發布時間：2024-01-13 16:53:02
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的智慧交通的概述樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
在智慧城市的建設規劃和試點建設過程中，不少城市都不約而同地提出迫切需要智慧城市的標準。由于缺少標準，智慧城市到底應實現什么樣的目標，眾說紛紜；由于沒有統一的標準，可能會造成重復建設和資源浪費；而且由于沒有標準，智慧城市的建設成果很難評估和驗收。為此，國內一些標準化組織及地方政府開始了智慧城市標準方面的研究，或開始了一些標準化工作的探索。
在智慧城市的研究與實踐中，我們可以明顯地感覺到中外的不同。國外智慧城市建設的目標和任務一般比較單一，如考慮利用物聯網技術，將各種城市公用資源（水、電、油、氣、交通、公共服務等）連接起來，監測、分析和整合各種數據以做出智能化的響應，更好地服務市民；或是充分利用智能交通系統，通過各種傳感數據、運營信息及豐富的用戶交互體驗，為市民出行提供實時、適當的交通信息。在智慧城市標準化方面，還加上了環保和可持續發展的理念。而我國智慧城市的標準化，則比較集中于信息通信技術（ICT）在城市中的運用。
1 國內標準化活動
1.1國內智慧城市標準化工作概述
目前，開展智慧城市標準化工作的有：中國通信標準化協會（CCSA）泛在網技術工作委員會（TC10）、全國信息技術標準化技術委員會（TC28）SOA標準工作組，浙江省和寧波市分別成立了智慧城市標準化機構，中國智慧城市產業技術創新戰略聯盟也開始了智慧城市標準化工作的研討。
1.2CCSA TC10
從2012年3月開始，CCSA TC10開始了智慧城市標準制定工作，目前共有7個項目正在展開，分別是：智慧城市術語和定義：智慧城市總體框架和技術要求：智慧城市跨系統信息交互技術要求：智慧城市評估方法及指標體系：智慧城市公共支撐平臺技術架構和功能要求：智慧城市安全需求分析：智慧城市標準體系研究。
其中，前3個項目正在申報國家標準，后4個項目為研究課題。智慧城市系列標準項目組由武漢郵電科學研究院、工信部電信研究院、中國聯通、大唐電信、西安交通大學、中國電信、江蘇郵電設計院、中國普天、中國互聯網信息中心、華為、南京郵電大學等單位組成。
1.3TC28SOA
全國信息技術標準化技術委員會（TC28）SOA標準工作組成立了智慧城市應用工作組，了智慧城市建設情況及標準需求調研報告，啟動了智慧城市術語、技術參考模型、評價模型和指標體系、數據和服務融合平臺、數據模型、設計方法等標準研究。其中，以下三個標準處于國家標準立項公示階段：一是智慧城市標準應用指南SOA技術；二是智慧城市標準應用指南和技術參考模型；三是評價模型和基礎指標體系。
1.4住建部
2012年12月，住房城鄉建設部辦公廳正式了關于開展國家智慧城市試點工作的通知，并印發了《國家智慧城市試點暫行管理辦法》和《國家智慧城市（區、鎮）試點指標體系（試行）》兩個文件。其中后一個文件也帶有標準性質，它給出了智慧城市評估的指標，包括：4個一級指標、11個二級指標和57個三級指標。
1.5中國智慧城市產業技術創新戰略聯盟
2013年5月7日，中國智慧城市產業技術創新戰略聯盟召開智慧城市標準體系研討會，對智慧城市的標準化組織、標準體系框架、標準化推進策略進行了探討。
2 國際范圍的標準化活動
2.1國際智慧城市標準化工作概述
在國際范圍的標準化組織中，國際電信聯盟電信標準發展局（ITU-T）開始了智慧城市標準化的前期工作，國際標準化組織（ISO）正計劃組建智慧城市的標準工作組，其它國家或組織有一些零星的、與智慧城市有關的活動。
2.2智慧與可持續發展焦點組（ITU-T）
ITU-T經過充分醞釀，廣泛征求意見，于2013年2月在第五研究組（SG5）成立了智慧城市與可持續發展焦點組（ITU-T Focus Groupon“Smart and Sustainable Cities”）。
按照ITU的規則，焦點組的工作周期是一年，它不會直接產生標準，而是進行標準的前期工作，為ITU-T輸出一系列評估報告和技術報告，包括考慮現有其它標準化組織和論壇所采取的活動，明確標準化的需求，制定一個標準化路線圖，發揮信息通信技術部門的影響，促進全球智慧與可持續發展城市的增長。
焦點組的目標是：
定義信息通信技術在城市中的作用，包括認定環境可持續城市所必需的信息通信系統。
與其它標準化組織建立聯系，進行標準化協調活動。
建立標準化路線圖，建議未來的ITU-T研究項目和有關活動。例如：智慧與可持續城市的概念、范圍、前景和用例，智慧與可持續城市的特點和需求，智慧與可持續城市的有效服務和網絡基礎設施，以及相關的體系架構。
認定或開發一組關鍵性能指標（KPI），評估信息通信技術對環境可持續城市的影響。
幫助ITU-T開發信息通信技術用于智慧與可持續城市方面的全球參考標準。
焦點組主席由西班牙的電信專家擔任，副主席有六位，分別來自中國、意大利、阿根廷、美國、阿聯酋、新加坡。
2013年5月8日，焦點組在意大利都靈召開了第一次會議，有60多位來自國際組織、多國政府、電信運營商、設備制造商、大學、學術團體、標準化組織的代表參會。會議共收到提案25個，涉及焦點組的組織結構和管理、標準化技術、標準化方向、其它國際組織和標準化組織相關信息、智慧城市案例分析等內容。
本年度還將會有密集的會議，如焦點組7月的拉丁美洲第二次會議，9月西班牙馬德里的第三次會議，11月斯里蘭卡的第四次會議。
2.3國際標準化組織（ISO）
ISO于2013年1月，出版了一期智慧城市專刊，介紹了與智慧城市有關的ISO標準組，例如：社區可持續發展標準組（TC268），智能運輸系統標準組（TC204），道路交通安全管理標準組（TC241），煤礦甲烷標準組（TC263），建筑與民用工程標準組（TC59），建筑環境設計標準組（TC205），建筑熱性能與能源使用標準組（TCl63），社會安全標準組（TC223）。
3 下一步工作建議
智慧城市標準化工作要防止走兩個極端，一個極端是認為智慧城市的理論研究和實踐不夠，標準化工作還要繼續等待；另一個極端是認為智慧城市的標準化沒必要，用信息化、電子政務、智能電網、物聯網、云計算、通信技術等標準進行組合，就足以覆蓋智慧城市。事實上，智慧城市提出了新的目標、新的發展途徑，應有新的標準體系。當然，可以采用的已有標準，應盡量采用。
根據我們的觀察，在智慧城市國際范圍的標準化活動中，中國智慧城市標準化工作不落人后，甚至還處于稍稍領先的位置，這與我國集中力量辦大事的體制是分不開的，也與我國各級政府高度重視智慧城市建設是分不開的。
下一步工作，要制定標準規劃，急用先上，從實踐中來，到實踐中去。
4 小結
關鍵詞：智能城市；智能交通；構建途徑
中圖分類號：C913文獻標識碼： A
智能城市從誕生起就與交通有著千絲萬縷的關系，城市的發展離不開交通，交通因城市的各種活動而產生。交通是城市生產生活正他進行的先決條件，城市的發展直接決定了交通系統的構成，并能促進交通系統的改善，兩者相互輔助、相互促進。
