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　　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(xié)調(diào)城市運行，全面感知城市動態(tài)，使城市運行做到隨需應(yīng)變，在物流、教育、醫(yī)療、安全、政府服務(wù)、交通、能源、政府服務(wù)、居民生活等各社會服務(wù)全面實現(xiàn)智慧化。為實現(xiàn)愿景，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動技術(shù)、通訊技術(shù)、新能源等技術(shù)必不可少?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧城市建設(shè)，利用高新技術(shù)手段搞好城市治理，是提高政府的整體快速反應(yīng)能力，提升城市建設(shè)與管理的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟(jì)效益的必要手段。

　　一、物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市特征

　　首先讓我們看看物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧城市的特征:

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特征

　　互聯(lián)性:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)仍是互聯(lián)網(wǎng)，其主要是通過各類有線及無線設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相融合，將事物信息及時準(zhǔn)確地反映出去，物聯(lián)網(wǎng)上的傳感設(shè)備可將信息定時傳輸，由于所要傳輸?shù)男畔⒘繕O大，出現(xiàn)了海量信息，因此在傳輸過程中，為了保證數(shù)據(jù)具備正確性與及時性，物聯(lián)網(wǎng)需要適應(yīng)各種類型的網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議。

　　智能化:與其他一些系統(tǒng)相比，物聯(lián)網(wǎng)不但具備信息收集的功能，其還具備極強(qiáng)的信息處理功能，可對物體進(jìn)行有效的智能管理，物聯(lián)網(wǎng)通過一些設(shè)備與傳感器相連接，利用云計算、智能識別等各種先進(jìn)反饋自動化技術(shù)可大范圍實現(xiàn)對事物的智能化管控。

　　通信及識別:一般來說，在物聯(lián)網(wǎng)上需要安裝海量的各類型傳感器，單個的傳感器均是一個信息源，各種類型的傳感器所接受到的信息在格式及內(nèi)容上是不同的，因此物聯(lián)網(wǎng)必須具備極強(qiáng)的識別功能，另外物聯(lián)網(wǎng)作為一個集信息收集、處理為一體的綜合系統(tǒng)，其必定需要一個完善的通信系統(tǒng)。

　　智慧城市特征

　　傳遞可靠:在實現(xiàn)全面的互聯(lián)之后以形成可靠的傳遞也是智慧城市發(fā)展的基礎(chǔ)特征之一，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，物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)性必不可少，試想一下，在物聯(lián)網(wǎng)的幫助下，各類傳感器就像一個忠實賣力的跑堂，使得整個城市的各類公開信息都能唾手可得。

　　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一基礎(chǔ)特征，對收集系統(tǒng)收集到的各類信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、有效的處理，并做出智能控制管理。物聯(lián)網(wǎng)的信息收集的功能，和極強(qiáng)的信息處理功能，可對物體進(jìn)行有效的智能管理。

　　系統(tǒng)感知:更加全面更加系統(tǒng)的感知是智慧城市發(fā)展的基礎(chǔ)也是其基本特性，以使得城市中需求感知的人和物可實現(xiàn)相互感知，且可隨時獲得所需求的各種信息及數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)通過一些設(shè)備與傳感器相連接，可保證智慧城市內(nèi)的一切動態(tài)被實時感知協(xié)調(diào)。

　　物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市特征的高度重合，證明了智慧城市是物聯(lián)網(wǎng)集中應(yīng)用的平臺，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜合應(yīng)用的典范，是由N個物聯(lián)網(wǎng)功能單元組合而成的更大的示范工程，承載和包含著幾乎所有的物聯(lián)網(wǎng)、云計算等相關(guān)技術(shù)。通過傳感技術(shù)，實現(xiàn)對城市管理各方面能源生產(chǎn)、運輸、轉(zhuǎn)換及消耗的監(jiān)測和全面感知。實時智能識別、立體感知城市能源各方面情況。

　　二、智慧城市物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)路線

　　傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及協(xié)議

　　(1)物聯(lián)網(wǎng)無線節(jié)點硬件設(shè)計:無線節(jié)點硬件包括:微處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊。微處理器模塊主要用于運行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及對射頻芯片等外圍器件進(jìn)行控制;無線通信模塊主要為各節(jié)點提供無線通信的能力，實現(xiàn)數(shù)字信號與無線電信號的轉(zhuǎn)換;電源模塊主要用于為整個系統(tǒng)提供和管理能源。

