我們生活在一個日益城市化的世界里，一半以上的人口居住在城市里。在全球范圍內(nèi)，城市化正在快速推進：據(jù)估計，每周約有300萬人遷入城市。按照這個速度，預計到2050年，世界城市人口的比例將達到66%。

城市生活通常與更高的教育水平、更好的醫(yī)療保健、更多的社會服務以及更多的文化和政治參與機會有關(guān)。與此同時，城市化對社會經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護提出了可持續(xù)的挑戰(zhàn)。這與非洲和亞洲地區(qū)尤其相關(guān)，因為在這些地區(qū)，城市化速度最快。

城市發(fā)展導致高能耗

鑒于世界城市化趨勢，城市需要為工業(yè)和商業(yè)活動、交通、建筑和基礎(chǔ)設(shè)施、供水和食品生產(chǎn)提供持續(xù)的能源供應。研究人員發(fā)現(xiàn)，城市消耗了全球75%的能源，并排放了全球50%到60%的溫室氣體。其中電力和熱能生產(chǎn)是最大的溫室氣體排放來源，其次是農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、建筑和其他部門。

如果不采取緩解措施，到2050年，城市能源使用量將增加三倍以上。這將在我們的星球上留下巨大的生態(tài)足跡。

智慧城市提供智慧能源解決方案

降低能源消耗是一個高度優(yōu)先的問題，其解決方案可能在于采用物聯(lián)網(wǎng)智慧城市提供的節(jié)能技術(shù)。智慧城市概念采用物聯(lián)網(wǎng)傳感器和其他技術(shù)，用于從城市基礎(chǔ)設(shè)施的各個方面收集有價值的數(shù)據(jù)：道路、橋梁、鐵路、通信、水、電力、主要建筑物等。隨著預測分析和數(shù)據(jù)科學的應用，可以對收集到的數(shù)據(jù)進行處理，以提高服務提供商的效率并改善市民的生活質(zhì)量。

物聯(lián)網(wǎng)智慧城市提供了許多旨在優(yōu)化能源利用的解決方案，其中一些概述如下：

智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是將數(shù)字技術(shù)融入傳統(tǒng)電網(wǎng)的一種方式。這允許用戶和電力供應商之間進行雙向通信。一方面，消費者可以通過一個專用的應用程序來跟蹤他們用了多少電;另一方面，能源公司可能會與客戶溝通，告知他們洗衣機的最佳運行時間，例如，當電網(wǎng)有足夠的電力或電力價格較低時使用。

智能電網(wǎng)配有傳感器，可收集和傳輸有關(guān)電力供應和使用的數(shù)據(jù)，目的是通過更有效地管理和控制電器和系統(tǒng)來提高效率，最大限度地減少環(huán)境影響，并降低總體成本。

智能電網(wǎng)的好處是巨大的：

▲可靠性。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，由于加強了網(wǎng)絡監(jiān)控，因此停電的次數(shù)將越來越少。此外，典型的智能電網(wǎng)具有自我修復能力，這意味著在中斷后通過自動重新路由可以更快地恢復電力。在自然災害發(fā)生的情況下尤其需要這樣做，因為獲得光、熱和通信是至關(guān)重要的。

▲節(jié)省成本。智能電網(wǎng)除了減少停電之外，還降低了電力供應商的生產(chǎn)和配電成本。從消費者的角度來看，它為優(yōu)化電力消耗和減少電費提供了機會和動力。

▲環(huán)境健康?？稍偕茉磳鹘y(tǒng)電網(wǎng)提出了挑戰(zhàn)，因為它們?nèi)Q于天氣并且難以預測。智能電網(wǎng)使整合可再生能源變得更加容易，例如不排放溫室氣體的風能或太陽能。據(jù)估計，到2030年，這可能會減少電力部門多達30%的空氣污染，并大大改善環(huán)境健康。

高級的計量基礎(chǔ)設(shè)施

高級計量基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)或智能電表與智能電網(wǎng)密切相關(guān)，但這些術(shù)語不應混淆。智能電網(wǎng)是一個更廣泛的概念，涉及能源供應改善、知情消費和減少環(huán)境影響。

