郭其標

(嘉應學院計算機學院，廣東 梅州 514015)

隨著云計算等新一代信息技術的發(fā)展，在智慧城市建設中，依托于云計算的物聯(lián)網(wǎng)等技術發(fā)揮的作用越來越大。以物聯(lián)網(wǎng)和云計算為代表的信息技術也在不斷地創(chuàng)新和應用。這些技術在商業(yè)活動和社會發(fā)展中以較快的速度普及并日益嚴重地影響著人類的日常生活。與此同時，隨著經(jīng)濟不斷地快速增長，城市各種設施的不斷完善，越來越多的人向城市涌入。提高基礎設施的效率化和管理系統(tǒng)化是城市發(fā)展的當務之急。因此，云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術逐漸受到政府和專家學者的重視。筆者詳細介紹了云計算與物聯(lián)網(wǎng)的概念、使用云計算與物聯(lián)網(wǎng)技術建設智慧城市的重要意義與途徑。

1 相關概念

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)通常指“物與物之間互相聯(lián)接而形成的一個彼此通信的網(wǎng)絡”。通過智能技術，打破空間距離的限制，達到隔空的物物交流、人物交流、人人交流，從而實現(xiàn)監(jiān)控和管理設備的目的。涉及2個方面的意思:一方面指物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)上的一個網(wǎng)絡，是互聯(lián)網(wǎng)的延伸應用;另一方面指物聯(lián)網(wǎng)的物體可以是能夠通信的物體，相互之間能夠進行信息的溝通，以至于彼此制約與控制，從而將所有電子終端融為一體。在上述理論基礎上，對物聯(lián)網(wǎng)詳細定義如下:物聯(lián)網(wǎng)是一種網(wǎng)絡，它可以通過紅外感應器、(RFID)射頻識別、激光掃描器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設備，依據(jù)約定的協(xié)議，使得任何物體都能與互聯(lián)網(wǎng)相連接，從而交換信息與通信，從而達到能夠?qū)ξ矬w進行智能化識別、跟蹤、定位、管理與監(jiān)控的目的。物聯(lián)網(wǎng)技術并不難理解，它通過智能技術實現(xiàn)人人交流、物物交流、以及人物交流。其包括信息傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)平臺和移動通信模塊、具有識別能力的智能化傳感器、射頻識別設備、無線傳輸設備。

(1)物聯(lián)網(wǎng)標準的制定。物聯(lián)網(wǎng)標準的制定，對我國來說具有重要意義。2012年3月27日，我國工業(yè)和信息化部公開通知，對我國工信部電信研究院起草的“物聯(lián)網(wǎng)概述”標準草案，國際電信聯(lián)盟開會審查并通過了審議。這是全世界第一個關于物聯(lián)網(wǎng)的總體性標準，由此也充分說明中國在物聯(lián)網(wǎng)國際標準制訂中處于領先地位并擁有重要的話語權。近幾年來，我國將物聯(lián)網(wǎng)設為重點研究領域之一，國家專門成立專項基金項目，對物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供場所服務并進行貼息，各城市的地方政府積極響應國家號召，目前已有28個省份發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃。智慧城市建設也在物聯(lián)網(wǎng)不斷地被重視、被發(fā)展中逐漸展開。

(2)物聯(lián)網(wǎng)的設計。物聯(lián)網(wǎng)由3個步驟組成，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理。因此在設計物聯(lián)網(wǎng)時，需要有3大支撐來支持物聯(lián)網(wǎng)的構建:一是用于感知的傳感器設備，運用這些設備可以及時不限地域的獲取信息;二是物聯(lián)網(wǎng)設備之間的相互通信需要傳輸大量信息的傳輸設施，這些設施可實現(xiàn)信息的可靠傳遞;三是計算資源處理中心，可實現(xiàn)對對象的控制和支配，運行是動態(tài)的、高效的、大規(guī)模的。這一支撐通常由云計算平臺架構，不僅可以大量存儲信息，也可以實現(xiàn)各種網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)的融合，及時準確的向用戶傳輸信息。

1.2 云計算

通俗地講，云計算就是指基于互聯(lián)網(wǎng)的相關服務的增加、使用和交付模式。詳細地說，云計算包含通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)的易擴展且經(jīng)常是虛擬化的資源。物聯(lián)網(wǎng)與云計算聯(lián)系緊密，目前已有的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)均是基于云計算平臺發(fā)展的，實際上可以將云計算稱為物聯(lián)網(wǎng)的“大腦”。

