物联网与智慧城市在中国的发展问题研究

(四川大学 四川 成都 110000)

一、绪论

(一)研究背景

随着城市化进程的扩大，城市人口的急剧增加，城市管理的复杂程度在不断的加深，随着管理难度的加深，和科技的进一步发展，如何有效的利用科技加大对于城市的综合管理和治理，使智慧城市的研究成为了一个全球的大的课题。

智慧城市近几年在中国进入了火热的发展阶段，住建部于 2012 年底发布了《国家智慧城市试点暂行管理办法》，明确指出智慧城市建设是贯彻党中央、国务院关于创新驱动发展、推动新型城镇化、全面建成小康社会的重要举措，为加强现代科学技术在城市规划、建设、管理和运行中的综合应用。随之各地出台了各项政策进行匹配，积极的推动着智慧城市的发展，我们可以看到全国各地都在不同的领域进行着智慧化城市的建议，包括不局限于城市建设、城市功能提升、电子政务等各个方面。

物联网是智慧城市的实施的一个中枢，物联网技术一直被认为人类的第四次技术革命，它能够把万物联系在一起，是物与物之间通过互联网的链接。通过各类有线及无线设备与互联网相融合，将事物信息及时准确地反映出去，物联网不但具备信息收集的功能，其还具备极强的信息处理功能。被广泛应用于智慧城市建设的各个方面。

(二)研究目的

根据IDC《全球半年度智慧城市支出指南》，2018年中国智慧城市技术相关投资预计达到208亿美元，相较2017年的173亿美元增长了20.2%，成为全球第二大的智慧城市技术相关支出市场，到2021年中国智慧城市技术投资规模将达到346亿美元。

然而我们反观作为核心技术的物联网的发展，2005年国际电信联盟世界信息峰会上提出“物联网”这一名词，由此引发了全社会与学者群体对物联网的广泛关注，而中国对于物联网的研究是在2009年开始。

对于这么大的投资额，技术这么短的发展周期，如何能更为有效推动物联网在智慧城市中的应用，理解现在可能面临的风险和问题，提高整体智慧城市在中国的应用成效，是未来城市建设和城市管理的一个重大课题。

(三)国内外智慧城市理论研究综述

1.国外研究综述

Jean Philippe认为利用智慧城市中ICT可以进行环境监测Sung Ah Kim构建技术信息监控模型用以测量智慧城市建设中的能量使用情况。Harrison研究智慧城市基础设施在物理、信息技术、社会和商业的连接方式。Hall提出用“智慧视野”思考政府、企业、学术界、社区之间的关系。美国学者Abdera Caragliu通过研究智慧城市特点，分析了政府和企业效率、公共服务供给、高新技术及创新产业发展、环境保护、社区的学习型及联动型功能五方面内容Nam、Pardo及美国学者Patrizia Lombardi都提出参与式城市治理模式，意识到参与式治理的重要性，从技术、人、社区三角度研究基础设施、人力资本、社会资本与经济增长、居民生活质量之间的关系。美国学者Saskia Sassen注重人本理念，提出提升城市开放、透明度的设想。他指出智慧城市最大的挑战在于市民的观念，在于技术城市化，市民的参与度直接影响到智慧城市建设实现的效果。由此可见，国外智慧城市关注的焦点正在由顶层设计中硬件基础设施建设转变为技术创新、应用和服务、人文、教育等软实力的培养。

2.国内研究综述

北京市城管局宋刚(信息装备服务中心主任)认为，技术仅仅是从“数字城管”过渡到“智慧城管”的变化之一，更为关键和重要的是管理理念、管理主体、管理对象和公众参与方式的“转身”。谢昕认为我国智慧城市建设中一些项目只是政府的面子工程、花架子和政绩工程，因此，智慧城市面临缺乏顶层设计和宏观指导、理论认识不清，建设带有盲目性、信息安全保障体系欠缺、系统国产化不高，更新换代风险等问题 赵勇和常洁在讨论城镇化和智慧城市一文中，分析了我国智慧城市建设过程中出现的几个问题，缺乏城市长远规划、忽视生态建设、城市功能定位模糊、产业链分工和布局不明所产生的“信息孤岛”和烟囱式开发。张东杨在对于物联网的趋势研究中提出数据安全需要提高，更多的移动终端需要接入物联网，数据人才不足。夏以群和赵全军在宁波智慧城市建设过程中提出五个问题，智慧城市理论研究、宣传和培训问题、智慧城市试点工作问题、政府部门之间协调问题、投融资问题、相关政策完善问题吕素昌在基于产业经济学对于物联网的研究中指出我国物联网产业发展不足，整合因素缺失，核心技术不足；资源利用率低，难以统一管理。需要构建多元化商业模式，发挥政府主导。