1智能城市與智能交通的概述
智能城市是未來城市發展的必然趨勢，能催生出智能物流、智能環保、智能交通、智能電網等對國民經濟和社會發展具有直接拉動作用、可持續發展的新興產業，人們可以借助科技的力量盡一享便利的生活，并與環境和諧相處。作為智能城市建設中的重要實施項目，智能交通運輸系統的發展不容忽視。對此，我國一方面應根據國情發展智能交通運輸系統，打好發展墓礎，特別是加強基礎理論的研究，并與智能交通發展較先進國家積極開展交流。另一方面則需要建立智能交通運輸系統協調組織機構，統一制訂我國智能交通的發展戰略、目標、原則和標準等，實現相關技術和產品的通用性、兼容性和互換性。此外，智能交通的發展將給城市交通運輸帶來巨大變化，隨之需要大量的專業人士，因此還要注重人才的培養，以有效應對新挑戰。
智能交通是指把交通管理系統中的通訊技術、計算機技術以及傳感控制技術等綜合到一起智能，充分發揮它們各自的作用智能，這樣就可以更大范圍的實現高效、實時、準確以及全方位的管理和運輸智能，智能交通是當代城市交通建設發展的必然趨勢。
2構建智能交通系統的重要意義
智能城市與智能交通運輸系統是為解決城市與交通發展中出現的問題而產生的，兩者相輔相成，有機融合在一起。智能城市的快速發展不僅為智能交通運輸系統提供廠強大的基礎條件與發展環境，而且使得對智能交通運輸系統的需求、智能交通運輸系統的內涵等發生巨大變化。智能交通回歸交通以人為本的木質，通過運川物聯網、云計算等先進技術，開始邁向腳慧交通。智能交通系統更加關注信息化社會的資源、能源、環境與氣候問題，構筑新概念城市與交通及社會體系，建立下一代交通技術與法律體系，改變傳統的交通出行新行為，并且建設腳能化基礎設施，真正實現城市讓生活更美好的愿景。
3智能城市中智能交通的構建途徑
我國智能交通系統的研究還處于起步階段，但它對社會經濟增長的推動作用和重要性已得到國家相關部門的高度重視，對構建智能城市起到非常重要的作用。構建智能交通系統可以從以下方面入手：
(1)智能交通管理系統(CTMS)該系統需要通過先進的視頻監測、自動控制和信息采集與處理等相關技術，按照系統工程的原理進行系統集成，將交通工程規劃、交通信號控制、交通檢測、交通電視監控、交通事故救援以及信息系統有機結合在一起，通過計算機網絡系統實現對交通的實時控制和指揮管理，主要包括道路交通狀況、交通事故和交通環境的實時監視,還有道路交通實時疏導、道路交通實時控制以及對道路交通突發事件的應急處理等功能。通過CTMS的管理，有效改善現有路網的運行狀況，提高道路的利用率，增加交通流量，改善交通秩序，減少交通事故和突發事件，使交通運輸始終處于最佳運行狀態。
(2)智能交通信息系統(CTIS)CTIS應能夠通過多種方式為出行者提供準確的有關出租汽車、公共汽車、輕軌或地鐵等交通工具實時、動態的交通信息，可以在道路指定路段，通過實時電子信息屏顯示各種交通工具的服務信息、道路狀況、出行時間和出行路線等信息，為出行者和交通管理控制中心提供參考和依據，并能夠為出行者或司機朋友提供自動或人工方式的咨詢服務，實現智能交通信息的傳輸、交換和共享。
(3)智能公共交通系統(CPTS)CPTS應包括車輛定位系統、客運量檢測系統、行駛信息服務系統、自動調度系統、公交站點系統等組成部分，通過現代通信、自動控制、計算機網絡、衛星導航等技術，實現公共交通的調度、管理、運營服務的信息化和智能化，為出行者提供安全、便捷的公共交通服務，從而有效減少私有車輛運行，減輕交通擁堵和有害氣體的排放?？梢岳梦覈灾髦R產權的北斗衛星導航定位系統和移動通信網絡系統等對行駛的公共車輛進行定位、監控、IC卡檢測和統一調度等功能的實施和管理。以公交站點系統為例，應能夠為乘客提供實時、動態的公交信息，通過網絡與公交調度中心實現信息的傳遞、交換和共享。站點向調度中心發送獲取到的?？空竟卉囆畔ⅲ徽{度中心對各路公交信息進行處理，統計各個站點、各公交線路距離最近的公交車位置、道路擁堵情況、乘客數量等信息，通過電子顯示屏為乘客提供實時的候車信息，并不斷更新信息，根據客流量實時改變發車時間、運行時間等信息，有效減少因上下班高峰時間而造成的乘車難、行車慢等現象，為市民提供安全、暢通的出行條件，使城市的公共交通處于智慧化的運行狀態，有效提高公共交通的運行效率，更好地為百姓服務。
(4)智能商務車輛運營系統智能(CVO)
CVO是一種智慧型運營管理技術，主要是為從事貨運及客運的企業提供服務，通過系統中的衛星、路邊信號標桿、電子地圖、控制中心與車輛實現實時的數據通信，并利用車輛定位、車輛識別和動態稱重等設備幫助企業的調度中心對正在運營的車輛進行調度和管理，及時掌握車輛的位置、車輛負重、道路情況等有關信息，提高車輛的使用效率，降低交通事故的發生幾率和企業的運營成本，增加運營利潤。
(5)智能車輛控制及安全系統(CVCSS)
隨著城市化進程的不斷加快和城市人口不斷增多，城市的交通環境越來越差，尤其是大城市，交通擁堵和大氣污染日趨嚴重，交通事故遞進式增多，交通安全已成為極為嚴重的問題。有必要開發智慧車輛控制及安全系統，通過傳感技術、通信技術和自動控制等技術，為司機提供行車的安全保障。CVCSS應包括事故規避系統、監測調控系統和安全自動駕馭等組成部分，通過在車輛上配置導航儀、行駛記錄儀等安全設備，使車輛具有道路障礙自動識別、自動報警、自動記錄車輛行駛狀態、衛星定位以及巡航控制等功能。在易發生危險的情況下，隨時以聲音、影像等形式向駕駛員提供車體周圍的必要信息，并可自動采取安全處理措施，從而有效地防止事故的發生。
(6)智能公路管理系統智能(CTMS)
CTMS主要用來對高速公路等主要公路的交通運行狀態進行管理和監控。自從2012年我國實行節假日高速公路免通過費的優惠政策后，高速公路的交通事故頻繁發生，造成人員生命和社會經濟的重大損失。建立CTMS可以對高速公路的運行狀況、交通流量、天氣狀況等信息進行實時監控，它應包括交通運輸實時監控、自動收費、運輸管理以安全救助等功能，通過停車與路徑誘導、流通流量預測、交通事故監測、不停車電子收費、可變限速標志等服務，有效提高公路通行能力，保持交通暢通安全，減少交通事故的發生，提高管理水平，降低管理與運營成本]。
結語
智能交通系統是將先進的信息技術、數據通信技術、電子傳感技術和計算機控制技術等有效運用于交通運輸和管理系統中，從根本上提高交通運輸效率，減少交通阻塞和有害氣體排放，保障交通安全，促進城市環境的生態化。隨著數據通信技術、電子傳感技術和計算機控制技術等的不斷發展，智能交通將會在我國越來越多的城市實現，伴隨城市的交通、能源、商業、通信、水資源等系統智能化運行和管理模式的實現，每一個城市都會成為基礎設施先進、信息網絡通暢、城市管理高效、公共服務完備、生態環境優美的智能城市，使百姓能夠安居樂業，享受智慧城市的美好生活。
參考文獻
[1]王波.智能交通對于構建智能城市的影響[J].硅谷,2014,05:7+3.
