解密數位孿生：從製造、建築、能源到航空的智慧化應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Kevin Chen(陳根)

圖書標籤:

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• 建築資訊模型(BIM)
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智慧城市與可持續發展：構建人與環境的和諧未來 圖書簡介 本書深入探討瞭智慧城市建設的宏大圖景及其在推動全球可持續發展中的核心作用。麵對日益增長的人口密度、資源短缺和環境挑戰，傳統的城市管理模式已顯疲態。本書聚焦於如何通過集成先進信息技術、物聯網（IoT）、大數據分析以及人工智能（AI）等前沿科技，構建一個高效、韌性、宜居的未來城市形態。這不是一本單純的技術手冊，而是一部結閤瞭城市規劃學、環境科學、社會治理和前沿工程學的綜閤性論述，旨在為政策製定者、城市規劃師、工程師以及關注城市未來的公眾提供一套全麵的思考框架和實踐路徑。 第一部分：智慧城市的理論基石與宏觀願景 第一章：城市化進程的再審視與新範式 本章首先迴顧瞭工業革命以來城市化的主要階段及其伴隨的社會經濟結構變遷。接著，本書提齣瞭對“智慧城市”概念的深度剖析，強調其超越瞭單純的技術堆砌，而是一種以人為本、數據驅動的城市治理哲學。我們探討瞭智慧城市如何應對氣候變化、資源分配不均和基礎設施老化等核心矛盾，並界定瞭實現可持續性目標（如聯閤國可持續發展目標SDGs）的城市層麵路徑。內容涵蓋瞭智慧城市演進的三個主要階段：自動化階段、互聯階段和自主優化階段，並重點闡述瞭當前嚮“具身智能城市”（Embodied Intelligent City）邁進的必要性。 第二章：數據驅動的城市神經係統：物聯網與邊緣計算的融閤 智慧城市的基礎在於感知和連接。本章詳細闡述瞭城市級物聯網（U-IoT）網絡的構建原理、關鍵技術和部署挑戰。我們深入分析瞭從傳感器層到應用層的完整數據流，包括低功耗廣域網絡（LPWAN）、5G/6G通信技術在城市環境中的應用優勢與局限。一個核心的討論點是“邊緣計算”在城市數據處理中的戰略意義——如何在保證數據安全與隱私的前提下，實現對交通、能源、安防等關鍵場景的實時響應與決策。書中輔以多個案例，說明如何通過分布式計算架構，提高城市係統的韌性和響應速度，而非過度依賴中心化雲平颱。 第三部分：核心垂直領域的深度變革 第三章：綠色交通與流動性革命：從擁堵到暢通 交通是衡量城市效率的晴雨錶。本章聚焦於如何利用數據和智能係統重塑城市交通。內容涵蓋瞭智能信號控製係統（Adaptive Traffic Control Systems）的算法優化、動態路徑規劃在公共交通中的應用，以及自動駕駛車輛（AVs）接入城市網絡的協同策略。我們特彆關注“多模態集成交通係統”（MaaS）的構建，探討如何通過一個統一的數字平颱，有效整閤私人齣行、公共交通、共享齣行和最後一公裏服務，從而顯著降低碳排放和通勤時間。此外，本章還探討瞭基於AI的交通需求預測模型，以應對突發事件和周期性高峰期的管理難題。 第四章：韌性能源網絡與分布式能源管理 能源係統的智能化是智慧城市可持續發展的命脈。本章詳細介紹瞭智能電網（Smart Grid）的架構，重點在於如何將大量的可再生能源（如太陽能、風能）安全、有效地整閤到現有電網中。我們探討瞭微電網（Microgrids）在提升城市局部區域供電韌性方麵的作用，以及能源存儲技術（如先進電池技術和虛擬電廠VPP）的最新進展。書中還分析瞭建築能源管理係統（BEMS）如何通過實時監控和預測性維護，實現建築層麵的能耗最小化，從而對整個城市能源負荷起到削峰填榖的作用。 第五章：水資源管理與環境質量的智能監測 水資源安全和環境汙染控製是城市生存的底綫。本章關注利用傳感器網絡和水文模型，實現對城市水循環的全生命周期管理。內容包括智能水務係統（Smart Water Systems）中的泄漏檢測、水質實時監測，以及雨洪管理中的預警係統。在空氣質量方麵，本書討論瞭高密度、低成本的環境傳感器網絡如何提供比傳統監測站更精細的空間分辨率數據，結閤氣象模型和汙染源排放數據，形成精準的汙染溯源和治理方案。 第三部分：治理、安全與未來展望 第六章：城市數據治理、隱私保護與數字倫理 智慧城市的成功不僅在於技術，更在於信任。本章深入剖析瞭城市數據治理的復雜性。我們討論瞭如何在海量城市數據采集、存儲和分析過程中，確保公民的隱私權和數據主權。內容涉及差分隱私（Differential Privacy）、聯邦學習（Federated Learning）等隱私增強技術在城市應用中的部署策略。此外，本書還探討瞭AI決策的透明度（Explainable AI, XAI）在公共服務領域的倫理要求，以確保技術應用符閤社會公平正義的原則。 第七章：構建韌性城市：災害預防與應急響應的智能化 韌性（Resilience）是應對極端氣候和突發事件的關鍵能力。本章側重於利用數字孿生和高級仿真技術，構建城市的“數字沙盒”。我們探討瞭如何將實時傳感器數據與高精度三維模型相結閤，進行災害（如地震、洪水、流行病擴散）的早期預測、影響評估和應急資源動態調配。書中詳細介紹瞭跨部門信息共享平颱在提升城市應急指揮效率中的作用，目標是將傳統的反應式管理轉變為預測式和主動式管理。 第八章：社會包容性與“為人服務”的智慧城市 一個真正的智慧城市必須是包容和公平的。本章批判性地審視瞭技術可能加劇的“數字鴻溝”問題。我們探討瞭如何設計麵嚮所有年齡段和能力水平的數字公共服務界麵，確保老年人、殘障人士和低收入群體能夠公平地從城市智能化升級中受益。本書倡導“協同治理”模式，鼓勵市民參與到城市數據采集、反饋和決策製定過程中，真正實現技術為人服務的最終目標。 結語：邁嚮可持續與智慧共生的未來 本書總結瞭當前智慧城市建設麵臨的挑戰，如技術標準的統一、跨領域數據的互操作性，以及高昂的初期投資迴收周期。我們展望瞭未來十年，隨著量子計算和更高維度模擬技術的發展，智慧城市將如何演變為一個更加自適應、具有自我修復能力的復雜巨係統，最終實現人、技術與自然環境的和諧共生。本書呼籲所有利益相關者——政府、企業、學術界和市民——共同努力，以負責任、可持續的方式，塑造我們共同的城市未來。