物联网技术在智慧城市中的应用研究

赵阳光　中国信息通信研究院技术与标准研究所助理工程师



物联网技术在智慧城市中的应用研究

赵阳光中国信息通信研究院技术与标准研究所助理工程师

摘要：城市信息化的发展趋势是构建智慧、协同的城市信息系统。物联网技术对政府发展智慧城市有诸多积极作用。同时，物联网也是智慧城市实现的承载平台，智慧城市则是物联网应用的强有力体现。本文阐述了物联网关键技术及基础架构、智慧城市的概念及发展动态，并对物联网技术应用在智慧城市建设的重点行业进行了深入研究，对智慧城市物联网技术应用的挑战及对策进行了解析。

关键词：物联网；智慧城市；车联网；可穿戴设备

1　引言

随着城市数量和城市人口的不断增多，城市的发展面临着许多困难，诸如低效的城市管理方式、拥堵的交通系统、难以发挥实效的城市应急系统、远不完善的环境监测体系等。随着物联网、云计算等技术日臻成熟，借助高科技手段实现智慧城市的建设成为当前社会最受关注的问题。本文介绍了物联网技术的概念及其相关技术，探讨了智慧城市的内涵及物联网在智慧城市中的应用，并对物联网技术应用于我国智慧城市的建设中存在的问题及发展对策给出了建议。

2　智慧城市

智慧城市的核心是以一种更智慧的方法通过利用以物联网、云计算等为核心的新一代信息技术来改变政府、企业和人们相互交往的方式，对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出快速、智能的响应，提高城市运行效率，为居民创造更美好的城市生活。

智慧城市包括城市的网络、各物体中的传感器、计算设备等基础设施，还有基于这些设施对实时数据和信息进行分析从而建立的支撑城市中信息的管理与综合决策的平台。在智慧城市发展阶段，是将物理城市与数字城市通过物联网这一媒介，将虚拟与实在的空间相结合。在这个空间中，可以实现自动并且实时感知客观现实世界中物体与人的各种变化，而后有云计算中心对海量的数据和信息进行计算与控制。可为民生、公共安全、城市服务、经济发展等各项活动提供智能化的服务，最终建立一个绿色、低碳、可持续发展的城市。

在智慧城市中，将享受到智能电网、智能医疗、智能城管、智能教育、智能交通等应用系统在公共服务平台为个人提供的个性化服务，人们的生活也将会更加便利。

3　物联网

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是信息化时代的重要发展阶段。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。

3.1物联网架构

物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。因此，物联网由3个部分组成：感知部分，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别；传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输；智能处理，即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。目前，在业界物联网体系架构也大致被公认为有这3个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。

3.2关键技术

传感器技术。传感器是一种检测装置，能感受到被测的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。在物联网系统中，对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备，被称为物联网传感器。

RFID射频识别（Radio Frequency Identification）。RFID利用射频信号通过空间电磁耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息实现物体识别。RFID既可以看做是一种设备标识技术，也可以归类为短距离传输技术。RFID系统主要由电子标签（Tag）、读写器（Reader）和天线（Antenna）3部分组成。由于RFID具有无需接触、自动化程度高、耐用可靠、识别速度快、适应各种工作环境、可实现高速和多标签同时识别等优势，因此可用于广泛的领域，如物流和供应链管理、门禁安防系统、道路自动收费、航空行李处理、文档追踪/图书馆管理、电子支付、生产制造和装配、物品监视、汽车监控、动物身份标识等。

与一维条形码相比二维码有着明显的优势，其数据容量更大，能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量的信息；超越了字母数字的限制；尺寸相对较小；具有抗损毁能力。此外，二维码还可以引入保密措施，其保密性较一维码要强很多。与RFID相比，二维码最大的优势在于成本较低，一条二维码的成本仅为几分钱，而RFID标签因其芯片成本较高，制造工艺复杂，价格较高。在读写条件并不严苛，数据资料不需要更新的前提下，二维码在识别上的应用具有较高的价值。

ZigBee是一种短距离、低功耗的无线传输技术，是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术，它是IEEE 802.15.4协议的代名词。与蓝牙相比，ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用更低。其目标市场主要有家庭内智能控制（照明、煤气计量控制及报警等）、玩具（电子宠物）、医护（监视器和传感器）、工控（监视器、传感器和自动控制设备）等非常广阔的领域。

4　物联网技术在智慧城市重点领域的应用

我国城市发展日益受到土地、空间、能源和清洁水等资源短缺的约束，城市人口膨胀、环境保护等问题面临的压力也越来越大。“智慧城市”课题正是基于这个背景提出，其必要性和紧迫性十分明显。近年来，随着物联网这一新兴信息技术的日益成熟，智慧城市建设中的技术问题得到了有效解决。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，并且物

联网能实现产业优化升级，使城市环境完备智能、服务高效灵活、治理精准高效。

4.1智能物流

在智慧城市的建设过程中，物流管理是最早应用物联网技术的行业之一，通过物联网的应用快速实现了物流行业管理的自动化和智能化，并加速了发展。在物流行业中，物联网的应用主要体现在RFID（射频识别技术）、自动感知和识别技术、智能定位、网络化管理以及后兴起的二维码扫描等方面，这些物联网技术的应用都在极大程度上推动了物流行业的发展，并使物流行业的管理实现了高智能化和高自动化。

