王磊

特斯聯(lián)科技集團(tuán)有限公司 北京 100005

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)日趨成熟，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣闊。要建設(shè)一個智慧城市，必須要有一套科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锫?lián)網(wǎng)技術(shù)支撐?？梢灶A(yù)見，未來的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將會更加多元化、智能化，而物聯(lián)網(wǎng)也必將推動智慧城市的建設(shè)。

1 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及特征

當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)可以分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中，感知層包括多種感應(yīng)器，用于對各種需要的資料、信息進(jìn)行識別與采集；網(wǎng)絡(luò)層由各種不同的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，包括因特網(wǎng)、云計算和各種網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，其功能是對感知層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和其他信息進(jìn)行傳輸和處理，其功能與人類中央控制系統(tǒng)相似；而應(yīng)用層，則是將物聯(lián)網(wǎng)和使用者的聯(lián)系在一起，將各個領(lǐng)域的需求結(jié)合起來，形成一個涵蓋人們?nèi)粘W(xué)習(xí)、工作、生活等各個方面的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)具有明顯的特點，與其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相互對應(yīng)：（1）全方位感知：通過RFID、傳感器、二維碼等感知、捕捉、測量技術(shù)，隨時隨地收集對象的信息；（2）可傳遞性：利用因特網(wǎng)與多種通訊網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以即時地進(jìn)行物件間的資訊交流和分享；（3）智能處理性：利用包括云計算和自動識別在內(nèi)的多種智能處理技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、計算、分析，以達(dá)到智能控制和決策的目的[1]。

2 智慧城市對物聯(lián)網(wǎng)平臺的需求

2.1 物聯(lián)網(wǎng)平臺對城市建設(shè)的需求

目前，各大城市的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展都需要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的平臺化，而城市綜合管理需要從分散的零散到開放共享，而建設(shè)城市級物聯(lián)網(wǎng)平臺成為城市創(chuàng)新發(fā)展的必要支撐。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)在城市中的應(yīng)用與發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)主要涉及到物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)平臺、環(huán)境監(jiān)測、公共安全等方面。建設(shè)城市物聯(lián)網(wǎng)平臺，連接大量的、異構(gòu)的城市物聯(lián)設(shè)備，建設(shè)城市管理、公共事業(yè)、環(huán)境保護(hù)、服務(wù)和公共安全的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。寧波，上海，深圳，雄安，都在進(jìn)行城市級的物聯(lián)網(wǎng)試驗，雄安新區(qū)，在頂層設(shè)計方面，提出了一種“一樹一標(biāo)”的管理模式。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無疑會對城市的建設(shè)、管理、服務(wù)方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響和變革。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)在我國城市中的應(yīng)用

城市物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展面臨著如下問題：（1）打通大量的垂直應(yīng)用，消除信息孤島；（2）建立一個統(tǒng)一的平臺，有效地降低了重復(fù)建設(shè)，并使資源更加集中；（3）規(guī)范城市物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，彌補城市物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不足，逐步實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；（4）通過數(shù)據(jù)的采集與分享，發(fā)掘城市物聯(lián)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值，構(gòu)建“大城市智能”。同時，由于城市的個性化特點、現(xiàn)有的應(yīng)用體系和管理制度等原因，在城市的具體建設(shè)中要兼顧城市的現(xiàn)實狀況[2]。

3 智慧城市發(fā)展背景下物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺設(shè)計

3.1 laaS層

在硬件資源中，laaS層的主要特征表現(xiàn)為統(tǒng)一化，該功能層主要是為了能夠充分實現(xiàn)各專業(yè)應(yīng)用平臺層的不同服務(wù)需求，包括paaS層。在內(nèi)容方面主要包括網(wǎng)絡(luò)、儲存、服務(wù)器、安全平臺等，同時以此作為基礎(chǔ)建設(shè)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)、安全以及計算三大方面的資源池，在該種平臺下能夠使平臺自身和其他層在處理各種類型信息中獲取良好的基礎(chǔ)資源支持?；诖耍谡麄€平臺中，laaS的主要價值體現(xiàn)在將物理硬件層面、虛擬資源層面等方面的支持提供給整個平臺，作為物聯(lián)網(wǎng)平臺運行的基本條件。

