智慧城市中大数据时代下物联网技术的运用研究

贺新明，张丹虹

（1.中国联合网络通信有限公司广东省分公司，广东 广州 510627；2.广东 广州 510000）

0 引言

在人们生活品质和水平全面提高的环境下，科技得到了稳定发展，信息技术在人们工作生活中比较普遍，发挥着重要作用，在一定程度上带动物联网技术的稳定发展，从而促进智慧城市的更好发展。在此过程中，相关部门应加强对物联网技术深入探究，让大数据、云计算、物联网技术等现代信息技术在智慧城市建设发展中合理应用，从而实现智慧城市的更好发展。

1 大数据与物联网技术的内涵

1.1 大数据

随着大数据时代的来临，物联网技术发展步伐加快，各种数据的出现，给各个行业转型发展提供了有利条件，同时在科技发展中衍生了大数据时代背景。站在数据格式角度来说，一般能够把大数据划分为两种形式，一个是结构化数据，另一个是非结构化数据，其中，非结构化数据占比比较多，并且发展速度较快，结构化数据一般保存在数据库中，非结构化数据主要是指图形或者图像。随着大数据技术的出现，展现出其特有价值[1]。在出现大数据处理技术以后，可以实现数据保存与分析，和抽样分析方式比较，精度更高。并且，大数据处理和抽样处理在结果上有着一定差异。要想减少该问题出现，在使用大数据技术过程中，把处理算法由精度转变为效率，强调事物之间关联性。

1.2 物联网技术

在信息化背景下，物联网技术的出现和发展给其提供技术保障，物联网的英文为Internet of Things[2]，在字面上，指的是物和物之间网络连接，这种连接方式也就是通过短距离无线传输网络进行。在本质上，物联网指的是对互联网技术的拓展和延伸，物联网技术应用可以实现人们之间信息传递和交流，把人和物品融合在一个网络世界中，给人们对物品的识别、管理和使用提供便利条件。从目前情况来说，物联网技术已经发展一段时间，经过时间发展变得更加完善和先进，其通信协议也产生一定变化，蓝牙、红外等协议可以实现物品之间的传递与交流，促进物品之间通信，并且可以通过TCP/IP 等协议将其传递到云端，从而实现物品的科学处理，物联网技术也可以应用在智慧城市中，应用范畴如图1 所示。

图1 物联网应用范畴

2 运用云计算及物联网的智慧城市系统构建

基于物联网及云计算的智慧城市系统不单单是计算机系统，除计算机系统外，还包带有各类传感装置的感知端，以完成物联控制。以及加入云计算技术，实现大数据的计算、分析、存储以及决策等，并借助互联网技术将系统和城市中的各部门、各类企业以及市民相互连接起来，通过通信技术将各类决策及时传递给各单位及个人，其基本结构如图2 所示。

图2 基于云计算及物联网的智慧城市系统框架

主系统基于Windows7，采用C 语言编程，开发工具为Visual Studio 2010，引入云计算技术提升系统的运行能力。并且能够和智慧城市专网、公共互联网、以及智慧中心、物联传感终端直接接连。并配备备用的电源、监控装置、警报装置等，提升其安全性。

2.1 智慧城市综合信息平台

智慧城市综合信息平台是智慧城市系统中的主系统，在这一系统中还设置有网络数据模块、业务处理模块等不同模块共同构成这一主系统。各终端、监控、传感装置等所捕获的实时动态信息也都传输到这一系统平台之中[3]。此外，系统引入了云计算分布存储，以及并行计算专家系统、机器学习以及自动规划，能够实现对海量数据的同时分析和处理，从而根据传感装置、监控摄像头所收集的信息进行及时的整理与收集，从而制定更加高效的决策，并通过通信技术将重要决策及时传递给各市民，从而有效实现智慧城市应具备的特征（图3）。

图3 智慧城市应具备的特征

2.2 云计算技术及设备

云计算技术和设备的引入为本智慧城市系统提供了强大的海量信息计算和共享的功能，系统中设置有云交换器以及云路由器，这是一种可编程的资源共享架构，也就是在传统交换机和路由器基础上的升级，支持各项协议，可以在满足常规的网络连接基础上实现智能化控制，有效完成对海量信息的存储、计算、分析以及决策等[4]。智慧城市系统在普通的云计算中心基础上，能完成现下列功能：①能够同时为系统中各模块同时完成托管，当某个模块出现障碍的时候，云计算模块可以先代理运行。保证了智慧城市系统可以持续稳定运作。②为了有效满足城市管理功能的日常需求。智慧系统借助云技术实现和城市各行政管理部门之间的数据信息共享。③为了实现覆盖城市各个区域，云计算平台能够实现和手机、网络以及电视信号的多方传递，市民也可以登录云平台对政府提出自己的意见。总之，本系统在传统互联网的基础上，利用云计算技术使系统得以完成海量的信息处理，以及各方的信息畅联交互，为智慧系统各项功能的实现打下良好基础。