(1)云計算平臺的功能。云計算平臺的主要功能有:在網(wǎng)絡上利用各種設備上傳信息，由云計算平臺接收并對這些信息及時處理，處理完成后給這些上傳設備反饋已經(jīng)處理過的信息，云計算平臺就是通過這一來一回的信息處理過程控制和管理網(wǎng)絡中的各種設備，從而也能夠使經(jīng)過處理的信息資源統(tǒng)一地進行按需服務。

(2)云計算平臺的優(yōu)點。李紅等人指出:首先，由于物聯(lián)網(wǎng)需要動態(tài)運行、高效、大規(guī)模擴展處理的計算資源處理中心的支撐，而云計算平臺就具備這些優(yōu)點，所以云計算平臺是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心。結(jié)合云計算的處理模式，海量數(shù)據(jù)的處理以及動態(tài)管理和即時分析得以實現(xiàn)，并且處理效率較高。同時可以使用無線或有線傳輸動態(tài)信息送達計算資源處理中心，進行數(shù)據(jù)的匯總、分析、管理、處理，從而將各種物體連接。其次，云計算平臺是連接因特網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的樞紐。自從提出智慧城市構建的說法，各個城市加快了物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的構建，海量信息存儲和處理的計算中心是基礎，而云計算平臺的功能正好滿足物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)構建的需求。最后，基于云計算平臺構建的物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)為城市及居民所提供的創(chuàng)新型的各種服務方式，在一定程度上也大大加快了物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)融合的進程，促進了物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部的相互連通，從而使得新的商業(yè)模式有了指引導向和技術平臺的穩(wěn)固支撐［2］。

1.3 智慧城市

智慧城市是利用計算機信息技術和通信技術感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息，從而智能響應民生、環(huán)保、公共城市安全、城市服務、工業(yè)商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求，實現(xiàn)城市基礎設施的高效率化、完善體系化管理的新型城市狀態(tài)。簡單來說是利用新建的信息技術，實現(xiàn)城市智能式管理和運行，為生活在城市中的居民享受舒適的生活提供基礎，保證城市的可持續(xù)、和諧及健康地成長。

(1)已實現(xiàn)智慧城市建設的地區(qū)。全球7個城市享有最有“智慧城市”頭銜:美國俄亥俄州的哥倫布市;芬蘭的奧盧;加拿大的斯特拉特福;中國臺灣地區(qū)的臺中市和桃園縣;愛沙尼亞的塔林;加拿大的多倫多。我國大陸智慧城市發(fā)展的領先者有:北京、上海、廣州、深圳、天津、武漢、寧波、南京、佛山、揚州等;追趕城市有:重慶、無錫、大連、福州、杭州、青島、昆明、成都、嘉定、莆田、江門、東莞、東營等;準備者有:沈陽、株洲、伊犁、江陽等。推動智能城市的模式分為全面推進或重點突破，多個城市建立了無線射頻技術(Radio Frequency Identification，簡稱 RFID)的產(chǎn)業(yè)園區(qū)，并且期望可以盡早發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，領跑智慧城市建設。

(2)智慧城市包含的服務。智慧城市的設計思路是把傳感器設備安裝到城市生活中的各種物體之中構建成物聯(lián)網(wǎng)，同時使用超級計算機與云計算平臺實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的整合，以此來實現(xiàn)智能城市和城市系統(tǒng)的整合，城市的智慧管理和智慧服務隨之實現(xiàn)。第一，實現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的成功運行。將計算機技術應用到傳統(tǒng)交通系統(tǒng)之中，只能收集交通信息、路面信息、交通事故信息、天氣信息等，使交通系統(tǒng)數(shù)字化、信息化、人工智能化和網(wǎng)絡化，方便人、車、路和環(huán)境之間的相互交流，從而保障交通暢通、人們出行安全、環(huán)境美化干凈。第二，實現(xiàn)遠程醫(yī)療服務。遠程視頻服務的實現(xiàn)，使得邊遠地區(qū)和技術落后地區(qū)的病人能夠通過遠程診斷得到救治，邊遠地區(qū)和技術落后地區(qū)的醫(yī)生能夠通過遠程視頻得到培訓學習的機會，從而提高醫(yī)療水平;醫(yī)療多媒體數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)，使得電子病歷可以在有網(wǎng)絡的地方可以隨時查閱，方便病人入院就醫(yī)和出院報銷;無線局域網(wǎng)的接入，使得各醫(yī)院之間以及醫(yī)院內(nèi)部的通信與交流更加的方便和快捷，提高了工作效率和治病的水平。第三，實現(xiàn)城市公共安全服務的智能化。安裝監(jiān)控，使得小區(qū)、工地、城市設施能夠得到安防監(jiān)控。保障了人們的居住安全，公共設施不被損壞和盜竊;保證工地安全，保障工人生命安全。

