物联网技术在智慧城市建设应用中的难点与疑点

物联网技术在智慧城市建设应用中的难点与疑点

本文由本人发表《中国安防》第141期-2017年7月刊智慧城市栏目

徐建明@佳都科技

18971024137

[email protected]

一、   引言

“物联网”概念首先由美国麻省理工学院（MIT）自动识别实验室于1999年提出。世界上万事万物，小到钥匙、手表、手机，大到汽车、楼房，只要嵌入一个微型射频标签或传感器，通过互联网就能实现物与物之间的交互，从而形成一个无所不在的“物联网”，“物联网”作为新一代信息技术的组成部分，作为“物物相连”的互联网，通过射频识别RFID，红外感应器IR，全球定位系统GPS，压力/温度/湿度/浓度传感器等信息传感设备与互联网相连接，进行信息交互通信，以实现智能化识别、定位、轨迹跟踪、监控和管理的新技术。

国内“物联网”技术广泛地应用于城市规划、公用交通、通信、公交、公安、城市管理、地下综合管网的方方面面。山东潍坊市、北京东城区、湖北武汉市、广州天河区等地的“物联网”技术已经广泛用于社会安全立体化防控、行业管理效率提升、民生服务智慧应用中。随着全国各地新型智慧城市建设的如火如荼，各地的智慧城市建设从其顶层设计和总体规划阶段开始就以从互联网+、云计算、大数据、物联网这四大抓手来开始构建夯实智慧城市的基石。

以广东省为例，广东省人民政府办公厅出台了粤府办【2013】51号文，明确提出了要求各地级以上市人民政府，各县市区人民政府，省政府和各部门、各直属机构必须按照《广东省物联网发展规划（2013-2020年）》进行实施，并在指导思想中明确提出以加快物联网产业集聚为重点，加强统筹规划，创新服务模式，优化发展环境，全面深化物联网在广东省经济社会各领域的应用，着力打造珠三角世界级智慧城市群，建设“智慧广东”。在具体举措方面，广东省通过实施“宽带广东”工程完善物联网通信基础设施，加快物联网公共支撑平台建设构建智慧城市群的珠三角“广佛肇”，“珠中江”，“深莞惠”三大物联网产业核心圈。物联网已经从一个新兴技术华丽转身成为一个促进经济、拉动内需、产业结构调整、城市管理必备的支柱产业。智慧城市的规建实施运营维护流程中已经离不开物联网的小小传感器，君不见，共享经济浪潮下的滴滴快车、摩拜单车、OFO小黄车等即停即走已经成为了广州市民解决最后一公里的出行必备，君不见水电煤气宽带公交卡这些生活方式都以扫码方式、NFC接触方式与我们的钱包挂钩，让我们不带钱包一个手机解决吃喝玩乐，衣食住行。没错儿，您没有穿越，这就是现实中的智慧城市生活一瞥。正是有了物联网技术、产业、行业应用的不断发展，与智慧城市体系中的其他民生服务大数据、互联网+政务服务、云端支付产生了生态化学反应，才逐步让智慧城市的行业发展、居民生活产生了飞速的进步，呈现出美丽的篇章。

二、   物联网技术在智慧城市应用中的现状与优势

智慧城市是以物联网、云计算、大数据为主的新一代信息技术全面应用的体系，是城市信息化发展的更高阶段。智慧城市是通过互联网无处不在的城市智能化传感器连接起来形成的“物联网”，实现对物理城市的全面感知；是利用云计算、大数据技术对感知信息进行智能处理和分析，实现网络数字城市与物联网的融合，发出指令，对政务服务、民生环境、公共安全等内在各种需求做出智能化分析和辅助决策支持，智慧城市是城市全面数字化基础上建立的可视化和可测量的智能化城市管理和运营。即“数字城市+物联网+云计算=智慧城市”。智慧城市是从数字城市基础上发展而来的，是数字城市的升级版，实现智慧城市，数字城市和物联网的结合是一个必经的阶段。

