智慧城市中數字通信技術的應用

何 佳

（華信咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引 言

新時期，人工智能與物聯網技術快速發展，借助相關技術構建智慧城市，可以使資源的利用率提高，并為社會發展提供助力。目前，城市現代化建設進程明顯加快，城市快速發展雖然滿足了民眾對日常生活的更高追求，但是也不可避免會出現交通擁堵、環境污染等現實問題。引入智慧城市理念，通過數字通信技術的應用能夠為城市發展提供新的動力。

1 數字通信技術與智慧城市概述

1.1 數字通信技術

數字通信是將數字信號作為信息傳輸載體的通信方式，可傳輸經過數字化處理后的語音和圖像。數字信息技術在智慧城市中的應用尚處于發展階段，其中以大數據和云計算為基礎的無人駕駛技術雖然已經在城市交通領域進行布局，但是普及應用難度大且相關技術創新能力不足。我國數字通信技術在部分地區的發展受到限制，網絡環境不發達，相對先進的通信技術沒有及時得到普及應用，由此導致信息傳遞速度低于預期，未能達到智慧城市要求。

1.2 智慧城市

智慧城市將大數據、互聯網、云計算以及物聯網等最新技術進行整合，將城市中的人口、交通、能源等要素構成子系統統一管理，并將信息參考提供給管理人員以便制定決策。目前應用的智慧城市系統是建立在傳感器與各種智能設備上的物聯網體系，可以對城市運行狀況進行監督，對核心要素進行控制與分析[1]。智慧城市系統建設總體架構如圖1所示。

2 智慧城市規劃、建設與管理現狀

2.1 城市發展方向不明確

目前，我國智慧城市建設尚在發展建設階段，基于信息技術的智慧場景正在推廣。現階段全國已經有多個城市加入到智慧城市建設中，然而在具體建設環節，由于缺乏經驗，因此智慧城市的發展目標不明確，未能制定科學有效的智慧城市發展目標。同時，智慧城市建設中也存在產業結構與經濟發展水平不適應，未能突顯城市地域文化的問題。

2.2 智慧城市建設法規不完善

智慧城市屬于新興領域，缺乏行業法規作為管理依據，對各類資源進行配置和共享的難度較大。新時期，智慧城市發展對數字通信技術的要求越來越高。目前在數字通信技術的發展中，存在的主要問題是管理監督法規不健全和缺乏完善的信息共享管理機制[2]。

3 數字通信技術在智慧城市中的應用路徑分析

3.1 大數據技術

所謂大數據技術，是從各類數據當中快速獲得有價值信息的一類技術。目前，大數據處理關鍵技術包括大數據分析與挖掘、大數據采集、大數據存儲與管理以及大數據預處理等。大數據分析技術與挖掘技術主要對現有的數據挖掘與機器學習等進行改進，對數據圖、網絡以及特異群組等全新數據挖掘技術加以開發，對以對象為基礎的數據連接和相似性連接等融合技術加以突破，對情感語義分析、用戶興趣分析和網絡行為分析等面向領域大數據挖掘技術加以突破[3]。通過大數據采集技術可以獲取移動互聯網、RFID射頻、社交網絡交互和傳感器等的各類非結構化、結構化與弱結構化（即半結構化）數據。大數據采集關鍵要突破高速數據全映像技術、采集或爬取分布式高速、高可靠數據技術等大數據收集技術，也要突破轉換與裝載以及高速數據解析等大數據整合技術。在大數據存儲與管理技術中心，應將所采集數據借助存儲器進行存儲。大數據存儲與管理技術重點在于解決非結構化、弱結構化與復雜結構化的大數據管理與處理問題，同時重點解決大數據有效傳輸等若干關鍵問題。大數據預處理技術主要是完成辨析、抽取和清洗已接收的數據等任務。

3.2 物聯網技術

物聯網技術（Internet of Things，IoT）在新一代信息技術中占據重要地位，主要包含傳感器技術、信息處理技術、信息安全技術、信息傳輸技術以及識別技術這5個關鍵技術[4]。