　　(2)物聯(lián)網(wǎng)無線節(jié)點軟件設(shè)計:無線節(jié)點的軟件結(jié)構(gòu)為基于TinyOS操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，主要分為協(xié)議棧部分和硬件抽象層。無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點使用了CC2420射頻芯片實現(xiàn)了節(jié)點間的無線通信，同時由于射頻芯片是無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中最耗能的部分，所以它的驅(qū)動程序設(shè)計的好壞不僅直接關(guān)系到整個無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信能力的好壞，而且還會關(guān)系到節(jié)點生命周期的長短。在傳感節(jié)點EEPROM所存儲的數(shù)據(jù)中，最主要所占空間也最大的是路由表和鄰居表。路由表主要保存目標(biāo)地址以及對應(yīng)的下一跳地址等信息，鄰居表中主要保存64位擴(kuò)展地址、網(wǎng)絡(luò)地址、鏈路質(zhì)量(LQI)和相互間關(guān)系等信息?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的采集通過無線傳感器節(jié)點把監(jiān)測點的物理量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，它是通過各種傳感器與微控制器來實現(xiàn)的。

　　多協(xié)議融合網(wǎng)關(guān)軟硬件設(shè)計

　　(1)融合網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計:各集成系統(tǒng)的軟件設(shè)計以嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺，采取模塊化編程，將需要實現(xiàn)的以太網(wǎng)或現(xiàn)場總線協(xié)議，按照其功能進(jìn)行劃分為不同模塊。系統(tǒng)選擇使用共享內(nèi)存方式在各個進(jìn)程間傳遞配置表信息和需要共享的數(shù)據(jù)。最底層為硬件設(shè)備，即多總線融合的通訊網(wǎng)關(guān)硬件，再往上為內(nèi)核空間，內(nèi)核空間通過驅(qū)動程序控制網(wǎng)關(guān)各功能部件。在此基礎(chǔ)上，驅(qū)動程序就可以方便地規(guī)范控制系統(tǒng)的各路接口。在內(nèi)核驅(qū)動程序的上層是設(shè)備文件，Linux通過設(shè)備文件管理各個驅(qū)動及硬件，通常一種實際硬件設(shè)備對應(yīng)一個設(shè)備文件。設(shè)備文件統(tǒng)一由Linux的虛擬文件系統(tǒng)管理，通過Linux的系統(tǒng)調(diào)用接口與用戶空間程序進(jìn)行交互。內(nèi)核空間之上就是用戶空間，用戶空間中底層主要是TCP/IP協(xié)議棧和其它各種通信協(xié)議程序。這些協(xié)議程序既可以是RS485的高層協(xié)議(Modbus、Profibus等)、CAN的應(yīng)用層協(xié)議(Canopen、Devicenet)和基于以太網(wǎng)的各種高層協(xié)議，也可以是基于RS232、RS485、CAN和以太網(wǎng)的用戶自定義協(xié)議程序。各種協(xié)議程序都對應(yīng)一塊共享內(nèi)存，通過各共享內(nèi)存被用戶應(yīng)用程序接口函數(shù)統(tǒng)一管理。最上層就是用戶應(yīng)用程序，用戶應(yīng)用程序通過API函數(shù)管理各協(xié)議程序，數(shù)據(jù)處理模塊主要進(jìn)行將網(wǎng)關(guān)從無線傳感網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)獲取的數(shù)據(jù)包進(jìn)行提取有效負(fù)載和重新封裝等相關(guān)處理。在數(shù)據(jù)處理部分需要同時處理上行數(shù)據(jù)(data和event)和下行數(shù)據(jù)(command)，因此在數(shù)據(jù)處理部分，我們采用多線程的方式進(jìn)行實現(xiàn)，這樣可同時對上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

