當物(wù)聯網技術遇上智慧城市，你猜會發生(shēng)什麽？

智慧城市在過去(qù)的2017年發展飛速，随着科學技術水平的不斷提高，智能信息化，是運用物(wù)聯網、大(dà)數據、雲計算等技術采用智能化等技術的快速發展，爲基于物(wù)聯網的智慧城市建設奠定了厚實的基礎。本文将重點闡述物(wù)聯網技術在智慧城市的應用。

智慧城市，從字面上的理解即是，更聰明的城市；從其特征上理解是，能夠多方面協調城市運行，全面感知(zhī)城市動态，使城市運行做到随需應變，在物(wù)流、教育、醫療、安全、政府服務、交通、能源、政府服務、居民生(shēng)活等各社會服務全面實現智慧化。爲實現願景，物(wù)聯網、雲計算、移動技術、通訊技術、新能源等技術必不可少。基于物(wù)聯網的智慧城市建設，利用高新技術手段搞好城市治理，是提高政府的整體(tǐ)快速反應能力，提升城市建設與管理的現代化水平和社會經濟效益的必要手段。

 

　　一(yī)、物(wù)聯網與智慧城市特征

首先讓我(wǒ)們看看物(wù)聯網技術與智慧城市的特征：

　　物(wù)聯網技術特征

互聯性：物(wù)聯網技術的核心和基礎仍是互聯網，其主要是通過各類有線及無線設備與互聯網相融合，将事物(wù)信息及時準确地反映出去(qù)，物(wù)聯網上的傳感設備可将信息定時傳輸，由于所要傳輸的信息量極大(dà)，出現了海量信息，因此在傳輸過程中(zhōng)，爲了保證數據具備正确性與及時性，物(wù)聯網需要适應各種類型的網絡及協議。

智能化：與其他一(yī)些系統相比，物(wù)聯網不但具備信息收集的功能，其還具備極強的信息處理功能，可對物(wù)體(tǐ)進行有效的智能管理，物(wù)聯網通過一(yī)些設備與傳感器相連接，利用雲計算、智能識别等各種先進反饋自動化技術可大(dà)範圍實現對事物(wù)的智能化管控。

通信及識别：一(yī)般來說，在物(wù)聯網上需要安裝海量的各類型傳感器，單個的傳感器均是一(yī)個信息源，各種類型的傳感器所接受到的信息在格式及内容上是不同的，因此物(wù)聯網必須具備極強的識别功能，另外(wài)物(wù)聯網作爲一(yī)個集信息收集、處理爲一(yī)體(tǐ)的綜合系統，其必定需要一(yī)個完善的通信系統。

　　智慧城市特征

傳遞可靠：在實現全面的互聯之後以形成可靠的傳遞也是智慧城市發展的基礎特征之一(yī)，并且這使得各種信息的采集及控制能做到可靠傳遞。要做到可靠的信息傳遞，物(wù)聯網的互聯性必不可少，試想一(yī)下(xià)，在物(wù)聯網的幫助下(xià)，各類傳感器就像一(yī)個忠實賣力的跑堂，使得整個城市的各類公開(kāi)信息都能唾手可得。

高度智能：更具深度及更具職能的信息管控能力是智慧城市的又(yòu)一(yī)基礎特征，對收集系統收集到的各類信息進行快速、準确、有效的處理，并做出智能控制管理。物(wù)聯網的信息收集的功能，和極強的信息處理功能，可對物(wù)體(tǐ)進行有效的智能管理。

系統感知(zhī)：更加全面更加系統的感知(zhī)是智慧城市發展的基礎也是其基本特性，以使得城市中(zhōng)需求感知(zhī)的人和物(wù)可實現相互感知(zhī)，且可随時獲得所需求的各種信息及數據。物(wù)聯網通過一(yī)些設備與傳感器相連接，可保證智慧城市内的一(yī)切動态被實時感知(zhī)協調。

