霧計算智慧城市的未來
霧計算可以減少需要發(fā)送到云端進行處理的數(shù)據(jù)量，從而提高效率。
通過技術(shù)創(chuàng)新和物聯(lián)網(wǎng)的普及，智慧城市正在迅速發(fā)展，幾乎滲透到城市生活的方方面面。十年前，城市只有少量的嵌入式傳感器，但現(xiàn)在它們無處不在——從道路到恒溫器，甚至垃圾桶。這種連接、通信和遠程管理各種設(shè)備的能力催生了一種新趨勢 — 智慧城市中的霧計算。
什么是霧計算？
術(shù)語“霧計算”由 Cisco 創(chuàng)建，指的是云計算到網(wǎng)絡(luò)邊緣的擴展。霧計算不是將所有收集的數(shù)據(jù)都發(fā)送到云端，而是意味著數(shù)據(jù)將在邊緣設(shè)備上本地處理，這就是為什么它有時也被稱為“邊緣計算”。反過來，利用這一點的城市技術(shù)系統(tǒng)將被稱為邊緣計算智慧城市。
一個常見的誤解是霧計算旨在取代云計算，因為這兩個概念是互補的。霧計算可能被認為是混合云計算的一種，因為它們都為最終用戶提供存儲、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。兩者之間的主要區(qū)別在于，當涉及到霧計算時，數(shù)據(jù)是在霧節(jié)點中處理和分析的，霧節(jié)點是工業(yè)控制器、交換機、路由器和視頻監(jiān)控攝像頭等去中心化設(shè)備。它們在結(jié)構(gòu)上位于云和數(shù)據(jù)源之間，可以說更靠近地面。這就是名稱中使用術(shù)語 “fog” 的原因。
根據(jù) Zion Market Research 的數(shù)據(jù)，到 2025 年，全球霧市場有可能達到 7.68 億美元。其他最近的數(shù)據(jù)，例如來自 Statista 的數(shù)據(jù)，顯示組織今年的云計算預(yù)算比 2017 年平均高出 42%。這一趨勢反映了這樣一個事實，即智慧城市中的霧計算在全球范圍內(nèi)的使用和重要性只會繼續(xù)增長，并擴散到能源和公用事業(yè)、醫(yī)療保健、運輸、制造以及智能辦公室和城市等社會領(lǐng)域。
霧計算通過使網(wǎng)絡(luò)更可靠、更快，為網(wǎng)絡(luò)提供了一種緩解。任何想要保持領(lǐng)先地位的智慧城市都需要跳入下一代物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的深處，這意味著要對霧計算進行徹底投資。雖然它有助于管理數(shù)據(jù)處理并為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全提供許多好處，但它也提供了可觀的財務(wù)節(jié)省。
將這些系統(tǒng)的決策權(quán)委托給環(huán)境中的設(shè)備意味著云網(wǎng)絡(luò)不必管理過多的剩余數(shù)據(jù)。一方面，這最大限度地降低了存儲數(shù)據(jù)的成本，另一方面，它確保只處理最重要的信息，而不是大量的路燈鏡頭或火車站掃描。
獨立傳感器帶來的安全優(yōu)勢也不容忽視。當工作由系統(tǒng)中的許多不同節(jié)點完成時，網(wǎng)絡(luò)攻擊或中斷造成的損害可以降至最低。由于 5G 連接在未來仍然很遙遠，霧計算是當今智慧城市的一個令人興奮的功能。
為什么智慧城市中的霧計算變得如此普遍？
智慧城市繼續(xù)面臨的更大挑戰(zhàn)之一是每天生成、捕獲和分析的大量信息。隨著 IoT 自動化設(shè)備數(shù)量的不斷增加，收集的數(shù)據(jù)量變得難以管理和跟蹤，需要大量的計算資源來處理這些數(shù)據(jù)。在云和數(shù)據(jù)源之間傳輸如此大量的數(shù)據(jù)也很耗時且成本高昂。
霧計算可以減少需要發(fā)送到云端進行處理的數(shù)據(jù)量，從而提高效率。智慧城市可以通過霧計算看到以下好處：
