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(wù)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)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(yīng)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(jié)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(shè)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(luò)和低功率廣域(LPWAN)無線技術(shù)相結(jié)合構(gòu)建智慧路燈物聯(lián)網(wǎng)，提升社會治理能力、公共服務(wù)水平、提高人們工作效率、便利性和生活質(zhì)量。
基于本人多年的技術(shù)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(guān)建設(shè)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(shù)(ICT)和云數(shù)據(jù)處理技術(shù)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(yīng)對日益嚴(yán)峻的城市化挑戰(zhàn)。
智慧城市是“雙碳”目標(biāo)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(shè)成為“碳達峰、碳中和”目標(biāo)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(shè)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(shù)全面支撐城市的動態(tài)發(fā)展，在原有設(shè)施的基礎(chǔ)上進行軟件系統(tǒng)升級、擴容從而做到增加應(yīng)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(shè)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(zhì)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(shè)備和數(shù)據(jù)與城市的物理基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)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(diào)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(shè)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(diào)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(dǎo)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(yù)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)字憑證的身份證，從而加快并簡化了對城市和當(dāng)?shù)卣?wù)的訪問；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(shù)共同提升和優(yōu)化了基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)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(yù)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(nèi)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(biāo)(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(shù)對于成功實現(xiàn)這些目標(biāo)至關(guān)重要。
3.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shù)正在將城市生活的傳統(tǒng)元素(如路燈)轉(zhuǎn)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?xí)嵝淹ㄇ谡咦⒁馊嚨冉煌▎栴}，提供惡劣天氣警告，或在發(fā)生事故災(zāi)害時及時提供提醒和引導(dǎo)。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(yīng)用程序提醒和引導(dǎo)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(chǔ)設(shè)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(shè)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(yīng)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(shù)因其成本效率和普遍性而非常適合大多數(shù)智慧城市應(yīng)用。這些技術(shù)包括LTE Cat M、NB-IoT、LoRa、藍牙和其他一些有助于構(gòu)建互聯(lián)城市的技術(shù)。5G技術(shù)的出現(xiàn)，作為主流無線技術(shù)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(nèi)，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(guān)鍵推動因素，是復(fù)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(jié)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(shù)(IT)和運營技術(shù)(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(yīng)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(shù)官的NYCx挑戰(zhàn)倡議邀請企業(yè)家、技術(shù)專家和技術(shù)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(guān)閉)。
LinkNYC提供免費的超高速Wi-Fi、電話、設(shè)備充電和用于訪問城市服務(wù)、地圖和方向的平板電腦。這是一個獨特的通信網(wǎng)絡(luò)，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(dǎo)網(wǎng)絡(luò)安全的戰(zhàn)略投資。它旨在發(fā)展紐約市的網(wǎng)絡(luò)安全勞動力，幫助公司推動創(chuàng)新并建立網(wǎng)絡(luò)和社區(qū)空間。
MyNYCHA移動應(yīng)用程序和門戶網(wǎng)站允許公共住房居民在線管理服務(wù)。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(wù)，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(yù)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(shè)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(dāng)?shù)馗鳈C構(gòu)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(xué)生、藝術(shù)家、建筑商、小企業(yè)主、倡導(dǎo)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(yīng)用程序。
現(xiàn)在，在城市中導(dǎo)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(nèi)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?nèi)绾畏烙诳凸簟⒕W(wǎng)絡(luò)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?nèi)绾蜗嘈艆⑴c者就是他們所說的那個人？我們?nèi)绾沃浪麄儓蟾娴臄?shù)據(jù)是真實準(zhǔn)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(biāo)
所有生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴——政府、企業(yè)、軟件供應(yīng)商、設(shè)備制造商、能源供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商都必須盡其所能，整合符合四個核心安全目標(biāo)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(guān)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(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。必須采取措施確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(guān)消費者本身的敏感細節(jié)。必須采取措施防止未經(jīng)授權(quán)泄露敏感信息。
問責(zé)制：系統(tǒng)的用戶必須對自己的行為負責(zé)。他們與敏感系統(tǒng)的交互應(yīng)被記錄并與特定用戶相關(guān)聯(lián),這些日志應(yīng)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(quán)方共享，以實現(xiàn)這些安全核心目標(biāo)。
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(dāng)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(yīng)用軟件必須融入物聯(lián)網(wǎng)解決方案的結(jié)構(gòu)中，以使所有生態(tài)系統(tǒng)貢獻者受益；這包括原始設(shè)備制造商、開發(fā)商、集成商、政府等。每個成員的知識產(chǎn)權(quán)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(gòu)建智能基礎(chǔ)設(shè)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(shè)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(yù)付費用。這為醫(yī)院和供應(yīng)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(dān)得起的車隊訂閱服務(wù)，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(shù)正在發(fā)展，同時增強可持續(xù)性并更好地為人類服務(wù)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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