姚建銓

(天津大學 精密儀器與光電子工程學院，天津 300072)

0 引言

經濟發(fā)展推動了全球城市數(shù)量急劇上升，目前城市化已經成為全球最顯著的經濟特征之一.然而城市化進程的加速也造成了一系列不可忽視的問題，如交通堵塞、環(huán)境污染.城市里面消耗了75%的能源，消耗了60%水的資源，排放出80%的溫室氣體.所有這些問題怎么解決?其中有一個重要方面應該借助于信息化技術，通過以現(xiàn)代化科技為依托的信息系統(tǒng)建設，能夠推動城市化長效發(fā)展，解決可持續(xù)性、節(jié)能和精細動態(tài)管理等問題.

物聯(lián)網(wǎng)［1，2］，顧名思義，就是物－物相連的網(wǎng)絡. 是通過紅外、激光、光學、磁學、聲學、RFID 等傳感器，GPS、GIS 及Zegbee 等全球定位系統(tǒng)等信息傳感設備，把物與物、物與人之間相互連接，進行信息交換和通信.物聯(lián)網(wǎng)將信息交換延伸到物與物的范疇，價值信息極大豐富和無處不在的智能處理將成為城市管理者解決目前困境的手段.

智慧城市［3］是安全、高效、和諧有序、綠色和智慧的城市，是網(wǎng)絡匯聚人的智慧，以大系統(tǒng)整合的，物理空間和網(wǎng)絡空間交互的，城市管理更加精細，城市環(huán)境更加和諧，城市經濟更加高端，城市生活更加宜居的發(fā)展模式. 在中國未來城市化過程中，智慧城市對于中國有重要的意義.國家十二五規(guī)劃明確了未來智慧城市建設和人民智能生活的發(fā)展方向，云計算和物聯(lián)網(wǎng)將在智慧城市建設中成為不可或缺的主導力量，從而由此將產生城市“智慧產業(yè)”的現(xiàn)代服務業(yè)的高速發(fā)展，利市民、利城市、利國家.

因此，以物聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術迎來了智慧城市的發(fā)展契機，而智慧城市成為物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的熱點應用領域及依托. 本文主要探討物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市以及物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市的關系.

1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)(IOT)的概念是1999 年提出來的，它被看成是信息產業(yè)發(fā)展歷程的第三次革命［4］.物聯(lián)網(wǎng)就是把世界上的萬物，人類所感興趣的重要物體把它的特性傳感出來. 比如我們要控制一個油庫，整個油庫里面最薄弱的環(huán)節(jié)就是溫度高了會引起自燃、著火，甚至是爆炸，非常嚴重.我們感興趣的是油庫里面的溫度參數(shù)，假如想盡一切辦法，用光纖傳感把溫度進行傳感構成一個網(wǎng)絡來保護油庫里面的溫度.現(xiàn)在廣泛的物聯(lián)網(wǎng)已經用于國民經濟重要的各個領域，成為國際國內關注的先進技術之一. 物聯(lián)網(wǎng)主要包括三個層面:一是物理層面，通過全面的感知、可靠地傳輸和智能處理，將物體的特性傳感出來，形成物理層.二是信息傳輸層，就是網(wǎng)絡層.最后一個是計算處理層，進行指令的反饋控制. 這三個層面必須跟某一個應用緊密結合起來，離開了應用是不行的. 物聯(lián)網(wǎng)有三個特性:全面的感知、可靠的傳輸和智能處理.物聯(lián)網(wǎng)有四個要素:傳感技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和應用技術.物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)包括以上所有的產業(yè)，包括傳感器，各種終端設備以及中間件等，都可以形成傳感器的產業(yè).所以傳感器本身又是一個技術，同時又可以發(fā)展成新的產業(yè)，是信息產業(yè)的重要組成部分之一.

目前，國內普遍認為，物聯(lián)網(wǎng)不僅是傳感網(wǎng)，也不僅是應用和服務，物聯(lián)網(wǎng)是一個由感知層、傳輸層、應用服務層構成的產業(yè)生態(tài)鏈.

工業(yè)和信息化部電信研究院發(fā)表《物聯(lián)網(wǎng)白皮書》，物聯(lián)網(wǎng)已成為各國構建經濟社會發(fā)展新模式和重塑國家長期競爭力的先導領域. 我國已具備一定的應用、技術和產業(yè)基礎，并以建設物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)園區(qū)、智慧/智能城市建設和應用示范等為標志，形成了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展熱潮，取得了積極進展，但也暴露了一些深層次問題.

