物联网与智慧城市的关系

姚建铨

(天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072)

0 引言

经济发展推动了全球城市数量急剧上升，目前城市化已经成为全球最显著的经济特征之一.然而城市化进程的加速也造成了一系列不可忽视的问题，如交通堵塞、环境污染.城市里面消耗了75%的能源，消耗了60%水的资源，排放出80%的温室气体.所有这些问题怎么解决?其中有一个重要方面应该借助于信息化技术，通过以现代化科技为依托的信息系统建设，能够推动城市化长效发展，解决可持续性、节能和精细动态管理等问题.

物联网［1，2］，顾名思义，就是物－物相连的网络. 是通过红外、激光、光学、磁学、声学、RFID 等传感器，GPS、GIS 及Zegbee 等全球定位系统等信息传感设备，把物与物、物与人之间相互连接，进行信息交换和通信.物联网将信息交换延伸到物与物的范畴，价值信息极大丰富和无处不在的智能处理将成为城市管理者解决目前困境的手段.

智慧城市［3］是安全、高效、和谐有序、绿色和智慧的城市，是网络汇聚人的智慧，以大系统整合的，物理空间和网络空间交互的，城市管理更加精细，城市环境更加和谐，城市经济更加高端，城市生活更加宜居的发展模式. 在中国未来城市化过程中，智慧城市对于中国有重要的意义.国家十二五规划明确了未来智慧城市建设和人民智能生活的发展方向，云计算和物联网将在智慧城市建设中成为不可或缺的主导力量，从而由此将产生城市“智慧产业”的现代服务业的高速发展，利市民、利城市、利国家.

因此，以物联网为代表的新一代信息技术迎来了智慧城市的发展契机，而智慧城市成为物联网未来发展的热点应用领域及依托. 本文主要探讨物联网、智慧城市以及物联网与智慧城市的关系.

1 物联网

物联网(IOT)的概念是1999 年提出来的，它被看成是信息产业发展历程的第三次革命［4］.物联网就是把世界上的万物，人类所感兴趣的重要物体把它的特性传感出来. 比如我们要控制一个油库，整个油库里面最薄弱的环节就是温度高了会引起自燃、着火，甚至是爆炸，非常严重.我们感兴趣的是油库里面的温度参数，假如想尽一切办法，用光纤传感把温度进行传感构成一个网络来保护油库里面的温度.现在广泛的物联网已经用于国民经济重要的各个领域，成为国际国内关注的先进技术之一. 物联网主要包括三个层面:一是物理层面，通过全面的感知、可靠地传输和智能处理，将物体的特性传感出来，形成物理层.二是信息传输层，就是网络层.最后一个是计算处理层，进行指令的反馈控制. 这三个层面必须跟某一个应用紧密结合起来，离开了应用是不行的. 物联网有三个特性:全面的感知、可靠的传输和智能处理.物联网有四个要素:传感技术、计算机技术、网络技术和应用技术.物联网产业包括以上所有的产业，包括传感器，各种终端设备以及中间件等，都可以形成传感器的产业.所以传感器本身又是一个技术，同时又可以发展成新的产业，是信息产业的重要组成部分之一.

目前，国内普遍认为，物联网不仅是传感网，也不仅是应用和服务，物联网是一个由感知层、传输层、应用服务层构成的产业生态链.

工业和信息化部电信研究院发表《物联网白皮书》，物联网已成为各国构建经济社会发展新模式和重塑国家长期竞争力的先导领域. 我国已具备一定的应用、技术和产业基础，并以建设物联网产业园区、智慧/智能城市建设和应用示范等为标志，形成了物联网发展热潮，取得了积极进展，但也暴露了一些深层次问题.

对于持续升温的物联网产业，目前，我国的物联网产业市场规模已经超过2000 亿元.根据预测，到2015 年，这一规模将达到7500 亿元，年复合增长率超过30%，发展前景将超过计算机、互联网、移动通信等传统IT 领域. 作为信息产业发展的第三次革命，物联网涉及的领域越来越广，其理念也日趋成熟，可寻址、可通信、可控制、泛在化与开放模式正逐渐成为物联网发展的演进目标.通过企业界与高校的合作和政、产、学、研、用多方面的结合，探索出一条具有我国特色的物联网产业发展模式是指日可待的.

2 智慧城市

智慧城市是城市化的高级阶段，是网络汇聚人的智慧，以大系统整合的，物理空间和网络空间交互的，城市管理更加精细，城市环境更加和谐，城市经济更加高端，城市生活更加宜居的发展模式.现代城市发展观是利用两个空间(物理空间和网络空间)开发两种资源(物质资源和信息资源).

什么叫做智慧城市呢?“如果你摔了一跤，手机可以通过重力感应器来判断是否摔倒;如果确认摔倒而一直未爬起来，会自动通知医院，并可根据手机定位，派出救护车……”. 这就是智慧城市.应有五个指标或者是五大要素. 包括安全、高效、和谐有序、绿色和智慧.

建立智慧城市的体系框架为下图所示［5］:

图1 建立智慧城市体系框架Fig.1 Framework of establish smart city

最近这几年全国各地都在搞智慧城市，如智慧上海、智慧南京、智慧青岛. 物联网与云计算将成为智慧城市建设很重要的方面，目前这两方面已经进入到稳步发展的阶段，发展趋势是好的，对全世界来说物联网还处在一个初级阶段.

