大數(shù)據(jù)時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用研究

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 吳 寧 鄭州市第七十七中學(xué) 謝麗亞

本文首先對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、及智慧城市等概況進(jìn)行說(shuō)明，進(jìn)而概述了三者之間的關(guān)系，給出了關(guān)系圖。通過(guò)分析大數(shù)據(jù)時(shí)代下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中不同的應(yīng)用場(chǎng)景，提出了一種有助于大數(shù)據(jù)處理的思路，即不同的應(yīng)用領(lǐng)域、不同系統(tǒng)間應(yīng)給出統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口規(guī)范，有助于數(shù)據(jù)相關(guān)性分析。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概況

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)經(jīng)過(guò)快速發(fā)展期，已經(jīng)成為服務(wù)于信息社會(huì)的重要技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)講，即為“我們周圍的一些物品與另一些物品通過(guò)短距離無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)相連構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)，其英文名可譯為Internet of Things”。就其本質(zhì)而言，物聯(lián)網(wǎng)具有傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)，并在原有的核心和基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸和拓展，廣大用戶可以通過(guò)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將物品和物品之間進(jìn)行信息交換和通信，其目的是形成一個(gè)包含人、各種物品的巨大網(wǎng)絡(luò)，方便人對(duì)生活中相關(guān)的各種物品進(jìn)行識(shí)別、管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)概念開(kāi)始出現(xiàn)是在20世紀(jì)90年代，在經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的寒冬后，在近十年的快速發(fā)展，應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議不斷完善，物品可實(shí)現(xiàn)通過(guò)藍(lán)牙、紅外、zigbee等協(xié)議實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)，通過(guò)無(wú)線組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品間通信，并能通過(guò)開(kāi)發(fā)網(wǎng)關(guān)經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)中TCP/Ip協(xié)議上傳云端進(jìn)行處理。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)概況

物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，其底層感知層的各種設(shè)備每時(shí)每刻都在不斷的生成數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng)，最終讓大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)，或者說(shuō)大數(shù)據(jù)時(shí)代是科技時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物。大數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)格式看，可分為廣泛存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以及如圖形圖像類的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其中非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)達(dá)到了總數(shù)據(jù)量的90%，并且總數(shù)據(jù)量每年以60%的指數(shù)增長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)和大數(shù)據(jù)分布式處理的不斷研究及應(yīng)用，大數(shù)據(jù)的價(jià)值主要體現(xiàn)三個(gè)方面：第一在大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)之前，我們沒(méi)有足夠的存儲(chǔ)量以及計(jì)算能力對(duì)全樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，大都采取抽樣；第二個(gè)價(jià)值是在第一個(gè)價(jià)值之上衍生出來(lái)的，做抽樣統(tǒng)計(jì)，和全樣數(shù)據(jù)分析相比不可避免存在誤差，以及誤差放大情況，大數(shù)據(jù)時(shí)代我們?cè)谠O(shè)計(jì)處理算法由精確度轉(zhuǎn)向了效率；第三個(gè)價(jià)值體現(xiàn)為相關(guān)而非因果，大數(shù)據(jù)時(shí)代給我們提供了很多事物之間的相關(guān)性而非去追事物間的因果關(guān)系，在大數(shù)據(jù)時(shí)代我們只關(guān)心事物間的相關(guān)性。

3 智慧城市的概念和內(nèi)涵

智慧城市這一理念是在2010年由IBM公司提出的，這一理念是在運(yùn)用包含通信技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)、感知技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等前沿技術(shù)，充分調(diào)動(dòng)、使用城市核心系統(tǒng)的信息，從而對(duì)智慧城市中的各種需求夙愿進(jìn)行智能響應(yīng)，為市民創(chuàng)造更加宜居城市生活。其價(jià)值理念得到很多國(guó)家的高度認(rèn)可，世界上很多國(guó)家相繼開(kāi)始了智慧城市的摸索，我國(guó)在2012年公布了第一批發(fā)展智慧城市的試點(diǎn)名單，其中包含全國(guó)各地的90個(gè)城市。2014年，我國(guó)根據(jù)智慧城市建設(shè)需要提出，《促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，旨在為全國(guó)普及綠色的城市、低碳的城市等新型智能城市化摸索道路。

在智能城市建設(shè)之中，要充分調(diào)動(dòng)、使用核心系統(tǒng)的信息，首要任務(wù)是建設(shè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，才能滿足運(yùn)用感知技術(shù)采集信息、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)處理信息、移動(dòng)互聯(lián)等場(chǎng)景的形成，從而實(shí)現(xiàn)智慧城市的愿景。

4 大數(shù)據(jù)時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市的技術(shù)應(yīng)用

4.1 大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的關(guān)系

大數(shù)據(jù)時(shí)代來(lái)源于人類的信息技術(shù)第三次信息化浪潮，根源于物聯(lián)網(wǎng)感知層技術(shù)的快速發(fā)展，通過(guò)分布在大街小巷數(shù)以億記的傳感器不間斷的采集信息、采集圖像，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)如何系統(tǒng)的認(rèn)知、如何處理，如何在龐大的數(shù)據(jù)中挖掘出經(jīng)濟(jì)價(jià)值。諸多的疑問(wèn)，激發(fā)了我們對(duì)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市以及其間存在的關(guān)系深入思考。通過(guò)研究分析，現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用架構(gòu)體系可以劃分為系統(tǒng)框架底層的信息采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)處理應(yīng)用層。如圖1所示。

