物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的作用探討
潘財明 蔡 勝
摘要:物聯(lián)網(wǎng)是一種具有智能化、多功能特征的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),該技術(shù)同時具有較強(qiáng)的運用能力與數(shù)據(jù)傳輸能力,在現(xiàn)今社會發(fā)展當(dāng)中具有著重要的作用。在本文中,將就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的作用進(jìn)行一定的研究。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智慧城市
一、引言
在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的過程當(dāng)中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展,并成為現(xiàn)階段社會各行業(yè)當(dāng)中的熱門技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是移動通信與互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的融合,能夠為行業(yè)工作發(fā)展提供新的可能。在智慧城市理念背景下,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也具有了較大的發(fā)展與應(yīng)用空間,具有著較高的應(yīng)用價值。
二、智慧城市建設(shè)目標(biāo)
在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的過程當(dāng)中,我們也正式進(jìn)入到了網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)時代,在城市發(fā)展建設(shè)中,做好數(shù)據(jù)信息資源的有效應(yīng)用則成了一項重點工作內(nèi)容。無論是互聯(lián)網(wǎng)還是通信技術(shù),做好基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)都是一項重點工作, 需要能夠較好地兼容互聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)。[1] 以此為基礎(chǔ), 提出了智慧城市的概念,通過智慧城市的建設(shè),能夠有效轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊纳罘绞?,為人們的生活、工作帶來較大的便利,提升城市管理效率,促進(jìn)社會的可持續(xù)健康發(fā)展。
智慧城市建設(shè)目標(biāo),即有效地提升城市運行、環(huán)境的數(shù)據(jù)處理能力,對城市運行當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的感知。通過該目標(biāo)的實現(xiàn),能夠幫助城市管理者對城市發(fā)展方向與路線進(jìn)行有效的規(guī)劃,科學(xué)調(diào)度城市資源,有效提升城市管理水平,促進(jìn)城市發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)。在城市發(fā)展當(dāng)中,也會使相關(guān)行業(yè)工作向著智能化的方向轉(zhuǎn)變,有效提升城市狀況感知能力,以科學(xué)的方式規(guī)劃城市發(fā)展,使城市具有健康、先進(jìn)的發(fā)展特點。[2]
三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng),是通過紅外感應(yīng)、激光掃描、射頻識別等設(shè)備,根據(jù)約定協(xié)議,實現(xiàn)物與人、物與物之間的連接,以智能化方式交換信息通信,進(jìn)行定位、識別、監(jiān)控、跟蹤的新型網(wǎng)絡(luò)。對于物聯(lián)網(wǎng)而言,其并非在物理層面獨立的完整網(wǎng)絡(luò),而是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上形成的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,更多地體現(xiàn)出應(yīng)用的智能特征。通過物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)當(dāng)中的業(yè)務(wù)協(xié)同與信息共享,能夠?qū)⑷伺c人之間存在的交互信息逐漸向著物與物之間延伸與擴(kuò)展,為強(qiáng)化科學(xué)管理、資源優(yōu)化配置與節(jié)源環(huán)節(jié)提供了可能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是不同感知技術(shù)的集成應(yīng)用,所配置的不同傳感器都是信息源,能夠捕獲不同的信息格式與內(nèi)容,且獲得的數(shù)據(jù)信息具有著實時性特征,將根據(jù)所設(shè)置的頻率對環(huán)境信息進(jìn)行采集,做好數(shù)據(jù)的更新。同時,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅能夠為連接傳感器提供條件,且具有著智能處理作用,能夠智能控制物體。在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的情況下,可以有效地結(jié)合智能處理與傳感器,通過智能技術(shù)的選擇應(yīng)用實現(xiàn)其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)充,同時可以從海量信息中做好有價值數(shù)據(jù)信息的分析與處理,對不同用戶的應(yīng)用需求進(jìn)行滿足。[3]
