物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智慧城市建設(shè)影響研究

高凡石

(北京郵電大學(xué) 國際學(xué)院，北京 100876)

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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智慧城市建設(shè)影響研究

高凡石

(北京郵電大學(xué) 國際學(xué)院，北京 100876)

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的新一代技術(shù)革命的爆發(fā)，為智慧城市建設(shè)帶來了新契機(jī)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧城市建設(shè)的核心途徑與手段，與智慧城市建設(shè)相輔相成。在對智慧城市的概念與特點(diǎn)，以及物聯(lián)網(wǎng)的定義和結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧城市建設(shè)的關(guān)系，從城市核心系統(tǒng)角度闡釋了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智慧城市建設(shè)各個方面的影響。

智慧城市；物聯(lián)網(wǎng)；城市發(fā)展

隨著人類社會的不斷發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)成為推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)力量，而作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要載體的城市，在人類發(fā)展中的主導(dǎo)作用也不斷增強(qiáng)。但與此同時(shí)，技術(shù)的進(jìn)步和城市的快速發(fā)展也帶來了諸如人口眾多、環(huán)境污染、交通擁堵等問題，城市必須應(yīng)用新的科技，最大化地利用有限資源去改善現(xiàn)有系統(tǒng)。進(jìn)入信息社會后，許多發(fā)達(dá)國家和地區(qū)紛紛制定了新的城市發(fā)展戰(zhàn)略：2006年新加坡提出了“智慧國2015”的信息技術(shù)發(fā)展目標(biāo)；2008年底，為應(yīng)對金融危機(jī)，尋找新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，IBM提出了“智慧地球”的概念，并進(jìn)一步提出了“智慧城市”的愿景，隨后“智慧城市”作為一種全新的理念和模式在世界范圍內(nèi)被不斷推廣。

“智慧城市”的構(gòu)建需依托當(dāng)今迅速發(fā)展的各類新一代信息技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新的信息技術(shù)發(fā)展程度的高低將直接決定城市的智能化程度。在各類支撐性信息技術(shù)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)占據(jù)了基礎(chǔ)性的核心地位。智慧城市建設(shè)可以看作物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要應(yīng)用，而智慧城市的建設(shè)對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也起到了巨大的拉動作用[1]。本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上，主要討論物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧城市的關(guān)系以及物聯(lián)網(wǎng)對智慧城市建設(shè)的影響。

1　智慧城市的概念與特征

1.1智慧城市的概念

“智慧城市”是“智慧地球”在城市建設(shè)管理中的具體應(yīng)用與實(shí)踐，是人類文明發(fā)展到一定高度之后的產(chǎn)物。其核心是以一種更智慧的方法通過利用以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)等為核心的新一代信息技術(shù)，在泛在信息全面感知和互聯(lián)的基礎(chǔ)上，來改進(jìn)政府、企業(yè)和人與人之間的交往方式[2]。智慧城市是按照科學(xué)的城市發(fā)展理念，充分利用各類信息技術(shù)，智能的感知、分析與集成包括政府、企業(yè)、組織和個人在內(nèi)的社會網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及包括運(yùn)輸、通信、水、能源等在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并通過地方政府來行使相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)、市場監(jiān)督、社會管理等職能，推動城市系統(tǒng)健康良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2智慧城市的特征

1)透徹的感知

智慧城市的全面感知一方面體現(xiàn)在能夠綜合利用相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如手持終端、GIS、無線射頻識別等來實(shí)時(shí)感知、收集、傳遞城市系統(tǒng)中的各類信息，并對信息進(jìn)行分析利用；另一方面則體現(xiàn)在感知對象的多樣性上，從實(shí)物到社會活動都能夠?qū)崿F(xiàn)無所不在的鏈接[3]。

2)互聯(lián)互通與全面協(xié)同

在智慧城市系統(tǒng)中，城市管理者可以通過互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)共同搭建的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和各類通信網(wǎng)絡(luò)工具對城市核心系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)信息間的無縫銜接與協(xié)同聯(lián)動，從全局角度分析并解決問題，改變傳統(tǒng)的城市運(yùn)行方式，使得工作任務(wù)可以通過多方協(xié)作共同完成[4]。

