什么是智慧城市？

藍(lán)色巨人IBM在2009年首次提出智慧城市概念時(shí)認(rèn)為，智慧城市是運(yùn)營(yíng)信息和通信技術(shù)手段感測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，從而對(duì)包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)的新型城市概念。而我國(guó)學(xué)者孫中亞對(duì)智慧城市的定義則更為全面與系統(tǒng)：智慧城市是以知識(shí)經(jīng)濟(jì)、資源集約配置為目標(biāo)，將人文主義、技術(shù)主義相結(jié)合，從而形成集城市居民與信息通信技術(shù)于一體、具有可持續(xù)發(fā)展意義的城市建設(shè)模式。

可任憑智慧城市的定義如何變換，其核心目的始終未發(fā)生絲毫偏移，即讓人們?cè)诔鞘械沫h(huán)境更好、生活更愜意，但如今城市的真面目真是這樣？由于智慧城市處于城市化范圍的極端，因此這些地方產(chǎn)生的廢物預(yù)計(jì)將是巨大的。總體而言，預(yù)計(jì)到2050 年，全球廢棄物將增加約 34 億噸。如果管理不善，這種積累的廢物可能對(duì)公共健康和環(huán)境造成災(zāi)難性影響。

其實(shí)，智慧城市擁有可以簡(jiǎn)化廢物管理并提高效率的各種技術(shù)手段，如智能城市中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能和計(jì)算機(jī)視覺(jué)，如被用來(lái)協(xié)助智慧城市中的公共廢物管理機(jī)構(gòu)治理城市環(huán)境，則可使這些區(qū)域變得清潔和可持續(xù)。

01 自動(dòng)化水管理

提高智慧城市清潔度的主要原因是預(yù)防突發(fā)公共衛(wèi)生事件?？紤]到這一點(diǎn)，水管理應(yīng)該是智慧城市治理機(jī)構(gòu)的首要任務(wù)之一。諸如污染、泄漏和與分配相關(guān)的問(wèn)題等水管理問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致醫(yī)療保健和制造業(yè)等其他重要部門(mén)出現(xiàn)問(wèn)題。負(fù)責(zé)進(jìn)行城市清潔的當(dāng)局可以在智能城市中使用人工智能和計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)不斷監(jiān)測(cè)水質(zhì)并減少泄漏，因?yàn)樗鼈兛梢栽谥悄艹鞘兄兄圃斐龆鄠€(gè)細(xì)菌滋生的水坑。

結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)和基于物聯(lián)網(wǎng)的純度和濁度傳感器，可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)準(zhǔn)確檢測(cè)水中的污染水平。此類(lèi)工具還可用于追蹤水流，這對(duì)于檢測(cè)復(fù)雜管道網(wǎng)絡(luò)中的臟污區(qū)域很有用。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)傳感器捕獲的數(shù)據(jù)，基于人工智能的工具可以確定諸如總?cè)芙夤腆w (TDS) 水平和正在處理以供分配的水的 PH 值等因素。此類(lèi)工具根據(jù)此類(lèi)參數(shù)對(duì)水體進(jìn)行分類(lèi)。為此類(lèi)工具訓(xùn)練 AI 模型涉及分析數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)集以預(yù)測(cè)給定水樣的質(zhì)量。

如上所述，漏水可能會(huì)導(dǎo)致智慧城市出現(xiàn)與衛(wèi)生相關(guān)的問(wèn)題。漏水和浪費(fèi)不利于家庭和工業(yè)清潔目的。此外，缺水和滲漏會(huì)導(dǎo)致污泥脫水和農(nóng)業(yè)出現(xiàn)問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，智慧城市在水池、水池、水庫(kù)附近使用基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的智能攝像頭和傳感器來(lái)發(fā)出泄漏或損失警報(bào)?；谌斯ぶ悄艿男孤z測(cè)系統(tǒng)可以使用聲音傳感器來(lái)檢測(cè)管道網(wǎng)絡(luò)中的泄漏。這種系統(tǒng)通過(guò)評(píng)估水管中的聲音來(lái)檢測(cè)泄漏。

