熊楊婷

摘 要： 針對(duì)城市公共設(shè)施智能化程度低，控制模塊設(shè)計(jì)復(fù)雜的問題，設(shè)計(jì)一種基于物聯(lián)網(wǎng)的城市公共設(shè)施智能化模型。所設(shè)計(jì)的模型通過研究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)，把城市需要改進(jìn)的實(shí)際因素利用平臺(tái)模式的物聯(lián)網(wǎng)體系進(jìn)行采集與運(yùn)算，從而得到智能化優(yōu)化方案并傳遞給系統(tǒng)終端用戶進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)根據(jù)Linux仿真軟件和C語(yǔ)言模擬智慧城市畫面，將優(yōu)化后的城市公共設(shè)施加入到原程序中，最終分析出所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有很高的運(yùn)行度，控制精度較高。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)； 公共設(shè)施； 智能化平臺(tái)模式； Linux仿真軟件

中圖分類號(hào)： TN711?34； TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）24?0131?03

Abstract： For the low intelligent degree of the urban public facilities and the complicated design of the control module， an IoT?based intelligent model for urban public facilities was designed. By studying the characteristics and structure of the Internet of Things system， the designed model is used to acquire and calculate the actual factors needing to be improved in the city by means of Internet of Things system in platform mode， so as to get the intelligent optimization scheme， and transmit the scheme to the end user of the system for implementation. In the experiment， the image of the smart city is simulated on the basis of Linux simulation software and C language， and the optimized factors of the urban public facilities are added to the original program. The final analysis results show that the designed system has high running efficiency and high control precision.

Keywords： Internet of Things； public facility； intelligent platform mode； Linux simulation software

為了解決城市公共設(shè)施智能化低的問題，全世界已有非常多的城市正在使用城市公共設(shè)施智能化系統(tǒng)[1]。我國(guó)一線、二線城市也已經(jīng)有了提升城市公交設(shè)施智能化的相關(guān)建議，爭(zhēng)取打造出高水平智慧城市。城市公共設(shè)施是智慧城市的首要優(yōu)化對(duì)象，并在逐漸進(jìn)行公共設(shè)施優(yōu)化。智慧城市的建設(shè)是不同國(guó)家不同城市之間人文競(jìng)爭(zhēng)的重要條件。智慧城市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)非常龐大，所涉及到的技術(shù)也非常多，涵蓋了居民生活的方方面面。為此，設(shè)計(jì)一種基于物聯(lián)網(wǎng)的城市公共設(shè)施智能化模型。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的城市公共設(shè)施智能化設(shè)計(jì)研究

1.1 結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于城市智能化的模型設(shè)計(jì)

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)與基本結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)的城市公共設(shè)施智能化系統(tǒng)，建設(shè)智慧城市模型設(shè)計(jì)要求可分為以下三種：

（1） 基于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)程的建設(shè)；

（2） 基于信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為通常的建設(shè)；

（3） 基于社會(huì)應(yīng)用為突破的建設(shè)。

模型可以表示為：

式中：和分別代表物聯(lián)網(wǎng)體系因數(shù)；代表城市特征空間的智能因子；和分別代表中相應(yīng)的城市類間散度矩陣和類內(nèi)散度矩陣；和分別代表城市維度空間數(shù)據(jù)樣本集合和網(wǎng)絡(luò)攻擊行為的特征屬性點(diǎn)。

考慮到互聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)代城市中的普遍應(yīng)用性，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于設(shè)計(jì)城市公共設(shè)施智能化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是極其重要的，基于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)程的建設(shè)成為系統(tǒng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。智慧城市公共設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)包括：物聯(lián)網(wǎng)智能感應(yīng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)[2]，利用這些技術(shù)采集并整合物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中大量的城市公共設(shè)施數(shù)據(jù)，開發(fā)出利用物聯(lián)網(wǎng)來(lái)優(yōu)化城市公共設(shè)施的智能化模型并提出設(shè)施優(yōu)化與解決方案，其約束方程為：

該方案將結(jié)合各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)城市公共設(shè)施的智能模式，能夠切實(shí)解決城市智能化不全面等問題，進(jìn)而幫助建設(shè)高等智慧城市，加快我國(guó)城市發(fā)展。