4.2智能交通

交通管理作为城市管理中较为关键，也较为棘手的环节，其智能化的实现能够提高城市运转的效率，而且也是城市综合实力的重要体现。物联网技术能够实现交通管理设备的自动化，一方面，能够为日常的交通疏导和管理提供新的技术手段，为交通事故的处理、交通疏通等提供技术支持；另一方面，也有助于交通路线的最初设计，有利于更加合理地设计交通线路。交通的便利性也能够促进城市旅游业的发展，可见交通管理智能化的实现既有助于城市居民生活的便利，也有助于城市第三产业的发展。

4.3智慧医疗

在智能医疗中，医疗机构需要以电子化的方式为患者创建并保存电子病历，其主要目的是对门诊和住院等医疗行为进行数据的采集和集成，形成一份患者在该医疗机构的所有就诊行为记录和临床信息资源。对电子病历的存储和描述包括两部分即半结构化和结构化。在段落文字基础上建立信息搜索和单位；将电子病历中医疗文书的语句标准化，并建立标准医疗语句的数据库，方便病历书写及查询、分析和统计。在我国，电子病历在甲级医院正投入推广和使用。我国各地建立的健康信息系统正式为患者建立了个人健康档案，这一举措不仅为医院在诊疗结果共享方面避免了重复检查，也使得患者能够便利地进行转诊。

5　基于物联网技术的智慧城市发展建议

物联网渗透领域广泛，但商业模式还在不断探索中。结合全球和我国产业发力的重点行业领域，建议选择具有较强技术创新和较大产业带动作用的关键领域，加快应用打造和推广。

5.1医疗领域

一是加快智慧医疗关键技术产品研发与产业化。突破包括心率、体温、心电、血压、血糖、血氧等在内的生物体征感知技术，达到医疗应用水平。研发面向健康医疗的可穿戴设备、家用医疗设备等终端整机产品，并形成包括应用软件及配套支撑系统的完整解决方案，实现产品规模产业化。推动健康医疗大数据关键技术研发，重点突破健康医疗数据的采集、处理、分析以及可视化等领域。

二是推进健康医疗大数据基础工程。联合医疗卫生主管部门，建立健全各级人口健康信息平台，实现各级平台互联互通，提高人口信息、电子健康档案、电子病历三大数据库的覆盖率及主要数据项的完整率。建设健康医疗公共大数据平台，推进企业、医院、疾病预防机构、保险公司、医药企业等机构的数据开放与共享。

三是建立医疗物联网标准体系，推进智慧医疗健康终端产品、云服务、数据等标准制定。构建智慧医疗技术与产品评测体系，推动产品、云服务及数据的评测验证，促进标准完善与产品成熟。

5.2工业领域

一是加快高可靠、高速率、低时延、泛在互联的工业网络技术研发，打造从通信芯片、关键器件、网络介质到网络设备的工业互联网络产业链。

二是加快新型工业数据集成和分析平台的技术研发，打造从底层控制芯片、中间件、系统平台到工业应用软件的数据产业链。结合工业核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品专项，重点推进工业控制芯片、控制器等关键器件的研发和产业化。

三是加快面向工业物联网的信息安全和工控安全防护技术研发，打造工业安全整体解决方案。

5.3交通领域

一是尽快启动一批重点项目和工程，搭建车联网综合试验验证、测试基地和平台，以基地/平台整合各方力量，实现跨界合作。

二是加快推动车联网标准体系总体设计，统筹标准化工作。加快LTE-V技术的研发，积极推动LTE-V的国际标准化工作。

6　结束语

智慧城市通过智慧传感网可对各类数据和信息进行实时采集、处理，并将结果在数字城市中的框架中更新、发布，达到使人类和机器方便交互的目的。借助物联网技术，可将采集到的海量数据进行复杂的计算并进行实时分析和处理，将分析和处理的结果与智慧城市控制网相融合，从而实现对城市的控制与管理。

目前，我国基于物联网技术的智慧城市建设正处于迅猛发展的阶段，下一阶段应突破海量数据处理、智能终端系统、智慧化产业支撑平台等关键技术。另一方面，也需要依靠政府和行业主管部门制定发展规划和扶持政策以大力推进智慧城市建设，从而构建良好的产业发展环境和配套措施，建设宽带普遍部署的通信基础网络。

参考文献

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［2］邵建.物联网关键技术与业务应用［J］.移动通信，2012.

［3］余科根，夏伊恩，郭英杰.地面无线定位技术［M］.电子工业出版社，2012.

［4］童晓渝，张云勇，徐雷.智能普适网络［J］.通信学报，2011.

Research on the application of IOT technology in smart city

Zhao Yangguang

Abstract：The development trend of urban informatization is the construction of smart and cooperative information system. The IOT technology has many positive effects on the development of the construction of smart city. Besides，IOT is also a platform for the realization of smart city while smart city is a powerful manifestation of IOT. This paper describes the key technology and infrastructure of IOT，the concept and development of smart city，the application of the IOT technology in the construction of smart city. Bsides，this paper also analyze the challenges and countermeasures of the application of IOT technology in smart city.

Key words：IOT；smart city；car networking；wearable device（

收稿日期：2015-12-14）