基于物聯網技術的智慧城市生活

邵建+黃何+杭躍斌

【摘 要】通過對教育、農業、醫療、家居、安防監控、智能交通、智能建筑等行業的智慧城市解決方案進行研究分析，提取通用的應用模板，可在行業內廣泛地進行推廣復制，豐富和方便人們的溝通與生活。

【關鍵詞】物聯網 智慧城市 智慧生活 傳感網絡 數據支撐系統

1 智慧城市與物聯網應用

智慧城市是一種新型的城市發展模式，其主要是基于寬帶信息化技術和物聯網技術，通過云計算和大數據分析來推動各行業的系統工程建設，提升政府的管理服務水平、促進產業的升級發展、推廣民生服務應用，最終為城市居民提供便捷、高質量的生活服務。

物聯網實現了機器與機器、機器與人之間的通信，其基于特定行業終端，通過傳感數據采集、信息通信等技術，滿足人們對工作流程監控、指揮調度、遠程數據采集和遠程診斷等方面的信息化需求，提高了各行業的生產效能、信息服務水平、民生服務智能化水平，推動了綠色化和服務化的智慧城市建設。

智慧城市的建設有政府對城市發展規劃的內在驅動力，也有市民生活需求的外在推動力，其可促進區域經濟發展、科技進步等；同時國家“十二五”發展規劃體現了以民生為重的理念，因此提升民生服務水平的智慧城市建設也是各級政府的重要工作之一。

當前基于物聯網技術的智慧城市服務在各行業內正在規模應用，涉及生產、工作、生活的多個領域，如教育、醫療、安防、家居、農業、交通、建筑等。在教育領域，通過寬帶接入Internet可為人們提供遠程視頻授課服務；在安防領域，智能視頻監控、周界防入侵等已規模應用；在交通領域，道路擁堵監測、公交車信息查詢、車輛調度等應用為人們的出行帶來了便捷；在醫療領域，個人健康監護、遠程醫療等應用日趨成熟。除此之外，物聯網在智能家居、智慧農業、樓宇節能等方面也開展了廣泛的應用。

2 基于物聯網技術的智慧城市服務架構

圖1為智慧城市服務體系架構，其包括了傳感網絡、通信網絡、數據支撐系統和智慧城市服務系統。

（1）傳感網絡提供信息數據的采集功能，智慧城市的各種服務應用通過部署在實際應用場景中的傳感器、RFID讀寫器、行業終端等來采集業務數據，再經網關匯聚或直接由通信網絡遠程傳輸到應用系統。常用的傳感器可以檢測溫度、濕度、壓力等參數，專業化的傳感器可以檢測溶解氧、pH值、氨氮、濁度等水質參數。

（2）通信網絡為前端采集的數據提供遠程傳輸服務，如3G移動通信網絡、4G LTE網絡、固定寬帶網絡、WLAN等。目前寬帶化、智能化、移動化是通信網絡的主流趨勢。

（3）智慧城市數據支撐系統主要為智慧城市的業務應用提供數據存儲、數據計算、數據建模分析等支撐服務，基于云計算和大數據分析，可快速部署各種智慧服務，實現服務應用的智能化。

（4）智慧城市服務系統涵蓋各個行業的業務應用，各種智慧服務均有自己的業務平臺，為用戶提供行業應用服務，根據服務對象的不同，分為個人、家庭和行業（集團）應用。智能家居、遠程教育等面向個人和家庭用戶；智慧農業、安防監控、智能交通等面向行業客戶。

3 智慧城市典型應用解決方案

基于物聯網技術的智慧城市應用涵蓋民生服務的諸多環節，下面對國內外幾個重點領域的典型解決方案進行研究分析，可作為通用模板進行復制推廣，其涉及安防監控、遠程醫療、遠程教育、智慧農業、智慧家居、智能交通、智能建筑等方面。

3.1 智能安防監控

近年來，隨著國民經濟的穩步增長、社會的快速進步和國力的不斷增強，銀行、電力、交通、安檢、軍事、百姓生活等各領域對安防監控的需求與日俱增，安防監控在政府、企業、個人的生產與生活中得到了廣泛應用并發揮著重要作用。

