智慧城市的十大新兴技术

“物联网”一词始于1999年，始于20世纪90年代互联网技术的发展。物联网是一个由物理设备组成的网络，其与环境、交通、农业、医学、教育、社会等领域相互作用。据统计，未来30年，城市人口将增长10%以上，到2050年，城市人口将增长70%以上。传感器、执行器和移动设备等数字设备的使用正在急剧扩大。这些设备优先处理工作，并与其他“物联网”进行交互。物联网加速了企业、政府机构、医药机构和消费者应用的创建。

智慧城市将在农业、医疗保健、交通管理、闪电、能源领域等各个领域采用这种智能技术。在物联网应用的帮助下，物联网将解决发达城市的主要问题，这些城市的基础设施和设施快速发展，确保了智慧城市的关键环节，特别是供水、电力服务、交通灯、照明、医疗保健系统等基本城市系统。

以下是对智能城市的新兴技术进行了快速概述。

智慧农业

智慧农业技术已成为传统农业和现代农业的有力支撑。这项技术依赖于各种智慧农业设备、创新和应用。智慧农业负责农业现代化，采用有助于评估土壤湿度、有用物质百分比、土壤中除草剂百分比以及分析土壤种植能力的技术。土地面积越大，智能技术在农业领域的应用就越重要。智慧农业利用现代技术的概念来提高产品的产量、数量和质量，帮助农民完成艰巨的任务，并监控农场、设备和作物。智慧农业的基本概念是云计算、雾计算和边缘计算。

云计算是一种计算范式，用于将任何事物提供为服务，从而使服务虚拟化、汇集、共享，并且可以以最少的管理工作快速配置和发布。云计算的主要特点是数据采集、远程存储、在线农业专家咨询、天气预报、土地记录自动化等。

雾计算是一个高度虚拟化的平台，在终端设备和传统云计算数据中心之间提供计算、存储和网络服务，通常位于网络边缘，但不限于此。简而言之，雾计算支持处理无人机、传感器、计算机设备、机器和用户产生的大量数据。

边缘计算是指允许在网络边缘对代表云服务的下游数据和代表物联网服务的上游数据执行计算的支持技术。边缘计算主要应用于害虫识别、农产品溯源、智能管理等农业应用。

基于云、雾和边缘计算的农业适用于动物、农作物、温室、灌溉、土壤和天气管理。此外，这项技术有助于监测动物、分析其行为、控制农药用量、分析环境条件、分析物流（运输和商业）、估计作物生长以及监测空气和水。

智能建筑

智能建筑具有室内舒适性、能源安全性、舒适性和可持续性等优点。智能建筑可以构建用于气候控制、安全系统、能源监控、数据存储、供暖系统、通风和照明的设备系统。智能建筑的主要解决方案是蜂窝。蜂窝具有灵活性强、一个系统、部署方便等特点。

蜂窝采用完全分布式架构，没有中心，也不依赖固定拓扑。智能节点仅与邻居进行通信。智能节点联网后，所有本地和全局协作任务都在本地网络中完成，无需远程中心。一般的分布式应用可以使智能节点为操作任务生成所需的拓扑。这样，系统在运行过程中支持即插即用功能，即新的节点可以动态地加入通信网络。此外，得益于拓扑维护机制，即使由于节点故障导致原有的通信拓扑发生变化，系统也能自动生成新的拓扑，而不会崩溃。这显著提高了系统的灵活性和稳定性。

智能交通灯系统

智能交通灯系统提高了道路安全，优化了交通拥堵，控制了交通流量，创建了秩序系统，并允许安全过马路。“智能交通灯控制系统”一词是指利用传感器和算法来控制和优化车辆交通。实时交通数据分析，使系统能够微调交通灯并改善交通流量，从而最大限度地减少拥堵，并最大限度地提高安全性。控制系统可以使用机器学习模型和优化技术，来减少行驶时间或找到各种交通信号参数之间的关系。智能交通灯控制系统通常比传统交通灯控制系统更先进、更复杂。

智能停车

智能停车系统将有望解决现代城市的停车位分配问题。智慧停车系统是智慧城市概念中的一个重要难题。主要问题是发达地区和人口稠密地区停车位稀缺。该系统包括各种智能停车工具、应用和传感器。在研究中描述了各种智能停车系统调查。有诸如采用基于云的平台来提供数据存储、管理和处理设施的调查。多智能体系统使用智能体网络在驾驶员和智能停车系统之间进行协调。基于无线射频识别技术，提出一种基于传感器和执行器的自动停车场管理系统。

