物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中的應(yīng)用初探

蘇遠(yuǎn)鋒

【摘要】在智慧城市的建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)在交通、農(nóng)業(yè)等等方面的運(yùn)用提升了我國(guó)相關(guān)城市建設(shè)領(lǐng)域的工作效率，也使得我國(guó)城市居民的生活質(zhì)量和水平都得到了一定的提升。而要使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)中得到更高效率的應(yīng)用并讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，就必須充分結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的運(yùn)用做出更加精細(xì)的研究并制定出相關(guān)的實(shí)施策略。

【關(guān)鍵詞】：物聯(lián)網(wǎng);智慧城市;互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

中圖分類號(hào)：G212? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.21.093

1. 物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)的概念與架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）通過(guò)傳感器、控制芯片、動(dòng)作機(jī)構(gòu)、有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)平臺(tái)軟件實(shí)現(xiàn)物與物之間以及人與物之間的信息互聯(lián)互通。一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由“云”“網(wǎng)”“邊”“端”“數(shù)”“智”六要素組成。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的六域模型將整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)劃分為用戶域、目標(biāo)對(duì)象域、感知控制域、資源交換域、服務(wù)提供域和運(yùn)維管控域六個(gè)抽象域。

1.2 智慧城市概述

城市化進(jìn)程加速對(duì)城市管理者提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。智慧城市將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等前沿科學(xué)技術(shù)運(yùn)用到“城市病”的治理中，通過(guò)構(gòu)建無(wú)處不在的惠民服務(wù)、透明高效的在線政府、精細(xì)精準(zhǔn)的城市治理、融合創(chuàng)新的數(shù)字經(jīng)濟(jì)、集約統(tǒng)籌的基礎(chǔ)設(shè)施、安全可控的運(yùn)行體系等關(guān)鍵要素的平安城市、海綿城市、人文城市等一系列新型智慧城市形態(tài)，助力城市管理者進(jìn)行科學(xué)決策、精細(xì)管理、快速響應(yīng)，從而有效應(yīng)對(duì)城市化進(jìn)程中的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。智慧城市的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段為智慧城市的導(dǎo)入/探索階段（2012年前）。該階段高新技術(shù)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)主導(dǎo)智慧城市建設(shè)，他們利用IT技術(shù)解決城市建設(shè)及管理過(guò)程中垂直領(lǐng)域的具體問(wèn)題，主要支撐技術(shù)包括城域Wi-Fi、光纖固網(wǎng)、GIS等。投入運(yùn)行使用的智慧城市側(cè)重于信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，故應(yīng)用和服務(wù)功能較為單一，無(wú)法形成規(guī)模效應(yīng)。這一階段典型案例為21世紀(jì)初興起的“無(wú)線城市”建設(shè)熱潮。第二階段為智慧城市的發(fā)展階段（2012—2016年）。該階段政府主導(dǎo)智慧城市建設(shè)，并直接驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目技術(shù)方案，智慧城市建設(shè)具備初步的頂層設(shè)計(jì)和整體架構(gòu)，主要支撐技術(shù)包括4G/LTE、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等。該階段投入運(yùn)行使用的智慧城市雖已具備豐富的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，但普遍存在重投資輕運(yùn)營(yíng)、數(shù)據(jù)維度低、數(shù)據(jù)更新率不足、存在大量數(shù)據(jù)孤島等問(wèn)題。第三階段為智慧城市普遍應(yīng)用和推廣階段（2017年后）。該階段智慧城市的建設(shè)由政府驅(qū)動(dòng)變?yōu)樾枨笾鲗?dǎo)，政府宏觀統(tǒng)籌城市建設(shè)、管理和運(yùn)營(yíng)等問(wèn)題，以整體視角關(guān)注城市安全、交通、環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施、管理和服務(wù)，并提出建設(shè)生命全周期解決方案，不斷完善智慧城市的內(nèi)涵和外延。該階段主要支撐技術(shù)包括5G、IoT、MEC、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和數(shù)字孿生等。隨著數(shù)字浙江建設(shè)進(jìn)入“數(shù)字化改革”新階段，以“城市大腦+未來(lái)社區(qū)”為主要業(yè)務(wù)場(chǎng)景的數(shù)字社會(huì)綜合應(yīng)用將會(huì)為智慧城市注入新內(nèi)涵、拓展新外延，使智慧城市煥發(fā)新的生命活力。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市關(guān)系

