技术和数据是智慧城市的基础。智慧城市目标是通过优化资源利用，为市民带来更好、更高效的生活方式。现代技术平台为智慧城市提供了强劲的动力，这些平台使用信息和通信技术来应对日益增长的城市化和可持续性挑战。
此外，从多个来源获取数据以获取信息和知识的能力是智慧城市的核心。因为，由此收集的数据使政策制定者和利益相关者能够降低成本、优化服务运营和改进交付。总体而言，有助于改善城市居民的生活。
鉴于当前智慧城市的真实场景，物联网的优势已经变得显而易见。此外，实时获取数据、优化、分析和处理的集体支持能力正在使物联网成为一个有价值的力量。
随着现代社会与技术的传承，物联网技术正在自信地改变周围的公民机构，并进一步培育智慧城市。如今，物联网解决方案在智慧城市中的应用遍布监测交通模式、预测和管理空气质量、控制路灯、管理废物和水资源，以及监测公民的健康。
物联网解决方案有助于从远程位置收集数据。其中包括智能仪表、流量计、液位指示器、气体传感器、速度指示器和监控摄像头等。Quest Global物联网和远程信息处理技术总监、技术总监 Suraj Nair表示，“公民还通过智能手机上的应用程序、社交媒体对话和公共亭或支持服务等数字界面发布有关道路坑洼的信息、对所接收服务的反馈评级等，为数据做出贡献。”
数据和网络
LoRa Alliance首席执行官兼主席Donna Moore强调说，由于数据为城市提供了大量机会，可以为企业、市民和环境带来巨大利益，“作为领先的低功耗广域网 (LPWAN) 技术，LoRaWAN是智慧城市应用的理想选择，因为它具有成本效益、易于部署并且易于在出现新需求时进行扩展。随着用例的增加，城市继续受益，投资回报率也在增长。”
Silicon Labs软件开发高级副总裁兼印度中心负责人Manish Kothari表示，智慧城市需要灵活的无线标准来安全、大规模地部署物联网应用，这反过来将使电网基础设施现代化并实现跨行业创新，“Wi-SUN智能城市技术是向前迈出的重要一步，它的智能泛在网络将帮助智慧城市电网服务提供商、公用事业公司、地方政府和其他企业，通过实现可互操作、多业务和安全的无线网状网络，覆盖线路供电和电池供电节点。”
物联网如何帮助改善智慧城市：
IoT（物联网）可以通过多种方式帮助改善和建设智慧城市。物联网传感器和设备可用于监控和管理关键基础设施和公用事业。智慧城市的另一个方面是通过部署以人工智能 (AI) 算法和深度学习 (DL) 为后盾的智能视频来确保公共安全。
KYOCERA的Sudhama Dharmappa，在下表中总结了智慧城市旨在实现的一些目标以及如何在现实世界中应用物联网来实现这些目标。
智慧城市目标 | 物联网的真实用例 |
城市照明系统的高效管理 | 智慧路灯会调整其强度以匹配一天中的条件（例如早晨或晚上）以及天气条件的突然变化。 |
改善交通流量 | 自动交通管理系统重定向交通以管理拥堵，通知交管部门事故发生，并捕获违规者的车牌。 |
改善道路安全和公共交通 | 物联网设备是自动驾驶汽车和自动化公共交通的关键要素。 |
更好地分配城市公用事业 | 智能公用事业仪表（例如，水、气和电）自动将消耗数据发送给相关服务提供商。 |
减少资源消耗，保护环境 | 通过智能仪表和自动化流程优化资源使用可以减少碳足迹并改善环境条件。 |
城市运行集中监控 | 综合指挥和控制中心 (ICCC) 是智慧城市的大脑，所有输入都在这里进行处理和分析。 |
汇总有关城市功能各个方面的数据 | 各种物联网传感器、设备和相机生成的数据可以组合用于新的应用。也可以提供给公众以实现进一步的创新。 |
废物收集和处置 | 智能垃圾箱可以提醒管理部门有关填充水平的信息，以帮助优化垃圾收集路线。 |
生活水平普遍提高 | 有知识和数字素养的公民可以使用电子政务服务来满足他们的所有需求，而不是依赖政府官员。 |
物联网的创新应用
目前，智慧能源、智慧交通和智慧水管理是智慧城市相对成熟的用例，在世界各地的各个智慧城市中处于不同的部署阶段。