【關鍵詞】智能限高 計算機應用
1 智能限高總體概述
為提高高架橋通行效率，保障橋體安全及交通安全，需采取必要的交通引導和適當的管制措施對駛入高架的車輛進行合理的引導和管理，智能限高控制系統主要為市區高架上行匝道和立交按相應管理需求提供分時段限高控制，防止在禁行階段高車駛入高架。各高架及立交入口匝道限高桿升降通過交警支隊指揮中心控制平臺人工遠程操控，在匝道入口處配有遙控和手動應急控制設施。
2 總體業務架構設計
2.1 總體部署架構設計
限高系統分為三個部分，其中系統后頭主要部署WebService服務器，Tomcat服務器和數據庫服務器，提供系統外部服務和用戶應用功能；其次是限高架點位部分，安裝的設備有攝像機包括球機和槍機，一個LED屏，一個PLC和兩個工控機，PLC設備發生碰撞時，會主動發送報警信息到系統后臺服務器，所有設備也會接收系統命令來操作設備的各種狀態；最后為卡口系統，系統會提供查詢條件，卡口系統能夠根據提供的查詢條件來返回需要的信息，包括圖片的形式等等，整個系統架構都部署在交警內部網。如圖1所示。
2.2 總體技術架構由五層組成
2.2.1 數據源層
接入前端高清網絡槍機實時歷史數據、高清網絡球機實時歷史數據、PLC碰撞數據和高清卡口實時歷史數據。
2.2.2 存儲層
完成對數據獲取層數據存儲，并對服務接口層提供接口服務。文件存儲完成對有價值的視頻片段數據、圖片數據、碰撞數據、車牌數據的分類存儲。
2.2.3 服務接口層
面向應用層的不同應用，提供校時服務、PLC自動升降、設備自動巡檢、報警推送、設備手動操作，狀態檢查，誘導等功能。
2.2.4 中間件
面向應用層提供服務，調用服務層接口。
2.2.5 應用層
提供限高管理平臺，主要功能有系統管理、設備管理、限高控制、報警管理、大屏管理、監控管理、卡口查詢等。系統管理主要實現對平臺的用戶、權限、參數設置基礎性管理。設備管理主要實現檢測設備的在離線狀態。設備的在離線狀態列表，如果有非法的輸入，系統給出信息提示，要求用戶重新輸入。當巡檢到掉線時候，發送報警信息。限高控制主要實現對限高橫桿進行適時操作，限高橫桿上升；限高橫桿停止；限高橫桿下降。報警管理主要實現對碰撞報警和離線報警信息的管理，提供報警信息的詳細記錄。大屏管理主要實現對誘導屏模板的管理以及模板的。監控管理主要實現路面車輛的實時視頻監控以及錄像的存儲和下載?？诓樵冎饕獙崿F對信息的反饋，查詢出所需信息。
3 結語
現在科技技術飛速發展，智慧城市項目日趨發展成熟，以及大數據和云計算的深入應用，視頻質量診斷系統在智慧城市中的應用也尤關重要。其在城市監控中應用中，既可以有助于智能視頻分析系統的深入應用，并且可以使監控系統智能化，同時也可以有助于城市監控系統的優化，而且可以及時發現監控系統的設備的故障從而保障數據的準確性。視頻質量診斷系統不斷可以與各種視頻系統平臺進行深度整合，而且系統可以通過數據的收集共享給大眾。診斷系統中的各種數據可以以報表的形式直觀的展現給廣大用戶，使用戶更好的熟知各大廠商的視頻設備使用狀況和存在的問題。目前隨著智慧城市的建設，大量監控設備的普及在提升了技防力量的同時也將給監控系統的維護帶來巨大挑戰。隨著云計算智能分析的深入研究，對于圖像分析的算法也提供了更好的研究平臺。同樣使視頻質量診斷系統更快更準確的獲得視頻分析的結果，使其在“智慧城市”建設中成為一個必不可少的幫手。
參考文獻
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[2]安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求.GB/T 28181-2011[Z].2011.
[3]視頻安防監控系統工程設計規范.GB50395-2007[Z].2007.
[4]安全防范系統通用圖形符號.GA/T 74-2000[Z].2007.
[5]公路車輛智能監測記錄系統通用技術條件.GA/T497-2009[Z].2009.
作者單位
【關鍵詞】智慧城市；關鍵支撐技術；實踐分析
1引言
智慧城市是一種全新的城市形態，需要新一代技術作為支撐，例如，云計算、大數據等，有助于完善城市環境，提升居民生活品質。在構建智慧城市的過程中，核心是關鍵支撐技術，因此要加強對關鍵支撐技術的研究，并和城市實際情況相結合，實現有效運用。
2智慧城市的概述和特點
2.1智慧城市的概述
在科學技術推動下，出現了更多新技術，例如物聯網、云計算、大數據等，將其應用在城市建設中，通過對技術整合實現智能化目標，形成以人為本的社會化智慧創新和可持續發展的城市形態。近幾年，智慧城市成為人們關注的焦點，很多學者都展開了研究，并得出了重要結論，對于今后發展具有重要意義。智慧城市由智慧地球理念發展而來，是將現代技術與城市相融合形成的新興產業。關于智慧城市的定義，很多學者和機構都提出了自己的看法，其中IBM認為，智慧城市可以有效利用新技術，準確掌握城市運轉狀態，并且對城市中的民生、教育、醫療等需求作出智能響應，創建出美好城市環境，進一步提升居民生活品質[1]。很多人容易將數字城市和智慧城市混淆，其實二者有著本質區別。數字城市以城市為對象，以數字化、虛擬化為目標，通過信息技術，將城市的整體情況進行數字模擬，并直觀展現在人們面前。智慧城市則是將城市中的各項活動看作為一個生態系統，具有可調節、靈活性等特點。智慧城市運用各種先進設備將城市的人口、交通等信息錄入系統對象中，并快速、準確獲得城市各要素信息。通過分析后，構建出各類模型，以模型為指導，為城市各類建設活動的開展提供參考依據，實現預期發展目標。目前，智慧城市正在快速發展，我國關于智慧城市建設，制定了詳細計劃，并在穩步推進。智慧城市最大特點就是智慧，為居民創建出智慧生活條件，改善城市生態環境[2]。
2.2智慧城市的特點
全面覆蓋的信息感知網絡，這是智慧城市的基礎。在城市發展過程中，每天都會產生大量信息，為了及時真實地了解城市現狀，要及時、全面獲取信息，對城市情況作出準確判斷，從而有效應對。智慧城市的信息感知網絡要覆蓋城市的時間、空間等多個維度，可以收集不同類型、性質的信息，在物聯網技術的支持下，大大提升了智慧城市信息收集質量[3]。多種網絡的融合。在智慧城市中，包含了大量的網絡，例如互聯網、移動通信網等，要將其連接起來，形成一個覆蓋全城市的巨型網絡。通過網絡之間的連接，可以實現信息的傳遞、共享。不同網絡之間處于相對獨立的狀態，一定程度上限制了其作用的發揮。形成互聯互通的大網，可以提升信息資源的利用價值，并形成強大驅動力。多種資源體系協同共享。以往城市中的信息資源廣泛分布于各個行業中，呈現出零散的特點。在智慧城市中，可以實現對信息資源的整合、集成，形成具有統一性的城市資源體系。在協同共享的智慧城市中，任何一個應用環節都可以在授權后啟動相關聯的應用，并進行操作，對各類資源優化配置，不斷提升利用價值。在共同目標的指引下，各項資源可以實現協調統一調配，彰顯出更高的價值。海量信息的智能處理。智慧城市信息體系是非常復雜的，是決策制定的參考依據，智慧城市需要對海量信息進行智能處理。系統要對不同需求及時做出反應，根據實際情況做出判斷，保證決策的科學合理性。從宏觀角度來看，智能處理是對信息資源進行挖掘，提升其利用價值的有效方式。信息經過系統內部處理后，形態會發生改變，應用更加便捷，價值更高。