物联网已经走进了我们的生活，物联网的运用极大的改善我们的生活，比如，运用物联网，就可以在办公室中操作家里电器的运行。只要按下相关操作按钮，您家需要的开启的灯就会一个接着一个打开，窗帘也可以慢慢拉开，电视开启到您需要的频道，空调可根据您设定的温度开启。您下班还没有到家，家里的米饭已经煮熟，洗澡的热水已经烧好，您喜爱的电视节目已经在播放。再比如，您准备出门，如果您是有车一族，如遇到道路拥堵，道路提示系统会自动向车主预告拥堵路段情况、推荐出行最佳路线。如果您乘坐公交车出行，通过查询该系统，您可以详细掌握每辆公交车的运营状况，并可通过定位系统准确了解下一趟公交车到达您所在车站需要的时间，还可以通过系统查询，了解最佳的公交换乘方案。再比如，您去超市购物，等您把购物车推到收银台上，您仅需在一个小扫描器旁停留片刻，推车中的所有商品就会自动清点完成，总价和单价都会列在电脑屏幕上。

物联网技术还可以广泛运用在智能交通（公路、桥梁、公交、停车场等）、文物古迹保护、现代物流管理、食品安全控制、零售业及数字医疗等领域。物联网技术还可以自动检测并报告公路、桥梁的健康状况，可以通过可视化手段提示表面超载的车辆经过桥梁、也可以根据光线强弱情况，对路灯开启进行自动控制。通过物流商品中植入的传感芯片，从商品的购买、生产制造、到物流运输、售后服务等环节都能准确无误的被感知和掌握。

北京市东城区以信息化推动城市管理创新，首创了“万米单元网格化城市管理新模式”。这种网格化城市管理模式，应用并整合了智慧城市相关技术，采用“万米单元网格化管理法”和“城市部件管理法”相结合的方式，通过“城管通”上报案件，物物相连，实现城市管理空间精细化和管理对象的精准定位。按照网格划分原则，将269平方千米建成区分解成多个单元网格，运用监督员手中的“城管通”这一物联网传感器，对综合城市管理问题进行监督、发现、上报、通过市级智慧城市管理系统对这些涉及到的“人、地、物、事、组织”进行立案派遣，与市级、区级、办事处二、三级平台联动，形成城市管理案件处置网络，基本实现了城管工作全时段、全方位、全覆盖的管理和监控。

广州市天河区利用物联网技术，在作业清扫车、晒水车、渣土清运车上及环卫工人安装GPS定位传感器，通过定位监控系统上传数据，监督智慧平台可获取有关车辆、人员相关信息；可了解作业时间、作业次数、作业速度是否符合相关规定；根据车辆、行人工作路线、行走轨迹对环卫作业情况进行实时监控；按路段、车辆及洒水、机扫、清洗等不同的作业类型实施统计工作量、反映工作进度；对相关车辆作业过程和作业结果进行考核，还可以完成对环卫业务部门、中转站运转情况考核，对渣土车、餐厨垃圾及渣土运输公司的绩效考核；系统还可按时间段查询车辆、人员历史归集，可进行轨迹回放；甚至可查看车辆开启和关闭开关时间。智慧天河建设在智慧环卫子系统的建设可见一斑，通过建设环卫、保洁相关作业车辆管理子系统，为市容环卫机械化作业提供规范化、精细化、数字化管理，实时监控车辆作业过程，自动形成作业车辆评价。

由此可见，物联网技术在智慧城市应用建设中展现出以下优势，第一，物物互联的全覆盖，使得城市部件的联网运营使用管理成为可能，物联网技术有着多样化的表现形式，有需要电池供电的RFID射频技术，解决条形码，二维码的数据采集准确性、唯一性问题，从而形成海量数据汇聚的基础，也有不需要电力供应/电池供电的传输技术NFC，可以有效应用在公交卡、感应式接触式的数据传输。第二，物联网技术能够有效的延伸云计算和互联网的触角、形成智慧城市“毛细血管”般的感知网络的基础。第三，物联网技术在智慧城市应用中可以准确提供实时动态流动流向的数据，特别是运用在物流运输，危化品管理等应用的时候可以准确的获取温度、湿度、浓度、压力等关键指标。第四，物联网技术有小型化、微型化的特点，能够与采集终端设备和穿戴服饰进行结合应用，形成如电子手环、眼镜应用，甚至可以与各种物体如房屋、开关、门、景观装饰物进行结合应用，能够以微型的体积穿梭在市政管廊、水管线缆内、洞穴深坑里、积雪深水下、高温高压旁等不适合人类进入的场景和地点。第五，物联网技术有其通配性，能够很好的与互联网各类应用协议，工业机床的各类接口进行对接，很好的展现其主动感知、动态实时数据传输、应用兼容特性。