Tata Elxsi全球设计与创新负责人Nick Talbot引用了纽约市房屋管理局的例子，他说：“纽约市房屋管理局 (NYCHA) 运营‘MyNYCHA’应用程序，居民可以通过桌面或移动设备在其中创建、安排和管理工单。他们还可以使用它来订阅开发中断的警报、查看检查预约、检查已关闭的工单以及支付租金。纽约市还推出了一项名为“Midtown in Motion”的拥堵管理系统，旨在通过使城市交通工程师能够实时识别和响应交通状况来改善中城的交通状况。据说这一举措将出行时间缩短了10%。”
“阿姆斯特丹也是欧洲智慧城市概念的早期采用者之一。他们有一个名为“Smart Flow”的直观平台——一个基于物联网云的平台，可以管理和监控阿姆斯特丹的传感器，以报告交通流量和停车位可用性，”他进一步补充道。
智慧城市核心问题及解决方案
虽然物联网为智慧城市带来了诸多好处，但它也带来了几个核心问题。此外，需要尽早应对这些挑战。
Aeris Communications总裁Rishi Mohan Bhatnagar博士表示：“主要挑战之一是物联网设备获取的数据的安全性和隐私性。由于越来越多地收集和共享敏感信息和个人信息，可能会导致数据泄露和未经授权的访问。政府和企业必须采取强大的数据安全措施，例如设计层面的安全性、加密和安全存储来解决这个问题，并确保数据安全可靠。”
Manish 说：“智慧城市需要确保其物联网基础设施安全，以防止数据泄露和其他安全风险。具有多个连接的Wi-SUN等网状网络可提供更强的保护和可靠性。在网络攻击或飓风期间，如果一个节点关闭或受损，由于其网状网络，连接不会受到影响。Wi-SUN的零信任架构需要持续的身份验证，以确保数据安全和隐私。”
IoT传感器需要快速连接以传输它们收集的大量数据。大多数专家认为连通性和联网是智慧城市面临的突出挑战之一。
Mass Software Solutions销售和营销总监Bhaskar Ganguli强调：“物联网在智慧城市中的成功高度依赖于连通性，而有些城市地区由于网络基础设施差和带宽限制而经常面临连通性问题。这可能会阻碍物联网设备和传感器的部署和运行。”
此外，智慧城市面临着几个核心问题，这些问题决定了哪种网络技术最适合并将提供最佳结果和投资回报率。 LoRa Alliance首席执行官兼主席Donna Moore表示：“城市主要由金属和混凝土构成，任何网络技术都必须能够在这些条件下有效传输。这是LoRaWAN成为智慧城市最佳LPWAN的原因之一，因为它旨在穿透钢筋和混凝土，让城市几乎可以从任何地方收集数据。此外，单个LoRaWAN 网关可以支持数万个传感器。这很重要，因为城市人口稠密，需要可以用最少的硬件轻松扩展的网络技术。”
“城市还必须评估当前的基础设施及其未来的可行性。例如，大多数主要城市已经实现了蜂窝和Wi-Fi联网。然而，每种技术在覆盖范围、电池寿命和成本方面都有不同的挑战，这可能会使智慧城市项目效率低下或成本过高而无法实现其目标，”她进一步补充道。
互操作性
KYOCERA的Sudhama Dharmappa强调了不同连接技术之间的互操作性问题，他表示：“目前，世界上大部分业务都在4G LTE网络上运行。但智慧城市将拥有数十亿台联网设备，实时传输大量数据。此外， 5G 网络可以实现这种传输，但目前创建可靠且防错的5G网络意味着每200米安装一个基站，这将是一个漫长而乏味的过程。”
此外，数字鸿沟是印度等发展中国家不容忽视的问题。 Quest Global物联网和远程信息处理技术总监、技术总监 Suraj Nair说：“随着城市居民人口结构的变化，采用与智慧城市解决方案提供的服务相关的数字技术的准备程度会有所不同。对技术的访问应该通过相关培训在各种外形尺寸的设备上公平分配，以使所有公民都能利用智慧城市服务。”
Western Digital（西部数据）印度中东和TIA市场营销高级总监Jaganathan Chelliah进一步表示担忧，“人们可能遇到的另一个挑战是传感器产生的庞大数据量，”这种惊人的数据量阻碍了有效访问、操作、并从收集到的广泛多样的数据世界中获得洞察力。”
“因此，为了应对各种挑战，政府和企业都需要自适应解决方案来处理从智能传感器应用堆栈的小型存储到边缘网关服务器的所有问题，也能抵抗高温和潮湿。Western Digital 提供各种存储解决方案，以满足物联网市场不断变化的需求，”他补充道。
此外，Seema Joshi，Electropneumatics & Hydraulics India Pvt. 高级项目经理强调了以下一些挑战：
