物聯網技術在智慧城市中的應用

李永剛

（陜西郵電職業(yè)技術學院 陜西省咸陽市 712000）

近年來，智慧城市這一概念不斷出現在大眾視野中，涵蓋了城市建設中的方方面面，包括城市基礎建設、城市醫(yī)療服務、教育發(fā)展、供電服務等，特別是在有了物聯網技術加持后，城市居民生活的便捷性有了大幅度提升。它主要利用信息采集、傳輸、分析和處理等操作，對目標物體或環(huán)境進行監(jiān)控和分析，及時發(fā)現其中存在的問題，進一步提高智慧城市建設的質量和管理效率，從而推動現代化城市朝著更高效、更舒適、更便捷的方向發(fā)展。

1 物聯網概念

物聯網技術通俗來講就是利用相關技術在各個城市指定區(qū)域安裝由物聯網支持的傳感器和信息傳輸設備，這些傳感器和信息傳輸設備之間會形成一個通用的“物聯網”系統，便于對目標物體的位置和相關信息進行處理。同時，通用的“物聯網”系統具備以下兩個特點：

（1）該系統是利用現代互聯網技術實現的；

（2）和物聯網不同，現有的傳統互聯網和移動互聯網中，每個互聯網節(jié)點的終端是分開的[1]。

2 智慧城市的主要目標

建設智慧城市是當前經濟發(fā)展的必然，目的就在于提高城市各方面發(fā)展的效率，特別是加強城市治理的能力，這一舉措將對城市發(fā)展產生深遠的影響。實現這一目的將有利于政府對該城市的發(fā)展工作進行完善。有了物聯網技術的支持后，城市各方面的發(fā)展都將轉化為可視化的信息，幫助政府更好地了解該城市的工作狀況，從而提升城市規(guī)劃的合理性。

3 物聯網技術支撐智慧城市建設

在當前信息時代快速發(fā)展的背景下，智慧城市建設是離不開物聯網技術支持的，它將成為城市建設中信息采集和執(zhí)法管理的重要手段，這將推動城市管理、城市建設朝著更智能、更精細、更便捷的方向發(fā)展。

為了推動信息化建設，我國各級政府部門也積極地運用物聯網技術來提高工作效率，構建了相對成熟的電子政務系統。這就相當于搭建了一個政府和民眾之間的信息橋梁，可以說是推動智慧城市建設的關鍵了。政府人員利用電子政務系統，對民眾反映的信息進行收集匯總、整理分析，便于能及時給出解決問題的措施，這將大大提高政府的服務質量和行政效率。

另外，物聯網技術的運用還增強了政府部門與部門之間的溝通效率，實現了各部門之間的信息交互。同時，相關政府部門可以利用物聯網傳感器對當前城市運行的現狀進行感知，通過感知數據，來及時調整規(guī)劃方案和決策，避免資源和人員的浪費[2]。

4 物聯網技術在智慧城市中的應用

4.1 城市基礎設施

城市基礎建設是智慧城市建設的重要組成部分，利用物聯網技術對這一部分進行監(jiān)測，能確保城市基礎建設的有序進行，使其更好地為人民服務。物聯網技術主要利用無線傳感網絡系統對城市的街道、便民設施、水壓水質等進行網絡化管理，并將云計算平臺和銀行管理系統結合起來，對所有數據進行整理、分析和存儲，一旦出現問題便可及時提出解決措施。

4.2 城市政務

物聯網技術的運用對政府職能的完善是十分有利的，可以促進政府朝著智能化、信息化方向發(fā)展，通過對有效數據的反饋和分析，來提高公共管理的效率和水平。另外，在面對突發(fā)事件時，物聯網技術的運用可以讓政府部門及時做出反應，安排人員救援和物資輸送，這是其它技術所不能實現的。

圖1：基于物聯網技術的智能停車場系統

圖2：智能道閘框圖

圖3：基于CC2530 芯片的核心電路

4.3 城市安全

居民的日常生產、生活安全得到保障，可以說是一個城市建設的基礎了。在智慧城市建設中運用物聯網技術，可以建設相應的安全設施和應急處理設備，一旦出現任何安全問題能及時發(fā)出警報，全面推動城市管理相關工作的展開。

4.4 城市環(huán)境

在當前城市化水平不斷提升的背景下，一個成熟的物聯網管理系統，可以說是整個城市運行管理的基石了。它除了能保證城市安全、提高政府部門工作效率外，還能為城市居民提供更便捷地服務，比如能通過網絡及時監(jiān)測并接收相關天氣狀況，還可以對各個路段的交通擁堵情況進行查詢，便于居民及時調整出行計劃和路線。

4.5 城市交通

道路千萬條，安全駕駛第一條。將物聯網技術應用于城市交通中，可以幫助交通管理部門及時了解各個路段是否有交通事故發(fā)生。同時，居民出行時也可以通過手機了解到當前出行路段是否擁堵，查看公交車達到站臺的時間等，為居民生活提供便捷。

4.6 城市生活

物聯網技術已被運用到城市生活的方方面面，比如通過網絡系統對幼兒園周邊環(huán)境進行監(jiān)測，保障幼兒安全，同時還可以將監(jiān)測信息傳遞到家長手機中，讓家長安心[3]。