四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原理
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)依然是其核心所在,是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上經(jīng)過擴(kuò)展延伸所形成的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類型,其用戶端延伸到了物品之間,實現(xiàn)相關(guān)信息的有效通信與交換。從技術(shù)架構(gòu)層面,可以將其分為三個層級:第一,感知層。感知層有相關(guān)傳感器網(wǎng)關(guān)與傳感器,包括有二維碼標(biāo)簽、溫度傳感器、濕度傳感器、GPS 與攝像頭等。在系統(tǒng)當(dāng)中,感知層就如同人的皮膚與耳鼻喉等,是物聯(lián)網(wǎng)對信息進(jìn)行采集、對物體進(jìn)行識別的來源,主要功能包括信息采集與物體識別等。第二,網(wǎng)絡(luò)層。是由各種類型互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)、私有網(wǎng)絡(luò)、云計算平臺與網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成的,如果是人的大腦,能夠在物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中對感知層獲得的信息進(jìn)行傳遞與處理。第三,應(yīng)用層。是用戶與物聯(lián)網(wǎng)接口,能夠有效地結(jié)合行業(yè)需求,對物聯(lián)網(wǎng)智能應(yīng)用目標(biāo)進(jìn)行實現(xiàn)。[4]
在物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中,所具有的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾種:一是傳感器技術(shù),也是系統(tǒng)應(yīng)用當(dāng)中的關(guān)鍵技術(shù)。在計算機(jī)運行中,數(shù)字信號都是其處理的主要對象,這也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)中的重要組成部分。二是 RFID 技術(shù)。該技術(shù)也是傳感器技術(shù),是一種融合嵌入式技術(shù)與無線射頻技術(shù)的綜合技術(shù),在物品物流管理、自動識別方面具有著良好的發(fā)展應(yīng)用前景。三是嵌入式技術(shù)。是一種集傳感器技術(shù)、電子應(yīng)用計算、計算機(jī)軟硬件技術(shù)于一體的技術(shù)類型。在多年的應(yīng)用發(fā)展中,很多智能終端都以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)并得到了廣泛的應(yīng)用,給人們的生活提供了極大便利。
五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特征
(一)應(yīng)用基礎(chǔ)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展形成的技術(shù), 是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上,與其他技術(shù)相融合形成的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建,能夠與相關(guān)技術(shù)進(jìn)行有效的兼容, 將相關(guān)設(shè)備、儀器設(shè)置在同一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中,之后通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用較好地實現(xiàn)設(shè)備應(yīng)用功能,且能夠較好地提升數(shù)據(jù)處理效率,有效提升不同技術(shù)間的配合效果與水平。
(二)智能化特征
對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而言,智能化是最為顯著的特征。與其他技術(shù)系統(tǒng)相比,物聯(lián)網(wǎng)在功能方面具有更為豐富的特征,不僅具有著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸功能,同時具有著較強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲與整理分析能力,能夠有效地提升管理效率,減輕管理人員工作壓力。同時,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也具有較好的傳感與定位功能,通過大數(shù)據(jù)技術(shù)與相關(guān)功能間的結(jié)合,能夠有效地滿足用戶特殊工作需求。這部分特征的存在,也使得物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用領(lǐng)域方面具有較為寬泛的特征,具有較大的作用發(fā)揮空間,不僅能夠有效地提升對應(yīng)領(lǐng)域管理水平, 且能夠較好地實現(xiàn)管理系統(tǒng)的智能化與精簡化目標(biāo)。[5]
(三)通信與識別