4.2 大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市的實(shí)際使用場(chǎng)景

在智慧城市中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用無(wú)處不在，接下來(lái)我們通過(guò)介紹一些行業(yè)的智能化進(jìn)程及成果，展開(kāi)應(yīng)用研究。

物流管理。智慧城市中物流行業(yè)亦能體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，在國(guó)家推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，大眾的消費(fèi)呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化，物流行業(yè)面臨重大變革，一些大型的物流中心，每天中轉(zhuǎn)的物品數(shù)量巨大、種類繁多。如何快速統(tǒng)計(jì)出運(yùn)輸物品的信息，如何智能挑揀物品，如何智能規(guī)劃配送路線。面對(duì)大量問(wèn)題，大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)有助于使得以上問(wèn)題得以解決。在信息的處理中，通過(guò)使用物流聯(lián)網(wǎng)采集物品的倉(cāng)儲(chǔ)、流通、卸載等信息，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸層進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)信息，如通過(guò)zigbee、藍(lán)牙等短距離通信協(xié)議將數(shù)據(jù)匯總，通過(guò)網(wǎng)關(guān)將信息發(fā)送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，借助大數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，將海量數(shù)據(jù)保存，數(shù)據(jù)處理應(yīng)用層負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)管管理、卸載管理、流通管理等信息。而用戶可以實(shí)時(shí)查看已購(gòu)商品的實(shí)時(shí)運(yùn)輸信息。

圖1 智慧城市應(yīng)用架構(gòu)圖

醫(yī)療衛(wèi)生。對(duì)于人們關(guān)心的健康問(wèn)題，同樣也是智慧城市重要的考核目標(biāo)，假設(shè)有人生病，就可以利用微信平臺(tái)提供的小程序，找到醫(yī)院的服務(wù)平臺(tái)，可通過(guò)導(dǎo)診中的智能導(dǎo)診和人工機(jī)器人交流選擇掛號(hào)科室，預(yù)約掛號(hào)可實(shí)現(xiàn)免去長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì)掛號(hào)問(wèn)題，也可以通過(guò)診療中的檢驗(yàn)檢查功能查看診療中的檢查單，同時(shí)還可以通過(guò)互動(dòng)中的就醫(yī)反饋功能，在線上和主治醫(yī)生進(jìn)行互動(dòng)，了解后期休養(yǎng)中的問(wèn)題。同時(shí)醫(yī)生可以通過(guò)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)及時(shí)查看患者既往病史等信息，輔助診斷，提供更好的服務(wù)。在智慧城市中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用助力醫(yī)療行業(yè)更好提供生命保障。

食品安全。民以食為天，食品安全應(yīng)該放在重中之重。如何更好的確保食品安全，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有助于大眾精確了解每一個(gè)牧場(chǎng)中每一牲畜的生長(zhǎng)環(huán)境及健康情況。同時(shí)可以精確借助感知層了解餐桌上的食物生長(zhǎng)環(huán)境中的各種信息。

智能家電。家電的智能化，使得生活更加方便。通過(guò)手機(jī)可以控制家里所有的智能家電，用戶可以通過(guò)簡(jiǎn)單設(shè)置，可控制已經(jīng)放好食材的電飯煲，在回家的路上開(kāi)始烹飪美味的飯菜，同時(shí)通過(guò)點(diǎn)擊APP，管理加入物聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)開(kāi)啟，通過(guò)安裝的攝像頭可以實(shí)時(shí)查看家中的老人及兒童的安全。家里有老人的市民，可以為老人提供智能拐杖，通過(guò)不斷數(shù)據(jù)跟蹤分析及家庭攝像頭數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)處理老人摔倒以及走掉情況的發(fā)生。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，帶給生活更多的智慧，同時(shí)也帶給我們更多的方便。

4.3 大數(shù)據(jù)時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市的發(fā)展方向

通過(guò)以上分析，不難得出，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)感知層采集信息，通過(guò)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理信息并應(yīng)用的模型在智慧城市的建設(shè)中應(yīng)用廣泛。為了更好的服務(wù)智慧城市，針對(duì)不斷革新的技術(shù)，制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)成為了我們下一階段的主要目標(biāo)。大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)的海量遞增，面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知層提供的非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。不同領(lǐng)域間在數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)字段等存在差異，在考量大數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性指標(biāo)下，統(tǒng)一規(guī)范不同行業(yè)數(shù)據(jù)格式、類型，對(duì)于大數(shù)據(jù)的處理，有一定意義，有助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)更好的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，以及通過(guò)各個(gè)領(lǐng)域的融合，有助于整個(gè)智慧城市的快速發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠服務(wù)于智慧城市理念的落實(shí)，通過(guò)資源的優(yōu)化、調(diào)度能夠更好的服務(wù)于可持續(xù)發(fā)展的落實(shí)，有助于形成一個(gè)低碳、綠色的生活圈。同時(shí)，針對(duì)數(shù)據(jù)的處理應(yīng)用還能服務(wù)于國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，優(yōu)化頂層設(shè)計(jì)思路。