5G 時代背景下物聯網技術在智慧城市建設中的應用研究

胡瑞杰

（1.中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600；2.蘇州眾通規劃設計有限公司，江蘇 蘇州 215133）

1 引言

自IBM 于2008 年首次提出“智慧地球”概念以來，各國也逐步提出了建設“智慧城市”的愿景。通過互聯網技術將城市生活中的各類信息、資源有機結合，并進行智能化建設，對充分滿足新時代背景下公眾的生活需求、改善并控制公共環境均有著重要意義。5G 技術及IoT 技術作為信息時代的全新產物，其誕生及發展無疑為“智慧城市”的建設提供了有利條件，物聯網可實現物體、網絡的連接，而5G 技術則為進一步提高其連接效率提供了重要保證，將5G 時代背景下的IoT 技術用于“智慧城市”建設中，也可以為廣大市民提供新型服務、帶來全新體驗[1]。

2 5G 時代背景下的物聯網技術概述

2.1 5G 時代背景分析

移動通信技術發展至今，已歷經了5 次大的迭代式遷躍。隨著目前互聯網的高速發展，各類新業務、新服務不斷涌現，在爆炸式增長的數據流量下，趨于成熟的4G 技術已難以滿足現階段數據需求。5G 技術是一種新型的通信技術，其除了可以實現人與人之間的實時通信、增強用戶虛擬現實的體驗外，也可以有效解決人與物、物與物之間的通信，以滿足現階段移動醫療、移動交通、移動環境管理等實際應用需求。5G 技術是實現人機物互聯的重要網絡基礎，其實際應用場景主要體現在增強移動寬帶、低時延通信及機器類通信3 個方面。將5G 技術與當前頂尖的IoT 技術進行有機結合，是5G 時代背景的重要標志，未來5G 技術也會逐步滲透到各行各業的各個領域當中，為社會數字化、網絡化、智能化轉型奠定堅實的網絡設施基礎。

2.2 物聯網技術特征

IoT 源于傳媒領域，該技術基于信息傳感設備，可在約定協議下將任意物體與網絡連接，在傳播媒介下實現信息的交換及通信，并進行智能化識別和管理。IoT 技術以傳統互聯網為主要信息載體，其特征之一是以互聯網為核心，為有效保證龐大的數據傳輸，IoT 對所需傳感器類型、性能及傳感器對應的傳輸效率及準確性均有著更高要求。與傳統互聯網通信系統相比，IoT 在對數據進行有效傳輸的同時還會對所接收的數據進行分析、處理，并對所有數據進行智能化管理以滿足不同用戶的多種應用需求，智能化為IoT 的第二大主要特征。一般每個物聯網系統內存在多個傳感設備，而一個傳感設備可以負擔龐大的移動數據。為實現系統的快速、便捷通信，其作為IoT 的強大數據支撐，需將信息進行有效分析后進行共享，強大的通信、識別功能則是IoT 的第三大主要特征。

3 智慧城市建設

3.1 基本內涵

智慧城市是以智慧產業及項目為基本載體，通過智慧技術為人們提供智能化生活服務的新型城市發展模式。自我國大力推進智慧城市建設以來，國內多數企業及研究機構均對其基本內涵進行了深入探討。信息技術的發展及應用是建設智慧城市的重要基礎。作為城市信息化的高級發展階段，5G時代下IoT 技術為其建設實施的核心代表技術，張優訓[2]在其相關文獻中表示，將5G 技術用于智慧城市建設工程中可有效降低建設成本、促進節能減排。智慧城市建設工程較為復雜，為有效促進城市智能化運行，需將信息技術與多種資源進行有機整合，使其協同發生作用。作為一種新興的城市發展模式，智慧城市建設成功后需要面臨的服務對象包括政府、企業、個人等多個社會主體，其建成后對促進城市生產力發展、優化人們生活方式，構建美好城市生活均有著重要意義，將信息化與城市化高度結合是其建設的根本目標，也是推進城市信息化發展的重要表現。

3.2 建設要求

智慧城市的建設與發展是改善民生、優化社會服務功能的重要保證。通過對城市生產力、生活方式進行創新管理來解決現階段城市發展過程中遇到的種種問題，也是進行智慧城市建設的根本需求。為充分實現城市智能化建設，需要滿足以下建設要求：（1）5G 時代背景下的智慧城市建設要求其所覆蓋的業務必須具備創新性，為有效引導政府、企業、個人積極參與到城市創新建設中需為其提供全面、相融合的信息服務，其建設的重點項目應集中在環境優化、經濟發展、生活質量提升等方面；（2）為了保證建設工程的順利實施，在對相關業務內容進行積極創新的同時，也要注重建設支撐的完備性，除了對相關平臺建設及業務運營情況進行充分把控外，設備的使用安全及維護方面也應引起重視；（3）將5G 時代背景下的5G通信技術與IoT 相融合也是智慧城市建設的必然要求。信息通信技術是建設智慧城市的重要基礎，建立標準的信息技術體系也是全面推進智慧城市建設的必要環節。將通信效率高、時延低、范圍廣的5G 通信技術與IoT 結合，可實現智慧城市建設工作網絡的無縫連接。

