基于現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧城市體系研究與實(shí)現(xiàn)

房涵棠

摘 要 隨著物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，使物物相連成為可能。通過廣泛的網(wǎng)絡(luò)互連，大量信息、數(shù)據(jù)被快速收集和處理，為城市管理者科學(xué)決策提供了依據(jù)，促進(jìn)了城市的智能化管理和發(fā)展?，F(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市的構(gòu)建過程中處于不可或缺的重要地位，基于現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧城市是未來城市發(fā)展的趨向。文章從城市綜合管理、交通、醫(yī)療、教育等方面，探討現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 智慧城市；物聯(lián)網(wǎng)；體系結(jié)構(gòu)

中圖分類號 G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）235-0130-03

隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷深化，城市人口日益增多，傳統(tǒng)城市難以滿足人們的需求。在傳統(tǒng)城市中，交通、醫(yī)療、教育等系統(tǒng)均是相對獨(dú)立的系統(tǒng)，存在建設(shè)項(xiàng)目無統(tǒng)一規(guī)劃、溝通渠道不暢的現(xiàn)象，造成一定的資源浪費(fèi)。而基于現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧城市，可以借助物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)將各系統(tǒng)聯(lián)系起來，形成一個統(tǒng)一的整體，運(yùn)用整體思維對各個系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，達(dá)到資源有效利用、城市協(xié)調(diào)發(fā)展的效果。智慧城市是現(xiàn)代化國家競爭力的標(biāo)志之一，其帶來了信息的高度融合，城市運(yùn)行效率的極大提升，有利于資源的節(jié)約和環(huán)境的保護(hù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)著眼于實(shí)現(xiàn)物物相連，在構(gòu)建智慧城市的諸多科技手段中發(fā)揮了基礎(chǔ)性的作用。研究基于現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧城市體系具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 智慧城市理論

智慧城市的構(gòu)建是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，其架構(gòu)可以分為3個部分：一是廣泛的網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)施層。通過互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等構(gòu)成廣泛互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)體系，同時加強(qiáng)云平臺、云數(shù)據(jù)、應(yīng)用軟件等基礎(chǔ)設(shè)施層的建設(shè)。通過廣泛的網(wǎng)絡(luò)和堅(jiān)實(shí)的設(shè)施層快速傳遞信息。二是分級分類的數(shù)據(jù)存儲層。將收集海量信息進(jìn)行分類存儲，構(gòu)建以服務(wù)于政府、企業(yè)和其它機(jī)構(gòu)、市民為基礎(chǔ)的一級大數(shù)據(jù)庫。在一級大數(shù)據(jù)庫下設(shè)政務(wù)協(xié)同辦公、政務(wù)信息公開、社會綜合治理等行業(yè)二級主題數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)三級應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。三級數(shù)據(jù)庫之間建立緊密相連的信息共享體系。三是分級分類的業(yè)務(wù)平臺層和統(tǒng)一的平臺應(yīng)用門戶。建立與數(shù)據(jù)存儲層相應(yīng)的分級分類的三級業(yè)務(wù)平臺層。研發(fā)專門的智慧城市操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各級平臺的信息共享[1]。

通過網(wǎng)絡(luò)收集到的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，經(jīng)智能分析，提供到平臺層，供不同層級人員應(yīng)用并反饋。通過科學(xué)的架構(gòu)，有效利用城市的各種資源，促使智慧城市可持續(xù)發(fā)展和智能化管理，使企業(yè)高效率的生產(chǎn)和經(jīng)營 [2]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市

2.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是在“互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)基礎(chǔ)上新的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)即物物相連，是通過技術(shù)手段感知信息和數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的傳輸，經(jīng)過分析和處理后，通過裝置實(shí)現(xiàn)對物品的控制。結(jié)構(gòu)決定功能，物聯(lián)網(wǎng)具有以上功能由它的結(jié)構(gòu)決定。物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層[3]。

1）感知層。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的最基礎(chǔ)的層面，它負(fù)責(zé)采集、獲取信息，可以說沒有感知層，后續(xù)層面就無從談起。在感知層中，有幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：傳感器技術(shù)可以將物理信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息；無線射頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對物體的快速識別，等等。感知層的建設(shè)使物聯(lián)網(wǎng)的信息具有實(shí)時性、準(zhǔn)確性等特點(diǎn)，有利于后續(xù)層面對信息的分析處理。

2）網(wǎng)絡(luò)層。物聯(lián)網(wǎng)從字面理解，即將物體與物體聯(lián)系起來的網(wǎng)絡(luò)，其關(guān)鍵就在于網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層基于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展而來，并利用4G、WiFi等技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使其由人人相連發(fā)展到物物相連。物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)層可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行安全可靠的遠(yuǎn)距離傳輸。例如，坐在辦公室里，你通過網(wǎng)絡(luò)獲知家中的溫度濕度等情況；在外地旅游，你可以通過手機(jī)檢查家庭的安全狀況。

3）應(yīng)用層。應(yīng)用是一切技術(shù)發(fā)展的最終結(jié)果，也是其發(fā)展的目的。應(yīng)用層對數(shù)據(jù)做出分析，并將有效數(shù)據(jù)提供給政府、企業(yè)和個人，達(dá)到政府智能管理城市、企業(yè)有效利用資源和個人方便生活等目的。應(yīng)用層主要技術(shù)包括智能技術(shù)、云計(jì)算，這些技術(shù)可以有效地幫助我們分析數(shù)據(jù)，并且可以為人類提供更好的解決方案。物聯(lián)網(wǎng)的三個層次間互相傳遞信息，感知是基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵，應(yīng)用是目的。對信息進(jìn)行收集、傳遞、分析、處理，三個層次缺一不可，互相支持，實(shí)現(xiàn)對信息的有效快速處理。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用

