經(jīng)濟的可持續(xù)性必須要跟上這種對我們城市資源消耗的快速擴張的步伐。
2015 年 9 月，全球有193 個國家在聯(lián)合國就可持續(xù)發(fā)展目標 (SDG) 議程達成一致。解決全球氣候變暖問題已成為國際政治的最重要問題之一。要解決好這個問題，各國人民和地方政府需要有可快速實施的環(huán)保手段，而智慧城市技術對于成功實現(xiàn)這些目標至關重要。
3.物聯(lián)網(wǎng)技術如何讓城市更智能、更美好？
安全的無線連接和物聯(lián)網(wǎng)技術正在將城市生活的傳統(tǒng)元素(如路燈)轉變?yōu)榫哂袛U展功能的智慧路燈平臺。范圍可能包括集成太陽能并連接到基于云的集中控制系統(tǒng)，以及與該系統(tǒng)相連接的其他生態(tài)系統(tǒng)資產(chǎn)。智慧路燈解決方案已經(jīng)遠遠超出了簡單的照明需求。
例如，LED大屏會提醒通勤者注意塞車等交通問題，提供惡劣天氣警告，或在發(fā)生事故災害時及時提供提醒和引導。路燈桿上的監(jiān)控攝像頭可以監(jiān)測停車場和停車位，并通過信息屏和移動應用程序提醒和引導司機迅速地找到空停車位，有些桿還安裝有充電樁，可以給電動汽車充電。
但是這一切是如何集成在一起的呢？是什么讓智慧城市獲得成功？除了人、住宅、商業(yè)和傳統(tǒng)的城市基礎設施，智慧城市需要四個基本要素：
•無處不在的有線、無線智能設備及傳感器的連接
•開放、安全、有序的城市數(shù)據(jù)共享
•可以信賴的數(shù)據(jù)訪問安全性
•靈活的商業(yè)模式和可持續(xù)發(fā)展的數(shù)字經(jīng)濟
任何智慧城市應用程序的第一個組成部分是可靠、普遍的無線連接。雖然沒有萬能的無線系統(tǒng)，但不斷發(fā)展的低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 技術因其成本效率和普遍性而非常適合大多數(shù)智慧城市應用。這些技術包括 LTE Cat M、NB-IoT、LoRa、藍牙和其他一些有助于構建互聯(lián)城市的技術。5G技術的出現(xiàn)，作為主流無線技術進一步推動智慧城市發(fā)展，成為加速智慧城市新部署的分水嶺事件。
從歷史上看，政府、企業(yè)和個人都將他們的數(shù)據(jù)放在各自的口袋內，盡可能少地與他人共享。如今，開放數(shù)據(jù)正在重新定義數(shù)字城市。隱私問題和對安全漏洞的恐懼遠遠超過了共享信息的感知價值。然而，可持續(xù)發(fā)展智慧城市的一個關鍵推動因素，是復雜生態(tài)系統(tǒng)中的所有參與者可以共享信息，并將其與實時分析的上下文數(shù)據(jù)相結合，從而實現(xiàn)實時或及時的智能決策。多個部門必須合作，通過分析部門特定信息技術(IT)和運營技術 (OT) 系統(tǒng)之間實時共享的上下文信息來實現(xiàn)更好、可持續(xù)的應用成果。數(shù)據(jù)管理(以及對這些信息的訪問)是數(shù)字城市的支柱，是智慧城市的經(jīng)濟價值核心。
4.智慧城市的例子
△紐約市智慧城市
紐約市交通部的 Midtown in Motion 是一個擁堵管理系統(tǒng)，可將 Midtown 大道的出行時間縮短 10%。來自紐約市市長辦公室首席技術官的 NYCx 挑戰(zhàn)倡議邀請企業(yè)家、技術專家和技術專業(yè)人士參加公開競賽，并提出解決實際城市需求的大膽想法，例如污染、收入不平等和交通(站點關閉)。
LinkNYC提供免費的超高速 Wi-Fi、電話、設備充電和用于訪問城市服務、地圖和方向的平板電腦。這是一個獨特的通信網(wǎng)絡，取代了布朗克斯、布魯克林、曼哈頓、皇后區(qū)和史泰登島的公用電話。
Cyber NYC是紐約市主導網(wǎng)絡安全的戰(zhàn)略投資。它旨在發(fā)展紐約市的網(wǎng)絡安全勞動力，幫助公司推動創(chuàng)新并建立網(wǎng)絡和社區(qū)空間。
MyNYCHA 移動應用程序和門戶網(wǎng)站允許公共住房居民在線管理服務。它涉及紐約市的 300 多個公共開發(fā)項目。MyNYCHA 于 2015 年推出，是一項免費服務，將維修過程交到居民手中。居民可以在線提交、安排和管理工作票。他們還可以訂閱開發(fā)中斷警報、查看檢查預約并支付租金。
紐約市的自動水表：自動抄表系統(tǒng)由連接到各個水表的小型設備組成。他們將每日讀數(shù)發(fā)送到計算機計費系統(tǒng)。
My DEP Account 讓紐約人可以在家中追蹤消費情況。該系統(tǒng)消除了水表讀取器訪問場所的需要。它使環(huán)境保護部能夠更密切地監(jiān)控全市用水量，更有效地管理城市的供水系統(tǒng)。