物(wù)聯網與智慧城市特征的高度重合，證明了智慧城市是物(wù)聯網集中(zhōng)應用的平台，也是物(wù)聯網技術綜合應用的典範，是由N個物(wù)聯網功能單元組合而成的更大(dà)的示範工(gōng)程，承載和包含着幾乎所有的物(wù)聯網、雲計算等相關技術。通過傳感技術，實現對城市管理各方面能源生(shēng)産、運輸、轉換及消耗的監測和全面感知(zhī)。實時智能識别、立體(tǐ)感知(zhī)城市能源各方面情況。

　　二、智慧城市物(wù)聯網主要技術路線

　　傳感網絡設備及協議

(1)物(wù)聯網無線節點硬件設計：無線節點硬件包括：微處理器模塊、無線通信模塊和電(diàn)源模塊。微處理器模塊主要用于運行網絡協議及對射頻(pín)芯片等外(wài)圍器件進行控制；無線通信模塊主要爲各節點提供無線通信的能力，實現數字信号與無線電(diàn)信号的轉換；電(diàn)源模塊主要用于爲整個系統提供和管理能源。

(2)物(wù)聯網無線節點軟件設計：無線節點的軟件結構爲基于TinyOS操作系統的層次結構，主要分(fēn)爲協議棧部分(fēn)和硬件抽象層。無線網絡節點使用了CC2420射頻(pín)芯片實現了節點間的無線通信，同時由于射頻(pín)芯片是無線網絡節點中(zhōng)最耗能的部分(fēn)，所以它的驅動程序設計的好壞不僅直接關系到整個無線網絡節點通信能力的好壞，而且還會關系到節點生(shēng)命周期的長短。在傳感節點EEPROM所存儲的數據中(zhōng)，最主要所占空間也最大(dà)的是路由表和鄰居表。路由表主要保存目标地址以及對應的下(xià)一(yī)跳地址等信息，鄰居表中(zhōng)主要保存64位擴展地址、網絡地址、鏈路質量(LQI)和相互間關系等信息。基礎數據的采集通過無線傳感器節點把監測點的物(wù)理量信号轉化爲數字信号，它是通過各種傳感器與微控制器來實現的。

　　多協議融合網關軟硬件設計

(1)融合網關軟件設計：各集成系統的軟件設計以嵌入式Linux操作系統平台，采取模塊化編程，将需要實現的以太網或現場總線協議，按照其功能進行劃分(fēn)爲不同模塊。系統選擇使用共享内存方式在各個進程間傳遞配置表信息和需要共享的數據。最底層爲硬件設備，即多總線融合的通訊網關硬件，再往上爲内核空間，内核空間通過驅動程序控制網關各功能部件。在此基礎上，驅動程序就可以方便地規範控制系統的各路接口。在内核驅動程序的上層是設備文件，Linux通過設備文件管理各個驅動及硬件，通常一(yī)種實際硬件設備對應一(yī)個設備文件。設備文件統一(yī)由Linux的虛拟文件系統管理，通過Linux的系統調用接口與用戶空間程序進行交互。内核空間之上就是用戶空間，用戶空間中(zhōng)底層主要是TCP/IP協議棧和其它各種通信協議程序。這些協議程序既可以是RS485的高層協議(Modbus、Profibus等)、CAN的應用層協議(Canopen、Devicenet)和基于以太網的各種高層協議，也可以是基于RS232、RS485、CAN和以太網的用戶自定義協議程序。各種協議程序都對應一(yī)塊共享内存，通過各共享内存被用戶應用程序接口函數統一(yī)管理。最上層就是用戶應用程序，用戶應用程序通過API函數管理各協議程序，數據處理模塊主要進行将網關從無線傳感網絡和以太網獲取的數據包進行提取有效負載和重新封裝等相關處理。在數據處理部分(fēn)需要同時處理上行數據(data和event)和下(xià)行數據(command)，因此在數據處理部分(fēn)，我(wǒ)們采用多線程的方式進行實現，這樣可同時對上行數據和下(xià)行數據進行處理。