3智慧城市關鍵支撐技術及實踐
3.1關鍵支撐技術
3.1.1物聯網技術可以建立起城市的神經網絡，充分利用傳感器、圖像識別等感知技術，構建出智能化物體的互聯感知網絡，感知實現了城市的全覆蓋，通過網絡將信息傳輸到數據中心。
3.1.2寬帶互聯網技術用來構建高速信息傳送網絡，作為信息的載體，可以將城市產生的數據信息傳輸到數據中心。在現代城市發展中，信息資源是非常重要的，因此要及時收集并利用，為發展策略的制定提供科學依據。
3.1.3云計算技術構建出城市的信息中樞系統運行平臺，平臺上有很多信息服務，可以滿足用戶對信息的需求，為居民提供了便利。計算資源和能力隱藏在云層后，城市數據中心是虛擬化的，將大量服務器、平臺進行虛擬操作，通過共享提升利用率[4]。
3.1.4大數據技術建立起城市綜合數據庫，其中包含各種數據。例如，城市環境數據、運行數據等，內容非常豐富，對這些數據資源進行收集、整理、分析，挖掘出其中的潛在價值，為城市發展策略的制定提供參考依據。智慧城市建設要加強新一代信息化技術的應用，提高對城市中各種信息的感知、處理能力，從而為人們提供優質服務，體現出智慧化特點。智慧城市建設離不開關鍵技術的支撐，因此要不斷創新技術，保證技術運用的先進性，不斷提升智慧城市建設水平。
3.2技術實踐
技術路線層面。先設計出智慧城市頂層架構，從城市整體出發進行規劃，保證可以實現預期目標，綜合考慮各種信息，設計出信息系統整體架構，保證達到最佳效果。制定各系統協同的標準，協同好標準化和開放性，從端到端的標準架構和面向應用聚合演進的長期性進行考慮，保證系統可以正常運行。技術架構層面。有效運用關鍵支撐技術，提升城市基礎設施智能化水平，對各種信息資源進行整合、應用。對城市基礎設施智能化而言，要將重點放在交通、通信等領域。智慧城市整體信息化系統可以分為四個層面：感知層、網絡層、平臺層及應用層。各個層面都有智能處理能力，可以有效滿足實際需求。四個層面之間是相互聯系的，系統有能力進行合理部署，通過相互協作構成可自由擴展的開放式的體系架構。對架構上的業務可以進行添加、刪除的操作。感知層包括了很多感知設備，例如，感知終端、傳感器等。對城市中的事物進行感知并將數據信息傳送到網絡層，增強感知層的管理性，實現對整個架構的管理。網絡層的主要作用是傳送應用層和感知層之間的信息，在智慧城市信息系統中占據著重要位置。平臺層包括云計算IAAS和PAAS兩個層面，其中IAAS層構成比較復雜，為PAAS層的應用服務系統提供資源。應用層處于云計算架構的SAAS層面，在智慧城市信息系統中發揮著不可忽視的作用[5]。IAAS層下有一個數據采集模塊，可以部署運行PAAS層，也可以是單獨的數據采集系統。數據采集模塊主要采集感知數據，對數據進行整理、篩選、分析等，利用標準接口提供標準格式的數據。另外，數據采集模塊還可以將應用層的管理手段傳送到感知層。大數據智能分析具有綜合性特點，包括多項技術，通過對收集到的數據進行深入分析，可以提高其利用價值，從而形成正確認識。大數據技術在智慧城市建設中是必不可少的，滲透到城市的各個方面。在智慧城市建設過程中，產生的信息會很多，傳統技術在收集這些信息中可能會出現遺漏情況，無法保證信息的全面性和準確性。為了適應發展需求，要利用物聯網等新一代信息化技術，為信息質量提供可靠保障。以往，不同領域的信息資源是相對獨立的，為了提升資源利用率要打破這種局面，對各種資源進行整合，才可以發揮出更大作用。重視數據資源的開發，利用知識管理、數據挖掘等方式，挖掘出數據資源中的價值，有助于提升智慧城市建設水平。智慧應用要面向政府、企業和市民，實現戰略性技術的深層次應用。建設智慧城市的根本目的是改善城市環境，創造出更大經濟效益。抓住智慧城市建設的重點，加強關鍵支撐技術的應用，體現出智能化特征，不斷提升城市發展水平[6]。
關鍵詞：物聯網；智慧城市；感知基礎層；網絡中間層；智慧應用層
中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2012）0510015-02
0 引言
隨著數字城市、物聯網（Internet of Things）、云計算、移動互聯網等技術的飛速發展，智慧城市成了當今國內外城市建設與發展的趨勢和熱點。然而在當今國內外智慧城市建設發展中，特別是中國智慧城市建設尚存在許多不容忽視的問題。有學者指出，我國智慧城市建設有諸多不足。例如，物聯網、智慧城市建設與發展的相關關鍵技術尚未完全解決，對智慧城市的本質內涵、特征缺乏深刻認識，尚未了解和體會智慧城市的精髓，國家還沒有從頂層對其進行全局設計以及安全保障體系尚未建立等等。在這里我們認為，厘清智慧城市的內涵、本質特征以及基本要素構成是一個最基本的也是尤為重要的關鍵問題，認清智慧城市的本質就可以防止智慧城市建設中的盲目性，從而實現中國智慧城市建設的科學性、全局性和可行性。
1 物聯網與智慧城市
1.1 什么是物聯網
物聯網（Internet of Things）的概念較早應追溯到1999年，正式提出是2005年國際電信聯盟（ITU）的《ITU互聯網報告2005：物聯網》。物聯網在字面上意思是指物體與物體之間能互相鏈接，物體和物體之間能互通消息，通過網絡鏈接能實現物物之間的智能化識別和管理。物聯網的實質是利用傳感網、射頻識別（RFID）、移動互聯網、云計算、模糊識別等技術實現物品之間的自動識別、信息互聯以及智能化處理等。當今互聯網是物聯網建設與發展的基礎，利用傳感網、RFID、無線通信技術等多網融合技術，建構一個涵蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在物聯網世界里，物體之間能彼此進行“交流”，而無需人的干預。在未來的物聯網世界中，通過RFID、傳感器等規范、準確、廣泛的感知和存儲信息，通過傳感網、通信網、移動互聯網等多網融合技術把它們自動識別的信息集中到中央控制系統，實現物品的自動識別、信息交換和共享、物品的“透明”管理以及智能化的加工、處理與管理。我國較早把物聯網稱為傳感網，1999年中科院開始傳感網方面的研究，目前我國物聯網、傳感網技術的研究水平處于世界前列，在國際物聯網標準制定中擁有話語權，擁有了從技術、器件、材料、系統到網絡的完整產業鏈。物聯網應用領域非常廣泛，如智慧醫療、智慧交通、智慧校園、智能環保、智慧生活、智能家居、智慧政府、智能消防等等?；谖锫摼W的現代產業的快速發展與市場的逐步形成，將形成一個巨大的產業鏈，據美國Forrester機構預測，未來物聯網所帶動的產業價值將比互聯網大30倍，有望形成下一個上萬億元規模的高科技市場。
