智慧城市的典型應用場景與建設中的問題研究

李 繼，田安紅

(1.中訊郵電咨詢設計院有限公司成都分公司，四川 成都 610042；2.曲靖師范學院 信息工程學院，云南 曲靖 655011)

0 引言

智慧城市借助深度學習、云計算、物聯網等新興技術[1-3]，能實現城市的變革與快速發展。因此，研究部分典型的應用場景，并針對發展中存在的問題給予一定的建設意見，對于加快智慧城市的建設有著一定的參考價值。

1 智慧城市內涵

智慧城市是融合云計算、人工智能、物聯網、大數據、空間信息等多種新興的信息技術。從技術層面來理解是信息化，即智慧城市的關鍵技術之一為物聯網，物聯網的基本特征是全面感知獲取、智能化處理分析和可靠精準傳遞，在獲取空間位置、身份特征、運動狀態等基礎信息上[4-6]，物聯網能通過地理信息系統關聯城市事件與基礎信息，實現物與人之間的互聯互通。從應用層面來理解是智能化，即云計算在建設過程中的實施應用，云計算數據中心能支撐復雜龐大系統的正確運作。從社會層面來理解是人本化，即通過精細化的管理、高效的政府、舒適的環境建設，給人們帶來幸福感。

2 智慧城市的全景圖

智慧城市的全景主要包含數字城管、應急系統、數字物流、數字社區、數字醫療、數字校園、智能交通、食品安全等方面的建設，從而實現數字產業、數字民生、數字政府，具體如圖1所示。

圖1 智慧城市的全景

3 智慧城市中的典型應用場景分析

3.1 大氣環境監測

針對城市空氣質量，可采用高點部署和地面部署方式，形成立體監控數據，監測內容主要包含PM2.5、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、PM10、風速與風向、大氣降雨量與蒸發量。在空氣污染預警期間，臨時布控移動監測點，如生產企業、建筑工地和汽車修理廠等位置，完成監測裝置部署。而針對戶外空氣質量，通過實時繪制區域空間污染濃度的分布地圖，對污染源進行排查。

3.2 智慧公廁監測

針對公園、景區、街道、車站等場景，可利用傳感器和物聯網技術，快速準確掌握空氣公廁內的空氣質量、人流量、占用蹲位情況、煙霧報警、緊急求救等信息，提高公廁的服務質量，實時捕獲公廁的數據信息，并在出現緊急情況時根據設定的閾值啟動報警。采用智慧云平臺方式進行管理，及時跟蹤監控不同位置的公廁情況，實現快速調度指揮，提高工作效率的同時，降低管理成本。智慧公廁的外掛大屏能實時呈現出公廁數據，客戶可借助小程序準確定位公廁位置與信息，實現多元化的服務。

3.3 橋梁狀態監測

橋梁受損表現為撞擊、沉降、塌陷等，可利用可視化管理監測橋梁健康狀態，如結構變形、結構應力、環境參數、裂縫等，呈現出橋梁的日常狀態或者異常報警狀態，并對橋梁的日常維護提供一些業務支撐，例如數據統計分析、維修、預案等。同時，實時捕獲到橋梁的響應結果，自動識別結構損傷并啟動應急報警處理，跟蹤結構狀態變化趨勢，長期對橋梁的壽命提供安全管理與監測。通過連續實時跟蹤監測，及時獲取橋墩沉降、橋梁振動與載重、橋梁環境與水位、橋梁視頻與供電系統等信息。

3.4 城市消防監測

城市消火栓的壓力情況，消防水箱的液位情況是城市消防監測的重點對象，可采用消防栓水壓監測傳感器，監測消火栓的壓力和消防水箱的水位，并將監測數據實時傳送到平臺，如果數據低于預定閾值，平臺會把報警信息發送給消防單位和自來水單位。同時，當消防水箱的液位很低時，可通過人工智能技術自動連接到本地消防水泵啟動注水措施。

3.5 智慧公園

智慧公園建設是生態文明與信息化的深度融合，其對應的全網絡架構如圖2所示。智慧公園的智能基礎設施網絡提供的感知與一體化服務主要包含智能道路、智能板凳、智能垃圾桶、智能灌溉、智能燈桿、智能井蓋。可采用4G，5G，Bluetooth，WiFi等技術實現多樣化組網。可利用物聯網、云平臺、人工智能、深度學習等方法試試監測與分析數據，并提供智慧管控、智慧互動、智慧景觀、智慧服務、智慧養護等應用賦能。

圖2 智慧公園全網絡架構

智慧管控主要包含環境要素監測系、基礎監測系、消防監測系、應急管理、網絡化管理、游樂設施管理等；智慧互動主要包含智慧警示、智慧花木、智慧垃圾桶、智慧板凳、智慧游樂識別、智慧道路等；智慧景觀主要包含智慧照明、智慧夜景、數字化景觀、燈影疊加植被等；智慧服務主要包含無人駕駛游覽車、一部手機游公園、智慧餐飲、無人商店、智慧導覽等；智慧養護主要包含智慧育種育苗、智慧園藝、重點林木監護系、古建筑監護系、公園自動化作業、公園病害監測系等。

4 智慧城市發展中存在的主要問題與對策

4.1 智慧城市架構體系

智慧城市的系統結構非常復雜，包含城市的規劃、管理、建設和服務等多種業務應用的建設，各種標準、規范、安全體系等的建設，結合物聯網、下一代通信網絡、傳感器技術等的信息基礎設施建設。因缺乏統一的智慧城市架構體系，且頂層設計的指導經驗不足，定位不夠精確，在實際實施過程中呈現出信息孤島的問題。因此，提升智慧城市的內涵認識刻不容緩，不同部門需要統一對智慧城市的認識，并充分結合自己的優勢產業，考慮智慧城市的建設可以落地，突破各部門信息共享的障礙，提高實施的工作效率。

4.2 智慧城市的發展模式

智慧城市建設過程中涉及的關鍵技術主要有云計算、大數據、物聯網、三網融合等，然而，關鍵技術的突破是建設中的難點，成為制約建設的瓶頸。同時，智慧城市的發展中沒有充分重視公眾和企業的參與，而政府信息化重視較重。因此，需要探究新的技術路徑來實現智能化的智慧城市建設，并深入探究其在建設中的管理體制、投融資、信息化等內容。

4.3 信息安全管理

信息安全指建設中的軟件系統、硬件系統和海量數據被保護，不會被惡意破壞。重點實現云服務，解決傳統信息化中的問題，確保云平臺自身的安全。

5 結語

目前，智慧城市的建設與發展還在逐漸探索之中，需要深入研究其建設中存在的難題，并采取一定的對應措施。同時，把新興的云計算、物聯網、深度學習等方法融入進來，推進智慧城市的建設與發展。