在國內，以中國電信的全球眼、中國移動的千里眼為代表，其面向集團和個人商鋪市場提供視頻監控服務。圖2以4G LTE網絡傳輸為例，前端攝像頭采集的視頻可傳輸到后臺進行實時監控；也可直接在前端攝像頭先進行視頻智能預分析，對異常行為進行檢測，再利用有線或無線網絡傳輸相關報警信息，使得用戶能夠及時準確地發現問題，在視頻監控平臺內保存告警信息，方便用戶進行事后檢索和查詢。

3.2 遠程醫療

遠程醫療應用是將傳感識別、視頻采集、多媒體通信等技術與醫療技術相結合，為患者與專家之間建立基于實時語音和高清視頻圖像的交流，患者在原地即可接受遠地醫療專家的會診并在其指導下進行治療和護理，實現專家與患者、專家與本地醫務人員之間跨地域“面對面”的會診，可節約醫生和患者的時間和經濟成本。

患者所在地通過專業設備（如視頻攝像頭、影像設備等）采集語音和視頻圖像、患者相關醫學數據等信息，再通過Internet傳輸到遠程醫療系統中；異地的專家醫生通過登錄Internet并接入遠程醫療系統，可獲取并查看患者本地的視頻圖像及醫療數據，為患者提供相關的診斷服務。圖3中的MCU（多點控制單元）可實現多個異地專家之間的視頻會議控制。

遠程醫療服務在發達國家（如美國）發展得很早，國內尚處于市場探索階段，可以借鑒國外先進成熟的模式，這對提高醫療行業的服務水平、緩解醫患之間的矛盾有一定的積極作用。

3.3 智慧農業

智慧農業以種植大棚的環境監測為代表，農戶需要對大棚內的溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度等參數進行實時監控，當發現某個環境參數超出閾值時，系統會自動產生告警并提醒農戶。

如圖4所示，大棚監控系統由傳感器、通訊主機（終端）、大棚監控應用平臺組成。在大棚內部署無線數據采集模塊，采集大棚內的環境參數并自動傳輸到大棚監控應用平臺，生產管理人員可以通過互聯網、專用顯示設備、手機短信等方式獲取檢測點的數據，并根據數據情況對環境控制做出判斷。大棚里溫度一旦過高或過低，菜農立刻就能收到短信的告警提醒，及時了解大棚的情況。endprint

3.4 智慧家居

隨著生活水平的提高，人們對家居智能化和便捷化提出了新的需求：當用戶出門在外，期望能隨時查看家里的相關情況，隨時能遠程操控家電，如提前打開空調、熱水器等。如圖5所示，通過在家庭環境下部署智能控制網關設備，其可通過WLAN、ZigBee、紅外等近距離通信技術與家用電器、家庭終端等進行通信，進而控制家電（如空調、熱水器、智能插座等）的開與關、安防終端監控功能的開啟與關閉等。

用戶可隨時隨地通過手機客戶端登錄智慧家居控制中心，向自家的家用電器或家庭終端下發監控和操作指令，如查看家庭環境下的視頻監控、開啟門磁窗磁感應、開啟或關閉家用電器、遠程設置空調溫度與空調風速等。

3.5 智能交通服務

目前城市公共交通在城市中占有重要地位，隨著綠色環保理念的深入，選擇公交出行的居民越來越多。用戶外出乘坐公交時，經常會有提前了解公交線路、下一趟公交車還有幾分鐘到達本站等方面的共性需求。下面以重慶移動的智能公交服務為例，描述智能交通的相關解決方案。

通過在公交車上部署GPS終端，可采集并向云端服務器上傳每輛公交車的當前位置信息，云端服務器內保存了最新且實時的公交線路及地圖相關數據。用戶使用手機客戶端，通過線路查詢或是站點查詢的方式從云端服務器獲取數據，云端服務器根據被查詢車輛的最新位置數據、用戶當前所處的公交站臺位置進行運算，向用戶顯示查詢結果，顯示被查詢公交車輛的當前地圖位置、其距離用戶（手機客戶端）當前所在地還有多遠、大概多久到達用戶所在位置等。如圖6所示，某用戶在某公交線路的站點3候車，其打開手機客戶端后，可查詢其等待的公交車的當前位置、距離當前位置有多遠和大約多長時間后到達當前位置等。

