◎ 郝書池

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市建設(shè)問題研究

◎ 郝書池

物聯(lián)網(wǎng)是發(fā)展智慧城市的新工具，在城市市政管理、農(nóng)業(yè)園林、醫(yī)療保健、智能樓宇、智能交通等方面將有廣闊的應用前景，但目前在政策支持、標準化建設(shè)、信息化建設(shè)、應用模式和技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)等方面還存在不足，阻礙了物聯(lián)網(wǎng)在建設(shè)智慧城市中的應用和推廣。

物聯(lián)網(wǎng) 智慧城市 技術(shù)

一、國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

1995年，比爾·蓋茨在其《未來之路》一書中已提及物聯(lián)網(wǎng)概念。2005年11月，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，報告指出：無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過互聯(lián)網(wǎng)主動進行交換，射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應用。在美國，奧巴馬提出利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)智慧地球，并提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略。日本提出u-Japan戰(zhàn)略，希望實現(xiàn)從有線到無線、從網(wǎng)絡(luò)到終端，包括認證、數(shù)據(jù)交換在內(nèi)的無縫鏈接泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，全體國民可以利用高速或超高速網(wǎng)絡(luò)。在韓國，提出u-Korea戰(zhàn)略，希望通過智能家庭項目(u-Home) 最終讓韓國民眾能通過有線或無線的方式遠程控制家電設(shè)備，并能在家享受高質(zhì)量的雙向與互動多媒體服務。據(jù)美國權(quán)威咨詢機構(gòu)預測，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務是人與人通信業(yè)務的三十倍，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個萬億級的通信業(yè)務。

物聯(lián)網(wǎng)已被我國列入《國家中長期科學技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(2006-2020年)》和2050年國家產(chǎn)業(yè)路線圖。1999年，中科院啟動了傳感網(wǎng)研究，組成了2000多人的團隊，先后投入數(shù)億元，并且已擁有從材料、技術(shù)、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)的較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。2004年初，全球產(chǎn)品電子代碼管理中心授權(quán)中國物品編碼中心為國內(nèi)代表機構(gòu)，負責在中國推廣EPC與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；同年4月，北京建立了第一個EPC與物聯(lián)網(wǎng)概念演示中心。從2005年開始，國內(nèi)許多制造企業(yè)開始在自動化物流系統(tǒng)中嘗試應用RFID技術(shù)。2009年8月，溫總理提出了把“感知中國”中心設(shè)在無錫，隨后輻射全國的想法。2009年9月，無錫市與北京郵電大學簽署傳感網(wǎng)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展合作協(xié)議，涉及光通信、無線通信、計算機控制、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、軟件、電子、自動化等技術(shù)領(lǐng)域，合作內(nèi)容包括應用技術(shù)研究、科研成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化推廣等。同時“傳感器網(wǎng)絡(luò)標準工作組成立大會暨‘感知中國’高峰論壇”在北京舉行，會議提出物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相關(guān)政策。

二、物聯(lián)網(wǎng)的應用

（一）物聯(lián)網(wǎng)的主要應用領(lǐng)域

“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息技術(shù)革命，由于它具有實時性和交互性的特點，其應用涉及國民經(jīng)濟和人類社會生活的方方面面，主要應用領(lǐng)域如圖1。

（二）物聯(lián)網(wǎng)在建設(shè)智慧城市中的應用

圖1 物聯(lián)網(wǎng)的主要應用領(lǐng)域

1.城市市政管理。主要包括以下幾個方面：（1）城市物聯(lián)網(wǎng)公共服務平臺。構(gòu)建開放式的、共享的電子政務物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系，建立能實現(xiàn)多行業(yè)多業(yè)務的數(shù)據(jù)共享、協(xié)同，為政府、企業(yè)和公眾提供一個城市運行和商業(yè)服務的物聯(lián)網(wǎng)公共信息服務平臺。（2）基于物聯(lián)網(wǎng)的公共設(shè)施監(jiān)管。通過對城市公共設(shè)施重要物資的準確標識，實現(xiàn)城市公共設(shè)施的監(jiān)控和全程追蹤溯源，保證城市公共安全，最終實現(xiàn)政府的數(shù)字化政務管理。（3）基于物聯(lián)網(wǎng)的食品溯源。實現(xiàn)食品重要物資的準確標示，實現(xiàn)食品供應鏈的全程追蹤與溯源，保證食品的安全，為食品安全、防偽打假提供法律依據(jù)。（4）城市應急管理（如圖2）。（5）城市地圖導航、城市環(huán)境監(jiān)察。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的城市應急管理系統(tǒng)