(2)融合網關硬件設計：多協議融合網關作爲無線傳感網絡與有線以太網數據傳輸的紐帶，主要用于收集無線傳感網絡數據，并支持各種主流現場總線，對這些數據進行加工(gōng)處理，并通過TCP/IP協議轉發到以太網中(zhōng)。由于網關需要處理大(dà)量的數據，同時還需要支持USB通信和TCP/IP協議，所以相對于物(wù)聯網無線傳感節點，它需要的CPU處理能力更強，内存空間更大(dà)。采用ARM架構的嵌入式硬件平台，針對網關設備的應用需求，它需要有中(zhōng)央處理器模塊、存儲器模塊，并且還需要爲網絡通信提供網絡接口，以及爲系統各種監控現場總線提供UART串口、USB等接口。

　　三、物(wù)聯網技術在智慧城市中(zhōng)的應用

物(wù)聯網在智慧城市發展中(zhōng)的應用關系各方各面，從市政管理智能化、農業園林智能化、醫療智能化、樓宇智能化、交通智能化到旅遊智能化及其他應用智能化等方面，均可應用物(wù)聯網技術，以下(xià)對其應用做詳細的闡述。

　　城市管理智能化

通過物(wù)聯網，可實現城市信息資(zī)源全面整合及業務協同，實現城管系統中(zhōng)的人與物(wù)、物(wù)與物(wù)之間的相互感知(zhī)、互聯互通，不斷提高管理效率及效果。通過智能化的手段，增強城管智能部門與人之間的溝通聯系，使城管服務更加方便快捷，更具人性化。

基于物(wù)聯網系統，可實現城市管理智能化以下(xià)幾點：

(1)建構城市物(wù)聯網公共服務體(tǐ)系。構建具備開(kāi)放(fàng)式、共享式的政府電(diàn)子物(wù)聯網體(tǐ)系，建設可完成多行業、多角度的數據協同、共享，爲個人、企業及政府提供詳細的城市運作及商(shāng)業服務的物(wù)聯網公共信息服務體(tǐ)系。

(2)建構物(wù)聯網公共設施監控。首先對城市的公共重要設施進行系統标示，以達到對城市公共設施的精确監控及全程跟蹤，确保城市公共安全，最終完成政府的數字化管理。

(3)物(wù)聯網食品跟蹤。對一(yī)些重要食品物(wù)資(zī)進行标示，就可實現對食品物(wù)資(zī)的全程溯源及追蹤。

(4)另外(wài)市政管理還包括城市應急體(tǐ)系、城市地圖導航及城市環境管控等。

　　農田園林智能化

(1)提高精細農業發展。将對應的傳感器安裝在農田、園林及目标地點，各節點單位就可實施準确收集到大(dà)量關于農田、園林内溫度、濕度、采光及氣體(tǐ)濃度等信息，以精确把握土壤濕度、壓實程度、PH值及各類肥料種植情況等信息，這樣将使得農業生(shēng)産數字化、标準化、網絡化水平得到不斷提高。

(2)園林信息管理。利用成本低、功耗低的無線傳感網絡對造林營林、林地征集、林木采集、城市綠化等方面的動态管控，以達到園林資(zī)源優化管理，以促進園林綠化的現代化及信息化，最終增強園林綠化的社會效益、經濟效益及生(shēng)态環境效益。

　　醫療智能化

(1)電(diàn)子巡檢。在病人身體(tǐ)病患部位通過一(yī)定的手段植入傳感器，并構建好醫院的傳感器網絡，醫生(shēng)就可對病人病患動态實現實時監控。

(2)建立醫院資(zī)源共享體(tǐ)系。爲了充分(fēn)對醫院及病人的各種資(zī)源進行優化利用及處理好醫院各種糾紛問題。

(3)藥品溯源。在藥品生(shēng)産時，對藥品進行準确标示，完成管理透明化，增強藥品安全，爲防僞打假提供有效的依據。

　　樓宇智能化

1)在樓宇的建設過程中(zhōng)安裝智能化的樓宇管理技術，在物(wù)聯網的配合下(xià)，将使居民能夠方便的實現對遠程物(wù)品的管理和控制。

2)大(dà)型公共監控系統的建立。在城市中(zhōng)各種公共建築物(wù)較多并且擁有較多的設備和設施，所以必須建立緊急的監控系統，能夠在突發事情發生(shēng)時在物(wù)聯網的協助下(xià)快速解決該問題。