　　(2)融合網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計:多協(xié)議融合網(wǎng)關(guān)作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)與有線以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募~帶，主要用于收集無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并支持各種主流現(xiàn)場總線，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，并通過TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)到以太網(wǎng)中。由于網(wǎng)關(guān)需要處理大量的數(shù)據(jù)，同時還需要支持USB通信和TCP/IP協(xié)議，所以相對于物聯(lián)網(wǎng)無線傳感節(jié)點，它需要的CPU處理能力更強(qiáng)，內(nèi)存空間更大。采用ARM架構(gòu)的嵌入式硬件平臺，針對網(wǎng)關(guān)設(shè)備的應(yīng)用需求，它需要有中央處理器模塊、存儲器模塊，并且還需要為網(wǎng)絡(luò)通信提供網(wǎng)絡(luò)接口，以及為系統(tǒng)各種監(jiān)控現(xiàn)場總線提供UART串口、USB等接口。

　　三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用

　　物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市發(fā)展中的應(yīng)用關(guān)系各方各面，從市政管理智能化、農(nóng)業(yè)園林智能化、醫(yī)療智能化、樓宇智能化、交通智能化到旅游智能化及其他應(yīng)用智能化等方面，均可應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以下對其應(yīng)用做詳細(xì)的闡述。

　　城市管理智能化

　　通過物聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)城市信息資源全面整合及業(yè)務(wù)協(xié)同，實現(xiàn)城管系統(tǒng)中的人與物、物與物之間的相互感知、互聯(lián)互通，不斷提高管理效率及效果。通過智能化的手段，增強(qiáng)城管智能部門與人之間的溝通聯(lián)系，使城管服務(wù)更加方便快捷，更具人性化。

　　基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可實現(xiàn)城市管理智能化以下幾點:

　　(1)建構(gòu)城市物聯(lián)網(wǎng)公共服務(wù)體系。構(gòu)建具備開放式、共享式的政府電子物聯(lián)網(wǎng)體系，建設(shè)可完成多行業(yè)、多角度的數(shù)據(jù)協(xié)同、共享，為個人、企業(yè)及政府提供詳細(xì)的城市運作及商業(yè)服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)公共信息服務(wù)體系。

　　(2)建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)公共設(shè)施監(jiān)控。首先對城市的公共重要設(shè)施進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)示，以達(dá)到對城市公共設(shè)施的精確監(jiān)控及全程跟蹤，確保城市公共安全，最終完成政府的數(shù)字化管理。

　　(3)物聯(lián)網(wǎng)食品跟蹤。對一些重要食品物資進(jìn)行標(biāo)示，就可實現(xiàn)對食品物資的全程溯源及追蹤。

　　(4)另外市政管理還包括城市應(yīng)急體系、城市地圖導(dǎo)航及城市環(huán)境管控等。

　　農(nóng)田園林智能化

　　(1)提高精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展。將對應(yīng)的傳感器安裝在農(nóng)田、園林及目標(biāo)地點，各節(jié)點單位就可實施準(zhǔn)確收集到大量關(guān)于農(nóng)田、園林內(nèi)溫度、濕度、采光及氣體濃度等信息，以精確把握土壤濕度、壓實程度、PH值及各類肥料種植情況等信息，這樣將使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)對造林營林、林地征集、林木采集、城市綠化等方面的動態(tài)管控，以達(dá)到園林資源優(yōu)化管理，以促進(jìn)園林綠化的現(xiàn)代化及信息化，最終增強(qiáng)園林綠化的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)環(huán)境效益。

　　醫(yī)療智能化

　　(1)電子巡檢。在病人身體病患部位通過一定的手段植入傳感器，并構(gòu)建好醫(yī)院的傳感器網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)生就可對病人病患動態(tài)實現(xiàn)實時監(jiān)控。

　　(2)建立醫(yī)院資源共享體系。為了充分對醫(yī)院及病人的各種資源進(jìn)行優(yōu)化利用及處理好醫(yī)院各種糾紛問題。

　　(3)藥品溯源。在藥品生產(chǎn)時，對藥品進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)示，完成管理透明化，增強(qiáng)藥品安全，為防偽打假提供有效的依據(jù)。

　　樓宇智能化

　　1)在樓宇的建設(shè)過程中安裝智能化的樓宇管理技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)的配合下，將使居民能夠方便的實現(xiàn)對遠(yuǎn)程物品的管理和控制。

　　2)大型公共監(jiān)控系統(tǒng)的建立。在城市中各種公共建筑物較多并且擁有較多的設(shè)備和設(shè)施，所以必須建立緊急的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠在突發(fā)事情發(fā)生時在物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)助下快速解決該問題。

