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智慧城市在過(guò)去的2017年發(fā)展飛速，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，智能信息化，是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)采用智能化等技術(shù)的快速發(fā)展，為基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市建設(shè)奠定了厚實(shí)的基礎(chǔ)。

智慧城市在過(guò)去的2017年發(fā)展飛速，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，智能信息化，是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)采用智能化等技術(shù)的快速發(fā)展，為基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市建設(shè)奠定了厚實(shí)的基礎(chǔ)。本文將重點(diǎn)闡述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市的應(yīng)用。

智慧城市，從字面上的理解即是，更聰明的城市；從其特征上理解是，能夠多方面協(xié)調(diào)城市運(yùn)行，全面感知城市動(dòng)態(tài)，使城市運(yùn)行做到隨需應(yīng)變，在物流、教育、醫(yī)療、安全、政府服務(wù)、交通、能源、政府服務(wù)、居民生活等各社會(huì)服務(wù)全面實(shí)現(xiàn)智慧化。為實(shí)現(xiàn)愿景，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)技術(shù)、通訊技術(shù)、新能源等技術(shù)必不可少?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧城市建設(shè)，利用高新技術(shù)手段搞好城市治理，是提高政府的整體快速反應(yīng)能力，提升城市建設(shè)與管理的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的必要手段。

一、物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市特征

首先讓我們看看物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧城市的特征：

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特征

互聯(lián)性：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)仍是互聯(lián)網(wǎng)，其主要是通過(guò)各類有線及無(wú)線設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相融合，將事物信息及時(shí)準(zhǔn)確地反映出去，物聯(lián)網(wǎng)上的傳感設(shè)備可將信息定時(shí)傳輸，由于所要傳輸?shù)男畔⒘繕O大，出現(xiàn)了海量信息，因此在傳輸過(guò)程中，為了保證數(shù)據(jù)具備正確性與及時(shí)性，物聯(lián)網(wǎng)需要適應(yīng)各種類型的網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議。

智能化：與其他一些系統(tǒng)相比，物聯(lián)網(wǎng)不但具備信息收集的功能，其還具備極強(qiáng)的信息處理功能，可對(duì)物體進(jìn)行有效的智能管理，物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)一些設(shè)備與傳感器相連接，利用云計(jì)算、智能識(shí)別等各種先進(jìn)反饋?zhàn)詣?dòng)化技術(shù)可大范圍實(shí)現(xiàn)對(duì)事物的智能化管控。

通信及識(shí)別：一般來(lái)說(shuō)，在物聯(lián)網(wǎng)上需要安裝海量的各類型傳感器，單個(gè)的傳感器均是一個(gè)信息源，各種類型的傳感器所接受到的信息在格式及內(nèi)容上是不同的，因此物聯(lián)網(wǎng)必須具備極強(qiáng)的識(shí)別功能，另外物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)集信息收集、處理為一體的綜合系統(tǒng)，其必定需要一個(gè)完善的通信系統(tǒng)。

智慧城市特征

傳遞可靠：在實(shí)現(xiàn)全面的互聯(lián)之后以形成可靠的傳遞也是智慧城市發(fā)展的基礎(chǔ)特征之一，并且這使得各種信息的采集及控制能做到可靠傳遞。要做到可靠的信息傳遞，物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)性必不可少，試想一下，在物聯(lián)網(wǎng)的幫助下，各類傳感器就像一個(gè)忠實(shí)賣力的跑堂，使得整個(gè)城市的各類公開(kāi)信息都能唾手可得。

高度智能：更具深度及更具職能的信息管控能力是智慧城市的又一基礎(chǔ)特征，對(duì)收集系統(tǒng)收集到的各類信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、有效的處理，并做出智能控制管理。物聯(lián)網(wǎng)的信息收集的功能，和極強(qiáng)的信息處理功能，可對(duì)物體進(jìn)行有效的智能管理。

系統(tǒng)感知：更加全面更加系統(tǒng)的感知是智慧城市發(fā)展的基礎(chǔ)也是其基本特性，以使得城市中需求感知的人和物可實(shí)現(xiàn)相互感知，且可隨時(shí)獲得所需求的各種信息及數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)一些設(shè)備與傳感器相連接，可保證智慧城市內(nèi)的一切動(dòng)態(tài)被實(shí)時(shí)感知協(xié)調(diào)。

