物聯網在智慧城市中的應用初探

蘇遠鋒

【摘要】在智慧城市的建設中，物聯網技術通過在交通、農業等等方面的運用提升了我國相關城市建設領域的工作效率，也使得我國城市居民的生活質量和水平都得到了一定的提升。而要使得物聯網技術在智慧城市建設中得到更高效率的應用并讓物聯網技術的應用更為廣泛，就必須充分結合物聯網技術的特點與發展趨勢，對物聯網技術在智慧城市建設中的運用做出更加精細的研究并制定出相關的實施策略。

【關鍵詞】：物聯網;智慧城市;互聯網時代

中圖分類號：G212? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.21.093

1. 物聯網與智慧城市概述

1.1 物聯網概述

物聯網的概念與架構物聯網（IoT）通過傳感器、控制芯片、動作機構、有線或無線網絡以及相關平臺軟件實現物與物之間以及人與物之間的信息互聯互通。一個完整的物聯網系統由“云”“網”“邊”“端”“數”“智”六要素組成。物聯網架構的六域模型將整個物聯網劃分為用戶域、目標對象域、感知控制域、資源交換域、服務提供域和運維管控域六個抽象域。

1.2 智慧城市概述

城市化進程加速對城市管理者提出了嚴峻的挑戰。智慧城市將物聯網、大數據、云計算、人工智能等前沿科學技術運用到“城市病”的治理中，通過構建無處不在的惠民服務、透明高效的在線政府、精細精準的城市治理、融合創新的數字經濟、集約統籌的基礎設施、安全可控的運行體系等關鍵要素的平安城市、海綿城市、人文城市等一系列新型智慧城市形態，助力城市管理者進行科學決策、精細管理、快速響應，從而有效應對城市化進程中的問題和挑戰。智慧城市的發展經歷了三個階段。第一階段為智慧城市的導入/探索階段（2012年前）。該階段高新技術企業和研究機構主導智慧城市建設，他們利用IT技術解決城市建設及管理過程中垂直領域的具體問題，主要支撐技術包括城域Wi-Fi、光纖固網、GIS等。投入運行使用的智慧城市側重于信息基礎設施建設，故應用和服務功能較為單一，無法形成規模效應。這一階段典型案例為21世紀初興起的“無線城市”建設熱潮。第二階段為智慧城市的發展階段（2012—2016年）。該階段政府主導智慧城市建設，并直接驅動項目技術方案，智慧城市建設具備初步的頂層設計和整體架構，主要支撐技術包括4G/LTE、云計算、大數據等。該階段投入運行使用的智慧城市雖已具備豐富的信息化基礎設施，但普遍存在重投資輕運營、數據維度低、數據更新率不足、存在大量數據孤島等問題。第三階段為智慧城市普遍應用和推廣階段（2017年后）。該階段智慧城市的建設由政府驅動變為需求主導，政府宏觀統籌城市建設、管理和運營等問題，以整體視角關注城市安全、交通、環境、基礎設施、管理和服務，并提出建設生命全周期解決方案，不斷完善智慧城市的內涵和外延。該階段主要支撐技術包括5G、IoT、MEC、機器學習、人工智能和數字孿生等。隨著數字浙江建設進入“數字化改革”新階段，以“城市大腦+未來社區”為主要業務場景的數字社會綜合應用將會為智慧城市注入新內涵、拓展新外延，使智慧城市煥發新的生命活力。

1.3 物聯網與智慧城市關系

基于物聯網、傳感器和大數據的智慧城市的相關業務和產品，一方面承載了城市公共信息服務的各類具體應用，從而達到便民、惠民、利民的期望，另一方面推進了城市管理精細化、政務管理信息化。當前，城市網格化管理模式持續推進，城市管理范圍擴大，智慧城市相關信息基礎設施及業務產品的地位將在城市公共管理、服務和安全工作中大幅度提升。此外，與智慧城市相關的海量數據隱含了巨大的商業價值，可借助統計分析、機器學習等技術手段對數據進行處理，從而拓展藍海市場，創造新的業務增長點。隨著智慧城市不斷發展，物聯網已成為智慧城市不可或缺的組成部分。物聯網系統服務智慧城市，類似于人的周圍神經系統，獲取、感知城市環境、設施、人員、車輛等信息，并將信息傳導至智慧城市各平臺進行分析處理，同時，城市管理者和服務者通過城域物聯網系統、通信網絡以及各類基礎設施形成決策。城域物聯網是物聯網的重要類型，可與物聯網六域模型相對應，主要劃分為低功耗廣域無線物聯網和基于移動通信技術的蜂窩無線物聯網兩大類。這兩類技術可通過在城市的制高點部署多個基站的模式，實現對整個城市的連續覆蓋，形成一張服務全城的城域物聯網。

2. 物聯網在智慧城市中應用的不足

經過10余年的發展，物聯網已在智慧城市各領域得到廣泛應用，并取得了良好的成效，但同時也暴露了一些問題，可概括為應用面狹窄、商業模式欠缺、標準化程度低以及運維資源不足四個方面。

