智慧城市和邊緣計算之間的關系是什么

01背景說到智慧城市，就不得不提到一家公司“IBM”（國際商業機器公司）。

為了應對金融危機，使企業取得更高的利潤率，IBM公司將業務重點由硬件轉向軟件和咨詢服務，并于2008年11月提出了“智慧地球”的理念，引起了美國和全球的關注。智慧地球分成三個要素，即“3I”：物聯化、互聯化、智能化（Instrumentation， Interconnectedness， Intelligence），是指把新一代的IT、互聯網技術充分運用到各行各業，把感應器嵌入、裝備到全球的醫院、電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道，通過互聯網形成“物聯網”；而后通過超級計算機和云計算，使得人類以更加精細、動態的方式和生活，從而在世界范圍內提升“智慧水平”，最終就是“互聯網+物聯網=智慧地球”。

“智慧城市”是“智慧地球”從理念到實際、落地中國的舉措。2009年，正當中國提出4萬億投資應對金融危機時，智慧城市這個議題引起了國內社會各界的極大興趣。IBM公司抓住機遇，趁熱打鐵，在中國連續召開了 22場智慧城市的討論會，與超過200名市長以及近2000名城市政府官員交流。智慧城市的理念得到了廣泛的認同，南京、沈陽、成都、昆山等國內許多城市已經與 IBM進行了戰略合作。為支持上海市政府舉辦世博會，IBM于2008年9月與上海世博局簽署協議，成為中國2010年上海世博會計算機系統與集成咨詢服務高級贊助商。在隨后近兩年的時間里，IBM整合全球資源，以“智慧城市”為核心理念，與世博局及相關客戶和合作伙伴一起共同努力，積極支持，配合了世博會的建設工作。但是關于智慧城市，目前還沒有統一的定義和解釋。

02智慧城市的定義

IBM給出“智慧城市”的定義為：運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，從而對包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求作出智能響應。IBM定義的實質是用先進的信息技術，實現城市智慧式管理和運行，進而為城市中的人創造更美好的生活，促進城市的和諧、可持續成長。

IBM“智慧城市”的理念把城市本身看成一個生態系統，城市中的市民、交通、能源、商業、通信、水資源構成了一個個的子系統。這些子系統形成一個普遍聯系、相互促進、彼此影響的整體。在過去的城市發展過程中，由于科技力量的不足，這些子系統之間的關系無法為城市發展提供整合的信息支持。而在未來，借助新一代的物聯網、云計算、決策分析優化等信息技術，通過感知化、物聯化、智能化的方式，可以將城市中的物理基礎設施、信息基礎設施、社會基礎設施和商業基礎設施連接起來，成為新一代的智慧化基礎設施，使城市中各領域、各子系統之間的關系顯現出來，就好像給城市裝上網絡神經系統，使之成為可以指揮決策、實時反應、協調運作的“系統之系統”。智慧的城市意味著在城市不同部門和系統之間實現信息共享和協同作業，更合理的利用資源、做出最好的城市發展和管理決策、及時預測和應對突發事件和災害。

國際電信聯盟秘書長哈馬德·圖埃認為，每個國家的城市將會因為信息通信技術的應用，變得更加美好。國家信息化專家咨詢委員會副主任、中國工程院副院長鄔賀銓認為，智慧城市就是一個網絡城市，物聯網是智慧城市的重要標志。國際歐亞科學院院士王欽敏提出，智慧城市是充分利用信息化相關技術，通過監測、分析、整合、以及智能響應的方式，綜合各職能部門，整合優化現有資源，提供更好的服務、綠色環境、和諧社會，保證城市可持續發展，為企業及大眾建立一個良好的工作、生活和休閑的環境，它包括城市智能交通系統、城市指揮中心、能源管理系統、公共安全、環境保護等。兩院院士、武漢大學教授李德仁形象的說法是：數字城市+物聯網=智慧城市。

總之，智慧城市是以互聯網、物聯網、電信網、廣電網、無線寬帶網等網絡組合為基礎，以智慧技術高度集成、智慧產業高端發展、智慧服務高效便民為主要特征的城市發展新模式。智慧化是繼工業化、電氣化、信息化之后，世界科技革命又一次新的突破。利用智慧技術，建設智慧城市，是當今世界城市發展的趨勢和特征。

03愿景

在中國，智慧城市是城市化發展的高級階段，智慧城市建設是推進符合中國特色的城市信息化樣本，兼具戰略和現實意義。智慧城市構想是創造“宜居、舒適、安全”的城市生活環境，要改善城市綜合管理、經濟建設、民生服務等方面，實現城市“感知、互聯和智慧”。要實現這一目標，離不開先進和創新的技術支撐。

