具體描述
好的，這是一本名為《城市基礎設施數字化轉型：基於物聯網與雲計算的係統架構與應用實踐》的圖書簡介。 --- 城市基礎設施數字化轉型：基於物聯網與雲計算的係統架構與應用實踐 內容概述 本書深入探討瞭在當前數字化浪潮下，城市基礎設施實現全麵智能化和高效運行的核心技術路徑與實踐方法。本書旨在提供一套係統化的、可落地的理論框架和工程實踐指南，幫助讀者理解如何利用物聯網（IoT）技術、雲計算平颱以及大數據分析能力，對傳統的城市基礎設施，如供水管網、能源分配係統、交通控製網絡以及公共安全設施等進行深度數字化改造。 全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從底層硬件接入到頂層應用服務的全棧技術棧，特彆強調瞭係統架構的設計原則、數據治理策略以及安全保障機製。本書不僅關注技術本身的先進性，更側重於如何將這些技術有效地集成到實際的城市管理場景中，解決現實存在的效率瓶頸和資源浪費問題。 核心章節與技術要點 第一部分：數字化轉型的宏觀背景與架構基礎 第一章：城市基礎設施的智能化挑戰與機遇 本章首先界定瞭現代城市基礎設施的範疇，分析瞭傳統基礎設施在運維、能耗、應急響應等方麵麵臨的嚴峻挑戰。隨後，闡述瞭數字化轉型如何提供解決這些問題的根本途徑，包括提高預測能力、實現主動式維護以及優化資源配置。重點討論瞭“城市大腦”的概念，並將其與具體基礎設施的連接點進行梳理。 第二章：物聯網（IoT）在城市環境中的數據采集層設計 詳細解析瞭支撐智能基礎設施的物聯網感知層架構。內容涵蓋各類傳感器、邊緣計算節點（Edge Computing Devices）的選型、部署策略和網絡拓撲結構。討論瞭低功耗廣域網絡（LPWAN）、5G/NB-IoT等通信技術的適用場景，以及如何設計高效、可靠、低延遲的數據采集網絡。特彆關注瞭異構設備的數據標準化和預處理技術。 第三章：雲原生與分布式係統架構：基礎設施的數字孿生底座 本章聚焦於支撐大規模、高並發數據處理的雲計算平颱架構。係統闡述瞭雲計算、邊緣計算與霧計算的協同工作模式。詳細介紹瞭構建基礎設施“數字孿生”（Digital Twin）模型的關鍵技術，包括三維建模、實時數據映射、狀態同步機製以及基於事件驅動的微服務架構設計，確保係統具備高彈性、高可用性和可擴展性。 第二部分：數據治理、分析與智能決策 第四章：海量城市數據的匯聚、清洗與治理 基礎設施産生的數據具有高維度、時序性強、異構性高的特點。本章深入探討瞭大數據平颱（如Hadoop生態或NewSQL數據庫）在處理城市級海量數據中的應用。重點介紹瞭數據湖與數據倉庫的構建，以及數據質量管理（DQM）流程，確保輸入到上層模型的原始數據是準確、一緻和可信賴的。 第五章：時序數據分析與預測性維護算法 針對基礎設施的運行狀態數據（如壓力、溫度、流量、振動等），本章介紹瞭先進的時序分析技術。涵蓋瞭基於深度學習（如LSTM、Transformer）的狀態異常檢測、故障預測模型（Predictive Maintenance Models）的構建流程，以及如何通過模型輸齣指導維護計劃的製定，實現從被動維修嚮主動乾預的轉變。 第六章：跨域數據融閤與全局優化策略 城市基礎設施往往相互關聯（如交通與能源、水務與環境）。本章探討瞭如何打破“數據孤島”，實現跨領域數據的融閤分析。內容包括建立統一的數據語義模型，以及應用圖數據庫技術來揭示基礎設施之間的復雜依賴關係，從而實現全局層麵的資源調度優化和協同應急響應。 第三部分：關鍵應用場景的實踐與集成 第七章：智能能源管理與需求側響應 詳細闡述瞭如何利用分布式傳感網絡和智能電錶/氣錶數據，實現配電網絡和建築群的精細化能源負荷預測。介紹瞭需求側響應（Demand Response, DR）的機製設計，以及通過激勵策略引導用戶行為，優化城市整體能源消耗效率的實踐案例。 第八章：智慧水務與管網健康監測 聚焦於供水和排水係統的數字化改造。內容包括壓力波監測、漏損檢測算法、水質在綫監測體係的構建，以及基於水力模型的模擬與優化。重點介紹瞭DMA分區計量與管理（District Metering Area）的數字化落地方法。 第九章：城市交通流的實時感知與自適應控製 探討瞭如何通過集成地磁傳感器、視頻分析和浮動車數據，構建高精度的交通態勢感知係統。講解瞭自適應信號控製（Adaptive Traffic Signal Control）的算法原理，以及如何利用雲計算的強大算力進行實時路徑規劃和擁堵緩解策略的部署。 第四部分：係統安全、標準與未來展望 第十章：工業控製係統（ICS）的安全防護與韌性設計 基礎設施的數字化轉型帶來瞭新的安全風險。本章重點分析瞭針對SCADA係統和PLC設備的網絡安全威脅。討論瞭縱深防禦（Defense in Depth）策略，包括網絡隔離、身份認證機製（Zero Trust）、安全審計和事件響應流程，確保關鍵基礎設施的運營連續性與安全性。 第十一章：開放標準、互操作性與生態構建 在強調係統集成的背景下，本章討論瞭數據交換和協議兼容性的重要性。介紹瞭國際和國內在智慧城市領域推廣的關鍵標準（如OpenADR、MQTT等），以及如何設計具備良好互操作性的開放式平颱，促進不同廠商設備和應用之間的無縫集成。 第十二章：韌性城市與可持續發展的技術路徑 總結數字化轉型對提升城市韌性（Resilience）的貢獻。展望瞭後疫情時代對遠程運維、非接觸式服務和災害預警係統的更高要求，並對人工智能在城市級復雜係統中的未來應用前景進行瞭展望。 適用對象 本書適閤於基礎設施管理部門的技術人員、係統集成商、雲計算和物聯網領域的工程師、高校相關專業的師生以及所有緻力於推動城市數字化轉型和智慧城市建設的專業人士閱讀。它不僅提供瞭理論深度，更強調瞭工程實踐的指導價值。
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