基于物聯網技術的社會治理智能感知體系研究

丁浩 曹磊 周成兵

摘要：智能物聯網技術的迅猛發展，推動了社會治理向數字化、智能化方向邁進。文章深入研究了泛在感知和人工智能技術在社會治理智能感知系統中的應用，探討了多源異構社會治理數據的泛在智能感知、共享感知模式、精準智能分析等三個核心技術問題。文章從調研分析、關鍵技術探索和社會治理應用三個維度出發，構建了社會治理智能感知體系，探索了泛在物聯網在社會治理中的實際應用，并給出了提升物聯網技術在社會治理中應用效能的建議。

關鍵詞：物聯網；社會治理；智能化

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）07-0083-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

1 概述

社會治理智能化是在網絡化和網絡空間的基礎上，借助大數據、云計算、物聯網、視聯網、AI等先進技術，重構社會生產與社會組織之間的相互關聯，以提升社會治理的層次和水平，使治理過程更加優化、科學、智慧[1]。智能物聯技術在泛在性、智能化、安全性等方面具有明確的靶向性和實踐性，為流動性社會治理和智慧治理共同體的構建提供了新的契機和機遇[2]。

2 研究現狀和發展趨勢

隨著物聯網技術的快速發展，基于物聯網技術的社會治理智能感知體系研究逐漸受到關注。國內外學者致力于社會治理智能感知體系的建設和優化，通過物聯網技術實現對社會治理環境的實時感知、數據采集和分析，并將物聯網技術與人工智能、大數據等技術相結合，構建智能決策系統，以支持和優化社會治理決策。

在文獻[3]中，Mehmood Y等指出物聯網是一項前沿技術，它將眾多具備傳感、驅動和計算能力的數字設備與互聯網連接，從而在智慧城市背景下改善基礎設施、運輸系統、減少交通擁堵、優化廢物管理以及提升人類生活質量。他們還設計了一種用于智慧城市應用的開源物聯網平臺。文獻[4]利用擴展的Brunswik透鏡模型作為框架，闡述了傳統政策分析和決策實踐之間的差異，并為政府的實踐、流程和治理結構提供了一套關于人工智能的信任建議。文獻[5]討論了智慧城市建設和發展過程中遇到的新機遇和挑戰，特別是關于智慧城市中區塊鏈系統部署的安全問題，以及人工智能和區塊鏈技術融合的要素，這對智慧城市的形成具有重要意義。

3 泛在社會治理物聯網智能感知體系

泛在社會治理物聯網智能感知體系包括泛在智能感知、數據安全可信共享感知模式、AI治理數據挖掘三個部分。泛在智能感知包含多源異構數據感知與物聯網協議融合與多模混合組網兩個部分，實現社會治理數據的多元、及時、廣泛收集。安全可信數據共享感知包含有主管部門數據計算邊緣處理，區塊鏈數據安全可信共享和區塊鏈社會治理數據池三個部分，通過區塊鏈技術構建社會治理數據池，實現物聯網橫向跨領域數據分能共享，縱向數據高效流動與信息全感知，實現數據先聯網后增值的發展模式。AI治理數據挖掘則通過挖掘水平化和垂直專業化平臺之間的相互滲透，提升平臺開放性，融合區塊鏈和人工智能技術，構建面向社會治理應用的數據關系網絡，從而實現社會治理事務智能化服務水平的持續提升。

3.1 基于物聯網技術的泛在智能深度感知

利用物聯網終端、高空無人機、視頻監控、手機、群智感知終端等物聯網終端，通過軟硬件耦合，提升不同終端間協作能力，構建統一的物聯網感知設施標識，完成物聯網社會治理共性平臺感知。通信接入網采用協議融合與多模混合組網技術支持具有遠距離、低功耗、快響應、高可靠和易實施等特點。按距離和速度的不同要求選擇5G、NB-IoT、LTE-M和 MQTT、CoAP等物聯網通信協議傳輸本地感知數據。通過協議融合和多模混合組網技術，將不同的物聯網終端連接在一起，形成物聯網協議融合與多模混合組網，實現天地一體、全域覆蓋、全程貫通的社會治理數據感知。

3.2 基于聯合區塊鏈-聯邦學習的安全可信數據共享感知

針對同一行業領域、同一企業內的數據共享，采用區塊鏈技術來實現終端參與者之間的直接數據共享；而對于不同行業、不同部門間的數據共享，則采用差分隱私聯邦學習數據共享架構，以訓練模型共享代替數據直接共享，并通過差分隱私加噪保證源數據的不可推斷。

對于敏感信息，終端參與者設置訪問策略。基于區塊鏈技術的數據共享主要包括智能合約的簽訂、身份的認證、秘鑰分發、數據加密、數據上傳、訪問密文等部分，將智能合約引入數據共享中，形成可執行偏差的多邊拍賣智能合約。