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的城市公共設(shè)施智能化邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的城市公共設(shè)施智能化邏輯結(jié)構(gòu)，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行方式設(shè)計(jì)出六大構(gòu)架以對(duì)城市公共設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化，基邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示，它是一種平臺(tái)模式系統(tǒng)，包括識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)層、任務(wù)層、應(yīng)用層、用戶交流層和標(biāo)準(zhǔn)以及安全準(zhǔn)則層。物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)下的城市公共設(shè)施的特征向量集為：

式中：代表Rossle混沌系統(tǒng)參數(shù)迭代的平均長(zhǎng)度需要滿足的約束條件；代表物聯(lián)網(wǎng)背景下城市問題造成的干擾；代表Rossle混沌系統(tǒng)的全局城市公共設(shè)施智能化信息特征向量。城市公共設(shè)施智能化控制模型為：

式中：代表物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備標(biāo)記；代表引入松弛變量；代表高斯徑向基函數(shù)；代表資源利用最小化原則；代表帶約束的最小值；代表城市優(yōu)化因子。做進(jìn)一步調(diào)整，則：endprint

針對(duì)實(shí)際應(yīng)用整合信息，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)工作流程，如圖2所示，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在城市公共設(shè)施智能化邏輯中的地位是處理端，包含進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和識(shí)別。

識(shí)別層用來(lái)對(duì)城市公共設(shè)施的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能辨認(rèn)、采集及實(shí)時(shí)控制，該層通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能將真實(shí)城市連接到系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

網(wǎng)絡(luò)層由關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和輸入節(jié)點(diǎn)組成，用來(lái)完成數(shù)據(jù)通信工作，收發(fā)識(shí)別層的真實(shí)城市并轉(zhuǎn)化為重要數(shù)據(jù)[3]，網(wǎng)絡(luò)層通常通過電信通道和互聯(lián)網(wǎng)傳遞，由于它提供至少3個(gè)匯合網(wǎng)絡(luò)端口，因此也可使用專門設(shè)立的特殊功能性網(wǎng)絡(luò)。

任務(wù)層通常進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)整理，并基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)建立智慧城市應(yīng)用平臺(tái)，通常作用是對(duì)基礎(chǔ)任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算與展示、電信傳播與宣傳、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用展示以及城市公共設(shè)施任務(wù)與優(yōu)化實(shí)施。

應(yīng)用層通常是對(duì)智慧城市中各行業(yè)給出的公共設(shè)施智能化方案進(jìn)行應(yīng)用，涵蓋以下三類：應(yīng)急平臺(tái)即防應(yīng)急指揮平臺(tái)，其應(yīng)用廣電網(wǎng)，包含速傳消防平臺(tái)、速傳急救平臺(tái)以及城市穩(wěn)定化平臺(tái)；數(shù)字化體系即數(shù)字化城管平臺(tái)，其應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)，包含數(shù)字化交通平臺(tái)、數(shù)字化農(nóng)業(yè)以及工業(yè)平臺(tái)等；自動(dòng)化系統(tǒng)即重型企業(yè)自動(dòng)化節(jié)能平臺(tái)，其應(yīng)用電信網(wǎng)，包含自動(dòng)化農(nóng)業(yè)和自動(dòng)化公共任務(wù)平臺(tái)。

用戶交流層是基于物聯(lián)網(wǎng)的城市公共設(shè)施智能化系統(tǒng)為任務(wù)對(duì)象提供的一個(gè)操作界面，任務(wù)對(duì)象可利用網(wǎng)絡(luò)、電話、應(yīng)用軟件互傳、郵件等方式在用戶交流層中與系統(tǒng)和智慧城市進(jìn)行溝通，還可以對(duì)異地登錄的任務(wù)對(duì)象進(jìn)行身份驗(yàn)證和相關(guān)權(quán)限約束。

標(biāo)準(zhǔn)以及安全準(zhǔn)則層使用的技術(shù)規(guī)范通常包括結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、需求規(guī)范、安全規(guī)范、應(yīng)用規(guī)范以及信息規(guī)范等。不同類別規(guī)范的差別在于通信準(zhǔn)則、端口準(zhǔn)則、應(yīng)用準(zhǔn)則、模擬準(zhǔn)則以及校對(duì)準(zhǔn)則等約束方式的不同[4]。該平臺(tái)要求系統(tǒng)必須嚴(yán)格遵循國(guó)家現(xiàn)有的相關(guān)法律規(guī)定和相關(guān)行業(yè)規(guī)定，在這種前提下進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)，并進(jìn)一步涉及城市公共設(shè)施智能化系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定。

