面向智慧城市的信息技術(shù)剖析

戎有祺

摘要：電子信息技術(shù)的發(fā)展與電子產(chǎn)品的使用正在改變?nèi)藗兊纳罘绞?，本文結(jié)合對(duì)身邊信息技術(shù)的興趣與信息化發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)近期的熱點(diǎn)問題——智慧城市的理解，闡述了智慧城市的概念與信息化功能，并從信息技術(shù)角度闡述了智慧城市信息系統(tǒng)原理與技術(shù)，為充分了解智慧城市技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：智慧城市;信息技術(shù);信息感知;信息處理

1.引言

信息化已經(jīng)逐步滲入到人們的生產(chǎn)生活實(shí)踐之中，在某些方面已經(jīng)徹底改變了傳統(tǒng)的方式，比如日常出行、就餐購物等，同時(shí)也引領(lǐng)生活向智能化、智慧化方向邁進(jìn)。正是以電子信息產(chǎn)品為代表的信息技術(shù)應(yīng)用，使得當(dāng)前人們生活發(fā)生了翻天覆地的變化，尤其是城市生活，人們可以足不出戶就可以獲取想要的商品和服務(wù)。城市作為今后人們的主要棲息場(chǎng)所，將會(huì)充分借助信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市的智慧化發(fā)展。從信息技術(shù)角度來看，智慧城市[1][2]的發(fā)展是基于城市信息系統(tǒng)之上，是數(shù)字化城市發(fā)展的高級(jí)階段。

徹底的智慧城市雖然還沒有完全實(shí)現(xiàn)，但是城市目前已有的信息系統(tǒng)已經(jīng)融合人們生活的方方面面。本文結(jié)合對(duì)信息技術(shù)與信息系統(tǒng)的理解，對(duì)當(dāng)前的熱點(diǎn)領(lǐng)域——智慧城市概念及其使用的信息技術(shù)進(jìn)行調(diào)研、分析與總結(jié)，為后續(xù)進(jìn)一步學(xué)習(xí)并掌握信息技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

2.智慧城市概況

2.1智慧城市概念

首次提出智慧城市概念是在20世紀(jì)90年代由美國的IBM公司提出，其主要核心思想是借助先進(jìn)智能的信息技術(shù)為基礎(chǔ)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云技術(shù)（云存儲(chǔ)與云計(jì)算）應(yīng)用于城市信息管理系統(tǒng)[3][4]，為對(duì)城市生活環(huán)境與狀態(tài)的感知、采集、監(jiān)測(cè)、整合與分析，為更加合理地實(shí)現(xiàn)城市資源配置提供有利技術(shù)保障。如實(shí)現(xiàn)城市商業(yè)、城市交通、城市環(huán)境、城市醫(yī)療、城市安全等城市管理的優(yōu)化運(yùn)作，典型的智慧城市總貌。

智慧城市是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的智能管理平臺(tái)，是當(dāng)前城市發(fā)展升級(jí)的新思路與新模式，旨在改善人們的生活模式和城市的管理模式。對(duì)我國來說，智慧城市的發(fā)展是新時(shí)代信息技術(shù)的發(fā)展需要，將為我國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了前所未有的機(jī)遇。

2.2智慧城市信息化功能分析

智慧城市作為典型的計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)，是采用智能信息技術(shù)城市關(guān)鍵信息進(jìn)行全面感知、智能分析與智慧決策，本文主要從信息技術(shù)與系統(tǒng)角度闡述智慧城市的信息化功能[3][5]。

（1）信息的全面感知能力

智慧城市是一個(gè)復(fù)雜的龐大系統(tǒng)，從信息論角度來說，一個(gè)信息系統(tǒng)輸入的信息量越多，得到的分析結(jié)果也會(huì)更接近真實(shí)情況，因此智慧城市必須借助遍布城市的各種信息感知設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市各個(gè)狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知。如人們掛號(hào)信息、交通信號(hào)、道路監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)等都是智慧城市對(duì)城市全面感知的末端神經(jīng)。

（2）海量的數(shù)據(jù)處理能力

龐大的數(shù)據(jù)信息量是智慧城市信息系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)具有多樣性，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件根本無法滿足要求，首先必須借助云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并利用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化處理程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，最后在大數(shù)據(jù)處理的支持下，實(shí)現(xiàn)智慧城市數(shù)據(jù)分析處理，為后續(xù)進(jìn)行決策提供高質(zhì)量的處理結(jié)果。

（3）智能的分析決策能力

信息處理結(jié)果如何使用依賴于專業(yè)的分析與決策平臺(tái)，通常情況下，智慧城市信息系統(tǒng)會(huì)按照專業(yè)領(lǐng)域分設(shè)各個(gè)子平臺(tái)，以供專業(yè)部門分析決策使用。如建立智慧交通公共平臺(tái)提高出行效率、智慧醫(yī)療就診平臺(tái)改善就醫(yī)方式、智慧公安管理平臺(tái)提升城市安全水平等。

3.信息技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用分析

智慧城市是基于城市已有基礎(chǔ)設(shè)施（包含工程性與社會(huì)性兩方面）之上，增加對(duì)城市信息的感知、交互等功能，借助信息技術(shù)升級(jí)現(xiàn)有城市的軟基礎(chǔ)設(shè)施。一個(gè)典型的智慧城市信息模型[5]。

