智慧城市中數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用

何 佳

（華信咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引 言

新時(shí)期，人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，借助相關(guān)技術(shù)構(gòu)建智慧城市，可以使資源的利用率提高，并為社會(huì)發(fā)展提供助力。目前，城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程明顯加快，城市快速發(fā)展雖然滿(mǎn)足了民眾對(duì)日常生活的更高追求，但是也不可避免會(huì)出現(xiàn)交通擁堵、環(huán)境污染等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。引入智慧城市理念，通過(guò)數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)槌鞘邪l(fā)展提供新的動(dòng)力。

1 數(shù)字通信技術(shù)與智慧城市概述

1.1 數(shù)字通信技術(shù)

數(shù)字通信是將數(shù)字信號(hào)作為信息傳輸載體的通信方式，可傳輸經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理后的語(yǔ)音和圖像。數(shù)字信息技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用尚處于發(fā)展階段，其中以大數(shù)據(jù)和云計(jì)算為基礎(chǔ)的無(wú)人駕駛技術(shù)雖然已經(jīng)在城市交通領(lǐng)域進(jìn)行布局，但是普及應(yīng)用難度大且相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新能力不足。我國(guó)數(shù)字通信技術(shù)在部分地區(qū)的發(fā)展受到限制，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不發(fā)達(dá)，相對(duì)先進(jìn)的通信技術(shù)沒(méi)有及時(shí)得到普及應(yīng)用，由此導(dǎo)致信息傳遞速度低于預(yù)期，未能達(dá)到智慧城市要求。

1.2 智慧城市

智慧城市將大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)等最新技術(shù)進(jìn)行整合，將城市中的人口、交通、能源等要素構(gòu)成子系統(tǒng)統(tǒng)一管理，并將信息參考提供給管理人員以便制定決策。目前應(yīng)用的智慧城市系統(tǒng)是建立在傳感器與各種智能設(shè)備上的物聯(lián)網(wǎng)體系，可以對(duì)城市運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)核心要素進(jìn)行控制與分析[1]。智慧城市系統(tǒng)建設(shè)總體架構(gòu)如圖1所示。

2 智慧城市規(guī)劃、建設(shè)與管理現(xiàn)狀

2.1 城市發(fā)展方向不明確

目前，我國(guó)智慧城市建設(shè)尚在發(fā)展建設(shè)階段，基于信息技術(shù)的智慧場(chǎng)景正在推廣。現(xiàn)階段全國(guó)已經(jīng)有多個(gè)城市加入到智慧城市建設(shè)中，然而在具體建設(shè)環(huán)節(jié)，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，因此智慧城市的發(fā)展目標(biāo)不明確，未能制定科學(xué)有效的智慧城市發(fā)展目標(biāo)。同時(shí)，智慧城市建設(shè)中也存在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不適應(yīng)，未能突顯城市地域文化的問(wèn)題。

2.2 智慧城市建設(shè)法規(guī)不完善

智慧城市屬于新興領(lǐng)域，缺乏行業(yè)法規(guī)作為管理依據(jù)，對(duì)各類(lèi)資源進(jìn)行配置和共享的難度較大。新時(shí)期，智慧城市發(fā)展對(duì)數(shù)字通信技術(shù)的要求越來(lái)越高。目前在數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展中，存在的主要問(wèn)題是管理監(jiān)督法規(guī)不健全和缺乏完善的信息共享管理機(jī)制[2]。

