智慧城市的十大新興技術

智慧城市的十大新興技術

“物聯(lián)網”一詞始于1999年，始于20世紀90年代互聯(lián)網技術的發(fā)展。物聯(lián)網是一個由物理設備組成的網絡，其與環(huán)境、交通、農業(yè)、醫(yī)學、教育、社會等領域相互作用。據統(tǒng)計，未來30年，城市人口將增長10%以上，到2050年，城市人口將增長70%以上。傳感器、執(zhí)行器和移動設備等數(shù)字設備的使用正在急劇擴大。這些設備優(yōu)先處理工作，并與其他“物聯(lián)網”進行交互。物聯(lián)網加速了企業(yè)、政府機構、醫(yī)藥機構和消費者應用的創(chuàng)建。

智慧城市將在農業(yè)、醫(yī)療保健、交通管理、閃電、能源領域等各個領域采用這種智能技術。在物聯(lián)網應用的幫助下，物聯(lián)網將解決發(fā)達城市的主要問題，這些城市的基礎設施和設施快速發(fā)展，確保了智慧城市的關鍵環(huán)節(jié)，特別是供水、電力服務、交通燈、照明、醫(yī)療保健系統(tǒng)等基本城市系統(tǒng)。

以下是對智能城市的新興技術進行了快速概述。

智慧農業(yè)

智慧農業(yè)技術已成為傳統(tǒng)農業(yè)和現(xiàn)代農業(yè)的有力支撐。這項技術依賴于各種智慧農業(yè)設備、創(chuàng)新和應用。智慧農業(yè)負責農業(yè)現(xiàn)代化，采用有助于評估土壤濕度、有用物質百分比、土壤中除草劑百分比以及分析土壤種植能力的技術。土地面積越大，智能技術在農業(yè)領域的應用就越重要。智慧農業(yè)利用現(xiàn)代技術的概念來提高產品的產量、數(shù)量和質量，幫助農民完成艱巨的任務，并監(jiān)控農場、設備和作物。智慧農業(yè)的基本概念是云計算、霧計算和邊緣計算。

云計算是一種計算范式，用于將任何事物提供為服務，從而使服務虛擬化、匯集、共享，并且可以以最少的管理工作快速配置和發(fā)布。云計算的主要特點是數(shù)據采集、遠程存儲、在線農業(yè)專家咨詢、天氣預報、土地記錄自動化等。

霧計算是一個高度虛擬化的平臺，在終端設備和傳統(tǒng)云計算數(shù)據中心之間提供計算、存儲和網絡服務，通常位于網絡邊緣，但不限于此。簡而言之，霧計算支持處理無人機、傳感器、計算機設備、機器和用戶產生的大量數(shù)據。

邊緣計算是指允許在網絡邊緣對代表云服務的下游數(shù)據和代表物聯(lián)網服務的上游數(shù)據執(zhí)行計算的支持技術。邊緣計算主要應用于害蟲識別、農產品溯源、智能管理等農業(yè)應用。

基于云、霧和邊緣計算的農業(yè)適用于動物、農作物、溫室、灌溉、土壤和天氣管理。此外，這項技術有助于監(jiān)測動物、分析其行為、控制農藥用量、分析環(huán)境條件、分析物流（運輸和商業(yè)）、估計作物生長以及監(jiān)測空氣和水。

智能建筑

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

蜂窩采用完全分布式架構，沒有中心，也不依賴固定拓撲。智能節(jié)點僅與鄰居進行通信。智能節(jié)點聯(lián)網后，所有本地和全局協(xié)作任務都在本地網絡中完成，無需遠程中心。一般的分布式應用可以使智能節(jié)點為操作任務生成所需的拓撲。這樣，系統(tǒng)在運行過程中支持即插即用功能，即新的節(jié)點可以動態(tài)地加入通信網絡。此外，得益于拓撲維護機制，即使由于節(jié)點故障導致原有的通信拓撲發(fā)生變化，系統(tǒng)也能自動生成新的拓撲，而不會崩潰。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控制和優(yōu)化車輛交通。實時交通數(shù)據分析，使系統(tǒng)能夠微調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)可以使用機器學習模型和優(yōu)化技術，來減少行駛時間或找到各種交通信號參數(shù)之間的關系。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、更復雜。