發(fā)送到云的數(shù)據(jù)量最少
霧計算的核心目標是使大數(shù)據(jù)更小、更易于管理。根據(jù) IDC 2019 年的預(yù)測，預(yù)計到 2025 年，互聯(lián)設(shè)備捕獲的數(shù)據(jù)量將超過 79 ZB。霧計算能夠通過應(yīng)用智能傳感和過濾來減少如此大量的數(shù)據(jù)，智能傳感和過濾允許僅根據(jù)給定霧設(shè)備本地可用的知識傳輸有用的信息。
低數(shù)據(jù)延遲
Fog 節(jié)點能夠處理和載入數(shù)據(jù)，而無需將其發(fā)送到遠程云服務(wù)器并將結(jié)果返回。這使得在數(shù)據(jù)傳輸時更容易大大節(jié)省時間并實時接收響應(yīng)。即時數(shù)據(jù)處理對于智慧城市系統(tǒng)只會變得更加重要，尤其是當需要快速做出決策或行動時：例如，當緊急車輛穿過城市時，能夠突然將交通信號燈變?yōu)榫G色，從而挽救生命。
帶寬減少
傳輸和處理數(shù)據(jù)需要大量的帶寬，這在云計算的情況下可能會受到限制。但是，當涉及到霧計算時，這不是問題，因為所有數(shù)據(jù)都在本地設(shè)備之間分發(fā)，而不是無線發(fā)送。這樣可以顯著減少網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗。
增強的數(shù)據(jù)安全性
數(shù)據(jù)安全是智慧城市將其資源轉(zhuǎn)向霧計算的另一個關(guān)鍵驅(qū)動因素。它使易受攻擊的公共網(wǎng)絡(luò)無法訪問更敏感和機密的數(shù)據(jù)，從而防止任何網(wǎng)絡(luò)犯罪分子輕松訪問它。霧計算允許在惡意軟件和受感染文件在設(shè)備級別周期的早期階段被發(fā)現(xiàn)，甚至在它們有機會感染整個網(wǎng)絡(luò)之前。
智慧城市邊緣計算示例有哪些？
智慧城市是廣泛實施霧計算的最佳環(huán)境之一，因為互聯(lián)城市中的數(shù)萬甚至數(shù)百萬個事物正在生成有關(guān)道路交通、公共安全實施、廢物管理、空氣質(zhì)量等各個方面的異構(gòu)數(shù)據(jù)。
霧計算可以快速處理和分析所有數(shù)據(jù)，以便更有效地運行這些系統(tǒng)。下面，我們?yōu)槟占艘恍┲腔鄢鞘羞吘売嬎闶纠?/p>
道路交通管制
智慧城市利用各種傳感器來監(jiān)控和調(diào)節(jié)道路交通。嵌入智能交通信號燈的傳感器可以檢測路過的行人、騎自行車的人和司機;測量它們的速度和它們之間的相對距離;分析收集的所有流量數(shù)據(jù);并在必要時做出由數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策，以改變信號燈或重新組織某些交通的路線。
這有助于整體改善車輛流量并減少道路事故和傷亡。此外，這使得駕駛員和行人在緊急情況下可以依賴自動駕駛汽車。收集的數(shù)據(jù)可以稍后發(fā)送到云端，以進行更長期和更深入的分析。
事實證明，霧計算和智能交通信號燈的結(jié)合在緩解和消除交通擁堵方面非常有效。例如，華盛頓州貝爾維尤的一個社區(qū)安裝了實時響應(yīng)交通狀況的智能交通信號燈：在交通高峰期，綠燈亮的時間更長。市政府官員估計，這導致該市主干道沿線的出行時間減少了 36%，每年為司機節(jié)省 9 至 1200 萬美元。
加利福尼亞州圣萊安德羅市是另一個啟動智能交通信號燈項目的城市，該項目實現(xiàn)了交通信號燈與互聯(lián)車輛的廣泛集成。該項目于 2017 年啟動，已經(jīng)大大改善了交通信號配時。
廢物管理