3.2 PaaS層

PaaS層同樣是為整個平臺提供各項功能，將具有標(biāo)準(zhǔn)化特征的共享物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供給其他應(yīng)用。在結(jié)構(gòu)方面，包含采用兩種環(huán)境，分別為業(yè)務(wù)運行、孵化環(huán)境。除此以外，該層還包含了中間件平臺、云服務(wù)引擎以及數(shù)據(jù)平臺三大功能組件。在孵化環(huán)境的應(yīng)用中主要是為了能夠?qū)⑾鄳?yīng)的支持、所需要的環(huán)境提供給開發(fā)者，不僅能夠加強孵化質(zhì)量，還能夠縮短孵化周期。通過云服務(wù)引擎能夠有效管理各類資源以及相關(guān)功能，包括服務(wù)資源、監(jiān)控、計量、路由管理等功能。中間件平臺主要能夠?qū)χ虚g件進(jìn)行統(tǒng)一化的動態(tài)共享和資源管理，在內(nèi)容方面所包括的類別有分析類、交易類以及Web類。數(shù)據(jù)平臺主要是為了在管理數(shù)據(jù)庫、共享資源動態(tài)中發(fā)揮作用。另外，其平臺還具備了兩方面的主要能力，分別為移動、應(yīng)用開發(fā)框架。同時，通過借助終端管理實現(xiàn)業(yè)務(wù)開通、暫停、注冊、掛起以及注銷等方面的終端各類型操作的良好管理。

3.3 SaaS層

SaaS層主要是細(xì)分、部署各類型應(yīng)用?，F(xiàn)階段，在智慧城市發(fā)展的大背景下，主要以八個領(lǐng)域為主，在SaaS層的作用下，通過對物聯(lián)網(wǎng)平臺的運用統(tǒng)一門戶將八個領(lǐng)域中所包括的應(yīng)用同步展現(xiàn)，特別是多行業(yè)交叉的智慧應(yīng)用。

4 智慧城市發(fā)展背景下的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺應(yīng)用

4.1 智慧消防應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧消防中有顯著的優(yōu)勢與特點，通過利用GTIBEE系統(tǒng)軟硬件產(chǎn)品，以LORA無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)作為主要基礎(chǔ)，將公共寬帶網(wǎng)絡(luò)、3G與4G移動網(wǎng)絡(luò)以及企業(yè)局域網(wǎng)等相關(guān)聯(lián)網(wǎng)方式充分融入其中，分布在企業(yè)不同建筑內(nèi)部前端感知設(shè)備控制器連接網(wǎng)絡(luò)，對聯(lián)網(wǎng)建筑物內(nèi)前端感知設(shè)備的實際運行情況以及報警信息進(jìn)行采集。同時構(gòu)建與其他感知設(shè)備的關(guān)聯(lián)性，包括企業(yè)安防監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信息。通過充分利用視頻、數(shù)據(jù)等信息感知方式，能夠?qū)β?lián)網(wǎng)建筑物消防安全狀況全過程進(jìn)行監(jiān)控，并實現(xiàn)全方位感知，提前了解并發(fā)現(xiàn)前端消防設(shè)施可能存在的安全隱患與故障問題，及時要求相關(guān)部門進(jìn)行相應(yīng)地整改，減少火災(zāi)風(fēng)險。除了能夠預(yù)防火災(zāi)的相關(guān)功能外，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，系統(tǒng)能夠及時感知火情，同時對起火位置進(jìn)行明確，并向企業(yè)、城市119指揮中心及時通報相關(guān)情況，便于有關(guān)部門根據(jù)火災(zāi)情況調(diào)集處置力量快速撲救，避免火勢蔓延造成更大損失。

圖1 智慧消防系統(tǒng)

火災(zāi)害實時監(jiān)測：主要包含火災(zāi)風(fēng)險評估、火災(zāi)預(yù)警等多種動態(tài)監(jiān)測分析內(nèi)容；應(yīng)急處置：包括隱患排查整治，滅火救援處置，規(guī)范服務(wù)市場；社會資源救援：包括救火、處置、規(guī)范服務(wù)市場、消防宣傳和培訓(xùn)；消防科研單位：包括推廣消防技術(shù)、宣傳、培訓(xùn)、科研成果轉(zhuǎn)化等；消防維修部門：主要包括確保智能消防維修服務(wù)的品質(zhì)，定期進(jìn)行巡檢和維修；重點防火單位：主要是定期組織緊急情況疏散演練，學(xué)習(xí)和傳授滅火技能，定期對單位內(nèi)的火災(zāi)隱患進(jìn)行排查；物業(yè)管理部門：主要是對服務(wù)單位、安全隱患進(jìn)行定期檢查，對消防安全隱患進(jìn)行整治、消防安全評估；保險公司：主要從事災(zāi)害后的保險評估和索賠；火災(zāi)輿情評價：主要包括火災(zāi)預(yù)測、實時輿情監(jiān)控、輿情處置等[3]。