3.3 面向社會治理數據的智能分析

在泛在社會治理物聯網智能感知體系中，通過應用機器學習、深度學習和數據挖掘等技術，可以對大規模的社會治理數據進行自動化和智能化的分析，發現數據中的潛在規律、趨勢和異常情況。這樣可以幫助決策者更好地理解和把握社會治理的現狀和趨勢，提供科學依據和決策支持，促進社會治理的精細化和智能化。智能決策的重要問題是對社會系統參與者的復雜行為進行建模和預測。社會系統可以看成是一個由獨立個體和個體間通過接觸、社會聯系、互聯網等關系建立的連接而形成的復雜信息系統，實際的復雜信息系統通常具有巨大規模和動態規律，大規模復雜系統群體行為具有突發性、隨機性和動態等演化特征，是在復雜框架下通過動態迭代演化實現的。復雜系統的智能演化需要給出群體在多尺度、多層次下的表示模型，并揭示個體之間在隨機性和非線性關系的作用下的演化過程的動力學規律和特征。

4 智能感知關鍵技術

4.1 多源異構治理智聯網平臺技術

多源異構社會治理智聯網平臺技術融合物聯網、移動終端混合感知機制，解決了通信受限下的城市數據的可靠實時自主協同感知難題。數據的實時感知與可靠傳輸是實現智慧城市協同治理的關鍵之處，將移動終端所攜帶的傳感器（如空氣質量傳感器、風速傳感器等）作為數據感知的一個來源，形成一種固定傳感器+移動終端的混合數據協同感知機制，提高城市數據的感知維度和粒度，構建協同混合感知模型。為減輕基層人員工作量，提高治理效率，采用傳感器的手段進行前端感知。以人工智能、機器學習、圖像處理、移動互聯網和地理信息系統等先進技術，實現對多域異構數據的協同處理，完成城市管道泄漏、水質超標、河道漂浮物、車輛違停、網格員離崗以及車輛不在位等事件的自主感知，形成全時段、全覆蓋的城市協同治理新模式。

4.2 社會治理全域數據時間同步技術

針對大型公共建筑內部、長距離地下建筑、超長隧道等半封閉狹長空間的全域數據感知，由于其工作環境和通信環境的特殊性，現有面向地面WSN的時間同步方法無法直接應用。針對衰落信道下的無線傳感網絡，我們采用基于一致性的時間同步方法，通過鄰居節點間的信息交換實現同步控制構造，以實現無需維護網絡拓撲的低功耗分布式時間同步。為了增加時間同步對網絡拓撲的魯棒性，并考慮到半封閉狹長空間中晶體振蕩器存在的不確定性時鐘頻率漂移，我們基于漂移有界模型建立節點時鐘的二階特性方程。通過時鐘信息廣播方式進行網絡節點間的時鐘信息交換，并根據與鄰居節點時鐘狀態的不一致性構造同步控制器來調整自身狀態。最終，整個網絡時鐘狀態將趨于一致，實現整個網絡的全局時間同步。

4.3 多模態數據協同生成模型技術

全域數據真實樣本具有獨特性、稀缺性、不均衡性和異構性，因此全域數據處理需要解決域偏移、樣本不平衡、模型遺忘等問題。以圖像、文本、音頻為代表，我們構建了多模態數據合成的協同生成模型，實現了多模態數據的協同生成。為了拓展多模態數據處理的應用，我們在最大值最小化的優化框架下，聯合優化了多種模型壓縮技術，提高了壓縮過程的穩定性，實現了生成的高效性。多模態數據由于其異構性和復雜性，各真實分布具有不同的采樣程度。往往某個模態的數據豐富，而相關的另一模態的數據稀少甚至完全缺失。然而，由于多模態數據分布之間存在相關性，我們可以利用邊緣信息和先驗知識，在僅有極少樣本真實分布的情況下，聯合度量多個異構數據分布之間的距離，擬合未見的數據分布。

5 提升社會治理中物聯網技術應用效能的建議

智能物聯網技術是應對“流動性”治理的利器。流動性是當前社會的基本特征，表現為“物的流動”、“人的流動”和“需求的流動”。在大數據、云計算、人工智能等數字技術的融合應用下，智能物聯網技術建立了物與物、物與人的通信互聯。通過人臉識別、手機定位等技術，智能物聯網可以對“人的流動”進行智慧識別、實時監控、精準分析和預警預防，并進一步擴展到“服務流”領域，實現對城鄉居民服務的精準感知、分析和供給。