1.2 智慧城市的內涵
1.2.1 智慧城市發展概述?！爸腔鄢鞘小笔状纬霈F在1984年美國拉斯維加斯的一家以智慧城市命名的產業技術協會組織，歐盟在2007年的《歐盟智慧城市報告》中率先提出“智慧城市（Smart City）”的創新構想，2009年IBM首席執行官彭明盛首次提出“智慧的地球”。從2005年開始，我國學者開始借鑒國外智慧城市的建設與發展經驗。2009年，國家總理在北京科技界大會上作了題為《讓科技引領中國可持續發展》的報告，報告中詮釋了“物聯網”、“智慧地球”等與智慧城市密切相關的關鍵概念，標志“智慧城市”的研究引起國家層面的重視。從2010年開始，智慧城市指標體系進入了研究者視野，中國智慧工程研究會了“中國智慧城市（鎮）科學評價指標體系”、上海浦東新區了“智慧城市指標體系1.0”。2010年，
《中國智慧城市（鎮）建設行動綱要（建議案）》由中國智慧工程研究會制定完成，提出未來5年發展100個智慧城市（鎮）、200個智慧城區示范區的建設構想?？梢灶A見，在未來的幾十年內，智慧城市的建設和發展將成為國內新一輪城市發展與轉型的創新點和有力支撐。
1.2.2 智慧城市的內涵。IBM認為“智慧城市”是運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，從而對包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求作出智能響應。北京大學朱躍生教授認為：數字城市+物聯網+云計算+移動互聯網=智慧城市。胡寶鋼教授認為智慧城市就是對于城市發展過程的集成和復合，即智慧城市是對工業城市、信息城市、互聯城市、智能城市、數字城市五個階段的集成和復合。國脈互聯認為智慧城市的本質特征是更加透徹的感知、更加廣泛的聯接、更加集中和更有深度的計算，智慧城市的“智”指智能化、自動化，是城市的智商；“慧”指靈性、人文化、創造力，是城市的情商。
綜上所述，我們認為智慧城市人類城市建設的延續，是從工業城市、信息城市一直到數字城市發展到更高階段的必然產物。其本質特征是以傳感器、物聯網、高速無線信息基礎設施為基礎，以精細、準確、可靠的傳感網、互聯網等多網融合為傳感經絡，以數據挖掘、云計算、模糊識別、智能技術等為神經中樞，以智慧經濟、智慧產業、智慧技術、智慧管理、智慧服務、智慧醫療、智慧校園、智慧生活等為重要內容的城市發展新模式和新形態?？傊?，智慧城市是人類城市化進程中，實現人與環境、人與城市、人與自然高度融合、協調發展的更高階段。
2 智慧城市的特征
2.1 全面感知。更全面更加透徹的感知是智慧城市的基礎也是其基本特征，即利用各種傳感技術和設備，使城市中需要感知和被感知的人與物可以相互感知，且能夠隨時獲取需要的數據和信息。要想實現全面、透徹的感知是一項非常艱巨的任務，傳感技術和設備的發展是關鍵，傳感設備在智慧城市中的廣泛嵌入是基礎，傳感設備在智慧城市中的廣泛嵌入形成了智慧城市的“感覺器官”。
2.2 可靠傳遞。在廣泛的聯接基礎上形成可靠傳遞是智慧城市的基本特征之一，即融合移動互聯網、電信網、互聯網、物聯網形成泛在化的網絡承載系統，并安全可靠的將各種采集信息和控制信息進行實時準確的可靠傳遞?；趶V泛聯結的可靠傳遞是智慧城市的信息來源的基礎，廣泛聯結如同智慧城市的“經絡”，而可靠傳遞如同智慧城市傳遞來自外界的準確“刺激”信息，是智慧城市對外界信息的準確通信。
2.3 智能處理。更加集中和更有深度計算的智能處理能力是智慧城市的基本特征之一，即利用云計算、數據挖掘、智能模糊識別等各種智能計算技術，對海量的數據進行快速、集中、準確的分析和處理，并做出智能化的控制與處理。對海量的數據，利用數據挖掘、云計算、模糊識別等智能技術對其進行智能化的處理是實現智慧城市的關鍵和標志，是智慧城市區別于數字城市的關鍵點。
2.4 人性化管理與服務。智慧原本是對人的靈性的描述，現在移植到城市建設之中，其目的是要實現城市的智能化、自動化、智慧化、人性化等，即城市像人一樣也有靈性也有智慧。當城市的運行建立在全面的感知、可靠的傳遞以及智能的處理的基礎之上時，城市也如同人一般具有了靈性和智慧——智慧城市。
3 智慧城市的要素構成
3.1 智慧城市的“軀體”：感知基礎層。感知基礎層是智慧城市的“軀體”與“感覺器官”。傳感設備在智慧城市中的廣泛嵌入形成了智慧城市的“軀體”與“感覺器官”，感知基礎層的功能是收集現實世界中發生的物理事件和數據，包含各種物理信息量、坐標信息、身份信息、聲音、視頻數據等，感知基礎層成了決定物品是否能感知、能說話的前提條件。數據采集與執行主要是運用智能傳感器技術、身份識別以及其他信息采集技術，對物品進行基礎信息采集，同時接收上層網絡送來的控制信息，完成相應執行動作。物聯網的數據采集涉及傳感器、RFID、互聯網、通信網等數據采集、二維碼和實時定位等技術。感知基礎層使整個城市有了“軀體”和“感覺器官”，整個城市既能向網絡表達自己的各種信息，又能接收網絡的各種控制命令。
3.2 智慧城市的“經絡”：網絡中間層。網絡中間層是智慧城市的“經絡”，即信息傳導系統。它將完成整個城市甚至整個國家范圍的信息傳遞與溝通，通過移動互聯網、電信網、互聯網、物聯網形成泛在化的網絡承載系統，并安全可靠的將各種采集信息和控制信息進行實時、準確、可靠的傳遞，把信息安全、快捷、可靠的送到城市的各個地方，使物體自己之間能遠距離、跨領域通信，從而實現城市之間、甚至全球范圍內的通信。網絡中間層形成了智慧城市的“經絡”，“經絡”的形成使信息傳遞有了通道，智慧城市中可靠的傳遞是智慧城市的基本特征之一，強大的網絡中間層是智慧城市可靠傳遞的保證。
