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出版者:人民交通出版社

作者:马海武

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2002-7

价格:31.00元

装帧:

isbn号码:9787114042942

丛书系列:

图书标签:

• 智能建筑
• 通信系统
• 网络技术
• 建筑智能化
• 物联网
• 无线通信
• 协议标准
• 数据安全
• 自动化控制
• 楼宇自动化

城市脉动：现代基础设施的互联之道 图书简介 《城市脉动：现代基础设施的互联之道》是一部深入探讨当代城市复杂基础设施系统如何实现高效、可靠、安全互联的权威著作。本书聚焦于支撑现代都市运转的能源网、交通流、水务管理、公共安全响应四大核心领域，剖析了支撑这些领域运作的底层技术架构、数据流转机制以及跨系统协作的挑战与前沿解决方案。 本书并非关注单一建筑内部的通信布线或楼宇自动化，而是将视野提升至宏观的城市尺度，探讨如何将分散的、异构的物理系统通过先进的网络技术、物联网（IoT）平台和边缘计算能力进行整合，从而实现真正意义上的“智慧城市”愿景。 --- 第一部分：基础设施的数字化基石 本部分奠定了理解现代城市系统互联的基础。我们首先回顾了支撑基础设施数字化转型的关键技术演进，重点阐述了工业控制系统（ICS）、操作技术（OT）环境向信息技术（IT）融合的必然趋势，以及由此带来的网络安全范式转变。 1.1 城市运行的OT/IT融合挑战： 深入分析了传统工控网络（如SCADA、DCS）的确定性需求与现代IP网络的灵活性和数据处理能力之间的结构性差异。探讨了实现低延迟、高可靠性数据交换的协议适配层技术，例如Time-Sensitive Networking (TSN) 在关键基础设施中的初步应用和潜力。 1.2 物联网与传感器网络在城市层面的部署： 本章重点分析了用于环境监测、资产追踪和状态感知的各类非传统通信技术，包括低功耗广域网（LPWAN，如NB-IoT和LoRaWAN）在水表、电表远程抄读中的应用，以及高带宽传感器（如高清摄像头和雷达）对5G切片的依赖性。我们详细解析了这些大规模部署中数据采集、预处理和清洗的工程实践。 1.3 边缘计算在基础设施中的战略定位： 强调了将计算能力下沉至现场设备和区域汇聚点的重要性。通过案例分析，展示了边缘计算如何解决云端集中式处理在海量数据回传、网络拥堵和应对突发事件时的响应瓶颈。特别是针对电力系统的暂态稳定分析和交通信号的实时优化，边缘决策的价值被置于核心地位。 --- 第二部分：核心城市系统的互联与优化 本书的中间部分，专注于剖析能源、交通、水务和公共安全这四大支柱系统如何通过互联技术实现效率的飞跃。 2.1 智能电网与分布式能源的调度网络： 详细阐述了高级计量基础设施（AMI）网络的设计原则，以及如何利用双向通信实现需求侧响应（DR）和负荷控制。重点讨论了微电网的孤岛运行机制、虚拟同步发电机（VSG）的控制信号传输要求，以及如何构建高可信度的电能质量监测体系。本章不涉及建筑内部的暖通空调（HVAC）控制网络。 2.2 交通流的感知、分析与控制网络： 这一部分聚焦于支撑智能交通系统（ITS）的通信骨干网。内容包括：车路协同（V2X）通信的物理层和安全认证流程，无缝整合地磁传感器、视频分析和ETC数据的统一数据平台架构。重点探讨了城市交通管理中心如何利用高精度定位和实时数据流，进行拥堵预测和应急车道分配的决策支持。 2.3 城市水务系统的数字化孪生与管网监测： 分析了水务行业如何利用分布式压力传感器、流量计和水质监测站构建数字孪生模型。关键在于管道泄漏检测算法的实时数据输入需求，以及远程阀门操作的指令传输可靠性。强调了保障水质数据链条不可篡改性的安全措施。 2.4 公共安全与应急响应的互联平台： 讨论了跨部门（警察、消防、医疗）信息共享平台的技术标准和互操作性挑战。重点研究了基于地理信息系统（GIS）的动态资源调度网络，以及在灾害场景下，如何利用冗余和移动通信技术确保关键指挥信息的生命线。 --- 第三部分：互联系统的韧性与治理 基础设施的互联性带来了前所未有的效率，同时也暴露了更广范围的系统性风险。本部分是关于如何确保这些复杂网络能够抵御攻击、自我修复和持续演进的关键讨论。 3.1 基础设施网络安全纵深防御策略： 鉴于关键基础设施的攻击后果极其严重，本章深入剖析了针对OT网络的特有威胁模型（如物理层攻击、固件篡改）。内容包括：网络分段的最佳实践（Purdue模型在现代应用中的延伸）、零信任架构在SCADA网络中的实施路径，以及如何利用行为分析（Anomaly Detection）系统来识别潜伏的、基于网络的渗透活动，而非仅仅依赖传统签名。 3.2 数据的互操作性与标准生态： 探讨了支撑智慧城市数据交换的通用数据模型和API标准（如MDS/SDS，CityGML）。强调了数据治理框架的重要性，确保不同城市部门间交换的数据在语义上的一致性，从而实现跨领域应用的无缝集成。 3.3 网络的弹性与灾备架构： 论述了如何设计具备内置冗余和快速恢复能力的通信网络。内容涵盖了基于软件定义网络（SDN）的流量重路由策略、多路径传输机制，以及在广域范围网络中断情况下，区域节点如何维持基本业务连续性的自治能力。 3.4 面向未来的城市互联演进： 展望了下一代网络技术（如6G、量子安全通信）对城市级基础设施的潜在影响，以及在可持续发展目标（SDGs）驱动下，如何利用互联技术优化资源利用效率和城市碳足迹管理。 --- 《城市脉动：现代基础设施的互联之道》旨在为城市规划者、系统集成工程师、网络安全专家以及决策制定者提供一套全面的框架，用以理解、设计和管理支撑现代社会高效运转的复杂互联系统。本书通过深入的技术分析和详实的工程案例，揭示了城市生命线背后无形的数字神经系统是如何构建其韧性与智能的。

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