三、   物联网技术在智慧城市中的应用难点与疑点

物联网技术仍然在日新月异的发展中，在智慧城市中的应用依然存在其难点和疑点。我们以智慧城市建设中的智慧交通项目为例来进行阐述。

现有的RFID交通应用项目存在的问题主要有以下方面：一是单一服务和单一功能的工具型低级应用模式。应用系统的价值链单一短小。应用成本高昂，社会化应用程度低。比如南京车辆的管理，上海世博车辆出入管理的应用都是区域性的、工具性的应用。如何为多个领域的用户提供社会化服务？这些在国内目前还没有前例。公安业务需求中，公安信息管理系统的现状就是普遍存在的共性问题是：信息资源范围不全、信息的适时性差、信息的资源共享范围小、信息系统智能化程度低、精准化管理程度低、缺乏电子支付的系统。其他行业的业务需求中，现有各行业、单位缺乏有效的机动车管理和服务手段：比如保险行业不能有效防止假骗保单、汽车租赁行业不能对车辆违章行为进行全过程的监控、企业事业单位缺乏对公车私用的有效管理。因此，迫切需要建立以涉车驾驶信息的新一代RFID监控管理系统。

传统视频技术为基础的传统智能交通在公安、交通管理中发挥着不可替代的作用。但是视频识别技术依托汽车固有的号牌作为信息源采集，由此带来汽车身份采集上较大的局限性。

在采集识别精度方面存在多种无法全面抓牌的实际情况。比如车牌污损，天气影响，当车辆排队进行时，车间距太小，大车遮挡后面的小车，车队排队时滞留在检线上无法达到识别。从系统整体效能的角度，希望能够有新的技术手段进行完善。

基于物联网智能交通信息技术系统，这是以汽车数字化标准信源为基础。对于城市交通路网、出入卡口全面建设信息采集基站，对机动车配备车辆电子信息卡，兼容已有的智能交通系统建设的物联网感知交通公共信息服务平台工程，为公安、交通管理、保险等多行业提供涉车涉驾信息资源的深度开发和利用。形成以运营商为主导的各职能部门之间的资源共享、联合服务的社会化服务模式。

技术手段首先是射频识别技术。与视频识别技术相结合，并利用地磁感应线圈、以微波地磁、激光传感器技术作为补充，对于车辆的治安防空实现精准化的管理。这里有一个激光传感器，主要是容量、车辆的描述，测速的辅助。这是RFID技术，我们现在用的是基于18000-6B协议的无源陶基型汽车专用电子标签。它支持在自由交通环境下对车辆的可靠识别。汽车专用的RFID标签具有全球唯一ID号，无法伪造，这样就杜绝了假牌，套牌存在的可能。也可以实现在120公里的状态下可靠识别。我们现在用协议是在过渡时期使用，后面我们将致力于自主知识产权，为我国的车辆建立一个自主信息支撑体系。信息卡的安装方式。对于资源性的应用，它的特点就是芯片存储的有效的信息。

难点实现是实现了在5.5米高对车辆自由流、高速度、大容量的读写能力。应用了RFID，视频识别，地干线圈、地磁传感，激光探测等多技术识别机制。对车辆实行精细化管理。感知信源包括车辆电子信息卡，物理车牌，驾驶员，路网环境，车辆的其他信息等。基站集群包括：RFID基站，双模识别基站、手持式基站，车载式基站，公安专用基站等等。网络传输：要由公安专网（有线网络无线网络），必须通过公安安全接入平台来实现和运营系统网络的互通。应用服务包括：公安服务（指挥调度、治安管理、治安管理）、商务服务（保险行业、城建系统、交通系统、税务系统、公司用户、环保行业、个人用户），信息公共服务平台、应用服务系统管理平台。同时在整个体系上，我们要对整个物联网进行安全和运维保障系统，对于物联网也是非常的重要，对于物联网也是要对它进行一个大的安全体系设计。公网的数据与公安网的数据，两者之间通过公安网的安全接入平台进入。这里有严格的准入体系。