5 物聯網技術在智慧城市智能停車場設計中的應用實例

5.1 智能停車場總體設計架構

在智能停車場規(guī)劃設計中，可應用ZigBee 無線通信技術進行實時通信，對于車位信息，可采用紅外檢測技術進行采集，當車輛駛入停車場后，即可采集車位信號，當車位信號采集完成后，即可通過ZigBee 路由器將其傳遞至協調器，然后再通過串口與上位機進行連接，進而對車位信息進行自動化管理。其總體設計如圖1 所示。

（1）智能道閘系統是由兩個模塊所組成的，包括RFID 刷卡模塊以及單片機模塊。

（2）在該系統設計中，車輛檢測設計至關重要，對此，可應用E18-D80NK 紅外檢測模塊，判斷停車位是否有車輛，然后再將所采集的信號傳遞至路由器，再通過路由器傳遞至上位機界面。

（3）ZigBee 技術的應用成本比較低，并且能耗少，通過利用ZigBee 技術創(chuàng)建網絡，有利于提高數據傳輸便捷性。在ZigBee 網絡創(chuàng)建中，可采用多個路由器以及一個協調器，當某個路由器節(jié)點發(fā)生故障時，其他路由器能夠發(fā)揮作用，保證數據傳遞的連續(xù)性。

（4）上位機軟件能夠有效接收到從協調器中所傳輸的數據，在數據分析完成后，通過圖形界面展示，便于了解停車場實際情況。

5.2 系統硬件結構設計

5.2.1 智能道閘

智能道閘系統結構形式如圖2 所示。

5.2.2 車位檢測和ZigBee 模塊

車位檢測是由兩個模塊所組成的，包括路由器模塊以及E18-D80NK 紅外檢測模塊，ZigBee 模塊是主要是由以下幾個部分所組成的：

（1）電源電路，可作為穩(wěn)壓器，能夠為背板電路、CC2530 芯片提供電壓；

（2）LED 模塊，通過LED 燈顯示情況，即可判斷電源連接情況以及組網情況；

（3）按鍵電路，可用于組網、復位測試中；

（4）串口電路，可接收紅外傳感器所發(fā)出的報文。

核心電路圖如圖3 所示。

5.2.3 系統軟件設計

（1）智能道閘軟件。在系統運行過程中，首先完成系統初始化，在初始化操作成功后，即可等待是否有與系統相匹配的RFID 卡，如果有RFID 卡，則可啟動電機，打開倒閘，允許車輛駛入停車場，并自動化計時。當車輛駛出停車場時，首先刷卡，啟動電機、打開倒閘，并對停車時長以及所需費用進行計算。

（2）ZigBee 組網軟件。第一，協調器節(jié)點程序。協調器能夠接收由路由器所傳遞的包含紅外數據的ZigBee 報文，然后再根據已設定的程序對紅外數據進行解析，并傳輸至上位機界面。對于協調器，需設置PanID，如果路由器有相同PanID，則可加入至同一網絡中。在設備初始化操作完成后，對周邊網絡進行掃描，檢查是否有相同的PanID，如果沒有發(fā)現相同PanID，則可根據PanID 創(chuàng)建網絡。如果有路由器需申請進入網絡，則要求對PanID 進行檢查，如果PanID 相同，則可發(fā)送命令，允許路由器進入系統，同時還需分配16 位短地址，對新加入路由器的短地址做好詳細記錄。當有信息傳遞至記錄表時，即可自動接收并處理。另外，協調器還可對網絡中的各類設備發(fā)送廣告命令，并將信息傳遞至指定設備。第二，路由器程序。路由器是由兩個模塊所組成的，包括紅外模塊以及ZigBee 模塊。其主要作用是接收從紅外模塊中所發(fā)出的信號數據。ZigBee 模塊的作用是創(chuàng)建ZigBee 網絡。在設備初始化操作完成后，對周邊網絡進行掃描，檢查是否有相同PanID 的協調器，如果協調器的PanID 相同，則可加入至網絡中。協調器可對路由器發(fā)送16 位短地址，然后再由路由器寫入至FLASH，通常情況下，短地址不會調整。當路由器與紅外模塊連接后，即可接收由紅外模塊所傳遞的信號，并根據目的地址轉發(fā)。

（3）上位機客戶端。在該智能化停車場設計中，在軟件編寫設計中應用C++語言。在上位機客戶端與協調器之間，可應用USB 串口進行連接，進而讀取數據，上位機軟件在獲得所傳遞的數據后，即可進行數據解析，并根據解析結果進行可視化處理。此時，上位機中即可顯示出停車場停車總量、車位占用數量等，同時還可對停車場環(huán)境溫度以及濕度進行檢測記錄。

6 總結

綜上所述，本文主要對智慧城市建設中物聯網技術的應用領域進行了探究，并以智能停車場為研究對象，對物聯網技術的應用要點進行詳細探究。物聯網為新型技術，通過將物聯網與智慧城市建設進行有效結合，能夠充分發(fā)揮物聯網技術的應用優(yōu)勢，促進智慧城市建設發(fā)展。