紐約的數(shù)據(jù)報告——Open Data for All——提供了由當?shù)馗鳈C構發(fā)布的免費公共數(shù)據(jù)。該工具為人們打開數(shù)據(jù)并且得以在他們的社區(qū)中發(fā)揮作用——包括教育工作者、學生、藝術家、建筑商、小企業(yè)主、倡導者、記者、社區(qū)委員會成員。這也意味著為紐約市更安全、更清潔、更公平的 300,000 名工人提供開放數(shù)據(jù)。
△阿姆斯特丹智慧城市
阿姆斯特丹是一個鏈接良好的智慧城市的光輝典范，它通過打開數(shù)據(jù)保險庫獲得回報。智慧城市計劃始于 2009 年，包括 170 多個項目。它還與開發(fā)人員等感興趣的各方共享交通和運輸數(shù)據(jù)，然后開發(fā)人員創(chuàng)建鏈接到城市交通系統(tǒng)的地圖應用程序。
現(xiàn)在，在城市中導航對所有人來說都是輕而易舉的事。還有更多，該市建造了稱為“機器人船”的自動送貨船，以保持貨物及時運輸。它還支持了一個漂浮房屋村莊項目，以可持續(xù)的節(jié)能替代方案解決城市的過度擁擠問題，社區(qū)內自己生產(chǎn)電力，家庭直接從河流中獲取水，并在他們的水箱中過濾。
如果沒有共享數(shù)據(jù)，這一切都是不可能的。城市數(shù)據(jù)可供所有人在線獲取是智慧城市發(fā)展成功的核心。
5.智慧城市能否得到保護和信任？
在數(shù)字城市中，聯(lián)網(wǎng)攝像頭、智能道路系統(tǒng)和公共安全監(jiān)控系統(tǒng)可以提供額外的保護和緊急支持，以便在需要時幫助市民。但是如何保護智慧城市本身免受漏洞影響呢？我們如何防御黑客攻擊、網(wǎng)絡攻擊和數(shù)據(jù)盜竊？在多個參與者共享信息的城市中，我們如何相信參與者就是他們所說的那個人？我們如何知道他們報告的數(shù)據(jù)是真實準確的？
答案在于物理數(shù)據(jù)保險庫以及強大的身份驗證和管理解決方案。智慧城市只有在我們能夠信任的情況下才能發(fā)揮作用。
6.智慧城市解決方案的四個核心安全目標
所有生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴——政府、企業(yè)、軟件供應商、設備制造商、能源供應商和網(wǎng)絡服務供應商都必須盡其所能，整合符合四個核心安全目標的解決方案：
可用性：如果沒有可操作、實時和可靠的數(shù)據(jù)訪問，智慧城市就無法蓬勃發(fā)展。如何收集、提煉和共享信息至關重要，安全解決方案必須避免對可用性產(chǎn)生不利影響。
完整性：智慧城市依賴于可靠和準確的數(shù)據(jù)。必須采取措施確保數(shù)據(jù)準確且不受操縱。
機密性：收集、存儲和分析的一些數(shù)據(jù)將包括有關消費者本身的敏感細節(jié)。必須采取措施防止未經(jīng)授權泄露敏感信息。
問責制：系統(tǒng)的用戶必須對自己的行為負責。他們與敏感系統(tǒng)的交互應被記錄并與特定用戶相關聯(lián),這些日志應該難以偽造并具有可靠的完整性保護。必須將強大的身份驗證和管理解決方案集成到生態(tài)系統(tǒng)中，以確保數(shù)據(jù)僅與授權方共享，以實現(xiàn)這些安全核心目標。
這些解決方案還可以保護后端系統(tǒng)免受入侵和黑客攻擊。當然，最終越來越多的數(shù)字安全問題只能通過立法來解決。
7.智慧城市下的經(jīng)濟模式
在物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市時代，數(shù)據(jù)就是新石油。為了使智慧城市蓬勃發(fā)展，我們需要建立可持續(xù)的商業(yè)模式，以促進所有生態(tài)系統(tǒng)參與者的成功。智慧城市應用軟件必須融入物聯(lián)網(wǎng)解決方案的結構中，以使所有生態(tài)系統(tǒng)貢獻者受益；這包括原始設備制造商、開發(fā)商、集成商、政府等。每個成員的知識產(chǎn)權都需要得到重視和獎勵。
訂閱軟件功能支持新的商業(yè)模式，允許每個貢獻者從他們對生態(tài)系統(tǒng)的貢獻中提取價值?；谟嗛喌哪Ｐ吞峁┝艘环N將硬件和軟件貨幣化以構建智能基礎設施并分散費用的方法，從而擺脫大量的一次性基建投資支出。例如，MRI 掃描儀等昂貴的醫(yī)療設備可以按每次掃描成本出售，而不是作為醫(yī)院的一次性預付費用。這為醫(yī)院和供應商創(chuàng)造了雙贏的局面。
很快有一天，城市將為車主提供負擔得起的車隊訂閱服務，車主可以從一系列自定義選項中進行選擇。此舉可以從根本上減少交通事故并優(yōu)化交通模式和拼車。
隨著城市地區(qū)的不斷擴大和發(fā)展，智慧城市技術正在發(fā)展，同時增強可持續(xù)性并更好地為人類服務已引起各國重視。通過利用普遍的連接性、開放數(shù)據(jù)、端到端安全性和軟件貨幣化解決方案，我們可以滿足不斷變化的智慧城市需求，從而為所有生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴提供顯著改善的體驗。
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