总之，智慧城市需要打造一个统一平台，设立城市数据中心，构建三张基础网络，通过分层建设，达到平台能力及应用的可成长、可扩充，创造面向未来的智能城市系统框架.

3 物联网与智慧城市的关系

智慧城市的构建离不开物联网技术的支撑，但物联网只是智慧城市得以实现的重要基础而非全部.首先，智慧城市的实现有赖于大量物联网应用层中大量的针对各个行业及场景的专门应用解决方案的提出与实现. 其次，城市的智慧之处绝不局限于技术层面，而是更多地需要为本地产业、经济发展、人与自然的关系等方面注入智慧动力，通过这些方面的转型乃至变革，大幅改善和提升城市竞争力.

3.1 物联网支撑未来智慧城市，是建设智慧城市的重要手段

智慧城市是咱们党和国家建设城市的发展目标，是未来的发展方向，但是目前还有很大的距离［6］.智慧城市要用到各式各样的技术，其中信息化技术最多，包括物联网、互联网、云计算三网融合等，就是用现代化的技术，依托信息系统的建设，朝着智慧城市的方向前进，物联网是建设智慧城市的手段和工具，是承载智慧城市建设的基础设施.

物联网的发展为智慧城市的发展提供了坚实的技术基础，基于物联网蓬勃兴起的业务与应用逐渐成为智慧城市的主流应用，智慧城市对各种应用之间的融合与协作提出了新的要求.

3.2 物联网的主要目标是实现智慧城市

智慧城市是工业化、城镇化和信息化交换的产物，也是可持续发展的必然. 当前的城市建设规划多注重物联网建设，但物联网建设只是手段，建设智慧城市才是目标. 物联网与智慧城市两者是相互依存，相互促进的关系，物联网为智慧城市服务，而智慧城市的建设一定要借用于物联网、云计算、移动互联网新一代信息技术进行支撑.

从数字城市到感知、智慧城市这个发展，是城市建设历史发展的一个必然，也是世界上进入到当今阶段的历史的产物.智慧城市建设是借助物联网、传感网等信息化技术，使城市居民的幸福指数更高，更大的内涵是一个民生工程.

总之，物联网发生的高级阶段就是智慧城市，智慧城市也是物联网的主要发展目标.

3.3 智慧城市需要发展物联网产业

中国现有5 亿城市人口，2030 年将达到10 亿. 城镇化是必然趋势. 城镇化的推进与信息行业的发展相互支撑、协同发展，城镇化发展所面临的困惑，要求从业者有精确的管理与提前预警的措施和手段，用信息化、智能化的基础设施作为解决城市问题的支撑［7］.因此智慧城市需要发展物联网产业，通过物联网，使我们能够抢占信息产业第三次浪潮的至高点，能够促进工业化和信息化的融合，使信息化和社会的发展与经济的发展结合的更加紧密.

3.4 智慧城市是工业化、城镇化、信息化在特定历史时刻交汇的产物

智慧城市也是调整经济结构的必然要求.智慧城市是一个以全面信息基础设施平台为基础，由政府投资拉动和居民需求结合驱动的多层次综合应用体系. 智慧城市本身涵盖了新一代信息技术各个领域.智慧城市以信息基础设施建设为基础，逐步实现产业、生活、社会和公共等领域的信息数字平台建设.

3.5 智慧城市已经成为物联网未来发展的热点应用领域及依托

智慧城市实际上是信息化与工业化，城市化与生态化，市场化与全球化等理念的全面融合，更是物联网云计算和宽带移动通信等最先进信息技术的集中应用，从技术角度看智能化的背后都涉及到大量的数据采集、整合与处理等.

基于物联网的智慧城市实际上是城市信息从数字化、网络化向更高级的发展，它将促进我国能源有效利用、绿色环保，居民安居乐业和创新型国家发展. 城市居民将通过物联网享受一切现代城市化成果，以期真正实现共同富裕、共同发展和共同进步.

4 结束语

综上所述，物联网和智慧城市之间的关系，一个是目标(智慧城市)，一个是途径和技术手段(物联网).真正要实现智慧城市，有五大要素:安全，高效，有序、和谐，绿色，智慧.相信我国在企业界、高校的通力合作下，通过政、产、学、研、用相结合，经过努力，未来的十年将是物联网及智慧城市建设茁壮成长的十年.

［1］王晓静，张晋. 物联网研究综述［J］.辽宁大学学报，2010，37(1):37 －39.

［2］AMARDEO C，SARMA，J G. Identities in the Future Internet of Things［J］. Wireless Pers Commun 2009，49:353－363.

［3］陆伟良，周海新，陆 侃.感知智慧城市概论［J］.智能建筑与城市信息，2012，6:28 －36.

［4］许岩，李胜琴.物联网技术研究综述［J］.电脑知识与技术，2011，9(7):2039 －2040.

［5］杨再高. 智慧城市发展策略研究［J］.科技管理研究，2012，7:20 －24.

［6］邓晔.物联网在智慧城市中应用和挑战［J］.中国公共安全，2012，3:158 －161.

［7］凌翔，殷栋. 开放式架构的物联网驱动智慧城市长效发展［J］.电信技术，2011，75 －77.