3)全面的智能化

智慧城市的一個重要特征就體現(xiàn)在其智能化與自動化，也是目前智慧城市建設(shè)關(guān)注的重點(diǎn)，目前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理能力以及數(shù)據(jù)挖掘和云計(jì)算技術(shù)使得整合分析各類信息和數(shù)據(jù)，并將其成果應(yīng)用到特定行業(yè)與場景變得更容易實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而更好地支持城市發(fā)展決策[5]。

4)以人為本

智慧城市建設(shè)不僅僅要依賴各類先進(jìn)的信息技術(shù)，還要以人的需求為出發(fā)點(diǎn)，要有人的智慧參與，形成多維度的、以人為本的新型協(xié)作關(guān)系。激勵企業(yè)、政府和個人不斷地進(jìn)行多方協(xié)作與創(chuàng)新。

2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧城市的關(guān)系

2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念及結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，通常被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，其用戶端延伸到了任何物體與物體之間的信息交換和通信[6]。2005年國際電信聯(lián)盟(ITU)在發(fā)表的題為《The Internet of Things(物聯(lián)網(wǎng))》的年度報(bào)告中正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，從而宣告了物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來。簡言之，物聯(lián)網(wǎng)即“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，所有物品都可以通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交互和鏈接。也即通過各種信息傳感設(shè)備來實(shí)時(shí)采集鏈接對象的各種所需信息如聲、光、生物、位置等，并按照約定的協(xié)議，將感知對象的各類信息與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行鏈接，并進(jìn)行交換與通信，從而實(shí)現(xiàn)對鏈接對象的識別、定位與監(jiān)控管理[7]。物聯(lián)網(wǎng)具有全面互聯(lián)與感知、識別與通信以及智能處理等顯著特征。

物聯(lián)網(wǎng)的組成一般分為3個層次，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層，如圖1所示。感知層主要通過一些列的感知設(shè)備如電子標(biāo)簽等，對實(shí)物世界，包括物體的預(yù)設(shè)信息、地理位置、路徑變化等相關(guān)信息進(jìn)行全面感知與識別；網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)信息的傳遞，是鏈接感知與應(yīng)用的橋梁；應(yīng)用層則在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)在各行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用，應(yīng)用層的功能是分散的，涵蓋了城市系統(tǒng)的各個方面。3個部分通過網(wǎng)絡(luò)組成了物聯(lián)網(wǎng)的整體。

圖1　物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)

2.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧城市的關(guān)系

2.2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是構(gòu)建智慧城市的依托和重要手段

智慧城市的構(gòu)建離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智慧城市的構(gòu)建提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，基于物聯(lián)網(wǎng)的各類業(yè)務(wù)和應(yīng)用也逐步在智慧城市中推廣。如果說建成智慧城市是目標(biāo)，那么物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的重要手段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平的高低會成為智慧城市的標(biāo)志[8]。從圖2的智慧城市總體架構(gòu)中可以看出，智慧城市的建設(shè)依托于物聯(lián)網(wǎng)的框架，為智慧城市的信息系統(tǒng)的感知和控制提供了全面的支持[9-10]。在感知層，各類物聯(lián)網(wǎng)感知終端對城市各個系統(tǒng)以及環(huán)境、位置等信息進(jìn)行收集整理，并通過網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)集成與信息計(jì)算。在服務(wù)層提供數(shù)據(jù)的存儲、分析、計(jì)算等相關(guān)服務(wù)，來為實(shí)際應(yīng)用提供決策支持與行動解決方案，從而實(shí)現(xiàn)各個城市系統(tǒng)的健康良性智能運(yùn)轉(zhuǎn)[11]。

圖2　智慧城市總體架構(gòu)

2.2.2智慧城市建設(shè)對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形成了巨大的拉動作用

智慧城市的建設(shè)可以看作是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個重要應(yīng)用，對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形成了巨大的拉動作用。物聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)是一個集大成，其發(fā)展將會帶動大規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈的形成。一般來說，新一代信息技術(shù)的開發(fā)主要通過兩種方式：其一是市場需求推動技術(shù)創(chuàng)新，市場中出現(xiàn)的新需求、新挑戰(zhàn)能夠推動產(chǎn)生解決問題的新方案；其二是通過相關(guān)市場調(diào)研，針對特定的前沿科技產(chǎn)生原創(chuàng)的技術(shù)方案。而智慧城市的建設(shè)就為我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了很好的契機(jī)，隨著智慧城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將迎來巨大的變化和進(jìn)步。射頻識別、傳感技術(shù)、行業(yè)軟件等，作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不同層次上應(yīng)用的體現(xiàn)，正在不斷地被研發(fā)與推廣應(yīng)用。