基于物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和大數(shù)據(jù)的智慧城市的相關(guān)業(yè)務(wù)和產(chǎn)品，一方面承載了城市公共信息服務(wù)的各類具體應(yīng)用，從而達(dá)到便民、惠民、利民的期望，另一方面推進(jìn)了城市管理精細(xì)化、政務(wù)管理信息化。當(dāng)前，城市網(wǎng)格化管理模式持續(xù)推進(jìn)，城市管理范圍擴(kuò)大，智慧城市相關(guān)信息基礎(chǔ)設(shè)施及業(yè)務(wù)產(chǎn)品的地位將在城市公共管理、服務(wù)和安全工作中大幅度提升。此外，與智慧城市相關(guān)的海量數(shù)據(jù)隱含了巨大的商業(yè)價(jià)值，可借助統(tǒng)計(jì)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而拓展藍(lán)海市場(chǎng)，創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。隨著智慧城市不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已成為智慧城市不可或缺的組成部分。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)服務(wù)智慧城市，類似于人的周圍神經(jīng)系統(tǒng)，獲取、感知城市環(huán)境、設(shè)施、人員、車輛等信息，并將信息傳導(dǎo)至智慧城市各平臺(tái)進(jìn)行分析處理，同時(shí)，城市管理者和服務(wù)者通過(guò)城域物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)以及各類基礎(chǔ)設(shè)施形成決策。城域物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的重要類型，可與物聯(lián)網(wǎng)六域模型相對(duì)應(yīng)，主要?jiǎng)澐譃榈凸膹V域無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)和基于移動(dòng)通信技術(shù)的蜂窩無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)兩大類。這兩類技術(shù)可通過(guò)在城市的制高點(diǎn)部署多個(gè)基站的模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)城市的連續(xù)覆蓋，形成一張服務(wù)全城的城域物聯(lián)網(wǎng)。

2. 物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中應(yīng)用的不足

經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已在智慧城市各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并取得了良好的成效，但同時(shí)也暴露了一些問(wèn)題，可概括為應(yīng)用面狹窄、商業(yè)模式欠缺、標(biāo)準(zhǔn)化程度低以及運(yùn)維資源不足四個(gè)方面。

2.1 應(yīng)用面狹窄

目前，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景局限于安防、治理和基礎(chǔ)設(shè)施管理等少數(shù)業(yè)務(wù)種類，對(duì)于智慧城市規(guī)劃、服務(wù)和運(yùn)營(yíng)等工作環(huán)節(jié)的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景稀少、支撐力度單薄。

2.2 商業(yè)模式欠缺

現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要集中在公共服務(wù)和公共管理范疇，可創(chuàng)造增益價(jià)值的應(yīng)用少，商業(yè)模式欠缺。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化程度低

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅包含了“云”“網(wǎng)”“邊”“端”各環(huán)節(jié)，還涉及到IT、OT、CT三大技術(shù)領(lǐng)域的融合，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、涉及行業(yè)眾多，存在標(biāo)準(zhǔn)化程度低、互聯(lián)互通困難等問(wèn)題。

2.4 運(yùn)維資源不足

物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)維不僅涉及傳統(tǒng)意義上的平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維，還包含了傳感器和控制器的運(yùn)維，團(tuán)隊(duì)、經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)十分欠缺。

3. 物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中的應(yīng)用

3.1 智慧交通與智慧醫(yī)療

隨著城市規(guī)模的發(fā)展擴(kuò)大，人口必然會(huì)迎來(lái)較大增長(zhǎng)，相應(yīng)的問(wèn)題也將隨之而來(lái)，其中保持道路的暢通是人們所關(guān)注的幾大問(wèn)題之一。城市交通管理效率低下、道路堵塞嚴(yán)重、交通事故多等是傳統(tǒng)城市交通管理模式的缺點(diǎn)。因此，促進(jìn)城市良性運(yùn)轉(zhuǎn)的要點(diǎn)是促進(jìn)城市交通的智能化。而由于物聯(lián)網(wǎng)能夠整合GPS技術(shù)、電子傳感技術(shù)、信息技術(shù)等對(duì)城市道路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)反饋給交通運(yùn)輸管理部門。通過(guò)科學(xué)有效地管理道路交通，降低交通堵塞程度、保障道路暢通，從而建立完善的城市交通管理系統(tǒng)，所以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是建設(shè)智慧城市的關(guān)鍵。目前，城市醫(yī)療問(wèn)題日益突出，在醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效改善城市醫(yī)療問(wèn)題。在醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠有效整合醫(yī)療資源，建立統(tǒng)一的醫(yī)療信息庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源利用的最大化，促進(jìn)醫(yī)療的智慧化建設(shè)并助推醫(yī)療服務(wù)的快速發(fā)展。