2.1 應用面狹窄

目前，物聯網應用場景局限于安防、治理和基礎設施管理等少數業務種類，對于智慧城市規劃、服務和運營等工作環節的物聯網業務場景稀少、支撐力度單薄。

2.2 商業模式欠缺

現有物聯網應用主要集中在公共服務和公共管理范疇，可創造增益價值的應用少，商業模式欠缺。

2.3 標準化程度低

物聯網技術不僅包含了“云”“網”“邊”“端”各環節，還涉及到IT、OT、CT三大技術領域的融合，產業鏈長、涉及行業眾多，存在標準化程度低、互聯互通困難等問題。

2.4 運維資源不足

物聯網的運維不僅涉及傳統意義上的平臺及網絡的運維，還包含了傳感器和控制器的運維，團隊、經驗與技術十分欠缺。

3. 物聯網在智慧城市中的應用

3.1 智慧交通與智慧醫療

隨著城市規模的發展擴大，人口必然會迎來較大增長，相應的問題也將隨之而來，其中保持道路的暢通是人們所關注的幾大問題之一。城市交通管理效率低下、道路堵塞嚴重、交通事故多等是傳統城市交通管理模式的缺點。因此，促進城市良性運轉的要點是促進城市交通的智能化。而由于物聯網能夠整合GPS技術、電子傳感技術、信息技術等對城市道路進行實時監控，并及時反饋給交通運輸管理部門。通過科學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，所以物聯網技術是建設智慧城市的關鍵。目前，城市醫療問題日益突出，在醫療領域中應用物聯網技術能夠有效改善城市醫療問題。在醫療領域中應用物聯網技術，能夠有效整合醫療資源，建立統一的醫療信息庫，從而實現醫療資源利用的最大化，促進醫療的智慧化建設并助推醫療服務的快速發展。

3.2 智能家居與智慧農業

隨著社會的快速發展，人們的生活水平也得到了飛速提升，追求生活質量的需求也越來越高。將各種家居設備利用物聯網技術進行連接，能夠實現的家居智能化。例如在室外通過手機遠程控制家電，使用者在回家途中即可控制家里空調開啟，讓使用者回家能立即享受到空調的溫度調節效果，在離家時可一鍵關閉屋內電源從而節約用電。在農業領域中引入物聯網技術可以有效提高能農作物的產量。在城市農業發展中是以發展大棚農業為主，通過傳感設備農戶可以對農作物的光照條件、濕度、溫度以及二氧化碳濃度等進行實時監控。根據傳感設備傳輸的信息，及時了解農作物生長環境，若農作物的生長環境因素出現不正常因素，農戶能夠立即對生長環境進行人為干預，科學地引導農戶對農作物進行合理養護，從而達到提升農作物產量的目的。

3.3 智能社區與智能電網

傳統的社區管理模式在實際管理中有著諸多的不便，例如社區內車輛違停、公共財物受損等。為了更加方便的對社區進行管理，可以將物聯網技術引入社區管理，利用物聯網技術在智能樓宇、智能家居、居民數字生活、路網監控以及個人健康等多種領域的應用，發揮物聯網信息技術的優點，實現社區的智能化管理，建立全新的智慧化的社區管理模式，促進社區居民生活的便利化，提高社區居民的生活質量，提升社區居民的幸福指數。隨著社會的進步發展，工業用電、商業用電以及居民用電等用電量急劇增加，并且電能調配也極為不合理，致使電能的利用效率較下，從而導致了電力資源與用電量的矛盾日益嚴重。利用物聯網技術則可以有效的改善電力資源的供需問題。通過計算機技術以及各種設備，對城市內各地區的用電情況進行監測并利用大數據分析，對電力的傳輸與使用進行科學的管理，可以有效提升電力資源的利用率，并保障國家電網的正常運行。

3.4 智慧教育與智能安防監控

在教育行業中使用物聯網技術可以打破傳統的教育模式，讓教師與學生不再局限于地理環境與時間內，從而擴展學生學習的渠道并有效提升優質教育資源的利用效率，更好地促進我國教育行業的進步發展。在當下社會安保問題也日益突出，越來越多的行業例如交通管理、銀行、超市以及安檢等對于安防系統的需求也越來越高。通過使用物聯網和互聯網技術可以將攝像現場的監控視頻等信息實時傳送給使用者，對于現場出現的異常情況能夠及時預警，并采取相應的措施將危險將至最低。

4. 結束語

物聯網的技術特性、終端形態和功能都與具體的應用場景直接相關，建設的關鍵在于從問題解決出發尋找相關數據，并匹配網絡與傳感器。對于服務智慧城市的城域物聯網，其存在的價值體現在可提供城市規劃、運營、管理和服務等各環節數據并解決相應問題。物聯網的建設和發展可劃分為“建連接”“找場景”和“用數據”三個階段，只有到達第三階段，物聯網才能真正發揮出它的作用。相信通過業界不斷的努力，物聯生態圈會不斷擴大，基于物聯網的IT/OT域的結合會愈發緊密，沉淀的物聯數據也會日益豐富多樣，基于物聯網的智慧城市應用終會更加貼近生活。

參考文獻：

[1]龔嬌.物聯網在智慧城市的應用研究[J].現代交際，2019（22）：64+63.

[2]侯月美.關于物聯網技術在智慧城市中的應用研究[J].通訊世界，2019，26（08）：212-213.

[3]伏昌艷.云計算及物聯網技術在智慧城市中的應用分析[J].信息與電腦（理論版），2019（11）：190-191.

[4]王旭.物聯網技術及在智慧城市建設中的應用[J].通訊世界，2019，26（03）：242-243.

[5]高鵬宣，薛丹，王曉.云計算及物聯網技術在智慧城市中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（18）：1.

[6]王潔松.大數據及物聯網技術在智慧城市中的應用研究[J].無線互聯科技，2018，15（03）：29-30.