以往城市的信息化基礎(chǔ)設(shè)施是以通信網(wǎng)絡(luò)為核心的，而智慧城市的泛在基礎(chǔ)則轉(zhuǎn)化為以信息為核心，因此依托現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)，智慧城市在信息層面可以分為：數(shù)據(jù)信息的感知、數(shù)據(jù)信息的傳輸、數(shù)據(jù)信息的處理與數(shù)據(jù)信息的交互，四個(gè)基本過程是實(shí)現(xiàn)智慧城市各類豐富應(yīng)用的具體實(shí)現(xiàn)。下面將進(jìn)行相應(yīng)的信息技術(shù)應(yīng)用分析。

3.1數(shù)據(jù)信息的感知技術(shù)

以信息為核心的智慧城市的基本特征是對(duì)環(huán)境狀態(tài)的全面感知，其中感知層是利用各種信息監(jiān)測(cè)設(shè)備、各種傳感裝置等對(duì)過程與狀態(tài)信息的獲取，如城市監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全消防等。

精確地、適時(shí)地掌握公共空間的信息成為智慧城中信息交互設(shè)計(jì)的第一步。對(duì)于信息的采集可以通過普通市民已經(jīng)慣常使用的信息工具，如智能手機(jī)。也可以通過為采集信息而專門設(shè)計(jì)的智能設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)自然的、人為的環(huán)境進(jìn)行全面的信息采集。信息采集的目的是要進(jìn)行信息整合并進(jìn)行傳輸，通過多種技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)互通，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度整合與共享，達(dá)到高效且準(zhǔn)確的信息資源。

智慧城市信息系統(tǒng)中典型的感知層器件有：各類傳感器、攝像頭、RFID標(biāo)簽、二維碼標(biāo)簽、GPS、GIS等，涉及的核心技術(shù)有射頻識(shí)別技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

3.2數(shù)據(jù)信息的傳輸技術(shù)

在感知層獲取到有效的城市數(shù)據(jù)之后，就要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸，即通過寬帶無線連接、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等方式[5][6]，在確保信息安全的前提下，實(shí)現(xiàn)城市數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

寬帶無線連接：利用電磁波信號(hào)實(shí)現(xiàn)的通信方式。目前常用的寬帶無線技術(shù)有WLAN、3G、4G，以及5G等通信技術(shù)，是智慧城市信息傳輸?shù)闹饕獋鬏斖緩健?/p>

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)：以寬帶為技術(shù)核心的基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)，融合移動(dòng)通信與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并應(yīng)用到城市生活的各個(gè)方面，如手機(jī)支付，定位服務(wù)等，深刻改變了信息時(shí)代的社會(huì)生活，實(shí)現(xiàn)了城市的“智慧化”。

物聯(lián)網(wǎng)：即物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)將城市物體中的傳感器連接起來，實(shí)現(xiàn)城市中物體間的相互通信。物聯(lián)網(wǎng)為城市的醫(yī)療，政務(wù)，民生，交通，安全等方面提供無所不在的應(yīng)用和服務(wù)，使城市變成了真正的智慧城市。

3.3數(shù)據(jù)信息的處理技術(shù)

智慧城市[5][6]是通過無處不在的感知設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)物物、物人、人人的互聯(lián)互通，海量的感知設(shè)備采集到海量的數(shù)據(jù)信息需要經(jīng)過存儲(chǔ)與處理，才能加以使用，為城市管理提供智慧決策依據(jù)。

對(duì)智慧城市的大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析是智慧城市的核心，通常建立完整的數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘，具體過程包括數(shù)據(jù)前端的感知獲取與預(yù)處理、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到數(shù)據(jù)平臺(tái)或數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與價(jià)值挖掘，整個(gè)數(shù)據(jù)處理過程需要借助已有的經(jīng)驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)本身和數(shù)據(jù)處理過程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，建立對(duì)應(yīng)的規(guī)則，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理，充分挖掘數(shù)據(jù)的隱含價(jià)值，智慧城市數(shù)據(jù)處理的一般流程如圖3所示。

3.4數(shù)據(jù)信息的交互技術(shù)

數(shù)據(jù)信息的價(jià)值體現(xiàn)依賴于最終的表示與交互，決定了人們對(duì)數(shù)據(jù)處理結(jié)果的認(rèn)可程度。信息整合通過對(duì)信息的分析與處理形成智慧化的信息服務(wù)和信息管理。它主要由“公共綜合應(yīng)用平臺(tái)、為政府服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)、為行業(yè)應(yīng)用服務(wù)的系統(tǒng)以及為公眾服務(wù)的信息平臺(tái)等?！痹谥腔鄢鞘械膹?fù)雜系統(tǒng)[5][6]中，信息的交互成效直接決定了智慧城市建設(shè)的水平，智慧城市信息交互實(shí)現(xiàn)了生活中人與物的對(duì)接與交流，它表現(xiàn)在城市的各個(gè)角落，例如：醫(yī)院、學(xué)校、街道等，最終為城市居民、城市企業(yè)和城市管理提供各種智慧應(yīng)用與智慧服務(wù)智慧社區(qū)、智慧醫(yī)療、智慧企業(yè)、智慧商業(yè)、智慧公安、智慧政務(wù)等。

4.結(jié)論

作為智能信息技術(shù)的典型代表，智慧城市正在影響并將改變城市人們的生活方式，可以相信，在智慧城市信息系統(tǒng)的推動(dòng)下，未來城市居民將會(huì)體驗(yàn)到信息技術(shù)帶來的智能化與智慧化，科技感與幸福感，實(shí)現(xiàn)城市居民、城市環(huán)境、城市生活的全面感知、互聯(lián)互通、交互融合的智慧場(chǎng)景。

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