如果將智慧城市比作一個人體，那么各個系統(tǒng)可以充當(dāng)人四肢和器官，物聯(lián)網(wǎng)則可以充當(dāng)神經(jīng)系統(tǒng)的角色。在物聯(lián)網(wǎng)的指揮下，各個系統(tǒng)對城市中的各類信息作出及時反應(yīng)和處理。

1）城市綜合管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為城市決策者在管理中提供大量的信息。在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中，傳感器系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等與物聯(lián)網(wǎng)共建，使信息及時的收集和傳輸。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促使城市管理標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、動態(tài)化，使城市管理者及時發(fā)現(xiàn)問題、并進(jìn)行快速分析和處理。

2）農(nóng)業(yè)發(fā)展。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)粗放經(jīng)營、植物生長受自然環(huán)境影響大。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對植物的生長狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，對植物生長環(huán)境進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)，使溫度、濕度始終達(dá)到適合植物生長的范圍之內(nèi)，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展。

3）城市交通。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展有利于城市交通體系的發(fā)展。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對城市路況的監(jiān)控，市民可以準(zhǔn)確得到路況信息。例如某路段堵車、某路口發(fā)生交通事故，安裝在此地點(diǎn)的傳感器及時將有關(guān)信息傳遞到網(wǎng)絡(luò)上，行人由此來優(yōu)化自己的路線、及時避開堵車路段。同時，交通管理部門對道路突發(fā)情況作出迅速反應(yīng)，及時對擁堵路段進(jìn)行疏導(dǎo)。

通過物聯(lián)網(wǎng)的傳感器等技術(shù)手段，實(shí)時將空車位信息傳遞給擬進(jìn)入車位的車輛，實(shí)現(xiàn)找車位引導(dǎo)功能。通過無線射頻等技術(shù)，實(shí)時將車輛停放信息傳導(dǎo)至網(wǎng)絡(luò)，用戶通過手機(jī)等終端設(shè)備查找車輛停放信息，實(shí)現(xiàn)智能尋車功能。

無人駕駛汽車技術(shù)主要依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的傳感器等技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)的。無人駕駛汽車通過終端主控模塊的傳感器設(shè)施、監(jiān)控設(shè)備獲知周邊的車輛等路況信息，通過網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過數(shù)據(jù)庫測算出最優(yōu)行駛方案，反饋給汽車主控模塊，指揮汽車的運(yùn)行。通過該技術(shù)達(dá)到節(jié)約油料、優(yōu)化出行、減少事故的良好效果。

綜上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有管理、疏導(dǎo)城市交通，方便人們出行的作用。

4）城市醫(yī)療。物聯(lián)網(wǎng)對醫(yī)療體系建設(shè)有巨大的促進(jìn)作用。市民可以利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在家中咨詢病情，并處理一些簡單疾病。有關(guān)部門可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立起醫(yī)療管控體系，打擊售賣假藥行為，建立統(tǒng)一的醫(yī)療器械標(biāo)準(zhǔn)，對醫(yī)療人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。物聯(lián)網(wǎng)還要以通過信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程掛號和遠(yuǎn)程醫(yī)療，在一定程序上緩解看病難等問題。

5）學(xué)校教育。在物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧城市中，通過物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程授課，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺系統(tǒng)。家庭作業(yè)在網(wǎng)絡(luò)上布置和完成，教師通過物聯(lián)網(wǎng)對學(xué)生課后作業(yè)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，有效督促學(xué)生完成課后作業(yè)，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)成績的提升。教育部門可以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)圖書館和學(xué)習(xí)平臺系統(tǒng)，整合教育資源，方便教師和同學(xué)查閱資料，進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市缺陷及解決方案

物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展為人類帶來許多便利，其高速發(fā)展還應(yīng)解決以下幾個問題。

第一，物聯(lián)網(wǎng)是一個由高新技術(shù)組成的復(fù)雜系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中的每個個體都具有高科技的特點(diǎn)，并且個體數(shù)量較多，這也導(dǎo)致在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的過程中會付出巨大的成本，昂貴的建造價格會使絕大多數(shù)城市望而卻步。

第二，在當(dāng)前技術(shù)條件下，物聯(lián)網(wǎng)的安全體系并非萬無一失，黑客技術(shù)的泛濫使得物聯(lián)網(wǎng)安全系統(tǒng)面臨系統(tǒng)風(fēng)險。

第三，當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要依賴無線網(wǎng)絡(luò)是4G網(wǎng)絡(luò)，4G網(wǎng)絡(luò)在傳輸速度仍不夠快、傳輸時間延遲制約著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展[4]。

針對這些問題，筆者認(rèn)為要加強(qiáng)技術(shù)更新，在現(xiàn)有運(yùn)行平臺上進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，推廣5G技術(shù)；加強(qiáng)局域性物聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)，并盡量使用無線連接技術(shù)。構(gòu)建專門的智慧城市操作系統(tǒng)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)與信息安全體系建設(shè)，建立防火墻機(jī)制和黑白名單機(jī)制。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步和廣泛應(yīng)用，智慧城市必將走向創(chuàng)新化、信息化、可持續(xù)發(fā)展之路。

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