世界各地的政府正在投资创新技术和私营部门解决方案，以让城市更安全、更“智慧”且更可持续。多项行业趋势正推动这一全球转型，包括联网传感器、机器对机器通信、数据分析、实时决策和交互式能源系统的发展，同时为社区带来效率和韧性的提升。
联网传感器是智慧城市的基础组成部分，可收集大量数据，对于改善面向访客、居民和企业的服务至关重要。如今的技术能够模拟人类的五种感官以及许多其他感官，并将数据整合到各种计算机化监测和管理系统中。无论是通过视频监控“看见”安全事件、通过音频处理“听见”枪声，还是通过化学物质和颗粒物检测器“闻到”受污染的空气，联网传感器阵列都为更准确的分析和决策奠定了基础。同一台零售店中的联网摄像机能够检测非营业时间的入侵，也能统计店内顾客总数，判断购买毛衣的顾客是否多于购买泳衣的顾客，通知收银队伍增派收银员，甚至与楼宇管理系统通信，根据客流量调节店内温度、照明和通风，以节约能源（并卖出更多毛衣）。
机器对机器通信（通常也称为 M2M 或物联网（IoT））正受到智慧城市主要利益相关方的广泛关注和投资。多年来，人们一直通过互联网彼此连接，并使用各种软件应用；如今，人们可以随时随地连接恒温器、门锁和灯具等日常设备。这些设备也能彼此通信，无论是单独运行还是作为集成系统的一部分，从而提供更强大的功能和更高的效率。由于全天候运营，以及手术室环境调节等高能耗流程，医院的能耗约为同等规模办公楼的三倍。一个典型的手术室套间在工作日有70-80%的时间无人使用，周末这一比例最高可达95%。通过将楼宇管理系统与手术排程系统集成并接入电子病历，无人使用时便可减少手术室环境调节、增压和通风所消耗的多余能源，平均每年节省$6,000，同时营造并记录更安全、舒适的环境。
分析也是一项重要趋势，通常与“大数据”一词相关。事实上，将原始数据转化为有用洞见和行动，是让楼宇、社区和城市具备更智慧能力的关键。这类分析可以由经验丰富的数据科学家完成，也越来越多地通过云计算、机器学习和其他先进统计方法自动完成。新建的斯坦福大学中央能源设施体现了先进分析领域的最新趋势。中央能源系统由一套企业级优化系统管理，该系统会自动建立预测模型，提前七天预测校园每小时的供暖和制冷需求。模型预测控制系统随后利用天气预报以及公用事业公司对每小时能源价格的预测，优化热回收冷水机组的控制，以及热水和冷水蓄能系统的调度。预计该系统在未来35年可节省$420 million，并能够全自动实时运行。
实时部署先进传感和分析技术，可持续优化楼宇、能源、交通和基础设施系统，从而提高运营和资源效率。实时交通管理通过测量车辆穿过交叉路口的流量，自动调整信号周期时长、绿信比和交叉路口间的相位差，以最大限度提高通行能力、缩短延误并减少停车次数。智慧城市交通的其他应用还包括伦敦基于闭路电视的系统该系统拥有1500多台摄像机，每天24小时监测和管理事件与突发情况；新加坡的9km隧道管理系统则监测25,000多台设备。访客或许还记得十多年前新加坡推出的创新实时停车管理系统。
交互式能源系统是另一项行业趋势。此类系统中的软件应用使能源生产者和消费者（又称产消者）能够利用分布式能源资源，在电力市场竞价出售发电量或减用电力。这种市场化方式有助于体现分布式发电、储能和需求响应技术在不同时间和地点的价值。2006年早期开展的一项试点项目在华盛顿州实施，涉及100位房主以及若干商业/工业设施；参与者获得了详细信息，了解电器实时和历史能耗，并有机会预先设定具体操作，以响应实时电价信息。另一项较新的试点项目将11家公用事业公司和60,000名电力客户接入太平洋西北地区电网的特定节点。每隔五分钟，这些节点就会传达电力交付成本，以及对未来几分钟、几小时和几天用电需求的预测。
电网等高度互联系统日益面临的一个问题，是网络安全遭到入侵的风险。个人使用互联网一直面临财务和隐私风险，而通过网络通信并自主运行的互联设备和系统，则带来了重大的安全与保障隐患。关键基础设施和物联网的网络安全问题目前正由多个政府机构和商业联盟着手应对。
提升效率仍是智慧城市投资的重要驱动力。这些驱动力包括改善各种城市系统和基础设施的运营、资源和经济效率。提高效率能够将浪费的资金和资源转化为基础设施投资，同时为社区创造薪酬优厚的本地就业机会并促进经济发展。2016年，江森自控完成了第十次能源效率指标（EEI）调查，调查对象是巴西、中国、德国、印度和美国拥有商业、机构及工业设施的1200多家组织。调查中，72%的组织表示计划在下一年增加能源效率和可再生能源投资。
韧性也是一项重要驱动力。82%的组织表示，在考虑未来基础设施投资时，能否在恶劣天气事件或长时间停电期间维持关键运营非常或极其重要。许多能够提升建成环境效率和可持续性的技术，也能增强其韧性。超级风暴桑迪过后，楼宇业主发现，由于出于安全考虑与电网断开连接，太阳能电池板无法发电。针对这一因素及其他驱动因素，62%的受访组织表示，未来10年内，其拥有至少一处能够脱离电网运行的设施的可能性很大或极大。
为迎接未来，我们必须打造“更智慧”的城市，让楼宇和社区采用高效设计、先进围护结构、照明、供暖和制冷设备，使用可再生或分布式能源资源，增设电池储能和热能储存设施，并具备安全地从电网“孤岛运行”的能力。这些城市将推动行业加快迈向净零能源：其楼宇和社区在一年中向电网输送的能源多于从电网消耗的能源。这些城市还能够在紧急情况下为居民提供关键服务，包括食物、水、住所、医疗用品冷藏以及医疗器械充电。
推动智慧城市发展的技术创新十分显著，同时，支持所需技术、效率和韧性投资的金融模式也有了长足创新。这些新的商业模式使节能收益、公用事业激励措施、需求响应和电网调节款项能够纳入能源绩效合同（改造项目）或公私合作伙伴关系（新建项目），让政府、企业和居民更能负担基础设施改善成本。包括创新金融模式以及联网传感器、物联网、实时分析和交互式能源系统等前沿技术在内的行业趋势，是推动全球城市转型为更安全、更智慧、更可持续城市的关键助力。