3.研究评述

智慧城市的发展和物联网的使用。在技术层面物联网本身的发展还需要加强，在安全技术层面值得关注，政府对于物联网的认知需要提升，同时智慧城市的发展归根到底还是社会治理过程中的政府管控问题，其中涉及了需要的政府的前期规划、政府资源协调、宏观指导等问题需要我们进行进一步的完善，进而实现至善目标。

(四)研究内容框架

本文将研究的内容分为四章：

第一章为引言，主要是选题的背景、研究的目的，国内外研究综述，本文所使用的研究方法、内容结构安排。

第二章为物联网和智慧城市的相关理论概述。首先对本论文研究的智慧城市建和物联网的重要概念进行界定，并作出理论分析。

第三章为我国智慧城市建设中物联网的应用现状进行对比检查，发现问题并进行分析论证解决问题。

第四章总结全篇内容。

(五)研究方法

物联网与智慧城市在中国的实践应用研究，是一个复杂的研究课题，涉及面很广，包括了政府治理，多学科知识，研究范围牵扯很广，为了更为有效的对于该问题进行深度的分析，文章会通过三个部分的框架进行研究，包括了首先的提出问题，然后分析问题，最后找到问题的核心点及解决方法，为了达成这个研究目的，会借用以下的科学研究方法：

第一：文献分析法。

通过学校及学院的图书馆及知网等途径收集了大量与本文有关的文献资料，了解智慧城市和物联网的基础研究的当前状况及最新进展，对国内外物联网和智慧城市中经典理论以及最新相关研究文献进行梳理与评价，找到需要研究的问题重点。

第二：案例分析法。

通过以国内物联网在智慧城市建设应用中的案例，对目前智慧城市建设的具体内容和运用模式进行详细分析，得出物联网在智慧城市建设中的经验启示。

二、物联网与智慧城市相关理论概述

(一)物联网

1.物联网的理论

物联网具体定义是：物品之间的相互连接的网络。相比较传统的互联网，两者有着巨大的不同。物联网的基础是互联网，在一定程度上对互联网进行了延伸发展。和互联网信息交流的特点不同，物联网更多的是实现物品之间的相互沟通信息传递。这里的定义有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，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。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术。

物联网技术主要在数据库技术、传感器技术等方面，都和物联网技术建立了密不可分的联系。(1)网络传输技术：实现了网络层之间的数据传输，包括现阶段的互联网、WIFI传输以及移动互联网等技术。(2)云计算技术：借助于处于不同地理位置的高性能计算机，对数据进行有效的沟通融合，为物联网在实际应用阶段，提供数据支持。(3)传感器技术：结合物品的传感器，基于物联网基础下。

2.物联网的关键技术

物联网的结构按照功能可以划分为三个层次。

第一层:感知层。处于底层的感知层以二维码标签识别器、RFID 标签读写器、图像传感设备、GPS 定位设备、温度传感设备、液体传感设备等信息采集设备作为“物联网人”的皮肤和五官，实现“物联网人”对外部世界物体信息的采集。

第二层：网络层。处于中间层的网络层以各种有线方式的网络和无线方式的网络作为“物联网人”的神经中枢，实现“物联网人”的皮肤和五官与大脑的沟通，完成信息多路传输和多路交换。有线方式的网络包括拨号、专线、私有和局域等形式的网络，无线方式的网络包括移动通信、无线局域、无线城域和无线广域等形式的网络。

第三层：应用层。处于顶层的感知层以各种固定和移动的计算机终端作为“物联网人”的大脑，包括PC、平板电脑、大型计算机、手机等，实现“物联网人”对皮肤和五官采集的信息进行存储和分析转化成具体的认知，即顶层应用层的多样化应用，进一步实现对“物联网人”神经中枢、皮肤和五官的调节，即对中间层和底层实现管理功能。

(二)智慧城市理论

智慧城市具体概念是指利用各种信息技术或创新意念，集成城市的组成系统和服务，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。智慧城市把新一代信息技术充分运用在城市的各行各业之中的基于知识社会下一代创新的城市信息化高级形态，实现信息化、工业化与城镇化深度融合，有助于缓解“大城市病”，提高城镇化质量，实现精细化和动态管理，并提升城市管理成效和改善市民生活质量。

智慧城市通过物联网基础设施、云计算基础设施、地理空间基础设施等新一代信息技术以及维基、社交网络、Fab Lab、Living Lab、综合集成法、网动全媒体融合通信终端等工具和方法的应用，实现全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。

