智慧城市发展中的新兴技术应用

智能传感器、通用平台、信息和通信技术(ICT)、物联网(IoT)、能源收集、云计算和开源技术的结合,造就了更好的智慧城市发展。

  城市化是一个快速增长的现象。根据联合国的估计,到2050年,世界人口的三分之二将生活在城市地区。所有这些都需要发展以环境、社会和经济可持续性为后盾的智能城市计划,以上将严重影响全球城市资源的快速扩张。

  在最近的众多技术飞跃中,5G技术的出现必将对智能城市的发展产生革命性的影响。它将加速与下一代网络(NGN)兼容的智能传感器、通用平台、信息和通信技术(ICT)、物联网(IoT)、能源收集、云计算和开源技术的结合。

  让我们来看看一些新的技术进步,它们有望促进更智能、更安全、更清洁的城市的发展。

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  一 智能传感器

  智能传感器用于监测环境污染等参数。智能传感器是一个通用的接口平台,与物联网框架一起设计和开发,不仅是环境监测领域的一个突破,而且在智能家居、可穿戴设备、智能垃圾管理、智能电子计量、智能供水、智能交通控制等智能城市的许多领域都有突破,智能电网和远程医疗保健应用。

  从智能传感器中提取和处理数据,以实现与城市生活的日常方面相关的创新程序或解决方案,如电线杆、水线、公交车、红绿灯等,传感器通过远程访问云计算将数据提供给更广泛的社区。

  由于智能传感器依赖于用于传输数据的无线链路的电力,因此能源效率和安全性是优先考虑的领域。现在,人们正在努力开发更安全的传感器,这种传感器既省电又易于控制和监控。智能城市解决方案提供商、系统集成商、软件/芯片设计师正齐心协力,以满足对低功耗芯片和更安全传感器的需求。这些都为智能城市提供了广泛的新应用,将有助于改善基础设施和服务。

  微芯片、模拟设备(ADI)和NXP是一些芯片制造商,他们正积极致力于开发更好的芯片设计,以满足电池低功耗应用的要求。制造商正在生产许多由微控制器单元(MCU)驱动的电池驱动的智能传感器。

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  二 无线连接和物联网技术

  可靠、普及的无线连接是智能城市的支柱之一。ICT框架本质上是一个由使用无线技术和云传输数据的连接对象和机器组成的智能网络。物联网应用有助于社区改善能源分配、简化垃圾收集、减少交通拥堵、并提高空气质量。

  城市、企业和市民可以通过基于云的物联网应用程序做出更好的决策,从而提高生活质量,这些应用程序可以实时接收、分析和管理数据。

  在创新的物联网解决方案的帮助下,各国政府正在利用蜂窝和低功耗广域网(LPWAN)技术连接和改善基础设施、效率、便利性以及居民和游客的生活质量。LPWAN技术正在迅速发展,以实现成本效益和普遍性。LTE-Cat-M、NB-IoT、LoRa、蓝牙等技术都为智能城市的构建做出了贡献。

  智能手机和移动设备,以及联网的汽车和家庭,帮助市民以各种方式参与智能城市生态系统。通过将设备和数据与城市的物理基础设施和服务配对,可以降低成本并提高可持续性。

  城市生活中的传统元素,如路灯,可以转化为具有扩展功能的下一代智能照明平台。联网的汽车可以与停车计时器和电动汽车充电站进行通信,并将驾驶员引导至最近的可用开放地点。甚至很快就能从灯柱上充电了。

  进一步的计划包括整合太阳能和连接到基于云的中央控制系统,该系统连接到生态系统中的其他资产。大功率嵌入式LED可以提醒通勤者交通问题,提供恶劣天气和事故警告。传感器和汽车调整光速和时间,帮助连接的交通灯接收数据,以响应实时交通,从而减少道路拥挤。

  三 智能扬声器

  电池供电的语音控制智能扬声器具有超低功耗(主备)和实时响应的特点,选择合适的闪存结构,可以优化其性能和成本。

  由于用户需要更长的电池寿命,电池供电的智能音箱在闲置状态下必须具有超低能耗,一旦用户说出他们的命令,他们也必须立即做出响应。但是,智能扬声器只有在保持足够低的平均功耗,使其能够使用电池时才能有效,它们不需要一直连接到外部电源,因此,一个高效的人工智能系统势在必行。

  由于实时人工智能算法需要大量的CPU马力,因此需要一个大而强大的CPU和大量的内存。而且,由于用户希望电池寿命长,系统必须具有超低能耗,而人工智能算法则试图快速检测唤醒词。一旦用户说出他们的命令,设备必须能够提供即时响应。

  只有一个CPU核心和一个内存系统无法满足这些要求。解决方案是使用两个或多个内核,使用不同的存储系统。它可以是两个独立的MCU或一个具有多核CPU、一个MCU、一个AI加速器、一个GPU或任何此类组合的单芯片片上系统(SoC)。这些系统需要的内存范围从几百兆字节到几十亿字节不等,不同的是,这些系统仅限于处理一些需要更少内存的口头命令。

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  四 安全、隐私和其他问题

  智能城市的市民可以在需要时通过连接摄像头、智能道路系统和公共安全监控系统获得额外的保护和紧急支持。此外,城市规划者可以利用普及连接、开放数据、端到端安全和软件货币化解决方案,调整不断变化的智能城市需求,为生态系统中的所有合作伙伴提供更好的体验。

  为了抵御黑客攻击、网络攻击和数据盗窃,智能城市需要物理数据仓库和强大的身份验证和身份管理解决方案。

  所有生态系统合作伙伴——政府、企业、软件提供商、设备制造商、能源提供商和网络服务提供商——都迫切需要整合符合核心安全目标的解决方案。

  一个智能城市如果没有可操作、实时和可靠的数据访问,就无法蓬勃发展。安全解决方案必须避免负面影响,因此如何收集、提取和共享信息变得至关重要。

  由于智能城市依赖可靠、准确的数据,因此需要采取措施确保数据的准确性和不受操纵。它还需要采取措施,防止未经授权泄露有关数据使用者的敏感细节。

  此外,用户与敏感系统的交互应该很难伪造,并且具有可靠的完整性保护。为了确保只与授权方共享数据,需要将强大的身份验证和ID管理解决方案集成到生态系统中。这些措施还保护后端系统免受入侵和黑客攻击。

  生态系统中的所有参与者共享信息,并将其与实时分析和处理的上下文数据相结合。智能城市需要解决共享信息过程中的隐私问题和对安全漏洞的恐惧。因此,通过分析实时的、特定于部门的信息,在操作技术系统之间共享,各个部门获得更好的、可持续的结果变得至关重要。

  毫无疑问,智能城市的未来是非常有希望的,但所有这些问题仍然必须解决,以便为安全可靠的网络连接提供一个更好的可扩展平台。在预算、资源和持续软件升级方面的限制是影响智能城市实施的其他问题。解决这些问题的办法是开发更智能的技术和更有效的使用,以防止成本超支。关键是在没有大量投资的情况下开发重要的技术平台和物联网解决方案。

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