3.3 智慧城市特征

未來建成的智慧城市特征主要體現在以下幾方面：（1）利用多種智能化感知設備，可實現對于城市的全面感知。基于5G時代背景及IoT 先進信息技術，通過多種設備中的智能化感知系統，在強大的物聯網系統數據處理能力下，對個人所處的城市位置進行準確識別，通過相應設備的環境監測功能對自身所處城市的環境進行透徹感知，對個人生活及身體狀態進行有效掌控，是推進個人生活完成智能化轉變，社會科學有序發展的重要保障。（2）智慧城市基于5G 背景下的IoT 技術，在為人們提供全新生產、生活條件的同時，亦可通過網絡實現人與人之間的實時溝通及互動，使得個體間信息互換變得更加高效、便捷，而上述信息互通是基于寬帶網絡實現的。因此，在未來智慧城市中，廣泛存在的各種有線、無線寬帶網絡也是其主要的城市特征。（3）城市管理是一項復雜的工作，智慧城市中所應用的不同智能化系統也存在顯著差異。為實現對于智慧城市的有效管理，將多種智能化系統聯合應用也是其建設發展的主要特征，通過IoT 平臺及云計算系統，將信息、數據進行有效整合、處理，以此解決城市管理中所遇到的種種問題，優化社會發展、生活流程也是智慧城市的本質所在。（4）充分滿足社會公眾的生活需求是智慧城市建設的根本目標，優化一系列生活管理流程、促進城市發展最終都是服務于人本身的，因此，未來智慧城市還應當秉持以人為本的發展理念，如圖1 所示。

圖1 智慧城市的建設要求及特征

4 IoT 技術在智慧城市建設中的應用情況

智慧城市是社會發展的必然趨勢，也是繼知識社會、數字社會后所提出的全新城市發展模式。為充分滿足當下新時代人們生活、發展的基本需求，應從城市管理、公共服務、醫療健康、教育文化、交通管理等方面進行智慧化城市建設。現階段IoT 技術在智慧城市建設中的應用情況主要體現在以下幾方面。

4.1 醫療建設

公共衛生服務系統在城市建設工程中占據重要地位，而醫療健康服務則是智慧城市建設的重要內容。現階段，隨著醫療衛生事業的不斷發展，人們對各醫院、衛生服務機構提出了更高要求，將5G 時代背景下的IoT 技術用于智慧城市建設的醫療健康服務體系中十分必要。利用IoT 技術能夠將醫療健康機構的藥物信息、設備管理信息等進行資源共享，對提高相關機構的服務透明度、減少醫療糾紛有著重要意義[3]。目前，部分地區存有較為嚴峻的藥品作假現象，通過物聯網強大的數據處理系統，也可對藥品生產流程、藥品安全信息進行有效監控和鑒別，同時病患可通過線上問診、醫生可通過線上接診的方式提高病患的診療效率，醫療服務體系簡化后可以更好地滿足當下人們的診療需求。

4.2 交通建設

交通運輸是城市發展的重要樞紐。在智慧城市建設進程中采用IoT 技術優化城市的交通管理體系對優化人們出行路線，提高其出行效率均有著重要意義。利用IoT 技術可實現對于道路交通狀況的實施監測，通過5G 通信技術將路況實時傳輸到人們的終端設備，可實現人們對于個人時間的有效規劃及管理，將相關信息傳輸至交通管理部門也可實現其對于道路交通事故的快速反應處理，對維護城市交通安全也有著積極影響。

4.3 教育建設

目前，我國教育行業正處于飛速發展、改革創新的重要階段，將有效的教育資源進行無限推廣應用是教育行業實現可持續發展的重要舉措。5G 時代下的IoT 技術為建設智慧教育體系奠定了堅實基礎。自2019 年12 月，新冠肺炎疫情暴發至今，線下教育機構均受到一定影響。在目前防疫常態化背景下，全力推進線上教育系統對促進教育行業發展有著重要意義。IoT技術可實現教材與學生、教師之間的互聯，為保證教材信息的有效傳輸，需要5G 通信技術的加持，且IoT 技術對于信息的識別、分析能力也可一定程度上提高教師的教學效率及質量。

5 結語

5G 時代背景下的IoT 技術為我國智慧城市建設提供了有利條件。就目前來說，智慧城市建設應涉及醫療、交通、教育等多個行業領域。充分掌握智慧城市的內涵、特征及建設要求，將5G 時代背景下的IoT 技術充分利用起來，對推進我國城市信息化進程、提升人們生活質量及幸福生活指數均有著積極意義。