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物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的最大市場(chǎng)領(lǐng)域是工業(yè)、消費(fèi)者和智慧城市。在這三者中，智慧城市在擴(kuò)展方面面臨最大的挑戰(zhàn)。為什么？簡(jiǎn)而言之，在建筑物、校園或家庭的已定義范圍內(nèi)以及存在明確定義的所有權(quán)層次結(jié)構(gòu)時(shí)，連接設(shè)備和傳輸數(shù)據(jù)更加容易。
城市則不同。市政當(dāng)局需要在廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景中連接節(jié)點(diǎn)和傳感器，其中大部分是公共通行權(quán)。這為集成商帶來(lái)了許多“灰色領(lǐng)域”和問(wèn)題：
誰(shuí)擁有此電線桿，我是否需要許可證才能在其上安裝設(shè)備？
我可以在該位置使用硬連線的通信基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)回傳數(shù)據(jù)，還是需要無(wú)線解決方案？
如果依靠運(yùn)營(yíng)商提供的無(wú)線連接，哪個(gè)運(yùn)營(yíng)商提供最佳的覆蓋范圍和可負(fù)擔(dān)的數(shù)據(jù)計(jì)劃？該計(jì)劃是否可以提供足夠的速度和吞吐量來(lái)滿足該城市所有傳感器和應(yīng)用的需求？
可以利用誰(shuí)的預(yù)算來(lái)支付所有這一切？
智慧城市有可能像企業(yè)在一些極端應(yīng)用的部署一樣增長(zhǎng)。首席信息官可能不是在看成百上千個(gè)連接的端點(diǎn)，而是在看成千上萬(wàn)的設(shè)備。這些設(shè)備中有許多將是高分辨率的IP攝像機(jī)，可將數(shù)據(jù)有效地分發(fā)到整個(gè)城市的操作系統(tǒng)。這不是為改善公共安全而專門提供的常規(guī)城市監(jiān)視部署;相反，這些城市使用IP攝像機(jī)作為最終傳感器，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降胤秸乃蟹种C(jī)構(gòu)，以協(xié)助實(shí)現(xiàn)眾多目標(biāo)，包括：
預(yù)防犯罪和事件調(diào)查;流量?jī)?yōu)化和信號(hào)控制;有關(guān)天氣，環(huán)境條件以及對(duì)社區(qū)的其他直接威脅的緊急通知;停車管理;以及更多。
市政物聯(lián)網(wǎng)的前景廣闊，但挑戰(zhàn)在于如何在不損害視頻完整性，不占用過(guò)多帶寬，存儲(chǔ)和預(yù)算資源的情況下管理海量數(shù)據(jù)。
有三項(xiàng)發(fā)展使智慧城市的管理者對(duì)他們可以克服這些挑戰(zhàn)感到樂(lè)觀：壓縮技術(shù)的創(chuàng)新;新的無(wú)線通信策略;以及新興的基于邊緣的處理。
這些試金石代表了一些創(chuàng)新，可以幫助市政當(dāng)局提高其使用技術(shù)來(lái)改善其社區(qū)生活質(zhì)量的效率，因?yàn)閭鞲衅骱推脚_(tái)制造商、集成商和服務(wù)提供商正變得越來(lái)越有動(dòng)力提供滿足以下要求的解決方案：市場(chǎng)的獨(dú)特需求。
壓縮技術(shù)：較小的數(shù)據(jù)包
從歷史上看，安全行業(yè)使用廣播行業(yè)開(kāi)發(fā)的視頻壓縮格式。但是，這些格式并不能解決監(jiān)視攝像機(jī)所面臨的獨(dú)特挑戰(zhàn)，即每天24小時(shí)在不斷變化的天氣和光照條件下捕獲高質(zhì)量質(zhì)量視頻的需求。
2015年，視頻制造商開(kāi)始使用專門為監(jiān)控?cái)z像機(jī)開(kāi)發(fā)的壓縮方法來(lái)調(diào)整廣播行業(yè)的H.264壓縮格式。他們處理諸如動(dòng)態(tài)條件、長(zhǎng)時(shí)間不活動(dòng)以及光線不足的場(chǎng)景中生成的顆粒視頻之類的問(wèn)題。這些壓縮技術(shù)是由攝像機(jī)制造商專門開(kāi)發(fā)的，其性能結(jié)果差異很大。最廣泛接受的格式大大降低了視頻流的比特率，同時(shí)保留了圖像的可用性和取證細(xì)節(jié)。同樣重要的是，它們與集中式服務(wù)器和視頻管理軟件中的H.264標(biāo)準(zhǔn)解碼資源保持了兼容性。
同時(shí)，安防行業(yè)還提高了攝像機(jī)的低光靈敏度，從而降低了低照度條件下的視頻噪聲，這是比特率峰值的常見(jiàn)原因。
近年來(lái)，視頻數(shù)據(jù)壓縮和低感光度這兩個(gè)方面的改進(jìn)并沒(méi)有放緩。相反，他們已經(jīng)加速到如今的攝像技術(shù)超越了十年前的夢(mèng)想。
超越了傳統(tǒng)的使用監(jiān)控?cái)z像頭來(lái)實(shí)現(xiàn)物理安全，而將IP攝像頭用作智慧城市中的終極傳感器，其好處變得更加明顯。有效地，行業(yè)在提供更多可操作的信息(取證詳細(xì)信息和元數(shù)據(jù))和更少的數(shù)據(jù)(較小的數(shù)據(jù)包大小，較低的流式比特率)方面變得越來(lái)越好。