2.農(nóng)業(yè)園林。（1）發(fā)展精細農(nóng)業(yè)。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)布設(shè)于農(nóng)田、園林、溫室等目標區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點大量實時地收集溫度、濕度、光照、氣體濃度等數(shù)據(jù)，精準地獲取土壤水分、壓實程度、電導率、PH值、氮素等土壤信息，有助于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標準化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。（2）園林綠化信息管理服務。采用低成本、低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)監(jiān)測造林營林、林木采伐、林地征占、城市綠地等多方面的園林資源變化，建立園林綠化的評價模型和園林綠化信息管理服務平臺，促進園林綠化的信息化和現(xiàn)代化，提高園林綠化的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

3.醫(yī)療保健。（1）醫(yī)院病房電子巡檢。在病人身上貼上傳感器，并構(gòu)建醫(yī)院內(nèi)部的傳感器網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)生就可以動態(tài)地監(jiān)控病人情況。（2）建立基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療保健信息交換平臺。為充分利用有限的醫(yī)療資源和解決好醫(yī)患糾紛問題，通過建立醫(yī)療保健信息交換平臺，一方面實現(xiàn)醫(yī)療保健信息資源共享，降低藥品庫存成本并提高效率；另一方面增加醫(yī)生對患者以往病史和治療記錄的了解，提高診斷質(zhì)量和服務質(zhì)量。（3）基于物聯(lián)網(wǎng)的藥品溯源。實現(xiàn)藥品等重要物資的準確標識，實現(xiàn)管理的透明化，提高藥品安全，為防偽打假提供法律依據(jù)。

4.智能樓宇。（1）智能家居管理。通過物聯(lián)網(wǎng)，居民可以對家居物品實現(xiàn)遠程控制。（2）大型公共建筑監(jiān)控應急。城市公共建筑規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復雜、人員密集、內(nèi)部設(shè)備龐雜。緊急情況的預警以及疏散依靠傳統(tǒng)的人工管理難以應對，借助于物聯(lián)網(wǎng)可以有效地解決這個問題。（3）智能水、電、煤氣表。通過在表內(nèi)內(nèi)置RFID芯片，這些表中的數(shù)字信息可以集中在數(shù)據(jù)采集器中，然后通過3G網(wǎng)絡(luò)傳送至電信后臺系統(tǒng)，實現(xiàn)自動抄表功能。（4）建筑物設(shè)備的異常處理。采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對燈、空調(diào)設(shè)備的遠程監(jiān)控，同時為工作人員配備手持終端，方便工作人員及時趕到現(xiàn)場處理設(shè)備故障。

5.智能交通。通過對城市公共交通、軌道交通等重要設(shè)備的準確標識，實現(xiàn)公共交通工具全程追蹤和溯源，一方面實現(xiàn)政府的數(shù)字化調(diào)度管理與城市交通資源優(yōu)化配置運行職能；另一方面提高事故防控能力和水平，增強實時調(diào)度監(jiān)控和應急事件處理能力，促進交通運輸持續(xù)健康發(fā)展。

6.其他應用。在城市物流和供應管理、生產(chǎn)制造和裝配、航空行李處理、郵件/快運包裹處理、文檔追蹤/圖書館管理、動物身份標識、運動計時、門禁控制、電子門票、道路自動收費等方面，物聯(lián)網(wǎng)也有很廣泛的應用前景。

三、發(fā)展基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市存在的主要問題

（一）技術(shù)問題。一是國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)化水平較低，高端產(chǎn)品被國外廠商壟斷。國內(nèi)RFID產(chǎn)業(yè)仍然以低頻為主，在RFID高端芯片等核心領(lǐng)域無法產(chǎn)業(yè)化，目前市場上超高頻電子標簽芯片大都以國外TI、NXP、HITACHI、INTEL公司為主。二是標識物體本身的形狀、物理特性以及包裝介質(zhì)都會對標簽在使用過程的可識別性產(chǎn)生影響，尤其是在金屬和液體物品運輸中，會產(chǎn)生干擾問題。三是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)計算量龐大，需要更大的計算平臺支撐，云計算技術(shù)還有待提高。四是RFID、傳感器、通信技術(shù)、智能技術(shù)與納米技術(shù)等多技術(shù)的融合問題未能有效解決。

（二）標準問題。標準是支持物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的重要基礎(chǔ)，如何統(tǒng)一終端和接入標準都是困擾運營商M2M業(yè)務發(fā)展的首要問題。目前，物聯(lián)網(wǎng)國際上已形成了UCC、EAN、AIM、ISO、UID五大標準體系，他們分別代表了不同團體或國家的利益，目前僅有13.56MHz的高頻領(lǐng)域標準在全球得到了統(tǒng)一，不同的國家對于相同波段，使用的頻率也不盡相同。