4.2 智慧城市應(yīng)用

（1）智慧井蓋應(yīng)用

在建設(shè)區(qū)域中的不同井蓋內(nèi)部，將井蓋位移、開啟的智能檢測節(jié)點設(shè)備加裝其中，并在LORA無線專網(wǎng)的應(yīng)用下形成低功耗廣域網(wǎng)組網(wǎng)后，在系統(tǒng)后臺監(jiān)測中心傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到井蓋的智能化，包括實時在線監(jiān)測、智能報警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、地圖定位等各個方面的功能。井蓋智能監(jiān)測節(jié)點設(shè)備主要包括兩個方面，分別為井蓋位移、開啟功能。在LORA無線專網(wǎng)構(gòu)成的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)，能夠?qū)⒕w的異常開啟、移動等狀態(tài)信息，通過傳輸發(fā)送到LORA通信網(wǎng)關(guān)，再利用3G、4G、以太網(wǎng)將LORA通信網(wǎng)關(guān)接收的信息向系統(tǒng)數(shù)據(jù)運、監(jiān)管中心傳輸，完成傳輸后進(jìn)行智能管理、監(jiān)測，以此更好地達(dá)到井蓋的遠(yuǎn)程智能化管理。如圖2所示。

圖2 智慧井蓋系統(tǒng)架構(gòu)

（2）智慧環(huán)衛(wèi)應(yīng)用

為了能夠有效監(jiān)測垃圾箱，將智能垃圾桶溢滿監(jiān)測傳感器平臺安裝其中，將采集數(shù)據(jù)通過低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)中心。中心對垃圾桶溢滿情況以及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)地分析，能夠?qū)⑤爡^(qū)垃圾桶的飽和狀態(tài)明確直觀地呈現(xiàn)給垃圾箱管理站，對垃圾清潔車運行路線進(jìn)行優(yōu)化與完善，提升垃圾運輸?shù)男逝c質(zhì)量，滿足城市環(huán)衛(wèi)建設(shè)的有效管理，實現(xiàn)智能化、環(huán)保型的城市環(huán)衛(wèi)管理；并且，可以讓環(huán)衛(wèi)工人佩戴智能定位終端，按照垃圾溢滿的具體情況，對環(huán)衛(wèi)工人的實際作業(yè)進(jìn)行智能調(diào)配，促進(jìn)環(huán)衛(wèi)工人考勤管理。該項應(yīng)用主要由七個功能所體現(xiàn)：一是垃圾箱儲物狀態(tài)實時監(jiān)測。將智能監(jiān)測終端通過系統(tǒng)部署在垃圾箱的上蓋及側(cè)面，可對垃圾囤放的高度進(jìn)行實時探測，一旦垃圾超出預(yù)警高度或是存在溢滿現(xiàn)象，可及時上報系統(tǒng)平臺，利于垃圾傾倒、轉(zhuǎn)運工作的順利實施。二是設(shè)備異常警告。終端監(jiān)測設(shè)備部署在垃圾箱上，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障、低電量等異常，會觸發(fā)智能警告，利于維護(hù)人員及時進(jìn)行維修作業(yè)。三是垃圾運輸路線智能規(guī)劃。通過系統(tǒng)對結(jié)果實施監(jiān)測，對各個垃圾箱溢滿情況進(jìn)行動態(tài)化監(jiān)察，利于對環(huán)衛(wèi)工作人員、垃圾車進(jìn)行智能分配，及時清除、搬運垃圾。四是環(huán)衛(wèi)工人作業(yè)智能化管理。通過佩戴智能定位卡，能夠及時調(diào)度環(huán)衛(wèi)工人處理附近垃圾溢滿的情況，并且能夠?qū)Νh(huán)衛(wèi)工人進(jìn)行考勤管理。五是事務(wù)實時監(jiān)管。全程跟進(jìn)環(huán)衛(wèi)工作中的各個業(yè)務(wù)節(jié)點的事務(wù)辦理情況，督察督辦重點事件，對各個業(yè)務(wù)節(jié)點的實際工作效能、進(jìn)度等多方面進(jìn)行充分地了解與掌握。六是環(huán)境污染擴散實時監(jiān)管。對轄區(qū)內(nèi)重要污染區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測，對降塵、除污的時間、區(qū)域進(jìn)行及時了解與掌握，避免發(fā)生二次污染問題。七是數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析。在智能環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)平臺運行過程中，能夠在系統(tǒng)管轄區(qū)域內(nèi)對垃圾清運狀態(tài)的大數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能化的統(tǒng)計與分析，對城市環(huán)衛(wèi)作業(yè)的準(zhǔn)確調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，不斷提高環(huán)衛(wèi)工作整體水平，持續(xù)改善城市環(huán)境[4]。

