智慧城市中大數據時代下物聯網技術的運用研究

賀新明，張丹虹

（1.中國聯合網絡通信有限公司廣東省分公司，廣東 廣州 510627；2.廣東 廣州 510000）

0 引言

在人們生活品質和水平全面提高的環境下，科技得到了穩定發展，信息技術在人們工作生活中比較普遍，發揮著重要作用，在一定程度上帶動物聯網技術的穩定發展，從而促進智慧城市的更好發展。在此過程中，相關部門應加強對物聯網技術深入探究，讓大數據、云計算、物聯網技術等現代信息技術在智慧城市建設發展中合理應用，從而實現智慧城市的更好發展。

1 大數據與物聯網技術的內涵

1.1 大數據

隨著大數據時代的來臨，物聯網技術發展步伐加快，各種數據的出現，給各個行業轉型發展提供了有利條件，同時在科技發展中衍生了大數據時代背景。站在數據格式角度來說，一般能夠把大數據劃分為兩種形式，一個是結構化數據，另一個是非結構化數據，其中，非結構化數據占比比較多，并且發展速度較快，結構化數據一般保存在數據庫中，非結構化數據主要是指圖形或者圖像。隨著大數據技術的出現，展現出其特有價值[1]。在出現大數據處理技術以后，可以實現數據保存與分析，和抽樣分析方式比較，精度更高。并且，大數據處理和抽樣處理在結果上有著一定差異。要想減少該問題出現，在使用大數據技術過程中，把處理算法由精度轉變為效率，強調事物之間關聯性。

1.2 物聯網技術

在信息化背景下，物聯網技術的出現和發展給其提供技術保障，物聯網的英文為Internet of Things[2]，在字面上，指的是物和物之間網絡連接，這種連接方式也就是通過短距離無線傳輸網絡進行。在本質上，物聯網指的是對互聯網技術的拓展和延伸，物聯網技術應用可以實現人們之間信息傳遞和交流，把人和物品融合在一個網絡世界中，給人們對物品的識別、管理和使用提供便利條件。從目前情況來說，物聯網技術已經發展一段時間，經過時間發展變得更加完善和先進，其通信協議也產生一定變化，藍牙、紅外等協議可以實現物品之間的傳遞與交流，促進物品之間通信，并且可以通過TCP/IP 等協議將其傳遞到云端，從而實現物品的科學處理，物聯網技術也可以應用在智慧城市中，應用范疇如圖1 所示。

圖1 物聯網應用范疇

2 運用云計算及物聯網的智慧城市系統構建

基于物聯網及云計算的智慧城市系統不單單是計算機系統，除計算機系統外，還包帶有各類傳感裝置的感知端，以完成物聯控制。以及加入云計算技術，實現大數據的計算、分析、存儲以及決策等，并借助互聯網技術將系統和城市中的各部門、各類企業以及市民相互連接起來，通過通信技術將各類決策及時傳遞給各單位及個人，其基本結構如圖2 所示。

圖2 基于云計算及物聯網的智慧城市系統框架

主系統基于Windows7，采用C 語言編程，開發工具為Visual Studio 2010，引入云計算技術提升系統的運行能力。并且能夠和智慧城市專網、公共互聯網、以及智慧中心、物聯傳感終端直接接連。并配備備用的電源、監控裝置、警報裝置等，提升其安全性。

2.1 智慧城市綜合信息平臺

智慧城市綜合信息平臺是智慧城市系統中的主系統，在這一系統中還設置有網絡數據模塊、業務處理模塊等不同模塊共同構成這一主系統。各終端、監控、傳感裝置等所捕獲的實時動態信息也都傳輸到這一系統平臺之中[3]。此外，系統引入了云計算分布存儲，以及并行計算專家系統、機器學習以及自動規劃，能夠實現對海量數據的同時分析和處理，從而根據傳感裝置、監控攝像頭所收集的信息進行及時的整理與收集，從而制定更加高效的決策，并通過通信技術將重要決策及時傳遞給各市民，從而有效實現智慧城市應具備的特征（圖3）。

圖3 智慧城市應具備的特征

2.2 云計算技術及設備

云計算技術和設備的引入為本智慧城市系統提供了強大的海量信息計算和共享的功能，系統中設置有云交換器以及云路由器，這是一種可編程的資源共享架構，也就是在傳統交換機和路由器基礎上的升級，支持各項協議，可以在滿足常規的網絡連接基礎上實現智能化控制，有效完成對海量信息的存儲、計算、分析以及決策等[4]。智慧城市系統在普通的云計算中心基礎上，能完成現下列功能：①能夠同時為系統中各模塊同時完成托管，當某個模塊出現障礙的時候，云計算模塊可以先代理運行。保證了智慧城市系統可以持續穩定運作。②為了有效滿足城市管理功能的日常需求。智慧系統借助云技術實現和城市各行政管理部門之間的數據信息共享。③為了實現覆蓋城市各個區域，云計算平臺能夠實現和手機、網絡以及電視信號的多方傳遞，市民也可以登錄云平臺對政府提出自己的意見。總之，本系統在傳統互聯網的基礎上，利用云計算技術使系統得以完成海量的信息處理，以及各方的信息暢聯交互，為智慧系統各項功能的實現打下良好基礎。

