苏远锋

【摘要】在智慧城市的建设中，物联网技术通过在交通、农业等等方面的运用提升了我国相关城市建设领域的工作效率，也使得我国城市居民的生活质量和水平都得到了一定的提升。而要使得物联网技术在智慧城市建设中得到更高效率的应用并让物联网技术的应用更为广泛，就必须充分结合物联网技术的特点与发展趋势，对物联网技术在智慧城市建设中的运用做出更加精细的研究并制定出相关的实施策略。

【关键词】：物联网;智慧城市;互联网时代

中图分类号：G212                                 文献标识码：A                          DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.21.093

1. 物联网与智慧城市概述

1.1 物联网概述

物联网的概念与架构物联网（IoT）通过传感器、控制芯片、动作机构、有线或无线网络以及相关平台软件实现物与物之间以及人与物之间的信息互联互通。一个完整的物联网系统由“云”“网”“边”“端”“数”“智”六要素组成。物联网架构的六域模型将整个物联网划分为用户域、目标对象域、感知控制域、资源交换域、服务提供域和运维管控域六个抽象域。

1.2 智慧城市概述

城市化进程加速对城市管理者提出了严峻的挑战。智慧城市将物联网、大数据、云计算、人工智能等前沿科学技术运用到“城市病”的治理中，通过构建无处不在的惠民服务、透明高效的在线政府、精细精准的城市治理、融合创新的数字经济、集约统筹的基础设施、安全可控的运行体系等关键要素的平安城市、海绵城市、人文城市等一系列新型智慧城市形态，助力城市管理者进行科学决策、精细管理、快速响应，从而有效应对城市化进程中的问题和挑战。智慧城市的发展经历了三个阶段。第一阶段为智慧城市的导入/探索阶段（2012年前）。该阶段高新技术企业和研究机构主导智慧城市建设，他们利用IT技术解决城市建设及管理过程中垂直领域的具体问题，主要支撑技术包括城域Wi-Fi、光纤固网、GIS等。投入运行使用的智慧城市侧重于信息基础设施建设，故应用和服务功能较为单一，无法形成规模效应。这一阶段典型案例为21世纪初兴起的“无线城市”建设热潮。第二阶段为智慧城市的发展阶段（2012—2016年）。该阶段政府主导智慧城市建设，并直接驱动项目技术方案，智慧城市建设具备初步的顶层设计和整体架构，主要支撑技术包括4G/LTE、云计算、大数据等。该阶段投入运行使用的智慧城市虽已具备丰富的信息化基础设施，但普遍存在重投资轻运营、数据维度低、数据更新率不足、存在大量数据孤岛等问题。第三阶段为智慧城市普遍应用和推广阶段（2017年后）。该阶段智慧城市的建设由政府驱动变为需求主导，政府宏观统筹城市建设、管理和运营等问题，以整体视角关注城市安全、交通、环境、基础设施、管理和服务，并提出建设生命全周期解决方案，不断完善智慧城市的内涵和外延。该阶段主要支撑技术包括5G、IoT、MEC、机器学习、人工智能和数字孪生等。随着数字浙江建设进入“数字化改革”新阶段，以“城市大脑+未来社区”为主要业务场景的数字社会综合应用将会为智慧城市注入新内涵、拓展新外延，使智慧城市焕发新的生命活力。

1.3 物联网与智慧城市关系

基于物联网、传感器和大数据的智慧城市的相关业务和产品，一方面承载了城市公共信息服务的各类具体应用，从而达到便民、惠民、利民的期望，另一方面推进了城市管理精细化、政务管理信息化。当前，城市网格化管理模式持续推进，城市管理范围扩大，智慧城市相关信息基础设施及业务产品的地位将在城市公共管理、服务和安全工作中大幅度提升。此外，与智慧城市相关的海量数据隐含了巨大的商业价值，可借助统计分析、机器学习等技术手段对数据进行处理，从而拓展蓝海市场，创造新的业务增长点。随着智慧城市不断发展，物联网已成为智慧城市不可或缺的组成部分。物联网系统服务智慧城市，类似于人的周围神经系统，获取、感知城市环境、设施、人员、车辆等信息，并将信息传导至智慧城市各平台进行分析处理，同时，城市管理者和服务者通过城域物联网系统、通信网络以及各类基础设施形成决策。城域物联网是物联网的重要类型，可与物联网六域模型相对应，主要划分为低功耗广域无线物联网和基于移动通信技术的蜂窝无线物联网两大类。这两类技术可通过在城市的制高點部署多个基站的模式，实现对整个城市的连续覆盖，形成一张服务全城的城域物联网。

2. 物联网在智慧城市中应用的不足

经过10余年的发展，物联网已在智慧城市各领域得到广泛应用，并取得了良好的成效，但同时也暴露了一些问题，可概括为应用面狭窄、商业模式欠缺、标准化程度低以及运维资源不足四个方面。