3.3 智慧城市的“大腦”：智慧應用層。智慧應用層是智慧城市的“大腦”。智慧應用層對海量的數據進行快速、集中、準確的分析和處理，并做出智能化的控制與處理，完成物體信息的采集、分析、決策等功能，智慧應用層是物聯網的控制層、決策層。物聯網的最終服務對象還是人，其目的是要實現城市的智能化、自動化、智慧化、人性化等，智慧原本是對人的靈性的描述，現在移植到城市建設之中，城市也如同人一般具有了靈性和智慧。物聯網的應用服務涉及到當今生活、學習、工作的各個領域，如智慧校園、智慧醫療、智慧家居、智慧交通、智慧物流、智慧電網等。智慧應用層是智慧城市的“大腦”，智慧應用層使城市具有了靈性，實現了城市的智能化、自動化、智慧化，使城市更具有人性化和創造力。
4 結論
隨著全球范圍內智慧城市建設熱潮的掀起，我國建設智慧城市己成必然，各級政府已經把智慧城市的建設作為新一輪城市和經濟發展的重要目標和推動力。因此在智慧城市建設中我們必須弄清楚智慧城市的內涵、特點和基本要素，研究智慧城市建設發展的規律，充分借鑒全球智慧城市的建設經驗，結合各城市智慧城市發展的特點和中國智慧城市建設的特色，探討出一條可行之路，為我國智慧城市建設和發展做出貢獻。
關鍵詞：物聯網；傳感器；樓宇智能化；家庭應用
中圖分類號：TE357.12 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302(2011)09-0057-03
引言
物聯網是現代信息技術、網絡技術發展到一定階段的產物，它將各種感知技術、網絡技術和人工智能與自動化技術進行了集成。
從技術上看，物聯網就是把傳感器、傳感器網絡等相關感知技術，通過通信網、互聯網等多種傳輸網絡，并使用計算機、智能處理和自動化控制技術，將人與物融為一體的智能網絡，物聯網的架構可分為感知層、網絡層和應用層等三層。
物聯網中的感知層主要由各種傳感器及傳感器網絡構成，主要用于信息的識別和采集，是物聯網信息的主要來源；網絡層由通信網或計算機互聯網、無線局域網、衛星網等基礎網絡設施、網絡管理系統等組成，主要負責對來自感知層的信息進行接入和傳輸；應用層則根據用戶需求構建實際應用的管理平臺和運行平臺，并根據各種應用目的來設計體現相關的服務，從而實現物聯網的智能應用。
1.物聯網應用概述
互聯網的縱深發展，結合電氣自動化技術、傳感網技術、通信新技術等，便出現了物聯網。物聯網是繼計算機、互聯網、無線通信技術之后的一次信息技術革命。物聯網能把無處不在的末端設備和設施，通過各種無線、有線的通訊網絡進行互聯互通，從而形成無所不有的龐大網絡，以實現實時數據采集、遠程監測、全球定位、調度指揮、安全防范、聯動報警、遠程控制等管理和服務功能，最終實現信息無處不在和智慧地球的目標。
物聯網時代的到來，使人與物、地球、建筑等聯系到一起。小到家用電器，大到汽車、建筑物，都可以通過網絡進行信息交換和相互影響及控制，物聯網可以改變人們的生活和工作方式，因此，物聯網技術將帶來劃時代的技術革命。
“十二五”期間，物聯網的應用領域主要分布在智能交通、智能物流、醫療衛生、智能家居、智能電網、公共安全、環境保護等領域，其中智慧城市的建設是我國城市發展與轉型的重要內容之一。
2.智慧城市
智慧城市首先是把城市及其公共服務功能(如電子支付、智能交通、智能電網、智能醫療、智能家居等涉及百姓生活的重要內容)作為突破口，其次是現有產品升級換代(如智能手機、物聯網家電等多方面)。物聯網發展正逐步把人與人、人與世界聯成一張智能網絡，從而改變城市管理和城市人群的生活模式。
利用各種傳感器網絡，可以進行城市設施管理，及時掌握電力供應、地下管網、道路、停車場等設施的運行狀態，出現異常情況時，可及時利用智能網絡進行相關部門之間的聯絡和協同處置。
利用城市環境系統可以實時查詢氣象、交通等方面的信息，可以根據空氣污染監測系統，自動開啟道路灑水系統；也可根據城市水系統的監測報警，迅速啟動相關治理方案和相關環保設施。
通過智能交通系統可以提高城市交通效率和交通安全水平。智能交通一般包括智能交通信號控制系統、公交信息系統、公共停車信息系統、集成控制中心等，并可與其它相關系統聯網。利用智能交通系統可以提高路口通行效率，方便的了解停車位信息。也可以制定最優交通線路，進行實時導航，提醒司機減速慢行等。
利用城市安全系統可在街頭和道路上安裝智能視頻監控裝置，以進行人臉識別和車輛識別等，也可以向警察發出報警信息，預防和阻止犯罪。利用城市火災監控網絡，可以提高火災監測自動化水平，提高防火、救火效率。
3.智能樓宇管理
現代建筑技術與計算機、物聯網技術相結合所出現的智能建筑(包括智能大廈、智能小區)在世界各地迅猛發展。智能建筑提升了建筑物的功能，改善了環境，能適應高效率管理的要求。其優勢主要體現在信息通信、安全防范、辦公自動化、建筑設備自動化和高效管理等方面。智能樓宇能夠在節能降耗的基礎上，提供安全、舒適、信息通暢的工作和生活環境。
智能樓宇的安全性主要由安全防范等系統來實現。包括出入口控制系統、視頻監控系統、防盜報警系統、火災報警與消防聯動系統、廣播系統、停車場管理系統等。
人居的舒適性主要由樓宇設備自動化等系統來保證。包括供配電與照明系統、電梯、空調與供熱系統、給排水系統、電視系統、背景音樂系統和多媒體音像控制系統等。
智能樓宇的信息通暢主要由智能化信息系統來實現：綜合布線系統、智能控制系統、通信網絡系統、智能辦公系統、物業管理系統等。用于向用戶提供高效、安全、可靠的信息通信服務。
建立智能化大廈，可對大樓內的機電設備者統一管理和協調控制，使樓宇中各類設備的運行、保養、維修更趨自動化，使物業管理更加科學化。并能實現能源的科學和合理消費，達到節能降耗、降低成本的目的，以最終提供先進的信息處理能力，構建樓宇內舒適、安全和高效的辦公環境。
4.智能化小區
目前，智能化住宅小區已逐漸得到人們的認可。智能化小區綜合應用了計算機技術、通信技術、自動控制技術等，智能化小區主要由綜合通信網絡、綜合信息服務系統和家庭智能控制系統、小區安全防范系統、物業管理系統等組成。當然，也包括綜合布線系統，保安監控系統，有線電視系統，電度表、水表、煤氣表三表計量抄表系統，小區信息系統和車位引導停放系統等。
目前的智能化小區主要應具有的功能包括住宅小區全面的公用設施監控管理措施和安保、防災措施，并應具有高度的信息通信能力和信息化的社區服務管理能力，能夠為小區住戶提供多媒體信息服務。相比傳統小區，其功能應更加強大和細致，生活更加舒適便利。目前，物聯網技術在智能化小區方面的應用已經卓有成效。利用物聯網技術可以建立一個安全、舒適、和諧的智能化的小區居住環境，而且市場發展前景巨大。
5.智能家居
物聯網是從信息化、自動化走向智能化，或者說是具有智能化的自動化。物聯網“十二五”規劃已經出臺，其中智能家居占有重要的地位。