如您所見(jiàn)，智能城市中的人工智能和計(jì)算機(jī)視覺(jué)在自主管理配水、監(jiān)測(cè)純度水平和防止浪費(fèi)方面發(fā)揮著重要作用。

02 垃圾分類(lèi)回收

大多數(shù)智慧城市都努力成為理想循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一部分，在這種經(jīng)濟(jì)中，每件產(chǎn)品都是 100% 可回收的。循環(huán)經(jīng)濟(jì)雖然難以實(shí)現(xiàn)，但卻是此類(lèi)工業(yè)化區(qū)在環(huán)境上可持續(xù)的方式之一。垃圾檢測(cè)和分類(lèi)對(duì)于廢物的處理和回收至關(guān)重要?？梢宰R(shí)別和分類(lèi)的垃圾可以更有效地回收利用。在智慧城市中使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)使垃圾檢測(cè)和分類(lèi)自動(dòng)化。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，在智慧城市中使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)可以限制它們對(duì)不可避免的氣候變化的貢獻(xiàn)。

回收是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程。正確回收垃圾的第一步是優(yōu)化垃圾處理。智慧城市的廢物處理設(shè)施根據(jù)可回收廢物的處理和再利用能力將可回收廢物與其他廢物分開(kāi)。在這樣的過(guò)程中，如果僅使用人工或標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化工具，實(shí)現(xiàn) 100% 的準(zhǔn)確度是具有挑戰(zhàn)性的。此類(lèi)基礎(chǔ)工具無(wú)法對(duì)廢料進(jìn)行可視化處理和分析，以根據(jù)成分和其他特性推斷可回收性。通過(guò)在智慧城市中使用人工智能和計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)監(jiān)測(cè)廢物并協(xié)助進(jìn)行廢物分類(lèi)，可以提高回收率。

基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的工具可以改善此類(lèi)過(guò)程中的決策并消除任何異常情況。人工智能和計(jì)算機(jī)視覺(jué)使用算法和深度學(xué)習(xí)來(lái)分析智慧城市各個(gè)角落產(chǎn)生的日常垃圾。物聯(lián)網(wǎng)傳感器再次用于垃圾桶中的多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，這使得人工智能和計(jì)算機(jī)視覺(jué)工具能夠確定質(zhì)量平衡、純度和成分等方面?？偠灾?，計(jì)算機(jī)視覺(jué)通過(guò)在實(shí)際回收發(fā)生之前降低可回收垃圾的百分比來(lái)改進(jìn)垃圾分類(lèi)過(guò)程。

機(jī)器人技術(shù)是另一種基于人工智能的應(yīng)用程序，越來(lái)越多地出現(xiàn)在全球智慧城市的廢物回收過(guò)程中。專(zhuān)門(mén)的“回收機(jī)器人”由基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的垃圾分類(lèi)器的發(fā)現(xiàn)自主指導(dǎo)。機(jī)械臂可以挑選和分離在智能城市中收集到的各種容器中的廢物——濕的可回收廢物、干的可回收廢物、有毒廢物等。除了使廢物管理過(guò)程自動(dòng)化之外，回收機(jī)器人在當(dāng)前的大流行時(shí)代也非常重要，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S廢物管理設(shè)施的工作人員與從不同區(qū)域收集的垃圾——以及可能被感染的患者家中——保持距離。智慧城市。

