物联网技术如何调节智慧城市的“生物链”

　　

当一个城市的服务平台可以自主的与网络建立连接并能够消化吸收数据库中有用的信息，城市功能就可以达到一个史无前例的高度。首先，供水、排水系统能够感知什么时候会下雨，并会采取相应的应对机制。在物联网技术的帮助下，工程师正在将被动的城市供水、排水管道系统转变成可以主动存储并利用水资源的系统，就像沙漠中的动物的组织一样。利用互联网将真实世界中的传感器、控制装置与云端建立连接，从而实现可以从任何数据库获取数据流的目的，包括天气信息，通过这些途径能够保护水资源并节省投资，如果没有虚拟的神经系统，这些都是不可想象的。

来自Geosyntec基础设施公司的首席水利工程师Marcus Quigley利用ioBridge物联网技术公司的硬件设备，正致力于解决这个问题，该公司的传感网络已经应用于很多领域，比如家庭自动感知系统、检潮发声装置等。

这听起来是一个微不足道的问题，但据美国环保署估计：美国仅仅在污水基础设施的投资就达130亿美元。更重要的是，在大多数的美国大城市，由于其下水道和雨水系统大都是一个世纪前设计的，每当遇到下雨天气，约超过700处地方，数以百万加仑的污水会进入其生活的水系。

这些被雨灾袭击的城市包括纽约、底特律、波士顿、波特兰、摩根路易、芝加哥、西雅图、费城、华盛顿、旧金山以及许多其他城市，大部分集中在"铁锈地带"和新英格兰。除了著名的洛杉矶外，几乎每个美国城市的中心都需要一种方式来吸收而不是直接将暴雨倾泻至下水道来防止水灾的有效途径。那就是"高性能"的基础设施--可以像生命体一样感知周围环境的基础设施融入进来。Quigley说："传统的建立一个城市的方式是建立你所想要的，然后尽可能尽快的摆脱水灾的困扰"。从历史的角度来看，这就意味着改变隐藏在城市各个角落的管道系统是一项巨大的工程。绿色基础设施试图来控制径流现场，而不是让雨水白白的流走，通过使用能够感知水情的系统以及"雨水花园"，吸收、过滤这些水，用来浇灌庄稼和人工湿地等。

高性能的绿色基础设施通过蓄水需求预测表现的更卓越。例如，部署在圣路易斯、新伯尔尼、北卡罗来纳州的七个项目，Geosyntec综合建筑物的雨水收集软件系统，同时从互联网获取未来几天的天气信息，从而可以知道什么时候需要将流域中的水排出以容纳即将到来的雨情。

在华盛顿、纽约等地区，这些项目正在如火如荼的进行着。

Quigley说："我们应该积极的、实时的来感知周围的环境，并努力去达到特定的目标，而不是被动的来应对来实现城市的最优控制"。

动态雨水收集控制系统允许使其存储的水源达到最大限度，而不用担心雨灾的袭击。我们应向建筑策划者保证他们能够随时获取并利用这些水源。然而将这项工程真正投入实施还需要有很长的路要走，有很多问题有待解决。

早期的这些类型的系统中，径流管理是少数投入运行的应用之一。

Quigley说："我们的愿景是能够从网络中获取任何我们想要的信息，并整合利用，以达到实现城市良好运转的目的"。

Geosyntec的云端基础设施和现场的物理基础设施一样重要。Alex Bedig领导的软件开发公司，创造了一种能够处理相关输入、发送其它控制点的指令的平台，并且在紧急情况下从没有失灵过。

Quigley说："综合起来，这些物理的、和虚拟的系统具有明显的仿生特性"。

这些系统的目的是能够实现建筑功能的良好运转。可以说被动的系统很难实现最优控制。在很多情况下，传统的架构很难做到这些。

在能源行业表现得更为明显，因此，采用智能电网的动态管理理念是大有裨益的，同时实现可再生能源与发电领域的深度融合是当务之急。智能电网通过调节用户的用电需求可以达到节约能源的目的，但是这些应用还没有在水资源的管理中得到很好的体现。

人类总容易忽略身边的废物流，这是一个让人感到遗憾的习惯，无论是其所含有的珍贵的稀土元素还是大多数美国城市的路边堆肥，很多时候都白白的浪费掉了。水蒸发后还可以继续循环利用。现在我们需要做的就是充分利用我们身边的水资源。