3 數(shù)字通信技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用路徑分析

3.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

所謂大數(shù)據(jù)技術(shù)，是從各類(lèi)數(shù)據(jù)當(dāng)中快速獲得有價(jià)值信息的一類(lèi)技術(shù)。目前，大數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)包括大數(shù)據(jù)分析與挖掘、大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理以及大數(shù)據(jù)預(yù)處理等。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)與挖掘技術(shù)主要對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)等進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)數(shù)據(jù)圖、網(wǎng)絡(luò)以及特異群組等全新數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)加以開(kāi)發(fā)，對(duì)以對(duì)象為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)連接和相似性連接等融合技術(shù)加以突破，對(duì)情感語(yǔ)義分析、用戶(hù)興趣分析和網(wǎng)絡(luò)行為分析等面向領(lǐng)域大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)加以突破[3]。通過(guò)大數(shù)據(jù)采集技術(shù)可以獲取移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、RFID射頻、社交網(wǎng)絡(luò)交互和傳感器等的各類(lèi)非結(jié)構(gòu)化、結(jié)構(gòu)化與弱結(jié)構(gòu)化（即半結(jié)構(gòu)化）數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵要突破高速數(shù)據(jù)全映像技術(shù)、采集或爬取分布式高速、高可靠數(shù)據(jù)技術(shù)等大數(shù)據(jù)收集技術(shù)，也要突破轉(zhuǎn)換與裝載以及高速數(shù)據(jù)解析等大數(shù)據(jù)整合技術(shù)。在大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理技術(shù)中心，應(yīng)將所采集數(shù)據(jù)借助存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)。大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理技術(shù)重點(diǎn)在于解決非結(jié)構(gòu)化、弱結(jié)構(gòu)化與復(fù)雜結(jié)構(gòu)化的大數(shù)據(jù)管理與處理問(wèn)題，同時(shí)重點(diǎn)解決大數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)热舾申P(guān)鍵問(wèn)題。大數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)主要是完成辨析、抽取和清洗已接收的數(shù)據(jù)等任務(wù)。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（Internet of Things，IoT）在新一代信息技術(shù)中占據(jù)重要地位，主要包含傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)、信息安全技術(shù)、信息傳輸技術(shù)以及識(shí)別技術(shù)這5個(gè)關(guān)鍵技術(shù)[4]。

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，其抗干擾性、可靠性與實(shí)時(shí)性等特性直接影響著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的總體性能。目前物聯(lián)網(wǎng)中較為普遍的傳感器包括煙霧傳感器、距離傳感器、心率傳感器、光傳感器、角速度傳感器以及溫度傳感器等，此外還有指紋傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器與加速度傳感器等。若想使物聯(lián)網(wǎng)的全方位感知得以實(shí)現(xiàn)，需要充分利用識(shí)別技術(shù)。目前普遍應(yīng)用的識(shí)別技術(shù)包含條形碼、二維碼以及RFID標(biāo)識(shí)等，涉及到地理、物品以及位置識(shí)別。在物聯(lián)網(wǎng)中主要應(yīng)用的識(shí)別技術(shù)基礎(chǔ)為RFID，其經(jīng)由無(wú)線(xiàn)電信號(hào)對(duì)特定的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別并將有關(guān)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)出來(lái)[5]。識(shí)別技術(shù)不需要特定目標(biāo)和識(shí)別系統(tǒng)間進(jìn)行光學(xué)或機(jī)械接觸，在許多種惡劣的環(huán)境下也能進(jìn)行信息的傳輸，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中有著重要的意義。目前信息傳輸技術(shù)主要包含移動(dòng)通信、有線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。其中運(yùn)用最廣泛的是無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)主要又分為遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)與近距離無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)。多態(tài)性、海量性以及時(shí)效性是物聯(lián)網(wǎng)在采集數(shù)據(jù)過(guò)程中的主要特點(diǎn)，能夠?yàn)橹悄芴幚怼?shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢(xún)以及質(zhì)量控制等提供保障。信息處理技術(shù)的目標(biāo)是處理傳感器等設(shè)備采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)信息挖掘等手段發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)在聯(lián)系，為用戶(hù)接下來(lái)的操作提供相應(yīng)支持。

3.3 數(shù)字通信技術(shù)應(yīng)用方向

3.3.1 數(shù)據(jù)中心與智能交通

將數(shù)字通信技術(shù)與智慧交通結(jié)合起來(lái)是未來(lái)交通領(lǐng)域變革與發(fā)展的主要方向[6]。智能交通的核心是信息的傳輸與處理，將信息高速公路作為平臺(tái)，借助各種設(shè)備與裝置對(duì)城市交通信息進(jìn)行采集與動(dòng)態(tài)化管理，提高城市交通服務(wù)能力，解決城市交通擁堵問(wèn)題[7]。通過(guò)智慧交通系統(tǒng)的構(gòu)建，使出行者、交通工具、基礎(chǔ)設(shè)施與交通環(huán)境形成有機(jī)整體，提升交通系統(tǒng)安全性。目前，智慧城市中的交通監(jiān)控系統(tǒng)逐漸完善，如圖2所示[8-10]。

