顛覆未來智慧城市的四大傳感器技術(shù)

　　在智慧城市中，傳感器，攝像頭，無線設(shè)備，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了關(guān)鍵的基礎(chǔ)架構(gòu)，使市民能夠以更快，更有效的方式提供基本服務(wù)。

　　當中，傳感是智能基礎(chǔ)架構(gòu)的核心。傳感器是城市景觀中隱藏但無處不在的組成部分，是任何智能控制系統(tǒng)的重要組成部分。

　　Frost＆Sullivan的最新分析顯示，新興傳感器技術(shù)將顛覆未來智慧城市。數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的進步正在推動傳感器技術(shù)在城市之間的大規(guī)模采用，再結(jié)合人工智能（AI）和5G高速網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵支持技術(shù)，城市中的集成傳感器網(wǎng)絡(luò)正在推動建立互聯(lián)城市生態(tài)系統(tǒng)，以實現(xiàn)公共資源的最佳利用。

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)包括聲學(xué)，激光雷達，雷達，3D攝像頭傳感器，環(huán)境傳感器，流量傳感器，氣體傳感器以及濕度和溫度傳感器等等。集成的傳感器系統(tǒng)有助于與錨應(yīng)用程序和集中式平臺建立無縫互連的網(wǎng)絡(luò)。為某一目的而建立的傳感器網(wǎng)絡(luò)（例如路燈）可以啟用其他幾個連接的應(yīng)用程序，例如環(huán)境監(jiān)控，公共安全，集中式網(wǎng)絡(luò)將有助于減少重復(fù)的資金成本，并且不需要多個單獨的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

　　當中，未來智慧城市主要利用四大傳感器技術(shù)來擴展其智慧功能——電子傳感器、紅外傳感器、熱傳感器以及接近傳感器&激光雷達傳感器。

　?、?、電子傳感器：

　　電子傳感器部署在環(huán)境監(jiān)視傳感器和速度計傳感器中，這些傳感器通常用于智慧城市中，以執(zhí)行各種任務(wù)，例如監(jiān)視電源和電流水平以進行故障檢測。

　?、?、紅外傳感器：

　　紅外傳感器有助于在動態(tài)和不穩(wěn)定的環(huán)境中無偏見地生成數(shù)據(jù)，從而有助于智慧城市中的決策。雷達傳感器可用于利用復(fù)雜的計算機數(shù)據(jù)來分析重要的考古現(xiàn)場信息。

　?、?、熱傳感器：

　　熱傳感器對能量分布進行精確跟蹤，而其他智能傳感器則可以管理需求側(cè)能量。因此，智能電網(wǎng)傳感器有助于提高能源效率。

　?、?、接近傳感器和激光雷達傳感器：

　　接近傳感器和激光雷達傳感器可以幫助開發(fā)自動車輛系統(tǒng)，這對于使城市完全智能化至關(guān)重要。

　　智慧城市的傳感器應(yīng)用

　　智慧城市的傳感器應(yīng)用方面之一是對可用資源的最佳利用。傳感器可通過連通性幫助優(yōu)化利用資源，告訴我們何時何地保存。這些傳感器可以控制，檢測和管理不必要的使用，并根據(jù)需要進行某些調(diào)整。

　　水管理

　　目前，主要城市由于管道泄漏而浪費高達50％的水。通過在每條管道上安裝傳感器，可以很容易地檢測到漏水并進行糾正，以免造成重大損失。除此之外，只要發(fā)現(xiàn)雨水，公園的灌溉系統(tǒng)就可以自動關(guān)閉。

　　能源管理

　　傳感器還啟用了“高級計量基礎(chǔ)架構(gòu)（AMI）”概念，為城市的能源管理奠定了基礎(chǔ)。城市正在考慮使用內(nèi)置有相位測量單元（PMU）傳感器和通信模塊的“智能電表”，該模塊可促進消費者和供應(yīng)商之間的雙向通信。對于公用事業(yè)服務(wù)提供商，它有助于在響應(yīng)客戶呼叫而派遣維修人員之前檢查電表狀態(tài)。這些檢查可以防止不必要的現(xiàn)場工作人員派遣到客戶現(xiàn)場。對于消費者而言，它可以以用戶可以輕松理解的方式提供實時能源使用詳細信息?；诖藬?shù)據(jù)，用戶可以更改首選項并就其使用情況做出更明智的決定，而無需等待月底的電費。