智能家居產品融計算機網絡系統、網絡通訊技術和自動化控制系統于一體，可通過有線或無線網絡，將各種家庭設備組合成智能家庭網絡，以實現自動化，同時可實現更智能的家庭安防系統，并可實現對家庭設備的遠程操控，提高了家居生活的舒適度，并能為家居環境提供全方位的信息交互功能。
所謂智能家庭，其實就是家庭自動化。安全防范是智能家庭的第一要求，它主要由防盜、防劫、防火、防燃氣泄漏、緊急求救等項目組成；其次，還要求家庭環境更加環保、節能、舒適，家庭設備運行更加智能化；再次，家庭信息化、自動化程度更高，所有家電都實現智能化，并可與人進行信息交互，包括節目點播、節目互動、游戲、娛樂等信息服務。智能家庭系統的主要子系統有：智能家庭控制管理系統、電力及照明控制系統、家庭環境控制系統、安防系統、信息網絡系統、背景音樂及多媒體娛樂系統等。例如可以實現智能門禁控制、安防報警、網絡視頻監控、智能照明控制、家電智能控制和遠程控制、溫濕度空調智能控制、智能廚衛環境控制、水電氣自動抄表、網上購物、網絡辦公、遠程教育和醫療、智能家庭用品管理等。
智慧街區概述
智慧街區旨在通過透明、充分的信息獲取，廣泛、安全的信息傳遞，高效、智能的信息處理，有效提高各街道辦管理效率，使街道居民能享受到主動、智能、貼心的服務。其主要包括電子政務平臺、街道智能管理系統和公共服務平臺，其中，電子政務平臺主要實現街道辦事處工作處理與流程優化，街道智能管理系統通過信息手段完成街道智能化管理，公共服務平臺提供惠民便民的實事辦理與社區服務。三大系統并非獨立存在，而是相輔相成，數據共享，協同完成街區政務、民務。因各街道辦的政務管理模式各自不同，本文不予討論，只關注更具普遍意義的，街道智能管理系統和公共服務平臺。
智慧街區管理平臺描述
街道智能管理系統屬街道一體綜合管控系統，它集區域監控、應急指揮與平臺化管理為一體，提供全方位街道管理。系統通過監控、城管通等手段提供數據支持，通過應急指揮中心進行緊急事件調度處理，通過管理平臺進行事件綜合管控。現場情況通過網絡傳輸到管理中心，使政務管理者可及時多維（視頻、文字、照片、地理信息）了解現場情況并快速做出判斷，反饋現場執法人員進行相應處理，或與電子政務平臺進行交互，協調相關上級部門做出處理，不但為公務執法提供有效執法證據，且為上級領導政務督辦提供有效管理途徑。
區域智能監控覆蓋是對街道重要場所進行實時智能監控的基礎，街道辦管理部門可通過它獲得有效數據、圖像、聲音和報警信息，對突發性異常事件的過程進行及時監視和記憶并預警，用以提供高效、及時地指揮和合理布置有限警力、處理案件等。主要應用于協助街道辦管轄內城管、綜治、武裝、交管等各執法部門進行執法。
1.監督指揮中心
中心設置在街道辦事處，主要完成應急指揮、重大事件現場督辦功能，主要涵蓋GIS地圖、DID顯示系統和城管通。
2.GIS地圖
根據地理資源庫、智能監控系統攝像頭信息點位，建立GIS地圖。使指揮中心人員直觀了解街區內事件，快速定位發生地點。
3.DID顯示系統
顯示街區所有監控圖像，街區GIS地圖及顯示街區相關軟件。
街道管理信息平臺
1.街道管理信息平臺
街區管理信息平臺是對資源數據信息進行采集、分析、整合的綜合利用工具。完成街道綜合管理，包括治安管理、車輛管理、環境管理等管理項目，完成數據統計上報。全面支撐街區管理和服務工作，積極推進街區居民委員會內部管理電子化，減輕工作負擔，提高工作效率。
2.城管通
城管通基于移動通信網絡、城管通手機和管理平成街道辦綜合管理，主要包括表格圖片等資料報送、區域定位管理等內容。城管通終端通過接入到無線網絡中，訪問監督中心數據庫，完成表格、圖片、照片、報告等相關資料的上報或傳送，同時，與GIS系統結合，可獲取管理人員準確位置，實時了解區域狀況。
公共服務平臺
公共服務平臺主要包括居民政務服務和便民服務兩大部分，前者以縮短辦事時限和提高辦事效率為根本，主動為民辦事，著力建設快速、高效、透明、優質的政務便民服務環境；后者提供各類與居民生活息息相關的集辦事、生活、學習、娛樂于一體的一站式惠民信息服務。
政務服務
政務服務主要幫助街道居民通過多種渠道快速辦理相關社區服務事宜。包括街道實事網上辦、移動服務和觸摸屏終端。
1.街道網上辦事
就街道居民關心的教育、勞動保障和公用事業等領域，匯總于街道辦網站，提供多項服務事項，讓社會公眾體會街道辦網站的實際作用。主要包括生育收養管理、衛生保健管理、社會保障管理、公用事業信息管理（供水、供電、燃氣、供暖、環境信息）、保險管理、勞動保障管理、人才信息管理等。
2.移動服務
通過短信交流方式完成街道辦與街道居民應用溝通，主要包括相關法規政策、通知、信息（就業信息、就學信息、就醫信息）、節日問候、市民投訴，且在處理投訴事件過程中可實現三大子系統協同作業，降低事件處理時間，提高辦公效率。主要應用于民政、文衛宣傳、等部門。
3.觸摸屏終端
觸摸屏終端設置在街道辦事處，主要服務于家里上網不方便或對辦事流程不清楚的居民，這些居民可到街道辦事處觸摸屏終端完成相關事宜的辦理。
便民服務
1.便民信息
便民信息主要為街道居民提供相關服務信息，包括居委會信息、家政服務機構信息、裝修服務機構信息、醫療保健機構信息、餐飲服務機構信息、預警信息、應急自救常識、住房信息、交通信息等惠民信息。
2.LED
通過LED屏幕為街道居民提供相關便民信息，包括便民通知、文化交流、便民廣告等信息。主要應用于民政、文衛宣傳等部門。
總結
互聯網；物聯網；NB-IoT
In this paper， according to the technical features， networking methods， and potential application scenarios， we point out the key problems of narrowband Internet of things （NB-IoT） ， such as the data security and transmission reliablity for NB-IoT， the evolution of the NB-IoT to wideband IoT（WB-IoT）， and the coexistence of low， middle and high data rates for IoT devices. The multirate devices are proposed as the direction of NB-IoT research in the next stage.
