With the development of the Internet of Things, millions of sensors are being deployed in cities to collect real-time data. This leads to a need for checking city states against city requirements at runtime. In this paper, we develop a novel spatial-temporal specification-based monitoring system for smart cities. We first describe a study of over 1,000 smart city requirements, some of which cannot be specified using existing logic such as Signal Temporal Logic (STL) and its variants. To tackle this limitation, we develop SaSTL -- a novel Spatial Aggregation Signal Temporal Logic -- for the efficient runtime monitoring of safety and performance requirements in smart cities. We develop two new logical operators in SaSTL to augment STL for expressing spatial aggregation and spatial counting characteristics that are commonly found in real city requirements. We define Boolean and \newcontent{quantitative semantics}~for SaSTL in support of the analysis of city performance across different periods and locations. We also develop efficient monitoring algorithms that can check a SaSTL requirement in parallel over multiple data streams (e.g., generated by multiple sensors distributed spatially in a city). Additionally, we build a SaSTL-based monitoring tool to support decision making of different stakeholders to specify and runtime monitor their requirements in smart cities. We evaluate our SaSTL monitor by applying it to three case studies with large-scale real city sensing data (e.g., up to 10,000 sensors in one study). The results show that SaSTL has a much higher coverage expressiveness than other spatial-temporal logic, and with a significant reduction of computation time for monitoring requirements. We also demonstrate that the SaSTL monitor improves the safety and performance of smart cities via simulated experiments.


翻译:随着物联网的发展,数以百万计的传感器正在城市中部署,以收集实时数据。这导致需要根据智能城市的运行时间需求对城市各州进行检查。在本文中,我们为智能城市开发了一个新的基于空间时装规格的监测系统。我们首先描述了对1,000多个智能城市需求的研究,其中一些需求无法使用Signal Temoral Lologic(STL)及其变量等现有逻辑加以说明。为了应对这一限制,我们开发了SatL -- -- 一种全新的空间逻辑指数指数信号时逻辑 -- -- 以高效运行时间监测智能城市的安全和性能需求。我们在SatL开发了两个新的逻辑操作程序,以强化STL,以表达在真实城市需求中常见的空间汇总和空间计数特性。我们定义了Boolean和\ nnewcontent{qaltical semantictictr> 用于SastL,以支持对不同时期和地点的城市绩效的分析。我们还开发了高效的监测算算算法,可以检查多条数据流(例如,通过空间分布的多个传感器生成了SatimST城市的Satim Statim Statim Statim rodustration)。我们用一个数据监测系统对萨ST进行大量数据监测。我们用Sale Studations a studations decudustrational decustrational lax a lax lax a lax lax lax a lax a lax a lax

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智慧城市(英语:Smart City)是指利用各种信息技术或创新意念,集成城市的组成系统和服务,以提升资源运用的效率,优化城市管理和服务,以及改善市民生活质量。智慧城市把新一代信息技术充分运用在城市的各行各业之中的基于知识社会下一代创新(创新2.0)的城市信息化高级形态,实现信息化、工业化与城镇化深度融合,有助于缓解“大城市病”,提高城镇化质量,实现精细化和动态管理,并提升城市管理成效和改善市民生活质量。关于智慧城市的具体定义比较广泛,目前在国际上被广泛认同的定义是,智慧城市是新一代信息技术支撑、知识社会下一代创新(创新2.0)环境下的城市形态,强调智慧城市不仅仅是物联网、云计算等新一代信息技术的应用,更重要的是通过面向知识社会的创新2.0的方法论应用,构建用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的城市可持续创新生态。
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