3.3.2 城市寬帶與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

在智慧城市建設(shè)中，城市寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)十分重要。在具體建設(shè)環(huán)節(jié)，需要提高網(wǎng)絡(luò)傳輸容量，以滿(mǎn)足智慧城市要求。此外，寬帶的穩(wěn)定性與安全性均需要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在寬帶安裝中，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行鋪設(shè)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)城市寬帶網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)改造，能夠?yàn)閿?shù)字通信技術(shù)發(fā)展提供支持，并為智慧城市建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

現(xiàn)階段，互聯(lián)網(wǎng)為民眾生活創(chuàng)造了很多便利條件，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)極大提高了信息傳輸效率。在對(duì)智慧城市進(jìn)行建設(shè)時(shí)，有關(guān)人員應(yīng)密切關(guān)注無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)分析無(wú)線(xiàn)網(wǎng)覆蓋區(qū)域和信號(hào)傳輸率，制定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建計(jì)劃，從而最大程度提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平。

3.4 智慧城市建設(shè)方案

智慧城市系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)將摒棄傳統(tǒng)信息化項(xiàng)目分散、獨(dú)立建設(shè)的思路，統(tǒng)一規(guī)劃和建設(shè)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，搭建一套統(tǒng)一規(guī)劃的資源庫(kù)和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集約化、統(tǒng)一化建設(shè)。同時(shí)，完善現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和接口，實(shí)現(xiàn)和原有已建系統(tǒng)的對(duì)接，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)、5G、區(qū)塊鏈、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧城市服務(wù)方案，從而全面提高智慧城市的規(guī)劃建設(shè)水平。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，有關(guān)人員應(yīng)做好以下工作。一是做好新技術(shù)的普及推廣，使得城市中每個(gè)用戶(hù)均能享受到便捷、高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；二是深度發(fā)掘物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，拓寬物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用范圍，以實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)；三是加強(qiáng)大數(shù)據(jù)建設(shè)，完善智慧城市數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)計(jì)整合城市管理信息并構(gòu)建動(dòng)態(tài)化管理平臺(tái)，提供智慧城市建設(shè)水平。此外，利用數(shù)字通信技術(shù)對(duì)智慧城市進(jìn)行規(guī)劃與布局，以解決城市發(fā)展方向定位不明確、智慧城市服務(wù)能力有限等諸多問(wèn)題。

在智慧城市的發(fā)展中，有關(guān)人員應(yīng)積極構(gòu)建基于智慧城市的數(shù)據(jù)管理中心，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的獲取與應(yīng)用為城市居民提供更好的服務(wù)。例如，公眾交通服務(wù)引導(dǎo)作為緩解交通擁堵、提供便利通行的重要手段，串聯(lián)起了交通優(yōu)化的整個(gè)過(guò)程。前端的采集設(shè)備采集交通參數(shù)及交通事件，進(jìn)而依據(jù)算法進(jìn)行交通的研判，結(jié)合研判結(jié)果及信號(hào)燈配時(shí)算法進(jìn)行信號(hào)控制，同時(shí)發(fā)布相應(yīng)的誘導(dǎo)信息以疏導(dǎo)交通，最終形成緩解交通擁堵的閉環(huán)解決方案。

4 結(jié) 論

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信邁入了新的臺(tái)階，利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)等新型技術(shù)手段對(duì)智慧城市進(jìn)行規(guī)劃與建設(shè)具有可行性。基于數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠?yàn)橹腔鄢鞘薪ㄔO(shè)提供可行的技術(shù)方案。通過(guò)發(fā)揮通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)，做好城市數(shù)據(jù)中心建設(shè)，從而提高智慧交通、智慧生活服務(wù)水平。