　　3)采用智能化的水、煤及電表。在各種設(shè)施的表內(nèi)建立RFID芯片，可以通過表將這些數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理器中，再經(jīng)過3G網(wǎng)絡(luò)將信息傳送到后臺系統(tǒng)，實現(xiàn)自動抄表的功能。

　　4)借助智能測量技術(shù)及自動控制技術(shù)，多方面監(jiān)控樓宇建筑能耗需求，實現(xiàn)建筑能源供應(yīng)自動化。

　　5)異常設(shè)備的處理。在該問題的處理過程中使用無線的傳感器和局域網(wǎng)技術(shù)，對空調(diào)、燈等實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過探測器采集監(jiān)控區(qū)域的特定信息，設(shè)備主要包括:攝像機(jī)、煙感、紅外、震動等各種報警探測器，將探測器數(shù)據(jù)和控制信息利用Internet網(wǎng)絡(luò)的廣域連接能力，實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸。通過產(chǎn)品上部署的智能分析處理模塊，針對單一探測器的報警信息，調(diào)用受益人功能模塊，對同一區(qū)域的其他探測器所采集的信息進(jìn)行綜合分析，實現(xiàn)異常事件的智能判斷。

　　交通智能化

　　在城市建設(shè)過程中，使城市交通和軌道交通等各種重要設(shè)備智能化，保證實現(xiàn)城市交通工作的全程追蹤和管理。這需要做好兩方面的工作，一方面政府要將數(shù)字化調(diào)度管理與城市的資源配置結(jié)合在一起，實現(xiàn)優(yōu)化配置;另一方面，作為交通管理部門要全面提高各種事故的預(yù)防和檢測能力，使調(diào)度監(jiān)控和處理應(yīng)急事件的能力全面提升，促使交通事業(yè)不斷發(fā)展和完善。

　　通過信息資源的自動整合及智能共享，具有高度的分析與預(yù)測能力，實現(xiàn)交通運輸?shù)谋憬?、安全、?jīng)濟(jì)、高效，為智慧城市運營及經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐。以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)為基礎(chǔ)，通過感知化、互聯(lián)化、智能化的方式，形成以交通信息網(wǎng)絡(luò)完善、運輸裝備智能、運輸效率和服務(wù)水平高為主要特征的現(xiàn)代交通發(fā)展新模式。充分利用信息通信技術(shù)，通過人、運輸裝備與交通網(wǎng)絡(luò)之間的相互感知、智能互動，達(dá)到一種完全自動、合理、高效的交通管理服務(wù)狀態(tài)，實現(xiàn)交通運輸效率最高、交通資源效益最大化。

　　旅游智能化

　　所謂旅游智能化指的是在物聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)、云計算以及各種高性能的數(shù)字處理技術(shù)在旅游開發(fā)、管理和體驗方面的應(yīng)用。在旅游方面運用將能夠最大程度的調(diào)動資源和信息方面的智能化，同時將該服務(wù)以全新的姿態(tài)應(yīng)用到未來的旅游發(fā)展，以全面實現(xiàn)該行業(yè)的智能化，為旅游產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)升級提供強(qiáng)大的動力支持。

　　四、基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市對策

　　建立合理的法律和政策保障體系，使環(huán)境得到優(yōu)化發(fā)展。

　　示范和規(guī)范應(yīng)用促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。

　　物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)。

　　五、結(jié)語

　　基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市管理特點在于采用了無線傳感器作為數(shù)據(jù)采集，突破以往單一的視頻采集方式，改變了傳統(tǒng)城市安防的單一視頻監(jiān)控模式，通過云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)提供異構(gòu)數(shù)據(jù)融合和分布式管理，將終端采集數(shù)據(jù)按需發(fā)往監(jiān)控平臺進(jìn)行及時分析與匯總，使用物聯(lián)網(wǎng)豐富和及時的監(jiān)控手段及數(shù)據(jù)系統(tǒng)的多級管理，智慧城市將實現(xiàn)指揮統(tǒng)一、反應(yīng)及時、作戰(zhàn)有效的目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不但是信息技術(shù)的一大變革，對未來智慧城市的建設(shè)及發(fā)展也起著難以估量的作用。