2 重要意義

2.1 物聯(lián)網(wǎng)促進公共服務的重要價值

智慧城市建設綜合采用了包括射頻傳感技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算技術、下一代通信技術等信息技術，可以有效地化解“城市病”問題。從而使城市變得更易于被感知，城市資源更易于被充分整合，在此基礎上實現(xiàn)對城市的精細化和智能化管理，從而減少資源消耗，降低環(huán)境污染，解決交通擁堵，消除安全隱患，最終實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。應用物聯(lián)網(wǎng)提供堅實的技術于公共服務，同時依附于物聯(lián)網(wǎng)這一高科技手段，在一定程度上能夠較大幅度地提高政府管理公共事務和公共服務的效率和質(zhì)量，更快地推進服務型政府的建設。在建設城市公共服務方面，物聯(lián)網(wǎng)主要有以下2個方面的作用:(1)為城市建設提供公共基礎服務。運用物聯(lián)網(wǎng)技術來設計實現(xiàn)智能電網(wǎng)系統(tǒng)、智能交通服務系統(tǒng)，以此實現(xiàn)城市建設的智能化。(2)為城市建設提供公共社會服務。使用物聯(lián)網(wǎng)進行第三次分配，從技術手段加強分配的完善，促進服務型政府在平衡社會收入差距方面的職能，同時穩(wěn)定社會生活。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)推進城市公共服務的基本方法

第一個方法是關于物聯(lián)網(wǎng)的感知層方面，可以推薦GPS系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)的有效使用與完善，前提是服務于政府、企業(yè)和公眾等。近年來，我國智慧城市建設中，已經(jīng)構建了一些針對特定應用的物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)平臺。未來將接入寬帶網(wǎng)絡技術，特別是目前無線網(wǎng)絡技術日趨普及與成熟，將其與現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)平臺進行整合，可以更好的實現(xiàn)資源共享，最終構建成包含多領域的物聯(lián)網(wǎng)總平臺。

第二個方法是在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層方面，為解決信息資源難共享和不好通信的問題，設計出一套可行的規(guī)劃方案，實現(xiàn)頂層設計，從而實現(xiàn)信息資源的整合與互聯(lián)網(wǎng)通信。

第三個方法是在物聯(lián)網(wǎng)應用層面上，引入物聯(lián)網(wǎng)與云計算等技術，公開、透明與公平分配，使資源達到合理分配，使政府為社會提供良好的公共服務。

2.3 基于云計算的智慧城市建設及安全共享機制

智慧城市的構建步驟:首先是搭建云計算平臺，利用設備計算、存儲、以及互聯(lián)網(wǎng)絡等資源實現(xiàn)云計算平臺的計算能力共享;其次設計城市服務系統(tǒng)，接入組件等各種通用部件，各類模塊能夠依照應用的需求整合，滿足各類復雜的業(yè)務需求;最后，在云計算平臺上構建政務數(shù)據(jù)處理分析模塊，實現(xiàn)智慧城市的數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析處理及數(shù)據(jù)展現(xiàn)。

在云計算平臺中，安全問題是影響智慧城市各系統(tǒng)正常運行的關鍵問題?；谖锫?lián)網(wǎng)與云計算平臺的智慧城市安全共享機制也存在嚴重的安全隱患。在設置安全共享機制時要求數(shù)據(jù)資源的不同內(nèi)容具有不同的屬性，且這些屬性分別對應不同的用戶權限，從而保證數(shù)據(jù)資源的安全共享。

3 結(jié)語

基于云計算平臺的智慧城市建設，綜合應用物聯(lián)網(wǎng)高科技手段，在一定程度上能夠較大幅度地提高政府管理公共事務和公共服務的效率和質(zhì)量，更快地推進智慧城市的建設與發(fā)展。

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