在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中,也存在著較多的傳感與掃描設(shè)備, 對于不同設(shè)備來說,都具有著獨立的數(shù)據(jù)信息源,能夠以連續(xù)的方式向物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)信息,在經(jīng)過不斷的數(shù)據(jù)信息積累后,將形成數(shù)據(jù)信息庫,并可以應(yīng)用云存儲與云計算技術(shù)做好相關(guān)數(shù)據(jù)的整理分類。在經(jīng)過運算后,完成數(shù)據(jù)信息的分析與運用,在獲得分析結(jié)果后,將獲得的成果提供給管理方,以此幫助管理方能夠較好地做好后續(xù)計劃的制訂。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也具有著較強(qiáng)的通信功能,能夠在應(yīng)用中保持較高的數(shù)據(jù)傳輸、調(diào)取效率,能夠較好地保證數(shù)據(jù)信息資源的及時傳遞與共享,以此較好地滿足工作要求。
六、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的作用
(一)衛(wèi)生系統(tǒng)
智慧醫(yī)療是在近年來技術(shù)發(fā)展中形成的醫(yī)療名詞,主
要是打造城市區(qū)域醫(yī)療信息系統(tǒng)與健康檔案等。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下,能夠幫助醫(yī)療機(jī)構(gòu)有效地連接患者,對以往城市醫(yī)療當(dāng)中覆蓋面小、成本較高與質(zhì)量不足等問題進(jìn)行解決。如我國農(nóng)村區(qū)域與中小城市中,存在著較少的醫(yī)療資源,在醫(yī)療服務(wù)水平方面與大城市相比較低。在患者就診時,往往需要投入較多的交通與時間成本。在患者遇到疑難問題時,受到所在地區(qū)醫(yī)療質(zhì)量的限制,醫(yī)療機(jī)構(gòu)也很難向患者實現(xiàn)有效診斷方案的提供。[6]
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中,涵蓋了媒體通信技術(shù)、視頻捕獲技術(shù)與傳感器識別技術(shù)。通過該技術(shù)在城市衛(wèi)生系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用,能夠較好地實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)功能。在物聯(lián)網(wǎng)支持下,能夠較為便利地實現(xiàn)對患者的訪問,在不需要注冊的情況下,僅僅通過語音或者視頻,則可以實現(xiàn)醫(yī)生同患者之間的溝通,尋找病癥發(fā)生的原因,并根據(jù)需求明確藥物, 以遠(yuǎn)程的方式進(jìn)行疾病的治療。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景下,該種遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用優(yōu)勢明顯,不僅能夠有效地減少訪問患者與醫(yī)生在診療當(dāng)中所需的時間,且能夠有效地減少醫(yī)療費用。對于部分需要進(jìn)行緊急護(hù)理的情況,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更是能夠發(fā)揮重要的作用,并在遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)中體現(xiàn)。分銷自動醫(yī)療方面,可以在城市公共場所中進(jìn)行智能醫(yī)療設(shè)別的部署,以全天候的方式為城市當(dāng)中的人們提供醫(yī)療服務(wù)。
智慧醫(yī)療系統(tǒng)由區(qū)域衛(wèi)生、智慧醫(yī)院與家庭健康系統(tǒng)這幾部分組成。其中,智慧醫(yī)院系統(tǒng)負(fù)責(zé)對醫(yī)學(xué)信息進(jìn)行存儲、傳輸與交換,包括病人診療信息、醫(yī)學(xué)影像信息等, 結(jié)合醫(yī)療需求將臨床決策建議提供給醫(yī)務(wù)人員,幫助醫(yī)務(wù)人員為患者出具處方。區(qū)域衛(wèi)生系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對醫(yī)療機(jī)構(gòu)、衛(wèi)生監(jiān)管部門、居民社區(qū)等部門在運行中形成的衛(wèi)生信息進(jìn)行收集與處理,以智能的方式做好危險干預(yù)計劃的制訂, 向患者提供社區(qū)護(hù)理服務(wù)與疾病基本治療。家庭健康系統(tǒng)則負(fù)責(zé)向行動不便的患者提供線上照護(hù)、視訊醫(yī)療等服務(wù), 向患者定期提示藥品種類、名稱、劑量與時間。
(二)教育與公共服務(wù)
教育系統(tǒng)方面,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用中能夠有效地提升教育水平,幫助學(xué)校的課堂教學(xué)有效地與家庭相對接。通過網(wǎng)絡(luò)教育、數(shù)字化教材與虛擬圖書館的應(yīng)用的構(gòu)建,幫助學(xué)生能夠具有豐富的資源獲取渠道,為學(xué)生學(xué)習(xí)營造好的環(huán)境。在技術(shù)支撐的情況下,可以幫助教師在課堂中更好地開展新型教學(xué)活動,實現(xiàn)現(xiàn)有課程系統(tǒng)的改革與優(yōu)化。公共服務(wù)系統(tǒng)方面,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息傳輸功能較強(qiáng), 具有衛(wèi)星定位功能,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公共服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用,可以幫助市民準(zhǔn)確地獲得相關(guān)信息,包括查詢物流信息、了解商品運輸動態(tài)等等。同時,能夠為人們提供便利的交易行為,便利地對比價格與優(yōu)惠信息,促進(jìn)人們實施交易行為,對于消費者的交易成本也具有積極的節(jié)約作用。[7]
