利用物联网为智慧城市创造更加绿色的未来

Nordic Semiconductor公司Lorenzo Amicucci

世界各地的城市正在快速扩张。根据联合国(UN)统计，全球57%的人口已居住在城市地区，到2050年将增至接近70%。

城市化的环境代价

这种转变正在对环境产生重大影响。根据预测，城市产生的固体垃圾将从2016年的18亿吨增加到2050年的31亿吨。而且，根据世界卫生组织(WHO)数据，城市地区每10人中就有9人呼吸受到污染的空气，大约40%的人无法获得安全的卫生设施和清洁的水源，这些造成了严重的健康问题。

然而，现有的垃圾清理方法既过时又低效。服务公司Ventia在新西兰进行的一项研究发现，在大多数情况下，该公司收集到的垃圾桶有一半是空的，而在最繁忙的地点，10%的垃圾桶在三四个小时内就又装满了。这种不均衡的使用情况不仅浪费时间和资源，而且为清空垃圾桶而四处奔波的卡车还造成了更多的废气排放。

传统的空气质量监测方法也存在缺陷。现今的监测设备体积庞大、价格昂贵，仅限于在少数几个永久性地点安装。根据全球移动通信协会 (GSMA) 报告，这样难以收集到有意义的数据，并限制了实时监测。

利用蜂窝物联网优化废物收集

蜂窝物联网为维护城市清洁打开了一扇崭新的大门。低成本、广泛部署的无线传感器可以监测相关情况，如垃圾桶满了或空气质量发生变化，然后利用网络连接，传感器可将数据发送给城市管理者。人们将这些信息与人工智能和数据分析相结合，就能做出更加环保的决策。

例如，"智能垃圾桶 "解决方案已经使用传感器来监测气体和湿度水平，从而能够检测到何时需要收集垃圾桶。adhoc networks高级产品经理 Christian Wedekind表示，类似的解决方案已将垃圾处理排放量减少了40%。该公司开发了基于Nordic nRF9160 SiP和蜂窝物联网连接的智能垃圾处理解决方案。

除了利用蜂窝物联网技术减少卡车出行次数，人工智能解决方案还优化了垃圾收集路线。Ventia发现这项技术将行程时间从七个半小时缩短至四个小时，因而公司减少了八辆卡车，从而减少了碳排放和噪音污染。

动态监测空气污染

2017年的一份报告发现，伦敦有95%的人口暴露在空气污染水平超过世界卫生组织限值50%以上的环境中。为了解决这一问题，有关方面与GSMA 在格林威治合作开展了一项概念验证工作，在人员、自行车、车辆和建筑物上使用了便携式空气质量传感器。这些设备能够全天候测量许多不同地点的空气质量。

虽然这样的动态空气质量跟踪无法直接减少空气污染，却能为当局和政策制定者提供更具体的数据，让他们了解根本原因并推出针对性的解决方案。这些解决方案包括在车流量大的地区提高收费标准，限制或关闭污染严重的设施，以及支持推展长期计划，如使用可再生能源的新型公共交通系统。

应对看不见的污水问题

物联网解决方案还能够帮助城市当局了解下水管道的状况，并且在发生问题之前进行控制管理。以Metasphere公司的ART Sewer 废水和下水管道泄漏监测解决方案为例。这款结构紧凑的、由电池供电的设备安装在井盖下面，每15分钟利用雷达测量一次废水量，并且通过蜂窝连接将这些信息传输到数据分析平台，帮助防止因暴雨、堵塞或管道损坏造成的废水溢出。

这些产品能够检测管道的泄漏，尤其是在可能看不到泄漏管道的地下管道应用中，可以在造成重大损失之前向公司发出警告。利用人工智能和传感器数据来识别未来需要维修的迹象，然后进行预测性维护，也能够预防管道泄漏或破损。

蜂窝连接技术的优势

根据《金融时报》报道，虽然传感器的成本越来越低，但收集、传输和分析数据所需的连接、计算能力和能源仍然是一个障碍。

幸运的是，蜂窝物联网的兴起有助于解决这些问题。蜂窝技术不仅能在城市中提供良好的覆盖，而且也是物联网应用的理想选择，尤其是在需要较长电池寿命的情况下。LTE-M支持跟踪垃圾车等移动应用，而 NB-IoT则更适合网络覆盖较差区域的固定设备，如下水管道监测器。

无论是测量水位、温度还是关键基础设施的健康状况，物联网很快就会成为城市环境的关键组成部分，因为污染问题带来的负面影响，远远高于使用技术解决这些问题的成本。