物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市特征的高度重合，證明了智慧城市是物聯(lián)網(wǎng)集中應(yīng)用的平臺(tái)，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜合應(yīng)用的典范，是由N個(gè)物聯(lián)網(wǎng)功能單元組合而成的更大的示范工程，承載和包含著幾乎所有的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等相關(guān)技術(shù)。通過(guò)傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市管理各方面能源生產(chǎn)、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)換及消耗的監(jiān)測(cè)和全面感知。實(shí)時(shí)智能識(shí)別、立體感知城市能源各方面情況。

二、智慧城市物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)路線

傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及協(xié)議

(1)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)：無(wú)線節(jié)點(diǎn)硬件包括：微處理器模塊、無(wú)線通信模塊和電源模塊。微處理器模塊主要用于運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及對(duì)射頻芯片等外圍器件進(jìn)行控制;無(wú)線通信模塊主要為各節(jié)點(diǎn)提供無(wú)線通信的能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與無(wú)線電信號(hào)的轉(zhuǎn)換;電源模塊主要用于為整個(gè)系統(tǒng)提供和管理能源。

(2)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)：無(wú)線節(jié)點(diǎn)的軟件結(jié)構(gòu)為基于TinyOS操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，主要分為協(xié)議棧部分和硬件抽象層。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用了CC2420射頻芯片實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線通信，同時(shí)由于射頻芯片是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中最耗能的部分，所以它的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的好壞不僅直接關(guān)系到整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信能力的好壞，而且還會(huì)關(guān)系到節(jié)點(diǎn)生命周期的長(zhǎng)短。在傳感節(jié)點(diǎn)EEPROM所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中，最主要所占空間也最大的是路由表和鄰居表。路由表主要保存目標(biāo)地址以及對(duì)應(yīng)的下一跳地址等信息，鄰居表中主要保存64位擴(kuò)展地址、網(wǎng)絡(luò)地址、鏈路質(zhì)量(LQI)和相互間關(guān)系等信息?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的采集通過(guò)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)把監(jiān)測(cè)點(diǎn)的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，它是通過(guò)各種傳感器與微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

多協(xié)議融合網(wǎng)關(guān)軟硬件設(shè)計(jì)

(1)融合網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)：各集成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)，采取模塊化編程，將需要實(shí)現(xiàn)的以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，按照其功能進(jìn)行劃分為不同模塊。系統(tǒng)選擇使用共享內(nèi)存方式在各個(gè)進(jìn)程間傳遞配置表信息和需要共享的數(shù)據(jù)。最底層為硬件設(shè)備，即多總線融合的通訊網(wǎng)關(guān)硬件，再往上為內(nèi)核空間，內(nèi)核空間通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序控制網(wǎng)關(guān)各功能部件。在此基礎(chǔ)上，驅(qū)動(dòng)程序就可以方便地規(guī)范控制系統(tǒng)的各路接口。在內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序的上層是設(shè)備文件，Linux通過(guò)設(shè)備文件管理各個(gè)驅(qū)動(dòng)及硬件，通常一種實(shí)際硬件設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)備文件。設(shè)備文件統(tǒng)一由Linux的虛擬文件系統(tǒng)管理，通過(guò)Linux的系統(tǒng)調(diào)用接口與用戶空間程序進(jìn)行交互。內(nèi)核空間之上就是用戶空間，用戶空間中底層主要是TCP/IP協(xié)議棧和其它各種通信協(xié)議程序。這些協(xié)議程序既可以是RS485的高層協(xié)議(Modbus、Profibus等)、CAN的應(yīng)用層協(xié)議(Canopen、Devicenet)和基于以太網(wǎng)的各種高層協(xié)議，也可以是基于RS232、RS485、CAN和以太網(wǎng)的用戶自定義協(xié)議程序。各種協(xié)議程序都對(duì)應(yīng)一塊共享內(nèi)存，通過(guò)各共享內(nèi)存被用戶應(yīng)用程序接口函數(shù)統(tǒng)一管理。最上層就是用戶應(yīng)用程序，用戶應(yīng)用程序通過(guò)API函數(shù)管理各協(xié)議程序，數(shù)據(jù)處理模塊主要進(jìn)行將網(wǎng)關(guān)從無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)獲取的數(shù)據(jù)包進(jìn)行提取有效負(fù)載和重新封裝等相關(guān)處理。在數(shù)據(jù)處理部分需要同時(shí)處理上行數(shù)據(jù)(data和event)和下行數(shù)據(jù)(command)，因此在數(shù)據(jù)處理部分，我們采用多線程的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，這樣可同時(shí)對(duì)上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

