本文來(lái)自千家網(wǎng)。
倫敦、斯德哥爾摩、迪拜、紐約等許多城市已經(jīng)開(kāi)始向智慧城市轉(zhuǎn)型。隨著人們?cè)絹?lái)越普遍地認(rèn)識(shí)到信息和通信進(jìn)步將先于不可避免和必要的城市環(huán)境進(jìn)步，能源困境將伴隨后者。根據(jù)倫敦能源和溫室氣體排放清單（“LEGGI”），該市在2018年使用了大約134,000千兆瓦時(shí)的能源。隨著倫敦（和其他城市）逐漸發(fā)展成為一個(gè)成熟的智慧城市，這一數(shù)字只會(huì)增加。
在未來(lái)能源安全恐慌中，尋找更新、獨(dú)特的方法來(lái)產(chǎn)生運(yùn)營(yíng)智慧城市所需的能源可能是至關(guān)重要的一步。雖然許多發(fā)達(dá)國(guó)家的城市都在努力通過(guò)完全采用可再生能源為自己供電而成為零碳城市，但值得探索更新、小規(guī)模的能量收集設(shè)備來(lái)利用可持續(xù)能源。其中一種方法是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)增強(qiáng)的基于壓電的腳步發(fā)電系統(tǒng)。
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的壓電材料
隨著傳感設(shè)備在智能城市中越來(lái)越普遍，利用各種運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)源來(lái)生產(chǎn)能源成為可能。壓電材料可以“捕獲”來(lái)自人體運(yùn)動(dòng)、風(fēng)、車輛、海浪等來(lái)源的動(dòng)能，并將其轉(zhuǎn)化為電能。這些壓電材料，無(wú)論是嵌入鞋內(nèi)還是固定在四肢上，都可以從行走或擺動(dòng)等活動(dòng)中捕獲能量。這項(xiàng)技術(shù)可以高效、清潔地將機(jī)械壓力轉(zhuǎn)化為電能，從而成為一種環(huán)保的電源。物聯(lián)網(wǎng)作為一種技術(shù)，可以在實(shí)現(xiàn)可行的壓電能量收集系統(tǒng)方面發(fā)揮框架和監(jiān)管作用。
首先，能量收集系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)不斷監(jiān)測(cè)利用能量的壓電設(shè)備的性能——檢測(cè)磨損情況、是否符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)和標(biāo)準(zhǔn)。但物聯(lián)網(wǎng)如何通過(guò)智能管理收集能量的分配來(lái)釋放壓電能量收集系統(tǒng)的真正潛力呢？在智能城市中，物聯(lián)網(wǎng)可以促進(jìn)收集能量的交易和共享。多余的能量可以賣給電網(wǎng)，也可以與鄰近的建筑物或基礎(chǔ)設(shè)施共享，從而創(chuàng)建一個(gè)更加互聯(lián)和可持續(xù)的能源生態(tài)系統(tǒng)。它可以將產(chǎn)生的電力用于為各種設(shè)備供電，也可以將多余的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)以備后用。這種動(dòng)態(tài)能量分配提高了系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性。此外，建立一個(gè)壓電傳感器網(wǎng)絡(luò)可以提高效率，而且是遠(yuǎn)程的。
盡管壓電材料有可能融入一個(gè)與智能城市中普遍的電源管理基礎(chǔ)設(shè)施相融合的無(wú)縫系統(tǒng)，但這些材料仍處于起步階段，在商業(yè)上不可行，無(wú)法從人體運(yùn)動(dòng)、風(fēng)、車輛、海浪等來(lái)源的振動(dòng)中有利地利用能量轉(zhuǎn)化為電力。它呼吁對(duì)該領(lǐng)域和其他小規(guī)模能源收集方法進(jìn)行更多研究，以補(bǔ)充可持續(xù)能源領(lǐng)域的大參與者。