1.3 平臺(tái)模式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的城市公共設(shè)施智能化系統(tǒng)采用針對(duì)任務(wù)的平臺(tái)模式，平臺(tái)模式則采用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為具體的應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行運(yùn)算、設(shè)計(jì)、分配和應(yīng)用等工作，平臺(tái)各層利用云計(jì)算函數(shù)關(guān)系進(jìn)行交互，采取依次處理任務(wù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各層模塊的開發(fā)，賦予系統(tǒng)優(yōu)異的拓展性能。平臺(tái)模式系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：

（1） 可進(jìn)行大量數(shù)據(jù)任務(wù)快速處理：平臺(tái)模式直接利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成基于大量數(shù)據(jù)處理任務(wù)，包括數(shù)據(jù)接收與通信、信息匯總與快存、信息溝通與發(fā)布等。

（2） 擁有真實(shí)事物與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)溝通的能力：采用系統(tǒng)各層之間事先約束的技術(shù)規(guī)范與準(zhǔn)則同各種物聯(lián)網(wǎng)終端器的應(yīng)用軟件進(jìn)行連接，利用應(yīng)急系統(tǒng)、數(shù)字化體系、自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之間的融合。

（3） 具備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互傳的能力：采取GPS定位、短信業(yè)務(wù)等居民在生活中普遍使用的互聯(lián)時(shí)代技術(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)功能的統(tǒng)計(jì)以及公共設(shè)施智能化方案的節(jié)點(diǎn)分配，將系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度降至最低等級(jí)。

2 測(cè)試實(shí)驗(yàn)

城市公共設(shè)施智能化設(shè)計(jì)是指通過現(xiàn)代化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)城市系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，包括交通、運(yùn)輸、安全系統(tǒng)、任務(wù)系統(tǒng)等信息的獲取，最終構(gòu)建出一個(gè)智慧城市，來(lái)提高城市任務(wù)量、效率與承載量，以此減少城市建設(shè)和居民生活壓力。雖然對(duì)城市公共設(shè)施智能化系統(tǒng)的仿真研究有很多，但這些研究均有漏洞，往往僅對(duì)特定應(yīng)用畫面進(jìn)行重點(diǎn)解析，所得仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不具有廣泛代表性。因此，本文的仿真實(shí)驗(yàn)針對(duì)上述問題對(duì)城市公共設(shè)施智能化系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬，取得智慧城市畫面應(yīng)用模型，采用C語(yǔ)言編程軟件開發(fā)仿真模型，在所得到的模擬畫面中，選取針對(duì)城市公共設(shè)施智能化優(yōu)化的畫面方案，進(jìn)而對(duì)智慧城市建模技術(shù)的真實(shí)性和有效性進(jìn)行驗(yàn)證。本文使用Linux軟件進(jìn)行智能仿真模擬的軟件實(shí)現(xiàn)，通常進(jìn)行城市基礎(chǔ)設(shè)置中醫(yī)療系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)以及工業(yè)系統(tǒng)四種因素的驗(yàn)證，分析相關(guān)因素運(yùn)行度的公式表示如下：

式中：，分別表示城市公共設(shè)施建設(shè)優(yōu)化前后的相關(guān)因素運(yùn)行閾值（無(wú)單位）；是閾值時(shí)序。在式（8）的計(jì)算中，將本文所設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化系統(tǒng)與其他兩種傳統(tǒng)的城市公共設(shè)施建設(shè)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，解析后所得到的結(jié)果如表1所示。表1中記錄了3個(gè)系統(tǒng)對(duì)4種城市公共設(shè)施因素的運(yùn)行度數(shù)據(jù)，其中，本文系統(tǒng)對(duì)醫(yī)療系統(tǒng)運(yùn)行度高達(dá)0.978，對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)行度為0.975，對(duì)工業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)行度為0.974，均為3個(gè)系統(tǒng)中的最高值，具有很好的真實(shí)性和有效性?；谏鐣?huì)應(yīng)用為突破的系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行度均低于0.802，真實(shí)性和有效性最差。

3 結(jié) 論

本文合理運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于城市公共設(shè)施進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，打造出了一個(gè)全新的智慧城市。通過進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市相關(guān)聯(lián)系的研究，本文系統(tǒng)很好地將兩者結(jié)合在一起，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能的城市公共設(shè)施平臺(tái)模式與管理機(jī)制。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以知道本文系統(tǒng)有非常高的真實(shí)性和有效性，可以幫助解決城市問題。

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