2.1 应用面狭窄

目前，物联网应用场景局限于安防、治理和基础设施管理等少数业务种类，对于智慧城市规划、服务和运营等工作环节的物联网业务场景稀少、支撑力度单薄。

2.2 商业模式欠缺

现有物联网应用主要集中在公共服务和公共管理范畴，可创造增益价值的应用少，商业模式欠缺。

2.3 标准化程度低

物联网技术不仅包含了“云”“网”“边”“端”各环节，还涉及到IT、OT、CT三大技术领域的融合，产业链长、涉及行业众多，存在标准化程度低、互联互通困难等问题。

2.4 运维资源不足

物联网的运维不仅涉及传统意义上的平台及网络的运维，还包含了传感器和控制器的运维，团队、经验与技术十分欠缺。

3. 物联网在智慧城市中的应用

3.1 智慧交通与智慧医疗

随着城市规模的发展扩大，人口必然会迎来较大增长，相应的问题也将随之而来，其中保持道路的畅通是人们所关注的几大问题之一。城市交通管理效率低下、道路堵塞严重、交通事故多等是传统城市交通管理模式的缺点。因此，促进城市良性运转的要点是促进城市交通的智能化。而由于物联网能够整合GPS技术、电子传感技术、信息技术等对城市道路进行实时监控，并及时反馈给交通运输管理部门。通过科学有效地管理道路交通，降低交通堵塞程度、保障道路畅通，从而建立完善的城市交通管理系统，所以物联网技术是建设智慧城市的关键。目前，城市医疗问题日益突出，在医疗领域中应用物联网技术能够有效改善城市医疗问题。在医疗领域中应用物联网技术，能够有效整合医疗资源，建立统一的医疗信息库，从而实现医疗资源利用的最大化，促进医疗的智慧化建设并助推医疗服务的快速发展。

3.2 智能家居与智慧农业

随着社会的快速发展，人们的生活水平也得到了飞速提升，追求生活质量的需求也越来越高。将各种家居设备利用物联网技术进行连接，能够实现的家居智能化。例如在室外通过手机远程控制家电，使用者在回家途中即可控制家里空调开启，让使用者回家能立即享受到空调的温度调节效果，在离家时可一键关闭屋内电源从而节约用电。在农业领域中引入物联网技术可以有效提高能农作物的产量。在城市农业发展中是以发展大棚农业为主，通过传感设备农户可以对农作物的光照条件、湿度、温度以及二氧化碳浓度等进行实时监控。根据传感设备传输的信息，及时了解农作物生长环境，若农作物的生长环境因素出现不正常因素，农户能够立即对生长环境进行人为干预，科学地引导农户对农作物进行合理养护，从而达到提升农作物产量的目的。

3.3 智能社区与智能电网

传统的社区管理模式在实际管理中有着诸多的不便，例如社区内车辆违停、公共财物受损等。为了更加方便的对社区进行管理，可以将物联网技术引入社区管理，利用物联网技术在智能楼宇、智能家居、居民数字生活、路网监控以及个人健康等多种领域的应用，发挥物联网信息技术的优点，实现社区的智能化管理，建立全新的智慧化的社区管理模式，促进社区居民生活的便利化，提高社区居民的生活质量，提升社区居民的幸福指数。随着社会的进步发展，工业用电、商业用电以及居民用电等用电量急剧增加，并且电能调配也极为不合理，致使电能的利用效率较下，从而导致了电力资源与用电量的矛盾日益严重。利用物联网技术则可以有效的改善电力资源的供需问题。通过计算机技术以及各种设备，对城市内各地区的用电情况进行监测并利用大数据分析，对电力的传输与使用进行科学的管理，可以有效提升电力资源的利用率，并保障国家电网的正常运行。

3.4 智慧教育与智能安防监控

在教育行业中使用物联网技术可以打破传统的教育模式，让教师与学生不再局限于地理环境与时间内，从而扩展学生学习的渠道并有效提升优质教育资源的利用效率，更好地促进我国教育行业的进步发展。在当下社会安保问题也日益突出，越來越多的行业例如交通管理、银行、超市以及安检等对于安防系统的需求也越来越高。通过使用物联网和互联网技术可以将摄像现场的监控视频等信息实时传送给使用者，对于现场出现的异常情况能够及时预警，并采取相应的措施将危险将至最低。

4. 结束语

物联网的技术特性、终端形态和功能都与具体的应用场景直接相关，建设的关键在于从问题解决出发寻找相关数据，并匹配网络与传感器。对于服务智慧城市的城域物联网，其存在的价值体现在可提供城市规划、运营、管理和服务等各环节数据并解决相应问题。物联网的建设和发展可划分为“建连接”“找场景”和“用数据”三个阶段，只有到达第三阶段，物联网才能真正发挥出它的作用。相信通过业界不断的努力，物联生态圈会不断扩大，基于物联网的IT/OT域的结合会愈发紧密，沉淀的物联数据也会日益丰富多样，基于物联网的智慧城市应用终会更加贴近生活。

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