Internet； IoT； NB-IoT
1 物聯網的起源
物聯網（IoT）是在互聯網基礎上延伸與擴展的一種網絡，通過信息傳感設備（例如無線傳感器節點、射頻識別裝置、紅外感應器等）按照事先約定的協議，將世間萬物與互聯網連接起來，并進行信息的交換和通信，從而實現智能化識別、定位、跟蹤、監測控制和管理[1-2]。IoT包括兩個主要方面，即物與物之間的信息交互和人與物之間的信息交互。IoT通?？梢苑殖?層，即感知層、網絡層和應用層[3-4]。感知層通過實時感知，隨時隨地對物體進行相關信息的采集和獲取，并將收集到的物理信息傳送至網絡層；網絡層通過將物理世界接入到信息網絡，進行安全可靠的信息交互和共享；應用層則對感知信息和數據進行相關分析和處理，以實現智能化決策和控制。時至今日，IoT迎來了新的發展機遇和浪潮，極大地推動了智能交通、智能家居、智慧醫療以及智慧物流等行業的快速發展，成為社會發展的重要動力，由此可能引發新一輪的工業革命[5]。
2 NB-IoT概述
2.1 NB-IoT的發展背景
近年來，IoT發展迅速，世界萬物都可以通過互聯網相互連接，其中包括一些高速率業務（如視頻類業務等），以及一些低速率業務（如抄表類業務等）。據不完全統計，低速率業務占據IoT業務的67%以上，且低速率業務還沒有良好的蜂窩技術來提供支持[6]，這也意味著低速率廣域網技術擁有巨大的需求空間。在IoT不斷發展的同時，IoT通信技術也日趨成熟，其中廣域網通信技術的發展尤其明顯。廣域網通信技術按頻譜是否授權可以分成以下兩種類型[7]：
（1）非授權，如Lora和Sigfox等；
（2）授權，3GPP制訂的蜂窩通信技術，如2G、3G、4G，以及基于4G演進而來的長期演進（LTE） CAT-NB1，也稱為窄帶物聯網（NB-IoT）技g[8]。
綜合來說，NB-IoT具有迫切的市場需求，同時也具備良好的通信網絡支撐，因此擁有廣闊的發展前景。
2.2 NB-IoT的關鍵技術
本小節簡要介紹了NB-IoT相關的主要內容，著重從以下4個部分來介紹。
（1）NB-IoT主要技術特點
如表1所示，NB-IoT是在LTE基礎上發展起來的，其主要采用了LTE的相關技術，針對自身特點做了相應的修改。
NB-IoT的物理層，射頻帶寬為200 kHz，下行采用正交相移鍵控（QPSK）調制解調器，且采用正交頻分多址（OFDMA）技術，子載波間隔15 kHz；上行采用二進制相移鍵控（BPSK）或QPSK調制解調器，且采用單載波頻分多址（SC-FDMA）技術，包含單子載波和多子載波兩種。單子載波技術的子載波間隔為3.75 kHz和15 kHz兩種，可以適應超低速率和超低功耗的IoT終端。多子載波技術的子載波間隔為15 kHz，可以提供更高的速率需求。
NB-IoT的高層協議（物理層以上）是基于LTE標準制訂的，對多連接、低功耗和少數據的特性進行了部分修改。
NB-IoT的核心網基于S1接口進行連接。
（2）NB-IoT的頻譜資源
IoT是未來通信服務市場的核心增量用戶群，中國四大電信運營商對NB-IoT的發展都很支持，各自都劃分了NB-IoT的頻譜資源，具體如表2所示。其中聯通已經開通了NB-IoT的商用網絡。
（3）NB-IoT的部署
根據NB-IoT立項中RP-151621的規定，NB-IoT支持3種部署場景。如圖1所示，NB-IoT所支持的3種部署場景分別是[9]：
?獨立部署，即stand-alone模式，利用獨立的頻帶，與LTE中的頻帶不重疊；
?保護帶部署，即Guard-band模式，利用LTE頻帶中邊緣頻帶；
?帶內部署，即In-band模式，利用LTE頻帶進行部署。
（4）NB-IoT的組網
NB-IoT組網如圖2所示，主要分成了如下所述的5個部分。
?NB-IoT終端：支持各行業的IoT設備接入，只需要安裝相應的SIM卡就可以接入到NB-IoT的網絡中；
?NB-IoT基站：主要是指運營商已架設的LTE基站，從部署方式來講，主要有上面介紹的3種方式；
?NB-IoT核心網：通過NB-IoT核心網就可以將NB-IoT基站和NB-IoT云進行連接；
?NB-IoT云平臺：在NB-IoT云平臺可以完成各類業務的處理，并將處理后的結果轉發到垂直行業中心或NB-IoT終端；
?垂直行業中心：垂直行業中心既可以獲取到本中心的NB-IoT業務數據，也可以完成對NB-IoT終端的控制。
2.3 NB-IoT的相關應用
根據NB-IoT的技術標準，NB-IoT所支持的相關應用具有以下幾個主要特點。
（1）低速率屬性
通過前面的相關介紹可知，NB-IoT主要是為了解決IoT中低速率業務而提出的。NB-IoT采用了低階調制，低速率也是其主要特征。
（2）高時延屬性
NB-IoT具有很強的覆蓋能力。為了實現高可靠的廣域覆蓋，NB-IoT網絡中的數據傳輸可能需要進行多次重傳，從而導致較大的通信時延。當前NB-IoT標準設想的數據傳輸時延可能會達到10 s。
（3）低頻次屬性
顧名思義，低頻次就是指單位時間內業務數據傳輸次數不能過于頻繁。過于頻繁的數據傳輸不僅會增加IoT終端的功率消耗，也會對NB-IoT網絡時延提出更為嚴苛的要求。
（4）移動性弱特性
由于NB-IoT對終端功耗有很高的要求，NB-IoT Rel-13標準中不支持連接狀態的移動性管理，包括相關測量、測量報告、切換等，以達到節省終端功耗的目的。
2.4 NB-IoT的用場景
隨著IoT通信技術的快速發展，尤其是NB-IoT技術日趨成熟，IoT技術將不斷滲透到各行各業。NB-IoT技術正飛速走進人們的生活，其支持的應用場景如下：
?智慧市政，包括水、電、氣、熱等基礎設施的智能管理；
?智慧交通，包括交通信息、應急調度、智能停車等；
?智慧環境，包括水、空氣、土壤等實時監測控制；
?智慧物流，包括集裝箱等物流資源的跟蹤與監測控制；
?智慧家居，包括家居安防等設備的智能化管理與控制。
3 NB-IoT發展面臨的潛在
問題
NB-IoT發展過程中可能面臨以下兩類主要問題，即數據安全與傳輸可靠性問題，以及NB-IoT向寬帶物聯網（WB-IoT）的過度演進。
3.1 數據安全與傳輸可靠性
NB-IoT發展中面臨的IoT數據安全與傳輸可靠性問題可能由兩方面引起：一方面是來自NB-IoT網絡外部的攻擊和竊聽行為，另一方面是NB-IoT網絡內部的信號干擾。
如圖3所示，NB-IoT網絡進行數據信息交互時，可能會面臨外部用戶的惡意攻擊，從而降低網絡信息傳輸的成功概率。隨著惡意攻擊行為的增加，NB-IoT網絡信息交互的中斷概率會隨之上升，這也將導致數據重傳次數的增加，從而加重NB-IoT網絡的通信負擔，甚至可能會導致網絡的癱瘓。
從功耗的角度來看，NB-IoT網絡設備需要具備很長的網絡生存周期，然而重傳次數的增加也會降低NB-IoT終端設備的生存周期。此外，從信息安全的角度來看，當NB-IoT網絡進行信息交互的同時，還可能存在惡意竊聽行為，這將破壞數據信息傳輸的安全性。并且隨著網絡信息重傳次數的增加，數據信息的安全性也越容易遭受到破壞。概括來說，外部用戶的惡意攻擊和竊聽行為不僅降低了NB-IoT網絡信息傳輸的可靠性，也將惡化NB-IoT網絡信息的安全性。
此外，NB-IoT終端設備的增多也會消耗更多的LTE資源塊。隨著NB-IoT網絡的演進發展，海量的接入設備可能會導致NB-IoT網絡面臨嚴重的同頻干擾問題，這也會顯著降低NB-IoT網絡信息傳輸的可靠性。
3.2 WB-IoT演進問題
根據當前的統計數據分析，IoT網絡中67%以上的終端設備都具有低速率屬性。然而，隨著社會經濟的發展，IoT網絡中終端設備的速率需求也將發生變化，進而可能會出現低速率、中速率，以及高速率并存的應用場景，這也就導致當前的NB-IoT網絡不能滿足將來IoT設備的異構需求。由于IoT網絡對終端設備具有嚴格的功耗限制，現有的蜂窩網絡可能無法滿足未來IoT網絡發展的相關需求。因此，WB-IoT的需求也將越來越迫切。
4 結束語
工業4.0時代，各行業對智慧化及產業轉型升級的需求越來越迫切。NB-IoT技術應運而生，它是基于蜂窩網絡的通信技術，具備廣域覆蓋、海量接入、低功耗等特征。隨著NB-IoT對行業的不斷滲透，生態體系的不斷完善，會給社會帶來深遠的影響。此外，隨著社會的不斷發展，IoT設備的速率需求會由以低速率為主轉向低、中、高速率共存。低速率的NB-IoT技術將主要應用于對通信時延低敏感的市政應用，而智能停車網絡等大規模應用則需要相對較高的數據速率及較低的容錯率以避免事故的發生。同時，更多的IoT應用在不同的時間和地點也都有著不同的速率要求。因此對于多速率IoT設備的研究將會是NB-IoT發展的重點方向之一。
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