智能電表是一種家庭自動化設(shè)備，它向能源供應商和能源消費者提供關(guān)于能源使用的近實時數(shù)據(jù)。它使最終用戶能夠更加了解自己的能源消耗模式，并更好地管理能源消耗。研究顯示，擁有智能電表的人變得更加節(jié)能：85%的智能電表擁有者改變了在家里做事情的方式，以減少能源消耗，例如，他們讓無人的房間關(guān)燈，不讓電器處于待機狀態(tài)。

此外，智能電表允許公用事業(yè)公司提供特定地區(qū)所需的能量，從而提供可觀的運營、客戶服務和財務效益。這促使各國開始部署越來越多的智能電表：例如，在英國，政府宣布打算在2020年前在全國所有家庭中推廣智能電表。

高效的公共照明

高效的公共照明是物聯(lián)網(wǎng)智慧城市中另一個為降低能耗提供空間的領(lǐng)域。在這里，一個可能的解決方案是采用基于LED的路燈，通過智能控制和運動傳感器進行增強，允許在必要時自動打開和關(guān)閉。(來源物聯(lián)之家網(wǎng))目前，路燈照明占一個城市總耗電量的40%，但是LED和智能控制的結(jié)合將使城市減少高達85%的能耗。

智能路燈通過不同的通信網(wǎng)絡連接到中央控制系統(tǒng)，以便向管理服務器傳送數(shù)據(jù)。這使得監(jiān)控和調(diào)節(jié)路燈成為可能，包括：

▲改變光照強度，例如，在發(fā)生事故的地方或在天氣條件惡劣的時候增強照明;

▲進行遠程監(jiān)控，以檢測LED的問題并發(fā)出維修警報;

▲更精確地測量每盞路燈的耗電量，以便城市只為實際使用的電力付費。

智能照明基礎(chǔ)設(shè)施的好處不僅僅是改善照明和節(jié)能。不同類型的傳感器已經(jīng)被集成到智能街道照明中，以便監(jiān)測空氣質(zhì)量、噪音、溫度、濕度和輻射，以增強環(huán)境控制的目的。

智慧能源采用的挑戰(zhàn)

智慧城市技術(shù)具有解決能源消耗問題的巨大潛力，但顯而易見的問題是，為什么它尚未得到廣泛采用?智慧能源解決方案部署的主要障礙有三個：安全問題、缺乏政策和消費者意識。

▲安全問題

與任何物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一樣，安全是人們關(guān)注的主要問題。侵入智能電網(wǎng)可能導致電力中斷，給個人和企業(yè)造成數(shù)百萬美元的損失。從智能電表收集的數(shù)據(jù)也可能成為網(wǎng)絡攻擊的目標，因為它提供了消費者能源使用模式及其整體生活方式的詳細信息。

▲缺乏政策

缺乏智慧能源政策是能源公司面臨的第二個挑戰(zhàn)。沒有正確的政策和標準，就不可能確保節(jié)能系統(tǒng)的互操作性和安全性。需要定義統(tǒng)一的標準來制定對智慧能源解決方案實施和一般操作的要求，這是高效能源系統(tǒng)的關(guān)鍵。

▲消費者意識

對人們進行有關(guān)智慧能源的教育對于其接受至關(guān)重要。消費者意識的缺乏造成了誤解，例如在家中安裝智能電表可能會導致與電磁輻射場相關(guān)的健康問題。雖然還沒有證實這一點，但反對智能電表的運動在一些國家正在取得進展。消費者意識計劃可以幫助人們了解智慧能源技術(shù)的好處和影響。

總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)智慧城市降低能耗的舉措包括但不限于智能電網(wǎng)、智能計量和智能公共照明。它們?yōu)榻档湍茉闯杀?、減少溫室氣體排放和改善整體城市生活鋪平了道路。能源部門已經(jīng)開始實施傳感器和網(wǎng)絡，以使所有物體相互連接，從而為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展做出貢獻。然而，新的城市能源形式挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的公用事業(yè)商業(yè)模式，這需要采取深思熟慮的措施。