3)采用智能化的水、煤及電(diàn)表。在各種設施的表内建立RFID芯片，可以通過表将這些數據采集到數據處理器中(zhōng)，再經過3G網絡将信息傳送到後台系統，實現自動抄表的功能。

4)借助智能測量技術及自動控制技術，多方面監控樓宇建築能耗需求，實現建築能源供應自動化。

5)異常設備的處理。在該問題的處理過程中(zhōng)使用無線的傳感器和局域網技術，對空調、燈等實現遠程監控。通過探測器采集監控區域的特定信息，設備主要包括：攝像機、煙感、紅外(wài)、震動等各種報警探測器，将探測器數據和控制信息利用Internet網絡的廣域連接能力，實現遠程的數據傳輸。通過産品上部署的智能分(fēn)析處理模塊，針對單一(yī)探測器的報警信息，調用受益人功能模塊，對同一(yī)區域的其他探測器所采集的信息進行綜合分(fēn)析，實現異常事件的智能判斷。

　　交通智能化

在城市建設過程中(zhōng)，使城市交通和軌道交通等各種重要設備智能化，保證實現城市交通工(gōng)作的全程追蹤和管理。這需要做好兩方面的工(gōng)作，一(yī)方面政府要将數字化調度管理與城市的資(zī)源配置結合在一(yī)起，實現優化配置；另一(yī)方面，作爲交通管理部門要全面提高各種事故的預防和檢測能力，使調度監控和處理應急事件的能力全面提升，促使交通事業不斷發展和完善。

通過信息資(zī)源的自動整合及智能共享，具有高度的分(fēn)析與預測能力，實現交通運輸的便捷、安全、經濟、高效，爲智慧城市運營及經濟發展提供支撐。以互聯網、物(wù)聯網等信息技術爲基礎，通過感知(zhī)化、互聯化、智能化的方式，形成以交通信息網絡完善、運輸裝備智能、運輸效率和服務水平高爲主要特征的現代交通發展新模式。充分(fēn)利用信息通信技術，通過人、運輸裝備與交通網絡之間的相互感知(zhī)、智能互動，達到一(yī)種完全自動、合理、高效的交通管理服務狀态，實現交通運輸效率最高、交通資(zī)源效益最大(dà)化。

　　旅遊智能化

所謂旅遊智能化指的是在物(wù)聯網、通信技術、雲計算以及各種高性能的數字處理技術在旅遊開(kāi)發、管理和體(tǐ)驗方面的應用。在旅遊方面運用将能夠最大(dà)程度的調動資(zī)源和信息方面的智能化，同時将該服務以全新的姿态應用到未來的旅遊發展，以全面實現該行業的智能化，爲旅遊産業的創新和結構升級提供強大(dà)的動力支持。

　　四、基于物(wù)聯網的智慧城市對策

建立合理的法律和政策保障體(tǐ)系，使環境得到優化發展。

示範和規範應用促進物(wù)聯網的發展。

物(wù)聯網技術的創新應用。

物(wù)聯網人才的培養。

　　五、結語

基于物(wù)聯網的智慧城市管理特點在于采用了無線傳感器作爲數據采集，突破以往單一(yī)的視頻(pín)采集方式，改變了傳統城市安防的單一(yī)視頻(pín)監控模式，通過雲計算、大(dà)數據技術提供異構數據融合和分(fēn)布式管理，将終端采集數據按需發往監控平台進行及時分(fēn)析與彙總，使用物(wù)聯網豐富和及時的監控手段及數據系統的多級管理，智慧城市将實現指揮統一(yī)、反應及時、作戰有效的目标。物(wù)聯網的發展不但是信息技術的一(yī)大(dà)變革，對未來智慧城市的建設及發展也起着難以估量的作用。