具体描述
好的，这是一本名为《城市基础设施数字化转型：基于物联网与云计算的系统架构与应用实践》的图书简介。 --- 城市基础设施数字化转型：基于物联网与云计算的系统架构与应用实践 内容概述 本书深入探讨了在当前数字化浪潮下，城市基础设施实现全面智能化和高效运行的核心技术路径与实践方法。本书旨在提供一套系统化的、可落地的理论框架和工程实践指南，帮助读者理解如何利用物联网（IoT）技术、云计算平台以及大数据分析能力，对传统的城市基础设施，如供水管网、能源分配系统、交通控制网络以及公共安全设施等进行深度数字化改造。 全书结构严谨，内容涵盖了从底层硬件接入到顶层应用服务的全栈技术栈，特别强调了系统架构的设计原则、数据治理策略以及安全保障机制。本书不仅关注技术本身的先进性，更侧重于如何将这些技术有效地集成到实际的城市管理场景中，解决现实存在的效率瓶颈和资源浪费问题。 核心章节与技术要点 第一部分：数字化转型的宏观背景与架构基础 第一章：城市基础设施的智能化挑战与机遇 本章首先界定了现代城市基础设施的范畴，分析了传统基础设施在运维、能耗、应急响应等方面面临的严峻挑战。随后，阐述了数字化转型如何提供解决这些问题的根本途径，包括提高预测能力、实现主动式维护以及优化资源配置。重点讨论了“城市大脑”的概念，并将其与具体基础设施的连接点进行梳理。 第二章：物联网（IoT）在城市环境中的数据采集层设计 详细解析了支撑智能基础设施的物联网感知层架构。内容涵盖各类传感器、边缘计算节点（Edge Computing Devices）的选型、部署策略和网络拓扑结构。讨论了低功耗广域网络（LPWAN）、5G/NB-IoT等通信技术的适用场景，以及如何设计高效、可靠、低延迟的数据采集网络。特别关注了异构设备的数据标准化和预处理技术。 第三章：云原生与分布式系统架构：基础设施的数字孪生底座 本章聚焦于支撑大规模、高并发数据处理的云计算平台架构。系统阐述了云计算、边缘计算与雾计算的协同工作模式。详细介绍了构建基础设施“数字孪生”（Digital Twin）模型的关键技术，包括三维建模、实时数据映射、状态同步机制以及基于事件驱动的微服务架构设计，确保系统具备高弹性、高可用性和可扩展性。 第二部分：数据治理、分析与智能决策 第四章：海量城市数据的汇聚、清洗与治理 基础设施产生的数据具有高维度、时序性强、异构性高的特点。本章深入探讨了大数据平台（如Hadoop生态或NewSQL数据库）在处理城市级海量数据中的应用。重点介绍了数据湖与数据仓库的构建，以及数据质量管理（DQM）流程，确保输入到上层模型的原始数据是准确、一致和可信赖的。 第五章：时序数据分析与预测性维护算法 针对基础设施的运行状态数据（如压力、温度、流量、振动等），本章介绍了先进的时序分析技术。涵盖了基于深度学习（如LSTM、Transformer）的状态异常检测、故障预测模型（Predictive Maintenance Models）的构建流程，以及如何通过模型输出指导维护计划的制定，实现从被动维修向主动干预的转变。 第六章：跨域数据融合与全局优化策略 城市基础设施往往相互关联（如交通与能源、水务与环境）。本章探讨了如何打破“数据孤岛”，实现跨领域数据的融合分析。内容包括建立统一的数据语义模型，以及应用图数据库技术来揭示基础设施之间的复杂依赖关系，从而实现全局层面的资源调度优化和协同应急响应。 第三部分：关键应用场景的实践与集成 第七章：智能能源管理与需求侧响应 详细阐述了如何利用分布式传感网络和智能电表/气表数据，实现配电网络和建筑群的精细化能源负荷预测。介绍了需求侧响应（Demand Response, DR）的机制设计，以及通过激励策略引导用户行为，优化城市整体能源消耗效率的实践案例。 第八章：智慧水务与管网健康监测 聚焦于供水和排水系统的数字化改造。内容包括压力波监测、漏损检测算法、水质在线监测体系的构建，以及基于水力模型的模拟与优化。重点介绍了DMA分区计量与管理（District Metering Area）的数字化落地方法。 第九章：城市交通流的实时感知与自适应控制 探讨了如何通过集成地磁传感器、视频分析和浮动车数据，构建高精度的交通态势感知系统。讲解了自适应信号控制（Adaptive Traffic Signal Control）的算法原理，以及如何利用云计算的强大算力进行实时路径规划和拥堵缓解策略的部署。 第四部分：系统安全、标准与未来展望 第十章：工业控制系统（ICS）的安全防护与韧性设计 基础设施的数字化转型带来了新的安全风险。本章重点分析了针对SCADA系统和PLC设备的网络安全威胁。讨论了纵深防御（Defense in Depth）策略，包括网络隔离、身份认证机制（Zero Trust）、安全审计和事件响应流程，确保关键基础设施的运营连续性与安全性。 第十一章：开放标准、互操作性与生态构建 在强调系统集成的背景下，本章讨论了数据交换和协议兼容性的重要性。介绍了国际和国内在智慧城市领域推广的关键标准（如OpenADR、MQTT等），以及如何设计具备良好互操作性的开放式平台，促进不同厂商设备和应用之间的无缝集成。 第十二章：韧性城市与可持续发展的技术路径 总结数字化转型对提升城市韧性（Resilience）的贡献。展望了后疫情时代对远程运维、非接触式服务和灾害预警系统的更高要求，并对人工智能在城市级复杂系统中的未来应用前景进行了展望。 适用对象 本书适合于基础设施管理部门的技术人员、系统集成商、云计算和物联网领域的工程师、高校相关专业的师生以及所有致力于推动城市数字化转型和智慧城市建设的专业人士阅读。它不仅提供了理论深度，更强调了工程实践的指导价值。
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