但是創(chuàng)新遠(yuǎn)未結(jié)束�，F(xiàn)在可以將智能算法分層放在H.265上，以進(jìn)一步降低比特率。但是，在捕獲具有大量活動(dòng)的復(fù)雜場(chǎng)景時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)尖峰。這使得解決方案架構(gòu)師或工程師很難準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)任何攝像機(jī)將生成多少數(shù)據(jù)并將其跨數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行流傳輸。當(dāng)他們不知道需要多少數(shù)據(jù)或何時(shí)需要數(shù)據(jù)時(shí)，如何設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)或估計(jì)集中的處理和存儲(chǔ)需求？答案在于一種新的視頻數(shù)據(jù)管理技術(shù)：在每個(gè)攝像機(jī)開(kāi)發(fā)的基準(zhǔn)上以平均格式交付視頻。
這是如何運(yùn)作的？當(dāng)比特率達(dá)到峰值時(shí)，攝像機(jī)將暫時(shí)降低幀速率或分辨率，并將整個(gè)視頻保留在緩存中一段時(shí)間，直到峰值下降。然后，攝像頭會(huì)將保留的數(shù)據(jù)推送到中央存儲(chǔ)庫(kù)，在該存儲(chǔ)庫(kù)中，該數(shù)據(jù)與最初流式傳輸?shù)囊曨l相關(guān)聯(lián)。
無(wú)論設(shè)備是通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)，專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)還是運(yùn)營(yíng)商提供的無(wú)線數(shù)據(jù)路徑進(jìn)行傳輸，這都是管理智慧城市海量數(shù)據(jù)流量的有效方法。重要的是要注意，該技術(shù)不會(huì)減少流式傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)，它只是在任何給定時(shí)間使數(shù)據(jù)流的數(shù)量均勻，以確�；A(chǔ)設(shè)施不會(huì)淪陷。
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)：元數(shù)據(jù)和視頻點(diǎn)播
隨著城市在其公共通行權(quán)中部署其監(jiān)控?cái)z像頭和IoT設(shè)備，建立基礎(chǔ)設(shè)施以采購(gòu)電源并保持與遠(yuǎn)程位置的連接成為一個(gè)問(wèn)題。代替在任何地方都開(kāi)挖光纖，城市可能會(huì)考慮依靠蜂窩網(wǎng)絡(luò)從傳感器傳輸數(shù)據(jù)。但是，當(dāng)您嘗試將解決方案擴(kuò)展到全市范圍時(shí)，該解決方案的成本將變得過(guò)高，因?yàn)閿?shù)據(jù)計(jì)劃通常是針對(duì)消費(fèi)者用戶市場(chǎng)而設(shè)計(jì)的。
運(yùn)營(yíng)商需要在公共通行權(quán)中部署高密度的IoT，以證明構(gòu)建新一代無(wú)線通信所必需的小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是合理的。
在新的業(yè)務(wù)模式中，無(wú)線運(yùn)營(yíng)商正在開(kāi)始制定更適合智慧城市部署中典型的高傳輸流量的數(shù)據(jù)計(jì)劃。然而，即使具有更穩(wěn)定的蜂窩管線，連續(xù)流式傳輸實(shí)時(shí)視頻也將消耗大量帶寬。
新策略是將系統(tǒng)配置為實(shí)時(shí)使用攝像機(jī)中的元數(shù)據(jù)，并且僅按需流式傳輸視頻。例如，當(dāng)操作員收到檢測(cè)到的事件的警報(bào)時(shí)，他們可以通過(guò)從攝像機(jī)提取快照或短視頻剪輯來(lái)確認(rèn)情況。當(dāng)對(duì)帶寬的其他需求較低時(shí)，攝像機(jī)可以存儲(chǔ)完整的視頻記錄并將其上傳到中央數(shù)據(jù)中心。
基于邊緣的處理
過(guò)去，視頻分析只能在服務(wù)器級(jí)別進(jìn)行，這通常會(huì)延遲對(duì)關(guān)鍵事件的響應(yīng)時(shí)間�，F(xiàn)在，監(jiān)視攝像機(jī)具有更強(qiáng)大的處理器和人工智能功能，可以在邊緣進(jìn)行復(fù)雜的分析。
邊緣處理具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：它允許攝像機(jī)選擇要傳輸?shù)南嚓P(guān)視頻，這有助于操作員立即專注于關(guān)鍵細(xì)節(jié)。減少視頻流可減少帶寬消耗和存儲(chǔ)需求。
僅僅因?yàn)閿z像機(jī)沒(méi)有24/7全天候流式傳輸視頻，并不意味著它不適用于城市利益相關(guān)者。帶有深度學(xué)習(xí)的邊緣處理功能使攝像機(jī)能夠生成豐富的元數(shù)據(jù)，以對(duì)場(chǎng)景中的對(duì)象進(jìn)行分類，例如行人、騎自行車的人、乘用車、大型卡車等。此數(shù)據(jù)可幫助規(guī)劃人員和土木工程師了解人員和產(chǎn)品如何在環(huán)境中移動(dòng)。有了這些洞察力，利益相關(guān)者可以做出基本決策，例如在哪里添加自行車道或在哪里重新設(shè)計(jì)十字路口，以提高社區(qū)安全性、效率和城市服務(wù)的公平分配。
使用尖端的計(jì)算機(jī)科學(xué)來(lái)聚合豐富的數(shù)據(jù)集，可以使智慧城市的利益相關(guān)者做出明智的決策，更有可能得出積極的結(jié)果，從而豐富居住、工作、學(xué)習(xí)和娛樂(lè)社區(qū)的人們的生活。邊緣處理對(duì)于使智慧城市解決方案更具可擴(kuò)展性和彈性，同時(shí)降低總體擁有成本至關(guān)重要，因此可以將智慧城市的愿景傳遞給社區(qū)。
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