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物联网在智慧城市中的应用研究

2021-12-01

科学与信息化 2021年4期
关键词:应用层体系结构技术标准

浙江省杭州市萧山区融媒体中心 浙江 杭州 311201

引言

随着科技与经济的快速发展,新一代信息技术开始广泛应用于各个领域,而与此同时城市基础设施的效率化、系统化管理开始成为我国城市发展的当务之急,这就促使新一代信息技术与我国城市发展实现结合,而物联网在智慧城市中的应用就是其中的典型代表。

1 物联网的体系结构

物联网的核心可划分为三个逻辑层:感知层、网络层和应用层。感知层是物联网的五官,它首先通过射频识别(RFID,radio frequency identification)、传感器等设备采集前端数据,然后通过蓝牙、Wi-Fi、Zig Bee等短距离传输技术传递数据。网络层是物联网的神经中枢,负责将感知层获取到的数据安全可靠地传输到应用层,主要以移动通信网络、互联网等为主。应用层位于物联网三层结构中的最顶层,需要完成数据的处理和应用,同时与行业需求相结合,实现智能化管理。近年来,网络中的信息量呈现爆炸式增长,云计算凭借其配置灵活、资源利用率高的优势受到了广泛的关注,云计算平台作为海量感知数据的存储和分析平台,也成为物联网应用层的重要组成部分。物联网的体系结构还有另外一种划分,即“海-网-云”结构。在这种结构中,所有终端设备归为了一层,由于数量巨大,因此被形象地称为“海”。数据传输通道被称为“网”,它是各种异构通信网络的统称。计算处理中心被称为“云”,用户能够根据实际情况切换资源,高效地从云计算中心得到数据和处理结果[1]。

2 物联网在智慧城市中的应用实例

(1)物流监控。物流领域是最早应用物联网的行业。初始,物流只是运输一些简单的货物,但随着时代的进步,传统的物流方式已经不能满足人们日益增长的需求。经过多年的实践,物联网建立起了可靠的信息系统,实现了计算机与物流之间的有效通信,其优势主要体现在以下几个方面:①货物仓储。能够实时监控货物的进出情况,完成收货入库、盘点调拨、拣货出库以及整个系统的数据查询、备份、统计、报表生产及报表管理等任务,而不再需要人工进行货物扫描和数据录入,提高货物的进出效率,降低与物流相关的管理成本。②运输监测。通过规划运输路线优化物流路径,降低运输成本;通过物流车辆管理系统对运输的货车以及货物进行全程定位跟踪,并实时监测货物的温湿度状态以及运输车辆的速度、胎温胎压、油量油耗等驾驶情况,提高运输效率,降低货物损耗。

(2)环境监控。近年来,环境监控系统在我国得到了普遍应用。其工作原理是:安装于各点位的监测传感器分别对环境指标进行采集,并通过加密通信网络(GPRS等无线网络)传输到环境监控服务器,再由服务器完成数据的整理和分析,一旦出现异常数据(如超标)及时预警,做好预防和控制工作[2]。

3 物联网的未来发展方向

(1)标准化。物联网技术标准是实现万物互联的条件,也是物联网产业化的基础。尽管目前发布的大部分物联网技术标准在现有的物联网环境中体现出了较高的应用价值,但随着物联网基础设施的构建和完善,这些技术标准将可能不再适用,因此,物联网技术标准是一个渐进发展成熟的过程。中国通信标准化协会(CCSA)、国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)、国际标准化组织(ISO)、欧洲电信标准化协会(ETSI)和因特网工程任务组(IETF)等已在多种层面开展了物联网技术标准化工作。我们认为,科学合理的物联网体系结构技术标准将会最大限度地减少物联网的安全隐患,促进技术创新,加快后续物联网技术标准的制定,推动物联网产业化的发展。值得关注的是在2018年,由中国主导的物联网参考体系结构ISO/IEC 30141正式发布,这标志着中国成为国际物联网标准制定的主导力量。随着物联网的不断发展,可以预见,未来十年物联网技术标准在国家和国家、行业和行业、企业和企业的激烈竞争后将逐步在全球范围内形成一套完备的体系。

(2)智能化。资料显示,到2025年,全球物联网设备基数预计将达到754亿台,较2017年的200亿台左右,复合增长率达17%。海量设备的接入将在网络中形成海量数据,导致传统的计算方式无法满足数据处理需求,而人工智能(AI, artificial intelligence)能够模拟、延伸和扩展人脑的工作方式,通过学习不断改善自身知识结构,加速数据处理过程,使物联网更聪明、更高效,甚至可以在几乎没有人为干预的情况下做出明智的决定[3]。AI与物联网的融合是加速科技发展的催化剂,将为智慧城市发展带来颠覆式变革。

4 结束语

物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的新一代信息技术。互联网“联”的是人,而物联网“联”的是物,是互联网的扩展和延伸,它通过各种感知设备实时采集信息,按照约定的协议,把任何物品和互联网连接起来,以实现通信和信息交换,进而实现智能化识别、定位和管理等功能。IPv6作为下一代互联网协议,提供了丰富的地址资源,允许更多的设备接入,为物联网提供了有力的保障。因此,物联网具有十分广阔的前景,而将其应用于智慧城市的建设能够实现物流、环境、医疗、家居等各个方面的智能化管理,有着必然的发展趋势。

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