安全、可持续的智慧城市和物联网


​​​智慧城市不仅是未来的美好梦想。在极具创新性的物联网(IoT)解决方案的推动下,许多方面的工作已积极开展并迅速扩展。市政府纷纷利用蜂窝和低功耗广域(LPWAN)无线技术,为居民和游客连接和改善基础设施,提高效率、便捷性和生活质量。​

什么是智慧城市​?

智慧城市是一个主要由信息和通信技术(ICT)构成的框架,用于开发、部署和促进可持续发展实践,应对日益严峻的城市化挑战。该ICT框架大部分在本质上是一个由互联物体和机器组成的智能网络,使用无线技术和云传输数据。基于云的IoT应用实时接收、分析和管理数据,帮助市政当局、企业和公民做出能够改善生活质量的明智决策。

公民使用智能手机和移动设备以及互联车辆和互联家居,通过多种方式参与智慧城市生态体系。将设备和数据与城市的物理基础设施和服务进行配对可降低成本,提高可持续性。在IoT的帮助下,社区可改善能源分配,简化垃圾收集,减少交通拥堵,甚至改善空气质量。 


Connected Cars, connected traffic lights for real time traffic; smart city technologies are optimizing infrastructure, mobility, public services and utilities
例如,互联交通信号灯接收来自传感器和车辆的数据,并相应地调整信号灯的节奏和时间,响应实时交通状况,从而减少交通拥堵。互联车辆能够与停车计时器和电动汽车充电站通信,并将驾驶员指引到最近的可用地点。智能垃圾桶可自动向垃圾管理公司发送数据,不按预先安排的时间表而是按需安排垃圾收集。公民的智能手机可作为其移动驾照和身份证,从而加快和简化政府服务。这些智慧城市技术结合使用,可优化基础设施、移动性、公共服务和公用设施。 

为何需要智慧城市?

城市化永无止境。如今,全球54%的人口居住在城市,预计到2050年,该比例将达到66%1。再加上整体人口增长,未来30年城市化将为城市增加25亿人口2。要跟上加剧消耗城市资源的快速扩张,环境、社会和可持续发展是必要条件。

值得庆幸的是,190多个国家和地区已经就可持续发展目标达成了一致—智慧城市技术对成功和实现这些目标至关重要。 

What is a smart city?

物联网技术如何使城市更智慧、更美好?​​

安全的无线连接和IoT技术将把城市生活的传统元素(如路灯)转变为具有扩展功能的下一代智能照明平台,包括将整合太阳能并连接至基于云的中央控制系统,该系统连接生态系统中的其他资产。 

这些解决方案不仅能够满足简单的照明需求。高功率嵌入式LED可提醒乘车上班族交通问题,提供恶劣天气预警,并在发生火灾等环境问题时提供警告。路灯还可以检测到免费停车位和电动汽车充电站,并通过移动应用提醒驾驶员去哪儿找空地。在某些地方甚至可以在灯柱上充电!这些都令人兴奋!但它们是如何融合在一起的呢?

确保智慧城市获得成功的4个基本要素

除了人、住宅、商业和传统的城市基础设施外,智慧城市获得成功还需要4个基本要素:

  1. 无线连接无处不在
  2. 开放的数据
  3. 值得信赖的安全性
  4. 灵活的货币化计划

 让我们逐个分析…

最适合智慧城市的无线技术是什么?

任何智慧城市应用的第一个构建模块均为可靠、无处不在的无线连接。虽然不存在放之四海而皆准的解决方案,但不断发展的低功耗广域网(LPWAN)技术具有较高的成本效率并无处不在,非常适合大多数智慧城市应用。这包括LTE Cat M、NB-IoT、LoRa、蓝牙及其他对互联城市结构做出贡献的技术。5G的出现有望成为一个分水岭,推动智慧城市技术成为主流,并加快新部署。但需要更多元素…​

 

打开数据仓库

过去,政府、企业和个人都将自己的数据放在自己掌控下,尽量不和他人分享。隐私问题和对安全漏洞的担忧远远超过了共享信息的价值。然而,可持续智慧城市的一个重要推动因素是,这个复杂生态系统内的所有参与者都要共享信息,并将信息与实时分析的背景数据相结合,从而实时做出明智决策。多个部门必须合作,通过分析实时背景信息获得更好的可持续成果,上述信息在部门专用信息和运营技术(OT)系统中共享。

