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扩展,而不是重建:智能城市的物联网迭代方法

发表于:2018-06-30



建造一个没有地基的房子只是堆积砖,偶尔添加一些砂浆。这样的活动的结果绝对不是一个房子 - 它是一个混乱的元素。这同样适用于建设智慧城市。在没有思维策略和精心设计的中央管理平台的情况下部署传感器几乎不会带来任何价值。另一方面,精心策划的智慧城市项目建立在坚实的基础之上 - 一个经过深思熟虑的管理平台 - 可以优化城市基础设施并快速评估影响在这篇文章中,我们分享了我们的物联网开发经验,并提供了构建智慧城市的迭代方法。

物联网开发

智能城市的物联网APP

智能城市使用物联网设备收集的数据来实现众多目标:

  • 优化道路交通

  • 增强公民的公共交通体验

  • 改善街道照明

  • 自动收集垃圾

  • 跟踪对健康环境至关重要的参数,例如水和空气污染水平

  • 提供公共安全等

用例范围非常多样化。他们共同的是实现模型。无论是自动化废物收集还是改善街道照明,您都必须从基础 - 基本智能城市平台开始。如果您希望在未来扩展基于物联网的智能城市解决方案,您可以使用新工具和新技术加强它,例如集成深度分析工具,开发用于与公民互动的用户APP等。我们已经提出了6个阶段遵循创建基于物联网的智能城市解决方案,留出扩展空间。

第一阶段:基于IoT的智能城市平台

要成功管理智能城市,您需要全面,功能和安全的物联网解决方案。精心设计的,它将允许未来增加额外的服务,而不会失去功能性能。一个基本的智能城市物联网解决方案包括4个组成部分:

  • 智能事物的网络

一个聪明的城市-任何物联网系统 -使用装有传感器和执行器的聪明事。传感器的直接目标是收集数据并将其传递到中央云管理平台。执行器允许设备动作 - 改变灯光,限制水流到管道泄漏等。例如,城市可以安装路面传感器来测量交通速度,并为交通灯配备执行器以远程改变灯光当有堵车时。

  • 网关

任何的IoT系统包括两个部分-的东西的IoT和网络节点“有形的”部分,以及所述云的一部分。数据不能简单地从一个部分传递到另一个部分。必须有门 - 场网关现场网关通过对数据进行预处理和过滤,在将数据移至云端之前,便于数据收集和压缩。所述 云网关确保字段网关和一个智能城市溶液的浊部分之间的安全数据传输。

  • 数据湖

数据湖的主要目的是为了存储数据。数据湖以原始状态保存数据。当数据需要有意义的见解时,它将被提取并传递到大数据仓库。

  • 大数据仓库 

大数据仓库是单个数据存储库。与数据湖不同,它只包含结构化数据。一旦数据的价值被定义,它就被提取,转换并加载到一个大的数据仓库中。此外,它还存储有关连接事件的上下文信息,例如安装传感器时,以及控制APP向设备执行器发送的命令。


阶段2:监控和基本分析

数据收集不是目的。为了有用和相关,需要分析数据。在分析和可视化时,大数据提供了有价值的见解。通过数据分析,您可以监控设备的环境并为控制APP设置规则(我们在第4阶段覆盖它们)以解决特定问题,例如减少交通拥堵,清空完整的废物容器,隔离水网系统中的泄漏,等等 

例如,一个城市部署了一个监测废物容器填充水平的传感器网络。此数据将传递到中央云管理平台,并在单个仪表板上进行处理和可视化。数据分析师使用可视化数据来优化废物收集路线和时间表。

另一个例子是空气质量监测。通过对CO,NO 2和灰尘传感器的数据进行分析和可视化,城市可以清楚地看到各区的空气污染情况。他们可以利用这些信息限制在特定时间内在受污染地区驾驶,并分析较长时间的数据,从而优化城市规划。此外,您还可以识别设备运行中的故障并安排预防性维护。

阶段3:深度分析

处理物联网生成的数据,您可以超越监控和识别模式和隐藏的相关性数据分析使用机器学习(ML)和统计分析等高级技术。通过连接的ML工具,您可以实现更多流程的自动化,例如,自动调整网格上的水分布,减轻交通堵塞,而无需警方干预等.ML算法分析存储在数据仓库中的历史传感器数据,以识别趋势,并根据它们创建预测楷模。控制APP使用模型将命令发送到物联网设备的执行器。它在实践中如何APP?

其中一个例子是智能交通控制系统。传统的交通灯被编程为在特定的时间段内显示特定的信号,而智能交通信号灯则能够根据交通情况调整信号的时间。ML算法分析历史传感器数据以显示交通模式并调整交通灯的信号时序,从而提高平均车速。

阶段4:智能控制

控制APP发送指令执行机构基本上,他们“告诉”执行器如何解决特定任务。例如,路灯的致动器可以接收命令检测到移动时提亮灯,交通信号灯的致动器可以得到的命令,以改变灯以除去拥塞等有基于规则基于ML-控制APP。基于规则的控制APP的规则是手动定义的,而基于ML的控制APP使用由ML算法创建的模型。这些模型基于数据分析进行识别,经过测试,批准和定期更新。

控制APP确保了智能城市对象的更好的自动化,但应始终有一个选项让用户影响此类APP的行为(例如,在紧急情况下)。这项任务是在用户APP的帮助下完成的。

第五阶段:通过移动设备即时与公民互动

用户移动APP允许用户连接到中央智能城市管理平台,以监控和控制物联网设备,以及接收通知和警报。让我们来看一个例子。嵌入地面停车位的路面传感器确定停车位是否被占用或可用。该数据被路由到网关,并被中继到智能停车平台的云。它与来自其他传感器的数据汇总,以创建实时停车地图。当最近的停车位变为空闲时,司机会收到通知,并使用手机上的地图更快更容易地找到停车位,而不是盲目地开车。


第六阶段:整合多个用例

实现“智能”并非一次性行动 - 这是一个持续的过程。今天实施基于物联网的智慧城市解决方案,请考虑明天可能要实施的服务。可扩展性意味着不仅增加传感器的数量,而且更重要的是功能可扩展性。我们以智能城市交通监控解决方案为例进行说明。

一个城市部署传感器网络来实时检测交通堵塞,并管理交通信号灯以减少该区域的交通。一段时间后,该市决定确保城市交通不会对环境造成危害,并将交通管理解决方案与智能空气质量监测解决方案相结合。跨解决方案集成允许动态控制城市中的交通和空气质量。

为此,道路上的交通信号灯或路灯可配备监测空气质量的传感器。传感器测量CO,NO和NO 2的量在空中传递数据记录到中央空气质量管理平台进行处理。如果空气中有害气体的数量很重要,控制APPAPP规则或使用模型来执行输出操作,例如“改变交通信号灯”。在此之前,有必要确保改变交通信号灯不会导致其他地区的事故或堵塞。由于交通管理可以对空气质量管理解决方案进行整合。交通管理平台执行实时分析,例如使用来自公民移动APP的GPS数据,并确定是否可以改变交通信号灯。如果改变灯光是可以接受的,则控制APP向执行命令的交通灯致动器发送命令。

结论是

启动基于物联网的智能城市发展,你必须长远思考。清晰的视野,深思熟虑的战略和精心设计的功能平台 - 这种强大的组合是您未来举措的核心。它将允许您扩展,而不是重新构建系统。此外,建设智慧城市的迭代方法将使您能够以小步骤开始并评估即时影响。


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