廢物管理是城市面臨的一個非常普遍的挑戰(zhàn)，因為這個過程不斷需要大量的時間、金錢和資源。垃圾收集者會根據(jù)他們的日程安排，在每月的特定日子定期清理垃圾桶，但他們這樣做時沒有考慮容器中有多少垃圾。從幾乎空的容器中收集垃圾是完全低效的，因為它會導致不必要的燃料消耗和人力浪費，而未收集的超滿垃圾箱會使街道看起來很臟。這使得廢物管理成為最可行的 IoT 用例之一。
智能傳感器和霧計算的應(yīng)用將允許實時監(jiān)測整個城市的垃圾水平，并為更高效的廢物管理提供一種方法。安裝在垃圾桶上的傳感器可以識別何時接近填充水平，并在發(fā)生時立即提醒垃圾收集者。然后，可以將填充物位數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進行更深入的分析，以優(yōu)化垃圾車的路線和時間表。
環(huán)境控制
霧計算允許實時監(jiān)控和分析相關(guān)環(huán)境參數(shù)和城市的自然資源。例如，智能水系統(tǒng)能夠分析水質(zhì)并檢測任何與標準的偏差，例如硝酸鹽或鐵含量高。此外，它還能夠檢測漏水，并立即通知維護團隊是否需要堵塞或修復(fù)這些泄漏。
溫室氣體的控制和監(jiān)管是另一個可能應(yīng)用技術(shù)和霧計算之間互連以提高環(huán)境可持續(xù)性的領(lǐng)域。實時收集和分析可操作的數(shù)據(jù)可以使市政府了解溫室氣體排放的整體情況，從而及時采取適當措施減少溫室氣體排放。根據(jù)這些監(jiān)測結(jié)果，他們可能會提醒公民在特定時間需要減少熱量或熱水的使用，以幫助減少溫室氣體排放。
監(jiān)控系統(tǒng)
配備智能傳感器的視頻監(jiān)控系統(tǒng)對城市街道的安全做出了相當大的貢獻。然而，這些系統(tǒng)不斷產(chǎn)生大量信息，需要實時收集和分析這些信息，以確保對公共空間的有效監(jiān)控。由于數(shù)據(jù)量巨大、相關(guān)的延遲挑戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)可用性以及將數(shù)據(jù)持續(xù)流式傳輸?shù)皆撇⒎祷卦扑璧木薮筚M用，傳統(tǒng)的基于云的模型幾乎不適合這些目的。這就是霧計算的用武之地。
霧計算允許將從視頻監(jiān)控攝像頭收集的數(shù)據(jù)存儲在靠近邊緣計算智慧城市的霧節(jié)點中進行存儲和處理。它的低延遲可以有效地監(jiān)視和檢測公共場所（如繁忙的機場或當?shù)刭徫镏行模┲械娜魏伪┝π袨?。一旦事件發(fā)生，安全服務(wù)將收到警報，使他們能夠迅速采取行動，甚至追蹤逃跑的罪犯。
霧計算：智慧城市的未來？
霧計算具有成為智慧城市發(fā)展下一個大趨勢的巨大潛力，因為它能夠快速安全地處理各種數(shù)據(jù)量。它有助于收集有關(guān)許多城市活動的數(shù)據(jù)，從交通到公用事業(yè)，從而確保一切高效運行并為城市生活帶來可持續(xù)性。然而，過度依賴霧計算是處理這些海量數(shù)據(jù)的一種不現(xiàn)實的方法，因此云將繼續(xù)在整個物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
此外，霧計算并不完全意味著基于云的規(guī)范化 IoT 網(wǎng)絡(luò)的終結(jié)。集中式數(shù)據(jù)幾乎總是更容易獲得，這反過來又為私營和公共部門提供了更多建立開放數(shù)據(jù)協(xié)議的方法。這可以導致更發(fā)達的創(chuàng)新和數(shù)字創(chuàng)意形式。同時，保存在云中的數(shù)據(jù)讓位于更廣泛的用途。
最終，霧計算將不可避免地在下一波智慧城市發(fā)展中發(fā)揮重要作用。隨著該技術(shù)不斷朝著計算機需要能夠像人一樣行為的系統(tǒng)邁進，設(shè)備內(nèi)部的決策最終對于任何試圖保持領(lǐng)先地位的智慧城市來說都將變得越來越重要。