用于廢物處理的機(jī)器人使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)、彩色編碼相機(jī)、激光傳感器和金屬探測(cè)器對(duì)廢物進(jìn)行分類(lèi)，然后將其引導(dǎo)至不同類(lèi)型的處理區(qū)——回收、生物降解等。帶有多個(gè)手臂和抽吸工具的機(jī)器人可以更快地進(jìn)行隔離。然后，一旦將可回收物與其他廢料分開(kāi)，機(jī)器人就會(huì)使處理過(guò)程自動(dòng)化。通常，廢物回收包括加熱和熔化廢物等步驟。此類(lèi)過(guò)程涉及多種危險(xiǎn)因素，例如高溫和高壓、揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)等。使用自主機(jī)器人可以讓廢物回收商保護(hù)他們的工人免受此類(lèi)代理人的傷害。機(jī)器人可以承受壓力、溫度和研磨性化學(xué)品，從而有效地促進(jìn)回收過(guò)程。

回收是廢物管理、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)性的重要組成部分。除了分離材料外，機(jī)器人還可以用于廢物管理過(guò)程中的自主質(zhì)量控制。

智慧城市中的機(jī)器人、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)消除了垃圾分類(lèi)、處理和回收過(guò)程中的人為錯(cuò)誤，使垃圾管理更好，提高了智慧城市的清潔度，使智慧城市幾乎實(shí)現(xiàn)了真正循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理想。

03 廢物管理培訓(xùn)和監(jiān)測(cè)

AR 和 VR 等技術(shù)滿足了智慧城市廢物管理的主要需求之一，一旦老員工最終退休，新員工的培訓(xùn)計(jì)劃就會(huì)變得更好、更切合實(shí)際。基于 AR 的工具可以讓員工準(zhǔn)確地了解他們的角色。當(dāng)工作人員真正在由 AR 或 VR 驅(qū)動(dòng)的設(shè)備創(chuàng)建的虛構(gòu)模擬中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，學(xué)習(xí)廢物管理不同方面的體驗(yàn)會(huì)大大改善，而不是依賴(lài)規(guī)則手冊(cè)、網(wǎng)站或其他標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)資源。

此外，如上所述，AR 是控制機(jī)器人清潔器的有用工具。因此，用戶可以使用他們的移動(dòng)設(shè)備來(lái)主動(dòng)監(jiān)控這些清潔工在智慧城市中的進(jìn)展情況。計(jì)算機(jī)視覺(jué)、人工智能和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的結(jié)合可以使多個(gè)過(guò)程自動(dòng)化，例如從智慧城市中的各個(gè)住房社區(qū)收集垃圾，使廢物管理人員能夠?qū)崟r(shí)了解清潔機(jī)器人清潔的位置以及剩余的位置?；谶@些信息，這些機(jī)器人可以由官員動(dòng)態(tài)管理。AR 為此目的創(chuàng)建了不同的顏色區(qū)域——紅色表示臟，綠色表示干凈——這使得區(qū)分它們更容易。AR 工具的這一特殊功能減少了某些地方被清潔兩次或三次的機(jī)會(huì)，這有助于優(yōu)化資源使用。

某些表面和區(qū)域需要以更大的壓力和更多的清潔資源進(jìn)行清潔。根據(jù)來(lái)自 AR 應(yīng)用程序的顏色編碼信息，手動(dòng)或機(jī)器人清潔器可以使用必要的壓力或清潔材料來(lái)清潔這些區(qū)域和表面。

智能城市中 AR、AI 和計(jì)算機(jī)視覺(jué)的結(jié)合還有其他幾個(gè)應(yīng)用。每項(xiàng)技術(shù)都帶來(lái)了獨(dú)特的東西——物聯(lián)網(wǎng)捕獲信息并啟動(dòng)處理信息的工具，計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工智能評(píng)估信息并使用模式識(shí)別和數(shù)據(jù)分類(lèi)來(lái)簡(jiǎn)化智慧城市的廢物管理。最后，AR 進(jìn)行清潔和隔離對(duì)于負(fù)責(zé)智能城市清潔的相關(guān)部門(mén)而言，監(jiān)控非常簡(jiǎn)單。

本文來(lái)自微信公眾號(hào)“Techsoho”（ID:scilabs），編譯：Light，出品：科技智谷，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

關(guān)鍵詞： 城市環(huán)境 人工智能 視覺(jué)