對于持續(xù)升溫的物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)，目前，我國的物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)市場規(guī)模已經超過2000 億元.根據(jù)預測，到2015 年，這一規(guī)模將達到7500 億元，年復合增長率超過30%，發(fā)展前景將超過計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信等傳統(tǒng)IT 領域. 作為信息產業(yè)發(fā)展的第三次革命，物聯(lián)網(wǎng)涉及的領域越來越廣，其理念也日趨成熟，可尋址、可通信、可控制、泛在化與開放模式正逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的演進目標.通過企業(yè)界與高校的合作和政、產、學、研、用多方面的結合，探索出一條具有我國特色的物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)發(fā)展模式是指日可待的.

2 智慧城市

智慧城市是城市化的高級階段，是網(wǎng)絡匯聚人的智慧，以大系統(tǒng)整合的，物理空間和網(wǎng)絡空間交互的，城市管理更加精細，城市環(huán)境更加和諧，城市經濟更加高端，城市生活更加宜居的發(fā)展模式.現(xiàn)代城市發(fā)展觀是利用兩個空間(物理空間和網(wǎng)絡空間)開發(fā)兩種資源(物質資源和信息資源).

什么叫做智慧城市呢?“如果你摔了一跤，手機可以通過重力感應器來判斷是否摔倒;如果確認摔倒而一直未爬起來，會自動通知醫(yī)院，并可根據(jù)手機定位，派出救護車……”. 這就是智慧城市.應有五個指標或者是五大要素. 包括安全、高效、和諧有序、綠色和智慧.

建立智慧城市的體系框架為下圖所示［5］:

圖1 建立智慧城市體系框架Fig.1 Framework of establish smart city

最近這幾年全國各地都在搞智慧城市，如智慧上海、智慧南京、智慧青島. 物聯(lián)網(wǎng)與云計算將成為智慧城市建設很重要的方面，目前這兩方面已經進入到穩(wěn)步發(fā)展的階段，發(fā)展趨勢是好的，對全世界來說物聯(lián)網(wǎng)還處在一個初級階段.

總之，智慧城市需要打造一個統(tǒng)一平臺，設立城市數(shù)據(jù)中心，構建三張基礎網(wǎng)絡，通過分層建設，達到平臺能力及應用的可成長、可擴充，創(chuàng)造面向未來的智能城市系統(tǒng)框架.

3 物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市的關系

智慧城市的構建離不開物聯(lián)網(wǎng)技術的支撐，但物聯(lián)網(wǎng)只是智慧城市得以實現(xiàn)的重要基礎而非全部.首先，智慧城市的實現(xiàn)有賴于大量物聯(lián)網(wǎng)應用層中大量的針對各個行業(yè)及場景的專門應用解決方案的提出與實現(xiàn). 其次，城市的智慧之處絕不局限于技術層面，而是更多地需要為本地產業(yè)、經濟發(fā)展、人與自然的關系等方面注入智慧動力，通過這些方面的轉型乃至變革，大幅改善和提升城市競爭力.

3.1 物聯(lián)網(wǎng)支撐未來智慧城市，是建設智慧城市的重要手段

智慧城市是咱們黨和國家建設城市的發(fā)展目標，是未來的發(fā)展方向，但是目前還有很大的距離［6］.智慧城市要用到各式各樣的技術，其中信息化技術最多，包括物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算三網(wǎng)融合等，就是用現(xiàn)代化的技術，依托信息系統(tǒng)的建設，朝著智慧城市的方向前進，物聯(lián)網(wǎng)是建設智慧城市的手段和工具，是承載智慧城市建設的基礎設施.

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為智慧城市的發(fā)展提供了堅實的技術基礎，基于物聯(lián)網(wǎng)蓬勃興起的業(yè)務與應用逐漸成為智慧城市的主流應用，智慧城市對各種應用之間的融合與協(xié)作提出了新的要求.