2.3 终端传感器及智能接入网关构建物联网

在城市的各地区布置终端传感器，如红外线探测、监控视频等了解城市各地区的情况，比如人民安全、道路交通、火险火情以及一些大型市政设施的运行情况。当有出现异常时终端的传感器会将所探测到的信息实时传递给智慧城市综合信息平台中，根据探测结果制定应急措施。或远程控制启动异常区域的相关设施，比如自动喷水的消防设施，或是警报设施等，也可以和相关部门联动，及发布决策指令。此外系统还带有智能接入网关，当终端传感装置所接受的信息并没有异常时，智能介入网关就会关闭信息传入。当探测到异常时则会开启网关传入智慧城市综合信息平台，这样就避免了无意义的资源占用。

2.4 分布式框架结构与大数据技术

本系统采用分布式框架，使内部处理能力增强，划分不同区域。完成分布式的存储功能、动态信息调度等，将不同业务和对应的引擎进行自动化适配，根据访问对象的不同需求、所在单位，来配置相应的服务资源，为访问对象提供具有针对性的智能化服务。云计算平台能够从海量的信息里，按照特定计算规则，得到规律认识，比如市政部门，或是群众登录平台时，系统会通过大数据计算，推送登陆者感兴趣的信息内容。

3 智慧城市各功能模块

以基于智慧城市信息服务平台的云计算技术作为中心，市政管理部门、公安、消防、交通、社区街道以及民众都可以通过电脑或手机移动端来登录，但是不同人员的账号权限是不同。普通居民主要是浏览或接收信息，以及在线咨询服务，不能登录系统后台。各行政部门可以所授权的模块，进行发布、登录后台、调取监控等操作。系统打造多个云模块，来完成城市管理的不同功能，有市政云、教育云、社会云、交通云等，如图4所示。

图4 智慧城市系统的不同功能“云”模块

3.1 市政云模块

市政云模块能够包括办公、执法、监控、民众服务等各个功能，并和移动监控、网络、短信、彩信、GPS 定位技术等相连通，城市行政部门有权限登录这一云模块中，并可利用这一模块完成如在线会议、在线商讨、远程监控、城市管理信息发布等相关功能。

3.2 交通云模块

智慧交通是智慧城市中的一项重点内容，更是城市智慧管理发展的着重点方向。可以借助监控、终端探测装置、GPS 定位技术等实时了解城市各地区道路情况，为民众指导出行，对于严重堵塞的道路或交通事故，就可以通过互联网和交警部门联系，出动人员立即到达现场。

3.3 教育云模块

在这一模块中，可以为市民发布一些关于义务教育和成人教育的相关信息，比如中考高考的相关信息、成绩查询，以及成人教育或针对转业军人、农民进城务工的职业培训相关信息，还可以制作一些职教培训的相关视频发布其中。

3.4 安全云模块

市政管理部门、公安系统、消防系统、交警系统等都可以登录这一模块，不仅可以在这一模块中查询城市人员流动信息、户籍信息，并利用监控、红外探测等终端，覆盖城市各区域，动态了解各区域的突发事件，保证大众的安全。此外警方也可以在其中发布重要安全信息，市民也可以在线向警方咨询或反映问题。总之，无论是自然灾害、安全事故、刑事案件都可以利用远程监控、红外线探测、GPS 定位技术等，及时掌握情况，并立即通知相应的部门及时出动，保障民众安全。

3.5 社区云模块

这一模块可以由市政管理部门、社区街道等登陆。每个城市都划分多个街道社区，各个街道都有自己的模块，社区可在这一模块中发布社区通告，居民登陆自己的所在社区及时了解社区发布的有关信息。居民也可以在线咨询，了解如医保、婚姻登记、出生证明等相关政策，为居民提供各类社区服务。

4 结语

总而言之，随着云计算、物联网等现代信息技术的发展，为城市管理提供了新的模式。在智慧城市系统的建设中，需要结合时代发展要求，把现代化技术应用其中，借助各种智能技术，对大数据技术和物联网技术合理应用，满足时代发展标准，并且也能实现城市资源的整合与利用。通过强化城市各个区域功能，建立信息传递系统，促进各个信息的有效传递和共享，提高智慧城市建设发展水平，把城市朝着智慧城市的趋势迈进，从而实现人类文明的进一步发展。