2.3 終端傳感器及智能接入網關構建物聯網

在城市的各地區布置終端傳感器，如紅外線探測、監控視頻等了解城市各地區的情況，比如人民安全、道路交通、火險火情以及一些大型市政設施的運行情況。當有出現異常時終端的傳感器會將所探測到的信息實時傳遞給智慧城市綜合信息平臺中，根據探測結果制定應急措施。或遠程控制啟動異常區域的相關設施，比如自動噴水的消防設施，或是警報設施等，也可以和相關部門聯動，及發布決策指令。此外系統還帶有智能接入網關，當終端傳感裝置所接受的信息并沒有異常時，智能介入網關就會關閉信息傳入。當探測到異常時則會開啟網關傳入智慧城市綜合信息平臺，這樣就避免了無意義的資源占用。

2.4 分布式框架結構與大數據技術

本系統采用分布式框架，使內部處理能力增強，劃分不同區域。完成分布式的存儲功能、動態信息調度等，將不同業務和對應的引擎進行自動化適配，根據訪問對象的不同需求、所在單位，來配置相應的服務資源，為訪問對象提供具有針對性的智能化服務。云計算平臺能夠從海量的信息里，按照特定計算規則，得到規律認識，比如市政部門，或是群眾登錄平臺時，系統會通過大數據計算，推送登陸者感興趣的信息內容。

3 智慧城市各功能模塊

以基于智慧城市信息服務平臺的云計算技術作為中心，市政管理部門、公安、消防、交通、社區街道以及民眾都可以通過電腦或手機移動端來登錄，但是不同人員的賬號權限是不同。普通居民主要是瀏覽或接收信息，以及在線咨詢服務，不能登錄系統后臺。各行政部門可以所授權的模塊，進行發布、登錄后臺、調取監控等操作。系統打造多個云模塊，來完成城市管理的不同功能，有市政云、教育云、社會云、交通云等，如圖4所示。

圖4 智慧城市系統的不同功能“云”模塊

3.1 市政云模塊

市政云模塊能夠包括辦公、執法、監控、民眾服務等各個功能，并和移動監控、網絡、短信、彩信、GPS 定位技術等相連通，城市行政部門有權限登錄這一云模塊中，并可利用這一模塊完成如在線會議、在線商討、遠程監控、城市管理信息發布等相關功能。

3.2 交通云模塊

智慧交通是智慧城市中的一項重點內容，更是城市智慧管理發展的著重點方向。可以借助監控、終端探測裝置、GPS 定位技術等實時了解城市各地區道路情況，為民眾指導出行，對于嚴重堵塞的道路或交通事故，就可以通過互聯網和交警部門聯系，出動人員立即到達現場。

3.3 教育云模塊

在這一模塊中，可以為市民發布一些關于義務教育和成人教育的相關信息，比如中考高考的相關信息、成績查詢，以及成人教育或針對轉業軍人、農民進城務工的職業培訓相關信息，還可以制作一些職教培訓的相關視頻發布其中。

3.4 安全云模塊

市政管理部門、公安系統、消防系統、交警系統等都可以登錄這一模塊，不僅可以在這一模塊中查詢城市人員流動信息、戶籍信息，并利用監控、紅外探測等終端，覆蓋城市各區域，動態了解各區域的突發事件，保證大眾的安全。此外警方也可以在其中發布重要安全信息，市民也可以在線向警方咨詢或反映問題。總之，無論是自然災害、安全事故、刑事案件都可以利用遠程監控、紅外線探測、GPS 定位技術等，及時掌握情況，并立即通知相應的部門及時出動，保障民眾安全。

3.5 社區云模塊

這一模塊可以由市政管理部門、社區街道等登陸。每個城市都劃分多個街道社區，各個街道都有自己的模塊，社區可在這一模塊中發布社區通告，居民登陸自己的所在社區及時了解社區發布的有關信息。居民也可以在線咨詢，了解如醫保、婚姻登記、出生證明等相關政策，為居民提供各類社區服務。

4 結語

總而言之，隨著云計算、物聯網等現代信息技術的發展，為城市管理提供了新的模式。在智慧城市系統的建設中，需要結合時代發展要求，把現代化技術應用其中，借助各種智能技術，對大數據技術和物聯網技術合理應用，滿足時代發展標準，并且也能實現城市資源的整合與利用。通過強化城市各個區域功能，建立信息傳遞系統，促進各個信息的有效傳遞和共享，提高智慧城市建設發展水平，把城市朝著智慧城市的趨勢邁進，從而實現人類文明的進一步發展。