（三）協(xié)議問題。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，在物聯(lián)網(wǎng)核心層面是基于TCP/IP協(xié)議，但在接入層面，協(xié)議類別五花八門，GPRS/CDMA、短信、傳感器、有線等多種通道，目前還沒有一個統(tǒng)一協(xié)議。

（四）IP地址問題。物聯(lián)網(wǎng)在運行過程中也需要尋址，由于物品數(shù)量龐大，相對于互聯(lián)網(wǎng)來說，物聯(lián)網(wǎng)需要更多的IP地址。但是IPv4資源即將耗盡，那就需要IPv6來支撐，IPv4向IPv6過渡是一個漫長的過程，即使使用了IPv6地址，也會存在與IPv4的兼容性問題。

（五）成本問題。物聯(lián)網(wǎng)的實施成本較高，除了遠距離掃描的標簽和解讀器成本外，還包括接收設(shè)備、系統(tǒng)集成、計算機通訊、數(shù)據(jù)處理平臺等的建設(shè)成本，這就嚴重阻礙了物聯(lián)網(wǎng)在低端產(chǎn)業(yè)或者經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的推廣與應用。

（六）安全問題。物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)一樣，也會面臨病毒和黑客的攻擊。由于大多數(shù)應用到物聯(lián)網(wǎng)的芯片為了節(jié)省成本而沒有加載安全防護模塊，這就存在很大的安全隱患。

（七）行業(yè)融合不夠，缺乏產(chǎn)業(yè)鏈核心。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)主要包括芯片廠商、傳感器廠商、識讀設(shè)備廠商、傳輸網(wǎng)絡(luò)、應用提供商等，在產(chǎn)業(yè)還沒有形成規(guī)模應用的時期，沒有任何的廠商能夠代表這個巨大的產(chǎn)業(yè)。

（八）缺乏成熟的商業(yè)模式。物聯(lián)網(wǎng)將催生商業(yè)模式的革命，催生無主機時代，催生數(shù)據(jù)托管時代。物聯(lián)網(wǎng)的應用系統(tǒng)應當集成信息流、資金流和物流的管理，將物品制造者、物品狀態(tài)信息供應者、物品標識認證機構(gòu)、消息傳送者和用戶全部納入管理資源之中，最終實現(xiàn)各利益相關(guān)者的共贏，但是目前還沒有一個成熟的商業(yè)模式來推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

四、發(fā)展基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市的對策

（一）提供法律和政策保障，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。智慧城市物聯(lián)網(wǎng)是國家物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的重要組成部分，對于城市可持續(xù)性發(fā)展以及構(gòu)建和諧社會意義重大。政府應該抓緊制定相關(guān)的法律法規(guī)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供堅實法律保障；加快制定促進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，確保人、財、物的保障供應，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好政策環(huán)境；加強產(chǎn)業(yè)環(huán)境的整治，打破行業(yè)和區(qū)域壁壘，營造內(nèi)容相對開放、數(shù)據(jù)資源共享的良好環(huán)境。

（二）以應用和示范促進物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。目前，物聯(lián)網(wǎng)的應用推廣還處于探索階段，規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)應用是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的突破口。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展一方面將以行業(yè)用戶的需求為主要推動力，以需求創(chuàng)造應用，通過應用推動需求；另一方面以建設(shè)智慧城市為契機，加強其在智慧城市中的應用，國內(nèi)的一些發(fā)達城市在信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、智慧城市公共服務和管理體系建設(shè)、新興智慧產(chǎn)業(yè)等方面已經(jīng)取得一些成效。此外，還需以行業(yè)應用為核心，推動一批物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用的大型示范項目的建設(shè)，利用大項目來帶動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈某個環(huán)節(jié)或某方面的發(fā)展，從而帶動物聯(lián)網(wǎng)在各產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（三）培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈核心。國內(nèi)目前主要由運營商引導物聯(lián)網(wǎng)，中移動已經(jīng)認識到了物聯(lián)網(wǎng)蘊藏的巨大商機，開發(fā)了電子商務、手機購物、物流信息化、企業(yè)一卡通、公交視頻、移動安防、校訊通等一批物聯(lián)網(wǎng)概念的業(yè)務形態(tài)；中國電信推出“平安e家”與“商務領(lǐng)航”，分別面對家庭與企業(yè)用戶；中國聯(lián)通也推出3G污水監(jiān)測業(yè)務，實時對水表、灌溉等動態(tài)數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，并且能對空氣質(zhì)量、碳排放量、噪音進行監(jiān)測。