智能家居

智能家居产品呈现出智能家居平台的快速发展。例如，Amazon Alexa，以Alexa智能产品为核心，提供一个实现智能家居产品连接的平台。另一个例子是Panasonic，其提供了一个控制空调的平台。Google创建了Fuchsia OS，Huawei创建了Harmony OS。智能家居包括对照明、门窗等电器的家庭控制。使用智能家居产品的主要目标是创造更舒适的家居环境，并提供强大的安全系统。

智能废物管理

智能废物管理包括有机废物和可回收废物的分离、智能垃圾箱、废物监控和跟踪、废物分类机器人、塑料热解以及区分化石和现代材料。这样的系统肯定会涉及到人工智能。在废物物流中使用人工智能，可以减少运输距离最多36.8%，节省成本最多13.35%，节省时间最多28.22%。人工智能可以识别和分类废物，准确率从72.8%到99.95%不等。人工智能与化学分析相结合，提高了废物热解、碳排放估算和能源转换。

人工智能在废物管理方面非常发达。此类技术在奥地利、德国、美国、英国、新加坡、韩国、日本、新西兰和加拿大等发达国家得到应用。这些国家已经开始实施废物管理智能技术，以最大限度地提高资源利用率、效率和回收机会。人工智能在固体废物分类和处理方面尤其值得推荐。智能废物管理优化物流和运输，识别和减少非法倾倒，使用智能垃圾箱系统的废物分类机器人，基于传感器的废物监测，废物产生的预测模型，识别固体废物中的生物和化石碳，并优化热解。

区块链与智慧城市

先进技术加速了智慧城市的发展。区块链可以定义为“一种数字化、去中心化和分布式的分类账，在这种分类账中，交易按时间顺序进行记录和添加，以创建永久的、防篡改的记录。”

在智慧城市中使用区块链技术将提高透明度，并通过其交易不变性提供信任和问责层。区块链被认为可以保护敏感数据的通信，并提高智慧城市平台的互操作性。区块链技术将改善道路交通，减少能源消耗、优化安全性，并最大限度地减少污染。这将带来智能移动、公共交通实时交通、支付服务、智能停车系统和电动自行车跟踪的好处。在医疗保健系统中，区块链将用于医疗工作的去中心化，并提供对患者医疗记录的实时访问。

智能照明

智能照明是智慧城市的众多创新之一。该系统可以借助低功耗LED，以及智能灯控制器和网络连接来实现。这项技术还包括未来展望的Li-Fi、光遗传学和6G。根据节能之外的研究，由于每个智能路灯都需要具备双向通信能力，因此照明基础设施将形成一个无处不在的全市通信网络，到达每个有智能灯具的地方。除了能够独立地远程控制每个灯具，以及远程监控其功能参数(功耗、灯温、电气参数)之外，这个广泛的网络还允许收集传感器收集的数据(空气污染、车辆交通、水淹等)，这些传感器可能安装在路灯上，或者由位于其周围的物联网无线设备传输。

智能健康

智能健康设备的潜在用途是健康监测（体内和身体上的可穿戴设备可以检测人体的人体活动，监测心脏活动、血管和大脑工作，分析人体行为并测量健康状况）、为患者提供健康信息支持（通过物联网应用或体内设备提醒患者按时服药）、服务改进（物联网可以帮助连接急救车辆、识别事故严重程度并将事故位置发送给急救车辆）、收集信息数据分析（物联网健康设备将生成大量健康数据，并对其进行分析、挖掘或使用）。

各种智能手表、智能手环、智能应用以及政府机构在医疗保健应用开发中的广泛发展，必然会窃取患者的隐私，因为无法保证这些个人数据会被黑客获取。这一步非常敏感，因此在法律的帮助下改善数据隐私非常重要，并为那些不想使用电子健康应用的人提出替代方案。

智能电网

智能电网技术是将电力行业带入可靠性、可用性和效率新时代的手段。但同时，由于其数字化和用电安全方面的薄弱，这是一个滑坡。

智能电网的运行包括使用软件、硬件和技术，帮助电力企业识别，并立即纠正发电和需求之间的不平衡，以提高服务质量、提高能源可靠性和降低成本。智能电网是通往智慧城市的一个过渡，其将使我们能够连接所有的通信技术，因为各种应用可以提供大量信息。电力系统的管理不仅需要人工智能工具的支持，还需要机械工具的支持。使用机械工具将有助于防止网络攻击的发生。由于智能电网对通信网络的传输、感知和控制数据提出了很高的要求，以提高其在能源生产、传输和交付等方面的效率，因此很容易受到各种类型的网络攻击。

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