基于现代物联网技术的智慧城市体系研究与实现
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摘 要 随着物联网、互联网等现代科学技术的迅速发展，使物物相连成为可能。通过广泛的网络互连，大量信息、数据被快速收集和处理，为城市管理者科学决策提供了依据，促进了城市的智能化管理和发展。现代物联网技术在智慧城市的构建过程中处于不可或缺的重要地位，基于现代物联网技术的智慧城市是未来城市发展的趋向。文章从城市综合管理、交通、医疗、教育等方面，探讨现代物联网技术在智慧城市中的应用。
关键词 智慧城市；物联网；体系结构
中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）235-0130-03
随着我国城镇化的不断深化，城市人口日益增多，传统城市难以满足人们的需求。在传统城市中，交通、医疗、教育等系统均是相对独立的系统，存在建设项目无统一规划、沟通渠道不畅的现象，造成一定的资源浪费。而基于现代物联网技术的智慧城市，可以借助物联网等信息技术将各系统联系起来，形成一个统一的整体，运用整体思维对各个系统进行建设，达到资源有效利用、城市协调发展的效果。智慧城市是现代化国家竞争力的标志之一，其带来了信息的高度融合，城市运行效率的极大提升，有利于资源的节约和环境的保护。物联网技术着眼于实现物物相连，在构建智慧城市的诸多科技手段中发挥了基础性的作用。研究基于现代物联网技术的智慧城市体系具有十分重要的现实意义。
1 智慧城市理论
智慧城市的构建是一个十分复杂的系统性工程，其架构可以分为3个部分：一是广泛的网络层和设施层。通过互联网、无线网络、物联网等构成广泛互联的网络体系，同时加强云平台、云数据、应用软件等基础设施层的建设。通过广泛的网络和坚实的设施层快速传递信息。二是分级分类的数据存储层。将收集海量信息进行分类存储，构建以服务于政府、企业和其它机构、市民为基础的一级大数据库。在一级大数据库下设政务协同办公、政务信息公开、社会综合治理等行业二级主题数据库和业务三级应用数据库。三级数据库之间建立紧密相连的信息共享体系。三是分级分类的业务平台层和统一的平台应用门户。建立与数据存储层相应的分级分类的三级业务平台层。研发专门的智慧城市操作系统，实现各级平台的信息共享[1]。
通过网络收集到的数据，传输到数据库，经智能分析，提供到平台层，供不同层级人员应用并反馈。通过科学的架构，有效利用城市的各种资源，促使智慧城市可持续发展和智能化管理，使企业高效率的生产和经营 [2]。
2 基于物联网的智慧城市
2.1 物联网概念
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是在“互联网”技术基础上新的发展。物联网的实质即物物相连，是通过技术手段感知信息和数据，利用网络技术实现信息和数据的传输，经过分析和处理后，通过装置实现对物品的控制。结构决定功能，物联网具有以上功能由它的结构决定。物联网的结构可划分为感知层、网络层、应用层三层[3]。
1）感知层。感知层是物联网的最基础的层面，它负责采集、获取信息，可以说没有感知层，后续层面就无从谈起。在感知层中，有几项关键技术：传感器技术可以将物理信息转变为数字信息；无线射频技术可以实现对物体的快速识别，等等。感知层的建设使物联网的信息具有实时性、准确性等特点，有利于后续层面对信息的分析处理。
2）网络层。物联网从字面理解，即将物体与物体联系起来的网络，其关键就在于网络层。网络层基于互联网发展而来，并利用4G、WiFi等技术进行改进，使其由人人相连发展到物物相连。物联网中的网络层可以将数据进行安全可靠的远距离传输。例如，坐在办公室里，你通过网络获知家中的温度湿度等情况；在外地旅游，你可以通过手机检查家庭的安全状况。
3）应用层。应用是一切技术发展的最终结果，也是其发展的目的。应用层对数据做出分析，并将有效数据提供给政府、企业和个人，达到政府智能管理城市、企业有效利用资源和个人方便生活等目的。应用层主要技术包括智能技术、云计算，这些技术可以有效地帮助我们分析数据，并且可以为人类提供更好的解决方案。物联网的三个层次间互相传递信息，感知是基础，网络是关键，应用是目的。对信息进行收集、传递、分析、处理，三个层次缺一不可，互相支持，实现对信息的有效快速处理。