　　智能路燈

　　在城市中，即使該區(qū)域沒有活動，路燈也會保持點亮狀態(tài)（有時甚至在白天?。?。此外，當局很難檢測到任何故障和路燈被盜。使用傳感器，不需要的時候燈光會變暗，當路燈出現(xiàn)故障或篡改時，當局幾乎可以立即收到短信。

　　廢物管理

　　通過將傳感器安裝在垃圾箱中，可以在接近快滿時通知市政當局。荷蘭成為有史以來第一個生產(chǎn)“智能垃圾箱”的國家，一旦垃圾箱裝滿或有任何損壞，就會通過短信向官員報告。

　　運輸管理（智能停車）

　　傳感器可以檢測到最近的可用停車位在何處，從而可以減少交通量。駕駛者可通過短信及時獲得信息，以便他們快速找到空閑的停車位，從而節(jié)省時間和燃料。

　　實時污染管理

　　電線桿上安裝的傳感器可以監(jiān)控城市的環(huán)境空氣質(zhì)量（AAQ）。市民可以監(jiān)控城市每條街道上的污染濃度，或者當污染水平超過特定水平時，他們會自動發(fā)出警報。

　　此外，還有監(jiān)控橋梁、醫(yī)療保健、智能交通等應(yīng)用。

　　監(jiān)控橋梁

　　在橋梁中，為了檢測損壞，可以將光纖傳感器用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測。感測SHM的其他方法是使用帶有傳感器節(jié)點的WSN，這些傳感器節(jié)點配備了多個加速度計，以感測橋的振動。這些傳感器部署在主跨和塔架上，并收集來自風(fēng)荷載的結(jié)構(gòu)加速度信息。另外，還可以使用熱響應(yīng)以及多個傳感器（例如應(yīng)變儀，應(yīng)變計位移和力傳感器）的組合，以及使用攝像機來進行橋梁監(jiān)測，例如結(jié)構(gòu)裂縫檢測。

　　醫(yī)療保健

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的最重要應(yīng)用之一是醫(yī)療保健。為了促進醫(yī)院或診所的管理，可以在這些環(huán)境中將傳感器用于各種應(yīng)用。特別地，無線人體局域網(wǎng)（WBAN）是一個非常活躍的研究領(lǐng)域。

　　人體局域網(wǎng)由放置在人體不同部位的相互連接的傳感器組成。因此，通過將傳感器安裝在人體內(nèi)部或外部，可以遠程監(jiān)視一個人的生命體征?？梢员O(jiān)測的參數(shù)示例包括心電圖（ECG），呼吸，皮膚電導(dǎo)和皮膚溫度。WBAN的優(yōu)勢在于它們能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)上傳到遠程日志記錄系統(tǒng)，從而使執(zhí)業(yè)醫(yī)生可以實時查看收集到的數(shù)據(jù)。例如，如果有異常跡象，可以對心臟有問題的人進行持續(xù)監(jiān)視和警報?；顒颖O(jiān)視和分類（對健康監(jiān)視很有用）也可以由WBAN執(zhí)行。但是，使用傳感技術(shù)的醫(yī)療保健應(yīng)用不僅限于WBAN。

　　智能交通系統(tǒng)

　　近年來，隨著汽車數(shù)量的急劇增加，對有效的交通管理的需求不斷增長，以避免交通擁堵并優(yōu)化交通流量，尤其是在十字路口。

　　在智慧城市中，彼此無線連接的車輛可以相互通信，并使用決策制定來避免碰撞。使用每個車輛的時隙，在車輛之間協(xié)調(diào)交叉路口。錯過時隙的車輛必須在到達交叉路口時停止并等待新的時隙。如可以通過RFID執(zhí)行無線通信，基于交通標志自動控制車輛速度的系統(tǒng)。RFID用于車輛與交通標志之間的通信，RFID標簽位于交通標志上，RFID讀取器位于汽車門的側(cè)面，霍爾效應(yīng)傳感器位于車輪上，用于速度控制。