阿姆斯特丹拥有完善的连接,是智慧城市的绝佳示例,正享受打开数据仓库带来的回报。 它将交通和运输数据分享给各相关方(如开发人员),然后这些人员创建连接至城市交通系统的地图应用。目前,浏览阿姆斯特丹对所有人都易如反掌。此外,这座城市还建造了名为 ‘roboats’的自动运输船,这些船能够及时移动事物。它还支持漂浮的房屋村庄 ,用可持续的节能替代方案解决城市过度拥挤问题。社区内发电,家庭直接从河流接收水,并在自己的水箱内过滤。如果没有共享数据,这些都无法实现。

此外,哥本哈根与麻省理工学院(MIT)合作,利用开放数据开发创新型智能自行车系统。自行车中内置了传感器,向骑车人和管理员提供实时信息,共享数据以监测并管理空气质量和交通拥堵状况。

虽然数据共享非常重要,但打开数据仓库也会扩大网络攻击面。因此,在利益相关方之间共享数据时,如何保证不会将数据泄露给大众?


智慧城市是否安全、可信?

Secured and trusted smart cities 

互联摄像头、智能交通系统和公共安全监控系统可提供额外的保护,在必要时还能提供紧急支持,协助公民。但如何保护智慧城市不受漏洞攻击?我们如何防御黑客攻击、网络攻击和数据盗窃?在多个参与者共享信息的城市中,我们如何相信这些参与者的真实身份?又应通过什么方式了解他们报告的数据真实、准确?这些问题的答案是物理数据仓库和强大的身份验证与ID管理解决方案。

只有当我们充分信任智慧城市时,智慧城市才能发挥作用。所有生态系统合作伙伴(包括政府、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)必须尽职守则,并集成符合4个核心安全目标的解决方案:

  1. 可用性: 如果没有可执行的、实时、可靠的数据访问,智慧城市就无法发展。数据的采集、提炼和共享方式非常重要,安全解决方案必须避免对可用性产生不利影响。
  2. 完整性: 智慧城市依靠可靠、准确的数据。因此,必须采取措施确保数据准确无误,且不受操控。
  3. 保密性: 部分采集、存储和分析的数据包含与消费者自身有关的敏感信息,因此必须采取措施防止未经授权披露敏感信息。
  4. 问责制: 系统的用户必须对自己的行为负责。他们与敏感系统的交互必须进行记录并与特定用户相关联。这些日志记录应难以伪造,并具有较强的完整性保护。

要实现这些核心安全目标,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,确保只和经过授权的相关方共享数据。这些解决方案还可保护后端系统免遭入侵和黑客攻击。值得庆幸的是,由于数字安全问题日益严重,各国逐步推出相关立法,以应对威胁和潜在的市场失败。美国 IoT 网络安全改进法案等立法将有助于针对互联终端确定最低的安全要求。

展示一下经济回报:我们如何利用智慧城市获得收入?​

在IoT和智慧城市时代,数据就是发展的新动力。为促进智慧城市蓬勃发展,我们需要建立可持续的商业模式,推动所有生态系统参与者取得成功。必须将软件融入到IoT解决方案结构中,使生态系统所有贡献者都能从中受益,包括OEM、开发人员、集成商、政府等。

需要重视和奖励每个成员的知识产权。订购软件功能催生新业务模式,使每个贡献者都能从其对生态系统的贡献中提取价值。基于订购的模式提供了一种利用硬件和软件盈利创建智能基础设施的方式,并消除巨额的一次性资本支出。MRI扫描仪等昂贵的医疗设备可以按每次扫描成本的方式出售,不再需要医院进行一次性前期投资。这为医院和供应商创造了双赢的局面。在不久的将来,城市将提供价格实惠的共享车队订购模式,车主可从一系列自定义选项中进行选择。这能够从根本上减少交通流量,优化交通模式和拼车。

随着城区的不断扩大和发展,智慧城市技术也随之扩展,不断提高可持续性,更好地为人类服务。利用无处不在的连接、开放的数据、端到端安全性和软件货币化解决方案,我们能够调整变幻莫测的智慧城市需求,为生态系统内各个参与方大幅改进体验。


如需了解更多构建可信智慧城市IoT解决方案的信息, 请联系当地代表.

1 https://esa.un.org/unpd/wup/publications/files/wup2014-highlights.pdf
2 https://www.un.org/development/desa/en/news/population/world-population-prospects-2017.html