2.2 物联网技术在智慧城市中的应用
如果将智慧城市比作一个人体，那么各个系统可以充当人四肢和器官，物联网则可以充当神经系统的角色。在物联网的指挥下，各个系统对城市中的各类信息作出及时反应和处理。
1）城市综合管理。物联网技术为城市决策者在管理中提供大量的信息。在物联网建设过程中，传感器系统、视频监控系统等与物联网共建，使信息及时的收集和传输。物联网技术促使城市管理标准化、精细化、动态化，使城市管理者及时发现问题、并进行快速分析和处理。
2）农业发展。传统农业粗放经营、植物生长受自然环境影响大。运用物联网技术对植物的生长状况进行实时监控，对植物生长环境进行实时调节，使温度、湿度始终达到适合植物生长的范围之内，促进现代农业优质高效发展。
3）城市交通。物联网技术发展有利于城市交通体系的发展。通过物联网技术对城市路况的监控，市民可以准确得到路况信息。例如某路段堵车、某路口发生交通事故，安装在此地点的传感器及时将有关信息传递到网络上，行人由此来优化自己的路线、及時避开堵车路段。同时，交通管理部门对道路突发情况作出迅速反应，及时对拥堵路段进行疏导。
通过物联网的传感器等技术手段，实时将空车位信息传递给拟进入车位的车辆，实现找车位引导功能。通过无线射频等技术，实时将车辆停放信息传导至网络，用户通过手机等终端设备查找车辆停放信息，实现智能寻车功能。 无人驾驶汽车技术主要依据物联网的传感器等技术手段来实现的。无人驾驶汽车通过终端主控模块的传感器设施、监控设备获知周边的车辆等路况信息，通过网络上传到监控中心，监控中心通过数据库测算出最优行驶方案，反馈给汽车主控模块，指挥汽车的运行。通过该技术达到节约油料、优化出行、减少事故的良好效果。
综上，物联网技术具有管理、疏导城市交通，方便人们出行的作用。
4）城市医疗。物联网对医疗体系建设有巨大的促进作用。市民可以利用物联网等技术在家中咨询病情，并处理一些简单疾病。有关部门可以利用物联网技术建立起医疗管控体系，打击售卖假药行为，建立统一的医疗器械标准，对医疗人员进行网络管理。物联网还要以通过信息技术手段实现远程挂号和远程医疗，在一定程序上缓解看病难等问题。
5）学校教育。在物联网为基础的智慧城市中，通过物联网可以实现远程授课，构建网络学习平台系统。家庭作业在网络上布置和完成，教师通过物联网对学生课后作业进行实时监控，有效督促学生完成课后作业，从而促进学生学习成绩的提升。教育部门可以构建网络图书馆和学习平台系统，整合教育资源，方便教师和同学查阅资料，进行网上学习。
3 基于物联网的智慧城市缺陷及解决方案
物联网高速发展为人类带来许多便利，其高速发展还应解决以下几个问题。
第一，物联网是一个由高新技术组成的复杂系统，在这个系统中的每个个体都具有高科技的特点，并且个体数量较多，这也导致在构建物联网的过程中会付出巨大的成本，昂贵的建造价格会使绝大多数城市望而却步。
第二，在当前技术条件下，物联网的安全体系并非万无一失，黑客技术的泛滥使得物联网安全系统面临系统风险。
第三，当前物联网技术主要依赖无线网络是4G网络，4G网络在传输速度仍不够快、传输时间延迟制约着物联网技术发展[4]。
针对这些问题，笔者认为要加强技术更新，在现有运行平台上进行技术改进，推广5G技术；加强局域性物联网平台的建设，并尽量使用无线连接技术。构建专门的智慧城市操作系统，加强网络与信息安全体系建设，建立防火墙机制和黑白名单机制。随着物联网技术的进步和广泛应用，智慧城市必將走向创新化、信息化、可持续发展之路。
参考文献
[1]刘艳锐，索瑞霞.中国智慧城市发展的内在动力与建设思路[J].现代管理科学，2018（1）：118-120.
[2]王景.基于物联网和大数据的新型智慧城市应用研究[J].科技与创新，2018（10）：153-154.
[3]李豫芹，刘信，摆小军.关于物联网技术在智慧城市建设中的应用研究[J].科学与信息化，2018（9）：50.
[4]郭睿.智慧城市构建的关键技术及总体架构设计研究[J].科学创新导报，2018（13）：171-172.
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