智能物聯網技術是應對“碎片化”問題的融合利器。在數字城管、網格化管理中，物聯網傳感器終端能夠及時感知問題事項，并將信息傳送到平臺中樞。指揮中心根據職責清單進行智能化或人工派單、處置、反饋、評價等流程化處理。智慧感知、智能處置和流程優化的綜合推進促進了部門協同，有效解決了“碎片化”問題。

智能物聯網技術是應對“風險性”的預警利器。智能物聯網技術的優勢在于通過以傳感器和人為中心的兩大感知系統，能夠及時感知、監測預警和預先處置各類安全風險點，從而避免風險的發生或擴大。

5.1 發展“人-物”交互的應用體系

首先，提升“物”的監測預警能力。構建涵蓋事前預警、事中處置、事后備查的服務型智能物聯網監測預警平臺，實現主動監管與實時監測相結合。完善物聯網技術信息處理層中的圖像處理、語音分析、文本提取、情緒分析等方面的架構和應用，在監測預警平臺中引入應急預案數據庫，實現對社會潛在危機和風險預見的多重保障。其次，提升“人”的感知處置能力。將人的體征和軌跡、物體狀態和位置、網絡文本和影像等作為泛在傳感器，通過智能物聯網、公共服務網和社會治理網的數據融合，感知基層社會運行狀態、了解居民需求、發現社會管理規律。最后，精準識別“人與人”關系中的治理問題和服務需求，注重社會治理、公共服務和糾紛調解等平臺的數據共享和智能分析，構造一體化的智能服務物聯網系統。

5.2 確立“數-算”結合的技術內核

一是推進社會治理數據共享。以社會治理業務為抓手，歸集分散數據，確保市域社會治理中心等部門上層社會治理業務的順利開展。二是提高社會治理數據集成。要創新工作機制，加強社會治理部門內部統籌和外部聯動，利用數字底座打通各部門數據壁壘，提升數據歸集的業務應用，為各部門解決業務難點和數據難題，使數據貢獻部門感受到數據要素的價值。三是提高社會治理平臺算力。強化算法開發和應用，盤活平臺底層數據，對全景數據信息進行智能分析，建立以跨部門協同決策為應用場景的智能中樞系統，輔助科學決策。

5.3 確立“管-服”融通的發展路徑

搶抓“管-服”兩網融通前瞻優勢，推進兩網功能互補、系統互連、數據共享、流程閉環。歸集社會治理數據有助于提升公共服務的品質和問題，通過便利及時的服務來化解社會治理矛盾，提升城鄉精細化治理水平。建立兩網融通生態，構建涵蓋數字底座、統一入口、支撐平臺和實體中心的生態體系。數字底座連接政府垂直業務系統、城市IoT感知管理平臺和視頻監控系統，實現數據的集成和共享。支撐平臺提供統一管理、便捷辦理、協同合作、數字生活的能力支撐。統一應用入口則方便不同用戶群體的訪問和使用。實體中心作為實體機構提供支持和運營管理。

6 結束語

隨著物聯網、大數據、云計算和AI技術的持續進步，借助智能感知、數據共享和智能分析等核心技術，我們能夠實現對社會治理環境的實時感知、數據采集和分析，進而優化治理流程。然而，社會治理智能化仍面臨一系列挑戰，如數據安全和隱私保護、技術應用的公平性和透明性等，這些問題亟待解決。社會治理智能化的推進需要政府、企業、社會組織等多方共同參與和協作。以泛在智能深度感知為基礎，以數據創造為紐帶，以精準智能技術分析為驅動，我們將推動城市管理、公共安全、交通運輸、生態環境、應急防災等領域的智能感知終端統一接入和集中管理。通過匯聚政府、行業等物聯網數據資源，我們將提升數字城市的“觸覺、聽覺、視覺”感知能力，實現跨層級、跨部門、跨系統的物聯終端信息、物聯平臺信息互聯互通共享。

參考文獻：

[1] 江慶偉，尹志凡.應用互聯網技術，加強和創新社會治理[J].江蘇通信，2022，38（1）：118-122，126.

[2] 張成崗，孫海琳.智能物聯網與社會治理將走向全面深度融合[J].國家治理，2020（28）：3-6.

[3] MEHMOOD Y，AHMAD F，YAQOOB I，et al.Internet-of-things-based smart cities：recent advances and challenges[J].IEEE Communications Magazine，2017，55（9）：16-24.

[4] HARRISON T M，LUNA-REYES L F.Cultivating trustworthy artificial intelligence in digital government[J].Social Science Computer Review，2022，40（2）：494-511.

[5] SINGH S， SHARMA P K， YOON B， et al. Convergence of blockchain and artificial intelligence in IoT network for the sustainable smart city - ScienceDirect[J]. Sustainable Cities and Society，2020： 63.

【通聯編輯：代影】