總體來說，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧城市二者是相輔相成、互惠共贏的關(guān)系，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智慧城市，而智慧城市的建設(shè)也離不開物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智慧城市已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

3　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智慧城市建設(shè)的影響

智慧城市建設(shè)的核心系統(tǒng)構(gòu)成主要如表1所示[12]，本文將從城市基礎(chǔ)設(shè)施、城市業(yè)務(wù)系統(tǒng)以及城市組織系統(tǒng)3個角度分別分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于智慧城市建設(shè)的影響。

3.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的影響

物聯(lián)網(wǎng)對于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的影響主要體現(xiàn)在

表1智慧城市核心系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)歸類系統(tǒng)構(gòu)成城市基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)輸城市路網(wǎng)、公共交通網(wǎng)絡(luò)、海運(yùn)、空運(yùn)通信電子通信基礎(chǔ)架構(gòu)、有線電話、寬帶、無線網(wǎng)絡(luò)、有限電視等水水循環(huán)、水供應(yīng)、水清潔能源能源生產(chǎn)、能源運(yùn)輸體系、廢棄物處理城市組織系統(tǒng)人的社會網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療、公共安全、教育、旅游、生活質(zhì)量城市業(yè)務(wù)系統(tǒng)政府管制政府政務(wù)、商務(wù)活動

智慧交通、智慧物流與智慧水利等的建設(shè)上。在我國城鎮(zhèn)化的加速進(jìn)程中，城市交通面臨的壓力最為顯著，交通成為智慧城市建設(shè)的瓶頸。而在覆蓋整個城市的物聯(lián)網(wǎng)框架下，車輛自動識別、電子警察、公交智能調(diào)度等各類路網(wǎng)監(jiān)控相關(guān)技術(shù)應(yīng)用使得各個交通干線的路況信息得以實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋，從而將擁堵情況減少到最低限度，極大地改進(jìn)了城市的交通局面[13]。

物流是最早接觸并應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)之一，電子標(biāo)簽、自動識別、衛(wèi)星定位、定位等相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流行業(yè)的應(yīng)用促使了物流系統(tǒng)變得更加自動化和智能化，推動了行業(yè)從傳統(tǒng)的勞動密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變[14]。舉例來說，RFID射頻識別技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐步推廣，RFID標(biāo)簽現(xiàn)今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于自動倉儲管理、產(chǎn)品物流跟蹤、產(chǎn)品防偽等多個方面，極大提升了供應(yīng)鏈和物流管理水平。水資源一直是城市建設(shè)的稀缺資源，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用信息采集檢測設(shè)備來對水位、水量、水質(zhì)等信息進(jìn)行實(shí)施采集，并通過網(wǎng)絡(luò)傳遞、收集信息，大大提升了水利行業(yè)的綜合管理能力，推動了智慧水利的發(fā)展。

3.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對城市組織系統(tǒng)建設(shè)的影響

城市組織系統(tǒng)體現(xiàn)的是城市社會網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)活動，主要包含有醫(yī)療、公共安全、教育、旅游等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對于這些組織活動具有非常顯著的影響，提供了多種智慧解決方案。

在醫(yī)療領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)可以通過特殊的傳感器實(shí)現(xiàn)對病患病情的實(shí)時(shí)監(jiān)測與病患信息的共享，對于病情的及時(shí)分析治療具有重要意義，同時(shí)各類醫(yī)療設(shè)備標(biāo)簽技術(shù)的采用推動了對于醫(yī)療資產(chǎn)的監(jiān)控和管理和全產(chǎn)業(yè)鏈的跟蹤，避免了大量的違規(guī)操作。在公共安全領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)感知、準(zhǔn)確定位和實(shí)時(shí)監(jiān)控功能極大提升了公共安全管理的效率，加速了公共安全領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)化，視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)將成為主要的實(shí)施方向。