智能停車

智能停車系統(tǒng)將有望解決現(xiàn)代城市的停車位分配問題。智慧停車系統(tǒng)是智慧城市概念中的一個重要難題。主要問題是發(fā)達地區(qū)和人口稠密地區(qū)停車位稀缺。該系統(tǒng)包括各種智能停車工具、應用和傳感器。在研究中描述了各種智能停車系統(tǒng)調查。有諸如采用基于云的平臺來提供數(shù)據存儲、管理和處理設施的調查。多智能體系統(tǒng)使用智能體網絡在駕駛員和智能停車系統(tǒng)之間進行協(xié)調?；跓o線射頻識別技術，提出一種基于傳感器和執(zhí)行器的自動停車場管理系統(tǒng)。

智能家居

智能家居產品呈現(xiàn)出智能家居平臺的快速發(fā)展。例如，Amazon Alexa，以Alexa智能產品為核心，提供一個實現(xiàn)智能家居產品連接的平臺。另一個例子是Panasonic，其提供了一個控制空調的平臺。Google創(chuàng)建了Fuchsia OS，Huawei創(chuàng)建了Harmony OS。智能家居包括對照明、門窗等電器的家庭控制。使用智能家居產品的主要目標是創(chuàng)造更舒適的家居環(huán)境，并提供強大的安全系統(tǒng)。

智能廢物管理

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

人工智能在廢物管理方面非常發(fā)達。此類技術在奧地利、德國、美國、英國、新加坡、韓國、日本、新西蘭和加拿大等發(fā)達國家得到應用。這些國家已經開始實施廢物管理智能技術，以最大限度地提高資源利用率、效率和回收機會。人工智能在固體廢物分類和處理方面尤其值得推薦。智能廢物管理優(yōu)化物流和運輸，識別和減少非法傾倒，使用智能垃圾箱系統(tǒng)的廢物分類機器人，基于傳感器的廢物監(jiān)測，廢物產生的預測模型，識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

先進技術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賬，在這種分類賬中，交易按時間順序進行記錄和添加，以創(chuàng)建永久的、防篡改的記錄?！?/p>

在智慧城市中使用區(qū)塊鏈技術將提高透明度，并通過其交易不變性提供信任和問責層。區(qū)塊鏈被認為可以保護敏感數(shù)據的通信，并提高智慧城市平臺的互操作性。區(qū)塊鏈技術將改善道路交通，減少能源消耗、優(yōu)化安全性，并最大限度地減少污染。這將帶來智能移動、公共交通實時交通、支付服務、智能停車系統(tǒng)和電動自行車跟蹤的好處。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，并提供對患者醫(yī)療記錄的實時訪問。

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絡連接來實現(xiàn)。這項技術還包括未來展望的Li-Fi、光遺傳學和6G。根據節(jié)能之外的研究，由于每個智能路燈都需要具備雙向通信能力，因此照明基礎設施將形成一個無處不在的全市通信網絡，到達每個有智能燈具的地方。除了能夠獨立地遠程控制每個燈具，以及遠程監(jiān)控其功能參數(shù)(功耗、燈溫、電氣參數(shù))之外，這個廣泛的網絡還允許收集傳感器收集的數(shù)據(空氣污染、車輛交通、水淹等)，這些傳感器可能安裝在路燈上，或者由位于其周圍的物聯(lián)網無線設備傳輸。

智能健康

智能健康設備的潛在用途是健康監(jiān)測（體內和身體上的可穿戴設備可以檢測人體的人體活動，監(jiān)測心臟活動、血管和大腦工作，分析人體行為并測量健康狀況）、為患者提供健康信息支持（通過物聯(lián)網應用或體內設備提醒患者按時服藥）、服務改進（物聯(lián)網可以幫助連接急救車輛、識別事故嚴重程度并將事故位置發(fā)送給急救車輛）、收集信息數(shù)據分析（物聯(lián)網健康設備將生成大量健康數(shù)據，并對其進行分析、挖掘或使用）。

各種智能手表、智能手環(huán)、智能應用以及政府機構在醫(yī)療保健應用開發(fā)中的廣泛發(fā)展，必然會竊取患者的隱私，因為無法保證這些個人數(shù)據會被黑客獲取。這一步非常敏感，因此在法律的幫助下改善數(shù)據隱私非常重要，并為那些不想使用電子健康應用的人提出替代方案。

智能電網

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

智能電網的運行包括使用軟件、硬件和技術，幫助電力企業(yè)識別，并立即糾正發(fā)電和需求之間的不平衡，以提高服務質量、提高能源可靠性和降低成本。智能電網是通往智慧城市的一個過渡，其將使我們能夠連接所有的通信技術，因為各種應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，還需要機械工具的支持。使用機械工具將有助于防止網絡攻擊的發(fā)生。由于智能電網對通信網絡的傳輸、感知和控制數(shù)據提出了很高的要求，以提高其在能源生產、傳輸和交付等方面的效率，因此很容易受到各種類型的網絡攻擊。

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