3.6 其它智慧城市服務

基于多媒體通訊的遠程教育解決方案類同于遠程醫療等解決方案，多媒體遠程教育通過視頻會議的形式支持多點接入，即多個用戶可以坐在家里打開電腦遠程接收同一視頻源的教育信息，并可與老師進行視頻互動。

智能建筑解決方案以樓宇自動化為代表，通過在建筑物或一個園區內建設一個自動化生態系統，涵蓋了能源、排污、服務等方面，通過能源監控實現節能。智能建筑減少了樓宇的能耗浪費，以可持續的方式提高了樓宇的運作效能。智能建筑從IBM最早提出智慧地球的概念開始，國外公司如IBM、西門子等在較為積極地進行推廣，國內也有很多公司提供了相關解決方案，但國內尚處于市場初步階段，普通用戶難以感知。

4 結束語

目前基于物聯網技術的智慧城市建設正處于迅猛發展的階段，通過對典型智慧城市服務解決方案的研究與分析，提取通用模板，可向相關領域和廣泛地域進行推廣復制，為提高人們的生活便捷性而服務，從而促進城市的智慧化、和諧化和健康化發展。

參考文獻：

[1] 邵建. 物聯網關鍵技術與業務應用[J]. 移動通信， 2012（11）： 25-28.

[2] 陳易，李偉. “重慶城-公交大師”發布[N]. 重慶日報， 2014-02-21（5）.

[3] 鄭西川，孫宇. 基于物聯網的智慧醫療信息化10大關鍵技術研究[J]. 醫學信息學雜志， 2013，34（1）： 10-15.

[4] 李萍，嚴魁. 從智慧醫療和智慧教育實踐看智慧城市建設[J]. 移動通信， 2014（9）： 48-51.

[5] 鄭世寶. 智能視頻監控技術與應用[J]. 電視技術， 2009，33（1）： 94-96.endprint

3.4 智慧家居

隨著生活水平的提高，人們對家居智能化和便捷化提出了新的需求：當用戶出門在外，期望能隨時查看家里的相關情況，隨時能遠程操控家電，如提前打開空調、熱水器等。如圖5所示，通過在家庭環境下部署智能控制網關設備，其可通過WLAN、ZigBee、紅外等近距離通信技術與家用電器、家庭終端等進行通信，進而控制家電（如空調、熱水器、智能插座等）的開與關、安防終端監控功能的開啟與關閉等。

用戶可隨時隨地通過手機客戶端登錄智慧家居控制中心，向自家的家用電器或家庭終端下發監控和操作指令，如查看家庭環境下的視頻監控、開啟門磁窗磁感應、開啟或關閉家用電器、遠程設置空調溫度與空調風速等。

3.5 智能交通服務

目前城市公共交通在城市中占有重要地位，隨著綠色環保理念的深入，選擇公交出行的居民越來越多。用戶外出乘坐公交時，經常會有提前了解公交線路、下一趟公交車還有幾分鐘到達本站等方面的共性需求。下面以重慶移動的智能公交服務為例，描述智能交通的相關解決方案。

通過在公交車上部署GPS終端，可采集并向云端服務器上傳每輛公交車的當前位置信息，云端服務器內保存了最新且實時的公交線路及地圖相關數據。用戶使用手機客戶端，通過線路查詢或是站點查詢的方式從云端服務器獲取數據，云端服務器根據被查詢車輛的最新位置數據、用戶當前所處的公交站臺位置進行運算，向用戶顯示查詢結果，顯示被查詢公交車輛的當前地圖位置、其距離用戶（手機客戶端）當前所在地還有多遠、大概多久到達用戶所在位置等。如圖6所示，某用戶在某公交線路的站點3候車，其打開手機客戶端后，可查詢其等待的公交車的當前位置、距離當前位置有多遠和大約多長時間后到達當前位置等。

3.6 其它智慧城市服務

基于多媒體通訊的遠程教育解決方案類同于遠程醫療等解決方案，多媒體遠程教育通過視頻會議的形式支持多點接入，即多個用戶可以坐在家里打開電腦遠程接收同一視頻源的教育信息，并可與老師進行視頻互動。

智能建筑解決方案以樓宇自動化為代表，通過在建筑物或一個園區內建設一個自動化生態系統，涵蓋了能源、排污、服務等方面，通過能源監控實現節能。智能建筑減少了樓宇的能耗浪費，以可持續的方式提高了樓宇的運作效能。智能建筑從IBM最早提出智慧地球的概念開始，國外公司如IBM、西門子等在較為積極地進行推廣，國內也有很多公司提供了相關解決方案，但國內尚處于市場初步階段，普通用戶難以感知。