從鋪設網絡、裝置傳感器、搭建系統平臺到實現數據全采集，邊緣計算在智慧城市中有著豐富的應用場景。在道路兩側路燈桿上安裝傳感器，便于收集城市路面信息，檢測空氣質量、光照強度、噪音水平等環境數據。當路燈發生故障時能夠即時反饋至維護人員。在大樓電梯內安裝傳感器，收集電梯載客人數、運行時間等信息，并將信息上傳云平臺，通過統計分析能夠優化電梯運營、排查故障原因。在商業樓宇停車場內安裝停車傳感器，便于物業運營管理車位，同時司機也能通過第三方應用程序，根據傳感器發來的信號獲知空車位信息，后臺車位信息的收集、分析及合理調度及基于停車現場的車位信息即時獲取，構成了完善的停車傳感器系統，一定程度能夠緩解高峰期“停車難”的城市化難題。

04邊緣計算在智慧城市的優勢

智慧城市的建設依靠單一的集中處理方式的云計算模型無法應對所有問題，需要多種計算模式的融合才可以解決這些問題。邊緣計算模型可以把計算最大程度遷移到數據源附近的原則，用戶需求在計算模型的邊緣處理。邊緣計算在智慧城市中有以下幾方面優勢：

海量數據處理：在一個人口眾多的大城市中，無時無刻不在產生著大量的數據，而這些數據如果通通交由云中心來處理，那么將會導致巨大的網絡負擔，資源浪費嚴重。如果這些數據能夠就近進行處理，在數據源所在的局域網內進行處理，那么網絡負載就會大幅度降低，數據的處理能力也會有進一步的提升。

低延遲：在大城市中，有很多服務是要求具有實時特性的，這就要求響應速度能夠盡可能的進一步提升。比如醫療和公共安全方面，通過邊緣計算，將減少數據在網絡中傳輸的時間，簡化網絡結構，對于數據的分析、診斷和決策都可以交由邊緣結點來進行處理，從而提高用戶體驗。

位置感知：對基于位置的一些應用來說，邊緣計算的性能要由于云計算。比如導航，終端設備可以根據自己的實時位置把相關位置信息和數據交給邊緣結點來進行處理、邊緣結點基于現有的數據進行判斷和決策。整個過程中的網絡開銷都是最小的。用戶請求得以極快的得到響應。

05邊緣計算助力智慧城市

隨著城市交通數據量的增加，用戶對海量交通信息的實時性需要也會隨之提高。如果把數據全部傳回云計算中心，將會出現帶寬資源的浪費和延時等問題，但如果把數據在邊緣服務器上進行實時分析和處理，便可根據路面實時狀況和可用資源對用戶做出相應指示。

邊緣計算在智慧城市交通的應用不僅體現在智能交通的控制系統、車聯網等上，還體在智慧城市運輸和設施管理等基于地理位置的應用上，對于位置識別技術，邊緣計算可以對基于地理位置的數據進行實時處理和收集，而不必再傳送到云計算中心進行相應操作。在城市視頻監控系統的應用上，可以構建融合邊緣計算模型和視頻監控技術的新型視頻監控應用的軟硬件服務平臺，以提高視頻監控系統前端攝像頭的智能處理能力，進而實現重大刑事案件和恐怖襲擊活動預警系統和處置機制。城市中照明、制冷、電器等的過度無序使用，造成電能的大量浪費，傳統的人工控制的方式無法根據實際環境的需求實時有序地控制照明及制冷系統，造成即使沒有人用燈也常亮、空調常開的情況，浪費了大量的能源，而通過邊緣計算可根據實際環境和能效控制策略進行實時有序控制，實現精細化管理，并定期與云端同步。邊緣計算在城市能效管理上的應用可以為之帶來更高的可靠性和更低的能源消耗和維護成本，實現城市樓宇能效管理和智能路燈等。

邊緣計算賦能的智慧城市典型應用包括智能電梯和智能照明。

1、邊緣計算能夠實現電梯故障的實時響應。“梯聯網”一般采用電梯傳感器數據-遠端APP-云端這條數據傳輸鏈路，該鏈路一旦意外中斷，傳感器邊緣部件要相對獨立且具備計算能力，而邊緣計算使得這一能力能夠開放給專業的電梯解決方案供應商。

2、邊緣計算能夠確保實時數據本地存活。“梯聯網”中上云很重要，但與云的鏈路一旦中斷，就需要邊緣網關能夠具備處理本地事務的機制，將數據實時存在網關上，待網絡恢復后上傳。

3、邊緣計算能夠實現數據聚合。電梯傳感器每天采集的信息量及其龐大，邊緣計算能夠確保部分數據及時聚合處理，無需與云建立連接，上傳云端。