（四）加強物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新。注重技術(shù)人才隊伍的建設(shè)和核心技術(shù)的研究，通過技術(shù)攻關(guān)，初步取得屬于自己的技術(shù)創(chuàng)新體系和核心技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)，擴大自主研制產(chǎn)品的市場份額。實現(xiàn)核心技術(shù)的突破和自主產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，有利于占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點，為整個產(chǎn)業(yè)的安全可控和可持續(xù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括以下四個方面：在感知層面，主攻傳感技術(shù)、RFID 技術(shù)和傳感器自組網(wǎng)技術(shù)；在傳輸層面，主攻傳感網(wǎng)與通信網(wǎng)的融合、大信息量傳輸通信網(wǎng)和三網(wǎng)融合相關(guān)技術(shù)；在處理層面，主攻中間件技術(shù)、基于云計算的應用處理和系統(tǒng)集成技術(shù)；同時還應該加快物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和包括信息通信、計算機網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)在內(nèi)的支撐技術(shù)的研發(fā)。

（五）加強物聯(lián)網(wǎng)的標準體系建設(shè)。

標準化程度不高，這給物聯(lián)網(wǎng)各種技術(shù)的融合造成了難度。中國物聯(lián)網(wǎng)標準工作組已經(jīng)成立，下屬電子標簽標準工作組、全國信標委傳感器網(wǎng)絡(luò)標準工作組等19 家相關(guān)標準化組織，強化以物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵資源、體系架構(gòu)和核心技術(shù)標準為重點的頂層設(shè)計和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，有利于加快建設(shè)資源共享、互聯(lián)互通、統(tǒng)一規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)標準體系。

（六）加快企業(yè)信息化與兼容接口建設(shè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實際上是建立在信息化和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段的應用基礎(chǔ)之上的，但整體而言，國內(nèi)企業(yè)的信息化水平偏低，一方面企業(yè)內(nèi)部的信息化軟件應用程度較低，另一方面企業(yè)間的信息化平臺少，信息共享水平低。這些需要企業(yè)通過加大投入，開展信息化建設(shè)，導入專業(yè)信息化管理理念和硬件設(shè)施，同時在建設(shè)以及設(shè)備購買與設(shè)計時，預留兼容物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)接口，減少后續(xù)發(fā)展的啟動成本與時間。

（七）加強物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式創(chuàng)新。作為新興產(chǎn)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)，需加快其技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計步伐，更需加快其產(chǎn)業(yè)社會化進程，以盡快在市場上形成規(guī)?；纳虡I(yè)應用?？梢赃x擇的模式有：由系統(tǒng)集成商租用電信運營商網(wǎng)絡(luò)，通過整體方案連帶通道一起向用戶提供業(yè)務的系統(tǒng)集成商核心型；由電信運營商向使用物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的企業(yè)客戶直接提供通道服務，客戶除了提供資源之外，剩下的網(wǎng)絡(luò)租用和運營都由運營商來完成的運營商運營型；系統(tǒng)集成商開發(fā)業(yè)務，電信運營商負責業(yè)務平臺建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運行、業(yè)務推廣及收費的運營商合作推廣型；由客戶承擔物聯(lián)網(wǎng)平臺的全部費用和整個服務體系的搭建的用戶自建體系型；由政府等公共事業(yè)部門搭建公共平臺，客戶租用或者購買平臺以及相關(guān)的軟硬件產(chǎn)品，并支付相關(guān)通信費用的公共事業(yè)應用型；在云計算基礎(chǔ)上，以用戶服務為中心，根據(jù)已有的運營平臺和業(yè)務能力，針對目標市場整合內(nèi)外部資源，形成用戶、商家、其他市場參與者共同創(chuàng)造價值的網(wǎng)絡(luò)的“云聚合”模式；還有軟硬件商主導型和軟件內(nèi)容集成商主導型。

（八）加強物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)。由于物聯(lián)網(wǎng)還是新興技術(shù)，這方面的人才非常缺乏。鑒于當前狀況，學校可能需要開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，社會和企業(yè)也要加強物聯(lián)網(wǎng)人才引進與培養(yǎng)。

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The Construction of Smart City Based on the Internet of Things

Hao Shuchi

The Internet of Things is a major technological change and the focus of global attention in the 21st century. Extensive and in-depth study is proceeding all over the world. Internet of Things is a new tool for the development of Smart City. And it will have broad application prospects in urban municipal administration, agriculture gardening, healthcare, intelligent architecture and intelligent transportation. But due to insufficiency in policy support, standardized construction, information construction, application mode, technology innovation and personnel training, the application and promotion of the Internet of Things in the building of smart city is hindered.

Internet of Things; smart city; technology

F299.2

郝書池，暨南大學在讀博士，講師、經(jīng)濟師；主要研究方向：企業(yè)物流管理、供應鏈管理。

（責任編輯：盧小文）

廣州市哲學社會科學規(guī)劃課題“城市公共配送模式與配送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究——以廣州市為例”研究成果。