(三)智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展當(dāng)中的新概念,是智能化層面對于傳統(tǒng)電網(wǎng)的改造升級,以高速通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),將移動數(shù)量的傳感器設(shè)備配置在電網(wǎng)線路上,輔助應(yīng)用先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)與控制方式,切實強(qiáng)化電網(wǎng)控制功能,保障電網(wǎng)的高效、安全與可靠使用。與普通電網(wǎng)比較,智能電網(wǎng)在抵御攻擊、高效運行、自愈性方面具有著更好的表現(xiàn)。在智能電網(wǎng)運營、建設(shè)與維護(hù)方面,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都具有著較強(qiáng)的應(yīng)用價值:一是能夠形成具有雙向互動特征的服務(wù)模式。由電網(wǎng)以持續(xù)的方式采集分析傳感器裝置信息,做好電網(wǎng)運行狀態(tài)的掌握。之后,根據(jù)通信系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,將細(xì)致的用電信息傳輸給用戶,幫助用戶以直接的方式做好停電時間段、電價狀況等信息的查詢,為用戶提供高品質(zhì)服務(wù)。二是能夠高度集成相關(guān)信息。通過傳感器途徑,對供電線路、供配電設(shè)備運行信息進(jìn)行持續(xù)的刺激,以集成的方式在用戶界面中顯示實時與非實時信息, 以此便于用戶能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運營狀態(tài)進(jìn)行有效的掌握,獲取足夠的信息制定決策調(diào)度計劃,且智能電網(wǎng)也能夠在此起到較好的輔助決策作用。三是故障診斷控制。在以往電網(wǎng)運行中,檢修與故障診斷兩項工作在銜接程度方面水平較低,在發(fā)現(xiàn)故障與采取措施進(jìn)行檢修中,存在著一定的時間差,因此有可能增加故障的受損程度,導(dǎo)致發(fā)生漏電或者停電事故,進(jìn)而對安全產(chǎn)生造成影響。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),則可以通過自動的方式監(jiān)測用電線路與設(shè)備,當(dāng)故障發(fā)生時,也可以結(jié)合實施信息對結(jié)果進(jìn)行分析,做好故障類型的準(zhǔn)確判斷,根據(jù)自動控制系統(tǒng)對電網(wǎng)與故障設(shè)備間的連接進(jìn)行切斷,有效處理故障設(shè)備,以此保證電網(wǎng)能夠恢復(fù)運行。
(四)智慧交通
智慧交通也是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上形成的新概念,是在以往交通運輸體系基礎(chǔ)上形成的服務(wù)系統(tǒng),以智能的方式管控公眾出行、交通管理與交通運輸,使城市交通服務(wù)系統(tǒng)具有信息傳輸、遠(yuǎn)程控制與環(huán)境感知等功能,在對交通資源結(jié)構(gòu)有效優(yōu)化的基礎(chǔ)上,有效緩解城市交通在出行中存在的矛盾問題,對交通基礎(chǔ)設(shè)施效能進(jìn)行發(fā)揮,為車輛等出行提供好的交通環(huán)境。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)建設(shè)形成的智慧交通系統(tǒng),主要包括智慧決策、信息發(fā)布、控制中心與信息采集模塊等。如在信息發(fā)布模塊中,則可以在系統(tǒng)運行中,通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用連接顯示屏與控制中心, 使交通管理部門在相關(guān)調(diào)度決策下達(dá)后直接顯示在顯示屏上,也可以發(fā)布交通天氣與道路施工等信息,將發(fā)布的信息第一時間傳遞到道路、車輛的顯示屏上,保證信息的準(zhǔn)確、及時傳達(dá)。[8]
(五)智慧物流
智慧物流也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的重要體現(xiàn)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的情況下,對物流不同環(huán)節(jié)以可視化、動態(tài)化、精細(xì)化的方式進(jìn)行管理。同傳統(tǒng)物流模式比較,智慧物流具有著更強(qiáng)的自動執(zhí)行與決策分析能力。在物流貨物跟蹤中,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,可以通過紅外檢測、衛(wèi)星定位與激光檢測等方式跟蹤檢測物流貨物的運輸情況與實施位置,并將檢測獲得的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。同時,也可以在用戶與物流企業(yè)間做好雙向通信系統(tǒng)的構(gòu)建,以此幫助用戶通過移動 App 的應(yīng)用做好貨物物流信息的查詢, 包括有貨物預(yù)計送達(dá)時間、運輸路線與目前抵達(dá)位置等等。
七、結(jié)語
可以說,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn),為智慧城市的發(fā)展建設(shè)提供了可能,且體現(xiàn)出了較為廣闊的應(yīng)用前景。在醫(yī)療、物流、交通等方面都獲得了較好的應(yīng)用價值與推廣效果。在未來智慧城市發(fā)展中,需要充分結(jié)合智慧城市發(fā)展需求做好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用,在進(jìn)一步拓寬應(yīng)用領(lǐng)域、挖掘應(yīng)用前景的情況下,使其在智慧城市建設(shè)中更好地發(fā)揮出作用。
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(作者單位:三川智慧科技股份有限公司) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的作用探討.pdf