3.2 智能家居與智慧農(nóng)業(yè)

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們的生活水平也得到了飛速提升，追求生活質(zhì)量的需求也越來(lái)越高。將各種家居設(shè)備利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行連接，能夠?qū)崿F(xiàn)的家居智能化。例如在室外通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程控制家電，使用者在回家途中即可控制家里空調(diào)開(kāi)啟，讓使用者回家能立即享受到空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)效果，在離家時(shí)可一鍵關(guān)閉屋內(nèi)電源從而節(jié)約用電。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效提高能農(nóng)作物的產(chǎn)量。在城市農(nóng)業(yè)發(fā)展中是以發(fā)展大棚農(nóng)業(yè)為主，通過(guò)傳感設(shè)備農(nóng)戶可以對(duì)農(nóng)作物的光照條件、濕度、溫度以及二氧化碳濃度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。根據(jù)傳感設(shè)備傳輸?shù)男畔?，及時(shí)了解農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境，若農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境因素出現(xiàn)不正常因素，農(nóng)戶能夠立即對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行人為干預(yù)，科學(xué)地引導(dǎo)農(nóng)戶對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行合理養(yǎng)護(hù)，從而達(dá)到提升農(nóng)作物產(chǎn)量的目的。

3.3 智能社區(qū)與智能電網(wǎng)

傳統(tǒng)的社區(qū)管理模式在實(shí)際管理中有著諸多的不便，例如社區(qū)內(nèi)車輛違停、公共財(cái)物受損等。為了更加方便的對(duì)社區(qū)進(jìn)行管理，可以將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入社區(qū)管理，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能樓宇、智能家居、居民數(shù)字生活、路網(wǎng)監(jiān)控以及個(gè)人健康等多種領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)社區(qū)的智能化管理，建立全新的智慧化的社區(qū)管理模式，促進(jìn)社區(qū)居民生活的便利化，提高社區(qū)居民的生活質(zhì)量，提升社區(qū)居民的幸福指數(shù)。隨著社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展，工業(yè)用電、商業(yè)用電以及居民用電等用電量急劇增加，并且電能調(diào)配也極為不合理，致使電能的利用效率較下，從而導(dǎo)致了電力資源與用電量的矛盾日益嚴(yán)重。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則可以有效的改善電力資源的供需問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及各種設(shè)備，對(duì)城市內(nèi)各地區(qū)的用電情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)并利用大數(shù)據(jù)分析，對(duì)電力的傳輸與使用進(jìn)行科學(xué)的管理，可以有效提升電力資源的利用率，并保障國(guó)家電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

3.4 智慧教育與智能安防監(jiān)控

在教育行業(yè)中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以打破傳統(tǒng)的教育模式，讓教師與學(xué)生不再局限于地理環(huán)境與時(shí)間內(nèi)，從而擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)的渠道并有效提升優(yōu)質(zhì)教育資源的利用效率，更好地促進(jìn)我國(guó)教育行業(yè)的進(jìn)步發(fā)展。在當(dāng)下社會(huì)安保問(wèn)題也日益突出，越來(lái)越多的行業(yè)例如交通管理、銀行、超市以及安檢等對(duì)于安防系統(tǒng)的需求也越來(lái)越高。通過(guò)使用物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將攝像現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控視頻等信息實(shí)時(shí)傳送給使用者，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的異常情況能夠及時(shí)預(yù)警，并采取相應(yīng)的措施將危險(xiǎn)將至最低。

4. 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特性、終端形態(tài)和功能都與具體的應(yīng)用場(chǎng)景直接相關(guān)，建設(shè)的關(guān)鍵在于從問(wèn)題解決出發(fā)尋找相關(guān)數(shù)據(jù)，并匹配網(wǎng)絡(luò)與傳感器。對(duì)于服務(wù)智慧城市的城域物聯(lián)網(wǎng)，其存在的價(jià)值體現(xiàn)在可提供城市規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)、管理和服務(wù)等各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)并解決相應(yīng)問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展可劃分為“建連接”“找場(chǎng)景”和“用數(shù)據(jù)”三個(gè)階段，只有到達(dá)第三階段，物聯(lián)網(wǎng)才能真正發(fā)揮出它的作用。相信通過(guò)業(yè)界不斷的努力，物聯(lián)生態(tài)圈會(huì)不斷擴(kuò)大，基于物聯(lián)網(wǎng)的IT/OT域的結(jié)合會(huì)愈發(fā)緊密，沉淀的物聯(lián)數(shù)據(jù)也會(huì)日益豐富多樣，基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市應(yīng)用終會(huì)更加貼近生活。

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