- 智慧城市的第一个问题是电力。我们希望安装数百万个传感器，这些传感器可以检索有用的、可能挽救生命的数据。然而，以我们目前的能源模式，我们无法为1万亿台设备供电，更不用说在一个城市中为100 万台设备供电了。
- 开源代码漏洞：为物联网设备开发的固件通常包含开源软件，容易出现错误和漏洞。
政府的政策与支持
以亚洲为例，印度政府于2015年启动了智慧城市使命，以进行城市更新和改造，其使命是在全国范围内发展智慧城市，使其成为市民友好型和可持续发展的城市。此外，物联网是一种相互关联的计算设备系统，无需人与人或人与计算机的交互即可通过网络传输数据。
Anritsu India Pvt Ltd 光学业务和营销副总监 Madhukar Tripathi说：“远程信息处理发展中心 (C DoT) 正在积极致力于一项M2M任务。CCSP是由C DoT开发的用于实现IoT/M2M通信的软件。oneM2M汇集了物联网解决方案堆栈中的所有组件。它避免重新发明，有利于重用现有的技术组件和标准。oneM2M 的架构在设备与通信网络和物联网应用之间的水平层中定义了一种通用的中间件技术。这标准化了连接设备、网关、通信网络和云基础设施之间的链接。它允许开发人员混合和匹配来自不同供应商的组件。”
Aeris Communications 总裁Rishi Mohan Bhatnagar博士说：“智慧城市使命加速了印度智慧城市解决方案的采用，包括大量基于传感器的基础设施、以市民为中心的解决方案和大数据生成。当地机构正在根据其智慧城市计划使用物联网解决方案，以实现其战略并应对共同挑战。以“将印度转变为数字化社会和知识经济”为愿景的“数字印度计划”已经启动，目的是将印度带入数字化时代，并确保公民可以通过电子方式获得所有政府服务。物联网将在实现这一目标方面发挥至关重要的作用，因此代表物联网行业发展和繁荣的巨大机遇。”
此外，支持政府最近的举措，Manish 说，“政府创建 100 个智慧城市的智慧城市使命和MEITY建立智慧城市Livin Lab的公私合作伙伴关系是政府可以提供的各种政策和支持的很好的例子加速物联网的采用并使城市变得智能。”
需要支持
Polaris Market Research营销经理 Milind Khangan强调了政府可以采取的进一步促进物联网在智慧城市中的使用的举措，“政府可以为研发提供资金，促进物联网标准的采用，并为企业和个人投资物联网技术。”
“政府应该制定一套明确的指导方针、标准和框架，说明城市如何布局其物联网基础设施。”
此外，“政府必须坚持基于开放标准的解决方案，这将使城市内的所有部门都能从基础设施投资中受益，同时能够灵活地满足每个部门的特定要求。”
同时，数据对于为现代问题做出决策和构建解决方案非常重要。Suraj 说：“政府应该将数据作为一个开放的生态系统提供（必要时匿名和安全），因为数据将使企业和实体能够开发对政府和公民有用的创新解决方案。例如，汽车制造商通过启用多模式路线选项作为导航的一部分来迎合越来越注重可持续发展的一代。这是通过利用有关公共汽车时刻表、公共汽车位置、微型交通工具的可用性等的公共信息来实现的。”
Bhaskar总结了以下几点政策建议：
- 监管框架：政府可以建立监管框架，促进物联网在智慧城市中的应用。这可能包括数据隐私和安全的政策和指南、互操作性标准以及部署基于物联网的解决方案的激励措施。
- 技能发展：政府可以投资于技能发展计划，以培训在智慧城市中部署和维护基于物联网的解决方案所需的劳动力。这可能包括物联网架构、数据分析、网络安全和项目管理方面的培训。
- 公民参与：政府可以通过鼓励公民参与基于物联网的解决方案的设计、实施和监控来关注公民参与。这可以包括移动应用程序、社交媒体和其他参与平台，使公民能够报告问题并提供有关基于物联网的解决方案性能的反馈。
考虑到城市人口不断增长以及需要尽量减少与城市扩张相关的影响，智慧城市是朝着正确方向迈出的一步。此外，物联网在智慧城市中的集成可以生成数据，这些数据有可能针对特定城市及其人口的需求和挑战定制解决方案。
此外，应尽早解决与网络、隐私、标准和资金等相关的挑战，以帮助城市以可持续和技术先进的方式发展和繁荣。