實(shí)現(xiàn)智慧城市的另一個(gè)艱巨挑戰(zhàn)是，人們?cè)絹?lái)越擔(dān)心在不久的將來(lái)如何養(yǎng)活城市居民。根據(jù)《垂直農(nóng)場(chǎng)：21世紀(jì)養(yǎng)活世界》一書(shū)的作者迪克康·德斯波米爾(Dickcon Despommier)的說(shuō)法，到2030年，地球人口的近80%將居住在城市中心，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的耕作方式，要養(yǎng)活屆時(shí)新增的30億人口，估計(jì)需要109公頃新土地來(lái)種植足夠的糧食。然而，隨著城市農(nóng)業(yè)在智慧城市中越來(lái)越普遍，屋頂花園、高密度園藝生產(chǎn)、小規(guī)模農(nóng)田、社區(qū)花園和更廣泛的農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)不斷涌現(xiàn)，農(nóng)業(yè)實(shí)踐正在朝著變革邁出一步。但是，城市農(nóng)業(yè)更傾向于對(duì)能源有較高的要求，使用設(shè)備代替較小的土地使用。
由于可用于農(nóng)業(yè)用途的土地有限，農(nóng)民將采用垂直農(nóng)業(yè)、水培和其他集約化技術(shù)。這些方法涉及人工照明、氣候控制系統(tǒng)和自動(dòng)化，所有這些都需要大量能源投入?；叵肫饋?lái)，即使是傳統(tǒng)環(huán)境下的農(nóng)業(yè)也需要更多的能源，因?yàn)樾枰B(yǎng)活更多的人。因此，隨著世界迫切要求零碳排放，世界各國(guó)政府一直在敦促農(nóng)業(yè)部門(mén)不可避免地轉(zhuǎn)向可再生能源。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案已越來(lái)越多地應(yīng)用于資源管理、供應(yīng)鏈管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控農(nóng)場(chǎng)（無(wú)論是城市農(nóng)場(chǎng)還是傳統(tǒng)農(nóng)場(chǎng)）。物聯(lián)網(wǎng)傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤狀況、作物健康狀況和天氣模式，幫助農(nóng)民做出明智的決定，確定何時(shí)以及如何種植、灌溉和收獲，優(yōu)化作物產(chǎn)量和資源利用率，這些都已為農(nóng)場(chǎng)的生產(chǎn)力做出了貢獻(xiàn)。盡管物聯(lián)網(wǎng)在監(jiān)管方面應(yīng)用廣泛，但它在農(nóng)場(chǎng)能源效率方面的潛在作用卻常常被忽視。雖然確實(shí)存在可以監(jiān)測(cè)和控制城市農(nóng)業(yè)運(yùn)營(yíng)中能源使用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，但即使在能源來(lái)源處也需要納入這項(xiàng)技術(shù)。也就是說(shuō)，雖然我們?cè)谵r(nóng)場(chǎng)的節(jié)能實(shí)踐方面取得了進(jìn)步，但也有必要規(guī)范農(nóng)場(chǎng)的能源生產(chǎn)。
農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)
農(nóng)場(chǎng)本質(zhì)上是生態(tài)系統(tǒng)——能夠生產(chǎn)自己的能源。它們可以利用太陽(yáng)能、回收養(yǎng)分并整合可再生能源。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為調(diào)節(jié)和管理農(nóng)場(chǎng)內(nèi)生生產(chǎn)的能源。在城市農(nóng)業(yè)環(huán)境中，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)產(chǎn)生的沼氣或能源不僅可以為垂直農(nóng)場(chǎng)和小塊土地提供電力，還可以為主電網(wǎng)做出貢獻(xiàn)——前提是它們自身的能源消耗得到優(yōu)化和最小化。物聯(lián)網(wǎng)作為一種技術(shù)，是一種明智的工具，有助于實(shí)現(xiàn)即將無(wú)處不在的自給自足的智能城市。雖然物聯(lián)網(wǎng)是一種使智能城市得以存在的技術(shù)，但它們?cè)诰徑膺@些機(jī)構(gòu)所面臨的挑戰(zhàn)方面的潛力也不容忽視。