傳感器是物聯網系統中的關鍵組成部分，其抗干擾性、可靠性與實時性等特性直接影響著物聯網應用系統的總體性能。目前物聯網中較為普遍的傳感器包括煙霧傳感器、距離傳感器、心率傳感器、光傳感器、角速度傳感器以及溫度傳感器等，此外還有指紋傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器與加速度傳感器等。若想使物聯網的全方位感知得以實現，需要充分利用識別技術。目前普遍應用的識別技術包含條形碼、二維碼以及RFID標識等，涉及到地理、物品以及位置識別。在物聯網中主要應用的識別技術基礎為RFID，其經由無線電信號對特定的目標進行識別并將有關的數據讀寫出來[5]。識別技術不需要特定目標和識別系統間進行光學或機械接觸，在許多種惡劣的環境下也能進行信息的傳輸，在物聯網系統運行中有著重要的意義。目前信息傳輸技術主要包含移動通信、有線傳感網絡技術以及無線傳感網絡技術。其中運用最廣泛的是無線傳感網絡技術，此項技術主要又分為遠距離無線傳輸技術與近距離無線傳輸技術。多態性、海量性以及時效性是物聯網在采集數據過程中的主要特點，能夠為智能處理、數據存儲和查詢以及質量控制等提供保障。信息處理技術的目標是處理傳感器等設備采集的各項數據，通過信息挖掘等手段發現數據內在聯系，為用戶接下來的操作提供相應支持。

3.3 數字通信技術應用方向

3.3.1 數據中心與智能交通

將數字通信技術與智慧交通結合起來是未來交通領域變革與發展的主要方向[6]。智能交通的核心是信息的傳輸與處理，將信息高速公路作為平臺，借助各種設備與裝置對城市交通信息進行采集與動態化管理，提高城市交通服務能力，解決城市交通擁堵問題[7]。通過智慧交通系統的構建，使出行者、交通工具、基礎設施與交通環境形成有機整體，提升交通系統安全性。目前，智慧城市中的交通監控系統逐漸完善，如圖2所示[8-10]。

3.3.2 城市寬帶與無線網絡

在智慧城市建設中，城市寬帶網絡建設十分重要。在具體建設環節，需要提高網絡傳輸容量，以滿足智慧城市要求。此外，寬帶的穩定性與安全性均需要滿足設計要求。在寬帶安裝中，應嚴格按照相關標準對線路進行鋪設，并對網絡運行質量進行監測。通過對城市寬帶網絡的升級改造，能夠為數字通信技術發展提供支持，并為智慧城市建設作出貢獻。

現階段，互聯網為民眾生活創造了很多便利條件，無線網絡極大提高了信息傳輸效率。在對智慧城市進行建設時，有關人員應密切關注無線網絡技術，通過分析無線網覆蓋區域和信號傳輸率，制定相應的網絡構建計劃，從而最大程度提高網絡服務水平。

3.4 智慧城市建設方案

智慧城市系統的基礎建設將摒棄傳統信息化項目分散、獨立建設的思路，統一規劃和建設云計算基礎設施，搭建一套統一規劃的資源庫和數據共享平臺，實現集約化、統一化建設。同時，完善現有的業務系統和接口，實現和原有已建系統的對接，構建基于大數據、5G、區塊鏈、云計算以及物聯網技術的智慧城市服務方案，從而全面提高智慧城市的規劃建設水平。

為實現上述目標，有關人員應做好以下工作。一是做好新技術的普及推廣，使得城市中每個用戶均能享受到便捷、高質量的網絡服務；二是深度發掘物聯網技術的優勢，拓寬物聯網技術應用范圍，以實現萬物互聯；三是加強大數據建設，完善智慧城市數據庫，統計整合城市管理信息并構建動態化管理平臺，提供智慧城市建設水平。此外，利用數字通信技術對智慧城市進行規劃與布局，以解決城市發展方向定位不明確、智慧城市服務能力有限等諸多問題。

在智慧城市的發展中，有關人員應積極構建基于智慧城市的數據管理中心，通過對數據的獲取與應用為城市居民提供更好的服務。例如，公眾交通服務引導作為緩解交通擁堵、提供便利通行的重要手段，串聯起了交通優化的整個過程。前端的采集設備采集交通參數及交通事件，進而依據算法進行交通的研判，結合研判結果及信號燈配時算法進行信號控制，同時發布相應的誘導信息以疏導交通，最終形成緩解交通擁堵的閉環解決方案。

4 結 論

隨著信息技術的發展，移動通信邁入了新的臺階，利用云計算、物聯網以及大數據等新型技術手段對智慧城市進行規劃與建設具有可行性。基于數字通信技術的應用，能夠為智慧城市建設提供可行的技術方案。通過發揮通信技術優勢，做好城市數據中心建設，從而提高智慧交通、智慧生活服務水平。