3.2 物聯(lián)網(wǎng)的主要目標是實現(xiàn)智慧城市

智慧城市是工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和信息化交換的產物，也是可持續(xù)發(fā)展的必然. 當前的城市建設規(guī)劃多注重物聯(lián)網(wǎng)建設，但物聯(lián)網(wǎng)建設只是手段，建設智慧城市才是目標. 物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市兩者是相互依存，相互促進的關系，物聯(lián)網(wǎng)為智慧城市服務，而智慧城市的建設一定要借用于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)新一代信息技術進行支撐.

從數(shù)字城市到感知、智慧城市這個發(fā)展，是城市建設歷史發(fā)展的一個必然，也是世界上進入到當今階段的歷史的產物.智慧城市建設是借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)等信息化技術，使城市居民的幸福指數(shù)更高，更大的內涵是一個民生工程.

總之，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)生的高級階段就是智慧城市，智慧城市也是物聯(lián)網(wǎng)的主要發(fā)展目標.

3.3 智慧城市需要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)

中國現(xiàn)有5 億城市人口，2030 年將達到10 億. 城鎮(zhèn)化是必然趨勢. 城鎮(zhèn)化的推進與信息行業(yè)的發(fā)展相互支撐、協(xié)同發(fā)展，城鎮(zhèn)化發(fā)展所面臨的困惑，要求從業(yè)者有精確的管理與提前預警的措施和手段，用信息化、智能化的基礎設施作為解決城市問題的支撐［7］.因此智慧城市需要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)，通過物聯(lián)網(wǎng)，使我們能夠搶占信息產業(yè)第三次浪潮的至高點，能夠促進工業(yè)化和信息化的融合，使信息化和社會的發(fā)展與經濟的發(fā)展結合的更加緊密.

3.4 智慧城市是工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化在特定歷史時刻交匯的產物

智慧城市也是調整經濟結構的必然要求.智慧城市是一個以全面信息基礎設施平臺為基礎，由政府投資拉動和居民需求結合驅動的多層次綜合應用體系. 智慧城市本身涵蓋了新一代信息技術各個領域.智慧城市以信息基礎設施建設為基礎，逐步實現(xiàn)產業(yè)、生活、社會和公共等領域的信息數(shù)字平臺建設.

3.5 智慧城市已經成為物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的熱點應用領域及依托

智慧城市實際上是信息化與工業(yè)化，城市化與生態(tài)化，市場化與全球化等理念的全面融合，更是物聯(lián)網(wǎng)云計算和寬帶移動通信等最先進信息技術的集中應用，從技術角度看智能化的背后都涉及到大量的數(shù)據(jù)采集、整合與處理等.

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市實際上是城市信息從數(shù)字化、網(wǎng)絡化向更高級的發(fā)展，它將促進我國能源有效利用、綠色環(huán)保，居民安居樂業(yè)和創(chuàng)新型國家發(fā)展. 城市居民將通過物聯(lián)網(wǎng)享受一切現(xiàn)代城市化成果，以期真正實現(xiàn)共同富裕、共同發(fā)展和共同進步.

4 結束語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市之間的關系，一個是目標(智慧城市)，一個是途徑和技術手段(物聯(lián)網(wǎng)).真正要實現(xiàn)智慧城市，有五大要素:安全，高效，有序、和諧，綠色，智慧.相信我國在企業(yè)界、高校的通力合作下，通過政、產、學、研、用相結合，經過努力，未來的十年將是物聯(lián)網(wǎng)及智慧城市建設茁壯成長的十年.

［1］王曉靜，張晉. 物聯(lián)網(wǎng)研究綜述［J］.遼寧大學學報，2010，37(1):37 －39.

［2］AMARDEO C，SARMA，J G. Identities in the Future Internet of Things［J］. Wireless Pers Commun 2009，49:353－363.

［3］陸偉良，周海新，陸 侃.感知智慧城市概論［J］.智能建筑與城市信息，2012，6:28 －36.

［4］許巖，李勝琴.物聯(lián)網(wǎng)技術研究綜述［J］.電腦知識與技術，2011，9(7):2039 －2040.

［5］楊再高. 智慧城市發(fā)展策略研究［J］.科技管理研究，2012，7:20 －24.

［6］鄧曄.物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中應用和挑戰(zhàn)［J］.中國公共安全，2012，3:158 －161.

［7］凌翔，殷棟. 開放式架構的物聯(lián)網(wǎng)驅動智慧城市長效發(fā)展［J］.電信技術，2011，75 －77.