（3）智慧路燈應(yīng)用

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下，路燈監(jiān)控系統(tǒng)是路燈智慧管理平臺。按照城市路燈應(yīng)用的各項特點，與實際應(yīng)用場景緊密結(jié)合，因地制宜，可快速達(dá)到路燈智能開關(guān)，不需要任何布線，能夠減少設(shè)備信息更新時限，提升施工整體質(zhì)量與效率，降低施工、運營溝通成本。在確保路燈正常應(yīng)用的基礎(chǔ)上，不斷強化路燈運維的智能化、信息化水平。整體應(yīng)用主要以三層架構(gòu)為主，分別為：通信層、中央控制中心、采集執(zhí)行層。中央控制中心：滿足系統(tǒng)的整體控制，信息處理、維護(hù)、管理以及突發(fā)事件處理等。采用計算機技術(shù)對基礎(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)筑，以此更好地滿足與數(shù)字城管網(wǎng)等一系列局域網(wǎng)、外網(wǎng)之間的有效連接。通信層：滿足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、通信；采集執(zhí)行層：接收中心指令，實現(xiàn)現(xiàn)場控制、調(diào)光控制、數(shù)據(jù)采集、電纜防盜監(jiān)視等。

4.3 智慧停車應(yīng)用

智慧停車主要是通過多項技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用開發(fā)的停車管理系統(tǒng)來實現(xiàn)。主要包括數(shù)據(jù)采集、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、無線傳輸以及智能傳感等技術(shù)，將LORA無線通信技術(shù)作為主要基礎(chǔ)，與地理系統(tǒng)相結(jié)合后開發(fā)出綜合管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有顯著特色。在小區(qū)、道路路邊對應(yīng)車位上安裝智能車磁，通過對LORA無線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行部署滿足組網(wǎng)通信?？赏ㄟ^地磁使平臺對車輛進(jìn)行感應(yīng)，同時判斷車位是否存在被占用的問題。與此同時，與小區(qū)入口的車輛識別系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，可全面評估車位的應(yīng)用情況與應(yīng)用率。

4.4 安全用電應(yīng)用

安全用電應(yīng)用主要是通過低功耗廣域網(wǎng)實現(xiàn)對電氣引發(fā)火災(zāi)的主要因素進(jìn)行不間斷監(jiān)控，同時跟蹤數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析，及時發(fā)現(xiàn)電氣線路、用電設(shè)備可能存在的安全隱患問題，主要包括線纜溫度異常、欠壓、過壓、短路、漏電等問題。在云平臺大數(shù)據(jù)的良好分析下，電腦PC端、手機APP能夠及時將預(yù)警信息發(fā)送給安全管理人員，提醒安全負(fù)責(zé)部門、相關(guān)管理部門能夠及時對隱患問題進(jìn)行詳細(xì)排查與治理，從而有效規(guī)避可能存在的電氣火災(zāi)危害，提前做好預(yù)防工作。通過該項監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)能夠?qū)τ秒妴挝豢赡艽嬖诘囊幌盗袉栴}進(jìn)行有效解決，包括用電單位電氣線路老舊、電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查等，消除事故隱患，有效保護(hù)人民群眾的人身與財產(chǎn)安全。

4.5 智慧養(yǎng)老應(yīng)用

智慧養(yǎng)老的應(yīng)用主要是對老人跌倒情況進(jìn)行監(jiān)測、報警，并實時定位老人實際位置，對養(yǎng)老手環(huán)進(jìn)行全面推廣。智能養(yǎng)老主要是為老年人群服務(wù)，通過養(yǎng)老手環(huán)能夠?qū)崟r定位老人位置、開啟老人跌倒自動報警服務(wù)。跌倒自動報警功能是智能跌倒報警傳感器的主要功能，同時，該手環(huán)所具有的功能較為廣泛，主要包括報警短信群發(fā)、GPS融合定位、吃藥提醒以及遠(yuǎn)程關(guān)機、語音通話等功能，功能較全且十分實用，可以作為老人的安全小衛(wèi)士戴在手腕上。

5 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)下，城市建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了全新的依靠科技驅(qū)動的階段，也因此催生出智慧城市這一發(fā)展建設(shè)理念。借助大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)，在城市開發(fā)、管理以及規(guī)劃中廣泛應(yīng)用，不斷促進(jìn)城市智能化、智慧化、現(xiàn)代化發(fā)展，提升城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、運行的整體效率。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和發(fā)展，使物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺在智慧城市建設(shè)過程中能夠充分發(fā)揮出重要作用。