在旅游領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還將大大提升城市居民的生活質(zhì)量，在智能家居領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)利用家庭網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對家庭中央控制系統(tǒng)、家電、照明、環(huán)境監(jiān)測、影音娛樂等系統(tǒng)的集中控制，使不同系統(tǒng)的設(shè)備互相連通，匯總多種渠道信息，實(shí)現(xiàn)智能家居。如無線溫濕度傳感器、無線紅外防闖探測器、無線門鈴等都是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家居領(lǐng)域中的應(yīng)用。更進(jìn)一步來說，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還將推進(jìn)智能社區(qū)建設(shè)，物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)小區(qū)住戶的智能家居管理以及物業(yè)異常情況的實(shí)施處理，推動社區(qū)物業(yè)管理智能化。

3.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對城市業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響

城市的業(yè)務(wù)系統(tǒng)是城市建設(shè)的基礎(chǔ)工作，包含政務(wù)活動與商務(wù)活動，需要政府、企業(yè)以及公眾的相互協(xié)調(diào)，也是智慧城市建設(shè)要解決的重點(diǎn)問題。物聯(lián)網(wǎng)可以通過構(gòu)建各類公共服務(wù)平臺來推動各類電子政務(wù)的發(fā)展，同時(shí)也能夠通過建立多樣的電子商務(wù)平臺來推動城市各類商務(wù)活動的健康發(fā)展。通過公共服務(wù)平臺和商務(wù)平臺的構(gòu)建能夠破除行業(yè)壁壘，高效整合利用相關(guān)城市資源，使得城市范圍內(nèi)的政務(wù)和商務(wù)活動得到有力保障。

4　結(jié)語

從上述分析可知，物聯(lián)網(wǎng)作為關(guān)鍵和核心的途徑與技術(shù)手段，對智慧城市建設(shè)具有非常顯著的影響。在今后的智慧城市建設(shè)中，一方面要做好城市建設(shè)規(guī)劃，設(shè)立具有前瞻性的建設(shè)目標(biāo)并制定具體的實(shí)施策略，把握好新一輪技術(shù)革命帶來的契機(jī)，有序推動城市升級換代；另一方面，要大力推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，不斷擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入智慧城市建設(shè)的方方面面；推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度發(fā)展，提高技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用水平，大膽嘗試，不斷提高技術(shù)的成熟度。

中國的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起步較晚，在給智慧城市建設(shè)帶來機(jī)遇的同時(shí)，也存在著一些問題。首當(dāng)其沖的是物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題，物聯(lián)網(wǎng)上各類信息技術(shù)的交織錯綜復(fù)雜，系統(tǒng)間的接口缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，容易造成“信息孤島”，使得資源不能高效利用；同時(shí)，由于我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展雖初具規(guī)模，但與距離智慧城市建設(shè)的需求還有很大一段距離，亟需提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的穩(wěn)定性和通用性，從而為智慧城市建設(shè)提供有力的技術(shù)保障；此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用成本一直居高不下，主要原因在于核心技術(shù)的自主創(chuàng)新不足，需要不斷加大物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自主研發(fā)力度?？傮w來講，智慧城市的建設(shè)是一個巨大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要技術(shù)、政策等多方資源的共同支持，而以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的新一代信息技術(shù)應(yīng)用是智慧城市建設(shè)的源動力，是智慧城市建設(shè)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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高凡石(1996— )，本科生，主研物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)。

責(zé)任編輯：時(shí)雯

Analysis on effects of internet of things on smart city construction

GAO Fanshi

(BeijingUniversityofPostsandTelecommunication，Beijing100876，China)

The new technology revolution represented by the internet of things has brought new opportunities to the construct of the smart city. The Internet of things is deemed to be the key mechanism to the construct of smart city. The concept and characteristics of smart city， and the concept and framework of the internet of things are firsthy discussed in this paper. Then the relationship between the internet of things and smart city construction has been analyzed. Furthermore， this paper illustrates the effects of the internet of things on smart city construction from the perspective of urban core systems.

smart city； internet of things； urban development

TP393

BDOI：10.16280/j.videoe.2016.07.011

2016-04-08

文獻(xiàn)引用格式：高凡石.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智慧城市建設(shè)影響研究[J].電視技術(shù)，2016，40(7)：45-48.GAO F S. Analysis on effects of internet of things on smart city construction [J].Video engineering，2016,40(7)：45-48.