(2)融合網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)：多協(xié)議融合網(wǎng)關(guān)作為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與有線以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募~帶，主要用于收集無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并支持各種主流現(xiàn)場(chǎng)總線，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，并通過(guò)TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)到以太網(wǎng)中。由于網(wǎng)關(guān)需要處理大量的數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要支持USB通信和TCP/IP協(xié)議，所以相對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，它需要的CPU處理能力更強(qiáng)，內(nèi)存空間更大。采用ARM架構(gòu)的嵌入式硬件平臺(tái)，針對(duì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的應(yīng)用需求，它需要有中央處理器模塊、存儲(chǔ)器模塊，并且還需要為網(wǎng)絡(luò)通信提供網(wǎng)絡(luò)接口，以及為系統(tǒng)各種監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)總線提供UART串口、USB等接口。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市發(fā)展中的應(yīng)用關(guān)系各方各面，從市政管理智能化、農(nóng)業(yè)園林智能化、醫(yī)療智能化、樓宇智能化、交通智能化到旅游智能化及其他應(yīng)用智能化等方面，均可應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以下對(duì)其應(yīng)用做詳細(xì)的闡述。

城市管理智能化

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)城市信息資源全面整合及業(yè)務(wù)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)城管系統(tǒng)中的人與物、物與物之間的相互感知、互聯(lián)互通，不斷提高管理效率及效果。通過(guò)智能化的手段，增強(qiáng)城管智能部門與人之間的溝通聯(lián)系，使城管服務(wù)更加方便快捷，更具人性化。

基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)城市管理智能化以下幾點(diǎn)：

(1)建構(gòu)城市物聯(lián)網(wǎng)公共服務(wù)體系。構(gòu)建具備開(kāi)放式、共享式的政府電子物聯(lián)網(wǎng)體系，建設(shè)可完成多行業(yè)、多角度的數(shù)據(jù)協(xié)同、共享，為個(gè)人、企業(yè)及政府提供詳細(xì)的城市運(yùn)作及商業(yè)服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)公共信息服務(wù)體系。

(2)建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)公共設(shè)施監(jiān)控。首先對(duì)城市的公共重要設(shè)施進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)示，以達(dá)到對(duì)城市公共設(shè)施的精確監(jiān)控及全程跟蹤，確保城市公共安全，最終完成政府的數(shù)字化管理。

(3)物聯(lián)網(wǎng)食品跟蹤。對(duì)一些重要食品物資進(jìn)行標(biāo)示，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)食品物資的全程溯源及追蹤。

(4)另外市政管理還包括城市應(yīng)急體系、城市地圖導(dǎo)航及城市環(huán)境管控等。

農(nóng)田園林智能化

(1)提高精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展。將對(duì)應(yīng)的傳感器安裝在農(nóng)田、園林及目標(biāo)地點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)單位就可實(shí)施準(zhǔn)確收集到大量關(guān)于農(nóng)田、園林內(nèi)溫度、濕度、采光及氣體濃度等信息，以精確把握土壤濕度、壓實(shí)程度、PH值及各類肥料種植情況等信息，這樣將使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化水平得到不斷提高。

(2)園林信息管理。利用成本低、功耗低的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)造林營(yíng)林、林地征集、林木采集、城市綠化等方面的動(dòng)態(tài)管控，以達(dá)到園林資源優(yōu)化管理，以促進(jìn)園林綠化的現(xiàn)代化及信息化，最終增強(qiáng)園林綠化的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)環(huán)境效益。

醫(yī)療智能化

(1)電子巡檢。在病人身體病患部位通過(guò)一定的手段植入傳感器，并構(gòu)建好醫(yī)院的傳感器網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)生就可對(duì)病人病患動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(2)建立醫(yī)院資源共享體系。為了充分對(duì)醫(yī)院及病人的各種資源進(jìn)行優(yōu)化利用及處理好醫(yī)院各種糾紛問(wèn)題。

(3)藥品溯源。在藥品生產(chǎn)時(shí)，對(duì)藥品進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)示，完成管理透明化，增強(qiáng)藥品安全，為防偽打假提供有效的依據(jù)。

樓宇智能化

1)在樓宇的建設(shè)過(guò)程中安裝智能化的樓宇管理技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)的配合下，將使居民能夠方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程物品的管理和控制。

