世界范围内的城市人口正以飞快的速度递增。依据联合国的预估,至2050年,全球69%的人口,即63亿人,将沦陷于城市之中。许多新兴国家的农民们不得不背井离乡,加入到城里寻找谋生之道。城市作为承载一切的载体,其未来的发展前景辉煌广阔。
在城市发展需求旺盛的当下,全世界的焦点便聚焦在了同一个目标——将 “生态” 作为城市建设的核心。例如,阿联酋的阿布扎比正在全力打造被誉为“零排放城市”的“马斯达尔生态城”,致力于构建一座二氧化碳零排放的理想城市。我国也已经将环境友好型城市、生态城作为新城市建设的标准,并且计划将600多个大型城市中的100个塑造为生态城。
生态城之所以诞生,源于全球实现低碳社会的共同诉求及期许。2010年3月,在召开的世界城市论坛上,联合国环境规划署(UNEP)、联合国人居署(UN-HABITAT)与世界银行共同发布了二氧化碳排放的测量方法。在人口和工业活动高度集中的城市区域,温室气体的减排已经成为一个城市亟待解决的重大难题。
与此同时,应对人口急剧增长以及城市化进程,确保城市能源、水资源等各类生命线的安全和稳定性至为关键。为实现减少温室气体排放的目标,同时不影响人口增长下的生存线,我们必须寻求提升城市能源利用的效率。具体操作包括,探索城市功能的最佳布局、对现有基础设施进行全面改造,以及通过解决城市难题提升居民的生活品质。
无论是新兴国家还是发达国家,为了实现高效的城市管理,物联网技术注定成为不可或缺的要素。因此,物联网技术已成为世界各个地方实现城市管理的重要手段。一个例子是美国IBM在马耳他岛实施的示范项目。
马耳他自然资源匮乏,过去它的能源需求完全依赖进口,石油进口至今仍然是发电的唯一能源来源。然而近年来国际市场石油价格飙升,给马耳他政府带来了空前的压力。2009年2月4日,马耳他公布了与IBM达成的协议,双方同意构建一个“智能公共系统”,实现电源网和供水系统的数字化。IBM及其合作伙伴将会将马耳他的2万个普通电表替换为智能电表,从而使得电厂能够实时监测能源消耗,通过制定不同的电价来激励节约用电。这个工程预计斥资9100万美元(约合6亿元人民币),其中包括在电网中建立强大的传感器网络。这种传感器网络与输电线、各发电站以及其它基础设施相结合,可以提供精确的数据信息,助力电厂更高效地进行电力调度及发现潜在问题。IBM将提供相关软件用于收集、分析数据,协助电厂把握机遇,降低运营成本,并减少该国碳排放。
此岛屿的科技试验中引入了智能化仪表与客户信息系统,将此类技术应用于社会基础设施的高效益管理。通过建立水、电的高效管理体系,并依靠其控制能源消耗,进而产生能够减轻基础设施投资财政负担的实质性效益。从马耳他岛的实例可洞见,物联网技术在城市环境下扮演的多种功能。首先,资源与能源的合理配置。通过精确监控电力、供水等资源利用状况,对其进行优化供应。比如在电力领域,通过智能化仪表感知使用状况,电力公司及各建筑可通过最优控制策略来设定太阳能电池或蓄电池供给,以此提高城市的整体能源效益。其次,可以直接控制需求。通过敏锐感知基础设施的复杂情形,科学调整需求走向。代表性案例包括汽车导航与道路收费等系统。为准确掌握服务使用状况,需要密切关注城市活动,为此需构筑传感器网络。借助所采集的传感网络信息,能够以更为灵活的方式管理整个公共服务基础设施,进而实现新型服务,应对城市问题,推出提升生活品质的措施。
位于城市各处的嵌入式网络设备(Network Embedded Devices)等传感器,能够收集海量的监测数据信息。这些数据具有时空特性,因此能够便捷地将城市现实活动映射至网络虚拟空间,并整合这些信息。通过深入分析数据,挖掘出新的价值。因此,将所有城市中的现实事物在互联网上进行整合的概念便构成了物联网。总的来看,城市建设中主要依赖于五项物联网关键技术。