4 結束語

目前基于物聯網技術的智慧城市建設正處于迅猛發展的階段，通過對典型智慧城市服務解決方案的研究與分析，提取通用模板，可向相關領域和廣泛地域進行推廣復制，為提高人們的生活便捷性而服務，從而促進城市的智慧化、和諧化和健康化發展。

參考文獻：

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[4] 李萍，嚴魁. 從智慧醫療和智慧教育實踐看智慧城市建設[J]. 移動通信， 2014（9）： 48-51.

[5] 鄭世寶. 智能視頻監控技術與應用[J]. 電視技術， 2009，33（1）： 94-96.endprint

3.4 智慧家居

隨著生活水平的提高，人們對家居智能化和便捷化提出了新的需求：當用戶出門在外，期望能隨時查看家里的相關情況，隨時能遠程操控家電，如提前打開空調、熱水器等。如圖5所示，通過在家庭環境下部署智能控制網關設備，其可通過WLAN、ZigBee、紅外等近距離通信技術與家用電器、家庭終端等進行通信，進而控制家電（如空調、熱水器、智能插座等）的開與關、安防終端監控功能的開啟與關閉等。

用戶可隨時隨地通過手機客戶端登錄智慧家居控制中心，向自家的家用電器或家庭終端下發監控和操作指令，如查看家庭環境下的視頻監控、開啟門磁窗磁感應、開啟或關閉家用電器、遠程設置空調溫度與空調風速等。

3.5 智能交通服務

目前城市公共交通在城市中占有重要地位，隨著綠色環保理念的深入，選擇公交出行的居民越來越多。用戶外出乘坐公交時，經常會有提前了解公交線路、下一趟公交車還有幾分鐘到達本站等方面的共性需求。下面以重慶移動的智能公交服務為例，描述智能交通的相關解決方案。

通過在公交車上部署GPS終端，可采集并向云端服務器上傳每輛公交車的當前位置信息，云端服務器內保存了最新且實時的公交線路及地圖相關數據。用戶使用手機客戶端，通過線路查詢或是站點查詢的方式從云端服務器獲取數據，云端服務器根據被查詢車輛的最新位置數據、用戶當前所處的公交站臺位置進行運算，向用戶顯示查詢結果，顯示被查詢公交車輛的當前地圖位置、其距離用戶（手機客戶端）當前所在地還有多遠、大概多久到達用戶所在位置等。如圖6所示，某用戶在某公交線路的站點3候車，其打開手機客戶端后，可查詢其等待的公交車的當前位置、距離當前位置有多遠和大約多長時間后到達當前位置等。

3.6 其它智慧城市服務

基于多媒體通訊的遠程教育解決方案類同于遠程醫療等解決方案，多媒體遠程教育通過視頻會議的形式支持多點接入，即多個用戶可以坐在家里打開電腦遠程接收同一視頻源的教育信息，并可與老師進行視頻互動。

智能建筑解決方案以樓宇自動化為代表，通過在建筑物或一個園區內建設一個自動化生態系統，涵蓋了能源、排污、服務等方面，通過能源監控實現節能。智能建筑減少了樓宇的能耗浪費，以可持續的方式提高了樓宇的運作效能。智能建筑從IBM最早提出智慧地球的概念開始，國外公司如IBM、西門子等在較為積極地進行推廣，國內也有很多公司提供了相關解決方案，但國內尚處于市場初步階段，普通用戶難以感知。

4 結束語

目前基于物聯網技術的智慧城市建設正處于迅猛發展的階段，通過對典型智慧城市服務解決方案的研究與分析，提取通用模板，可向相關領域和廣泛地域進行推廣復制，為提高人們的生活便捷性而服務，從而促進城市的智慧化、和諧化和健康化發展。

參考文獻：

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[4] 李萍，嚴魁. 從智慧醫療和智慧教育實踐看智慧城市建設[J]. 移動通信， 2014（9）： 48-51.

[5] 鄭世寶. 智能視頻監控技術與應用[J]. 電視技術， 2009，33（1）： 94-96.endprint