三、物联网与智慧城市在中国的实践

(一)智慧城市的实践及问题

1.智慧城市在重庆的实践

首先，缺乏系统统筹规划，虽然政府大力推动，但是一直分区实行，各自为政，缺乏重庆整体的顶层规划和设计统筹，各区的推进情况和侧重点不一致。

其次，偏向于碎片式的个人体验，以网络覆盖为主，缺乏物联网的物物联动，缺乏端口进行数据的收集整理和后期的分析，及对于政府工作管理的指引。

然后资源共享成为难题，信息资源共享程度不高，受政府部门管制的限制等因素，大量数据无法分享，无法迁移。且数据分散，不集中，缺乏统一有效的数据采集及分析方式。

最后基础服务平台满意度低，在最为重要的智慧交通、智慧医疗、智慧教育和环境方面，都未达到居民的需求，且基础信息的录入，平台的人性化等方面都有较大的改善空间。

2.智慧城市在兰州交通拥堵治理的实践

兰州智慧交通的实践的过程中，着重实行了三个方面的管理：

首先交通信号智能化控制，包括选择式干线自适应控制。即根据前端设备采集到的信息，信号系统数据中心自动从后台解决方案库中选择符合当前交通流特征的方案。和单点感应式自适应控制。单点感应控制是根据前端检测设备采集到的各个方向的交通流变化情况，单独点位信号机及时优化信号控制周期，以提高路口信号配时的合理性。

其次基于交通仿真及决策系统，包括对市区16个主要堵点逐一制定治理方案。然后是交通违法的自动处理，包括了交通违法的自动抓拍，和交通违法的自动拦截和布控。最后是公众出行的信息服务和诱导。

(二)我国在物联网和智慧城市的应用过程中的问题概述

物联网在智慧城市的建设中是一个非常重要的枢纽，肩负着数据采集的重要工作。但是目前在实际的应用中还是很多的问题存在。

首先，物联网和智慧城市的概念太新，政府管理层缺乏正确的认知和了解。

物联网和智慧城市的发展进程而言，都太短暂。对于智慧城市的价值，很多政府走入了误区，更多的还是注重了居民的个人式碎片化的使用，并没有让智慧城市真正的成为政府有效治理城市化建设和管理的一个工具。并且物联网这个名词太新，很多的决策层缺乏对于物联网的认知，因此我们缺乏有效的利用物联网，加大物和物之间的关系，让我们能有机的利用物联网的终端设备进行数据的采集，以至于我们缺乏真正有效，及时的数据，帮助政府了解具体的情况，进行有效的管理。

其次，政府现有的治理结构和部门间的壁垒阻碍了智慧城市的有效推动。

智慧城市的是用各种信息技术或创新意念，集成城市的组成系统和服务，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务。本质上它就是一个更为现代化，更为有效的政府管控手段。但是城市的管理是在政府的治理结构上非常的复杂，首先存在了各个部门之间的各司其职和互相交叉，其次又存在了大量的分级管理制度，比如街道、社区、区县、市级机关、省级机关等。因此如果不存在一个强有力的规划和对接部门，做自上而下的整体的规划，有能保障各部门有效执行和推动的机制，和对于数据跨部门共享的机制，我们将无法将物联网在智慧城市的发展做有力推动。

然后，物联网在智慧城市的落地过程中，政府部门需要具备产品视角我们目前面临着几个大的问题，决策者并不了解实际的问题和具体的落地，缺乏对于物联网和智慧城市的正确认知；其次，我们的落地执行部分，缺乏让一线业务额实际使用者的深入参与，还是存在比较大的闭门造车的现象；最后我们缺乏对于最终的画像的理解和认知，并且存在问题，技术，业务分离的现象。因此我们需要在内部打通起来，既要保障我们真的先能清晰的定义问题，也让一线能有效的参与到整个方案的设计和落地的过程中，保障我们的智慧城市在运行中的有效性，保障真的把物联网技术有效运转，又需要在决策过程中，加入到基层的力量和建议。并且要让居民也积极的参与到物联设备的使用中，考虑他们的使用特性，让物联真正的发挥效用，真正做到发现问题，解决问题，有效治理，高效运转。

四、总结

在物联网和智慧城市的应用这条路上，我们面临着发展时间段，发展速度快，路子还没有看清楚，问题和挑战还比较多的种种情况。但是这是一条不许走的路，是一条真正有效的加快政府高效治理的路，因此我们要善于从内看，问题代表了希望，只有发现了问题，才能解决问题，才能走上高效运转的路上。强化学习，配套完善治理机制，内部共享机制及各种政府配套机制，强化让多方力量共同进入到智慧城市的建设中去，让懂业务的人、懂技术的人深入结合，让决策层有一线视角，会是我们未来的成果之道。