2)大型公共監(jiān)控系統(tǒng)的建立。在城市中各種公共建筑物較多并且擁有較多的設(shè)備和設(shè)施，所以必須建立緊急的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠在突發(fā)事情發(fā)生時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)助下快速解決該問(wèn)題。

3)采用智能化的水、煤及電表。在各種設(shè)施的表內(nèi)建立RFID芯片，可以通過(guò)表將這些數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理器中，再經(jīng)過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)將信息傳送到后臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表的功能。

4)借助智能測(cè)量技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)，多方面監(jiān)控樓宇建筑能耗需求，實(shí)現(xiàn)建筑能源供應(yīng)自動(dòng)化。

5)異常設(shè)備的處理。在該問(wèn)題的處理過(guò)程中使用無(wú)線的傳感器和局域網(wǎng)技術(shù)，對(duì)空調(diào)、燈等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)探測(cè)器采集監(jiān)控區(qū)域的特定信息，設(shè)備主要包括：攝像機(jī)、煙感、紅外、震動(dòng)等各種報(bào)警探測(cè)器，將探測(cè)器數(shù)據(jù)和控制信息利用Internet網(wǎng)絡(luò)的廣域連接能力，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)產(chǎn)品上部署的智能分析處理模塊，針對(duì)單一探測(cè)器的報(bào)警信息，調(diào)用受益人功能模塊，對(duì)同一區(qū)域的其他探測(cè)器所采集的信息進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)異常事件的智能判斷。

交通智能化

在城市建設(shè)過(guò)程中，使城市交通和軌道交通等各種重要設(shè)備智能化，保證實(shí)現(xiàn)城市交通工作的全程追蹤和管理。這需要做好兩方面的工作，一方面政府要將數(shù)字化調(diào)度管理與城市的資源配置結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置;另一方面，作為交通管理部門要全面提高各種事故的預(yù)防和檢測(cè)能力，使調(diào)度監(jiān)控和處理應(yīng)急事件的能力全面提升，促使交通事業(yè)不斷發(fā)展和完善。

通過(guò)信息資源的自動(dòng)整合及智能共享，具有高度的分析與預(yù)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)谋憬荨踩?、?jīng)濟(jì)、高效，為智慧城市運(yùn)營(yíng)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐。以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)感知化、互聯(lián)化、智能化的方式，形成以交通信息網(wǎng)絡(luò)完善、運(yùn)輸裝備智能、運(yùn)輸效率和服務(wù)水平高為主要特征的現(xiàn)代交通發(fā)展新模式。充分利用信息通信技術(shù)，通過(guò)人、運(yùn)輸裝備與交通網(wǎng)絡(luò)之間的相互感知、智能互動(dòng)，達(dá)到一種完全自動(dòng)、合理、高效的交通管理服務(wù)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸效率最高、交通資源效益最大化。

旅游智能化

所謂旅游智能化指的是在物聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)、云計(jì)算以及各種高性能的數(shù)字處理技術(shù)在旅游開(kāi)發(fā)、管理和體驗(yàn)方面的應(yīng)用。在旅游方面運(yùn)用將能夠最大程度的調(diào)動(dòng)資源和信息方面的智能化，同時(shí)將該服務(wù)以全新的姿態(tài)應(yīng)用到未來(lái)的旅游發(fā)展，以全面實(shí)現(xiàn)該行業(yè)的智能化，為旅游產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)升級(jí)提供強(qiáng)大的動(dòng)力支持。

四、基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市對(duì)策

建立合理的法律和政策保障體系，使環(huán)境得到優(yōu)化發(fā)展。

示范和規(guī)范應(yīng)用促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)。

五、結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市管理特點(diǎn)在于采用了無(wú)線傳感器作為數(shù)據(jù)采集，突破以往單一的視頻采集方式，改變了傳統(tǒng)城市安防的單一視頻監(jiān)控模式，通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)提供異構(gòu)數(shù)據(jù)融合和分布式管理，將終端采集數(shù)據(jù)按需發(fā)往監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行及時(shí)分析與匯總，使用物聯(lián)網(wǎng)豐富和及時(shí)的監(jiān)控手段及數(shù)據(jù)系統(tǒng)的多級(jí)管理，智慧城市將實(shí)現(xiàn)指揮統(tǒng)一、反應(yīng)及時(shí)、作戰(zhàn)有效的目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不但是信息技術(shù)的一大變革，對(duì)未來(lái)智慧城市的建設(shè)及發(fā)展也起著難以估量的作用。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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