这样基于物联网的大框架体系就比较全了。这是基于物联网体系的安全体系框架的设计。以前我们都没有这样一个规范化的手段，安全体系的设计，导致一些不安全。这里我们就有了总体的安全设计，包括通过互联网体系的框架设计，信源层的安全，基站系统的安全，还有应用的安全。应用里面是针对用户鉴权，SSL、VPN、CA认证，应用防火墙。网络安全是安全入侵控制，安全访问控制。对于系统的安全，有病毒防护、安全加固、安全检测、安全审计，我们对整个大的系统还要进行管理运维，对于这个系统总的系统安全涉及到方方面面，这么多的设计都是为了保障我们系统的安全。

智慧交通系统中公安交警模块的服务功能中展现物联网技术是比较集中的。这里面从大的方面包含了治安管理、指挥调度、交通管理。治安管理里面有基站采集、数据库，卡口的管理，黑名单的拦截，指挥调度，交通管理，电子车牌的监控，尾气查询等等。还可以对三种车辆进行一些重点的布控，套牌车的管理，被盗抢车、事故车的跟踪监控。出租车：出城自动登记、双卡匹配，无驾驶证提示功能；公交车：出勤率统计、调度管理、时间调配；装载危化品的运输车辆：形势线路管理，轨迹追踪。对于油罐车这样的危险品车不允许在一般的隧道里行驶，要对他进行路线的管理。黑名单的检测。怎么来具体的实现对套牌车的管理，视频抓拍车辆是RFID系统车，但是没有RFID车辆信息，被列为套牌车，然后列入黑名单进行处理。被盗抢车、事故车跟踪监控。通过推断被盗抢车辆、事故车辆的时间、地点、并与车辆历史记录相吻合，可列为黑名单车。出租车的管理，对于出租车车主的保护以及对客人的安全保护。同时出租车牌照与运营证都要合法，但有案情没有结清的，给予报警提示。出租车牌照已推移或拍照被吊销的，列为嫌疑并报警。装载危化品的运输车辆的管理，流量的采集可以实现更精确的管控功能。对所有的车辆都可以提供这样的信息服务。包括车辆超速、套牌车管控、肇事逃逸管控等管理。

通过基于物联网的改制之后的系统，影响整个警务机制。以信息化带动警务现代化，实现大整合、高共享、流程和的工作模式，信息资源一点采集全局共享，提高跨部门协同作和破案方芳能力固化警务运行机制的改革。物联网应用之前是孤岛管理，人工查验，事后追踪。应用后，是大整合、高共享、流程和的工作模式。是网络化治安防空，事前预警，跨部门的协同作战。

我所在的佳都科技物联网团队将RFID技术应用于车、人、物管理三个方向。承担了多项智慧城市物联网应用落地的项目。利用自主创新的汽车数字化标准信源技术，重点应用于涉车、驾驶领域。该技术已经广泛应用于上海、南京、重庆、兰州市等区域。并自主研发了RFID标签、天线、读写器、智能监控箱、智能检测柜、车载系统、RFID中间件等系统产品。物联网技术在智慧城市建设中的应用案例

四、   物联网技术在智慧城市应用中的发展趋势与前景

智慧城市应用的逐步发展，物联网技术也在深化应用中产生了新的变形，我所在团队佳都科技是做视频监控作为智慧城市建设切入点的，随着视频结构化技术视频大数据技术的不断沉淀，也让团队的物联网技术得到了新的结合发展，在业内提出“视频物联网”这一产业定位，即把视频作为物联网感知的重要单元，强化视频在物联网建设中所发挥的重要作用，并融合了物联网、云计算等技术应用，视频物联网的定位致力于积极打造广州市物联网产业集群及促进广州智慧城市建设。

视频物联网遵从物联网跨区域、大集中、分层级的架构体系，融合了数据监控、视频监控等多种业务模式，秉承电信级系统设计思路，在终端层面、网络层面、平台层面、应用层面、交互层面进行了深度的技术和业务融合。视频物联网重点提供面向平安城市、无线城市、智慧金融、智能交通、数字校园、智能水利、企业智能园区、节能环保等领域的整体解决方案，助力智慧城市建设。

物联网的核心价值体现在应用上，以视频为核心的物联网应用将是物联网未来发展的重点，也是打通工业化和信息化“任督二脉”的利器，将在转变经济增长方式、推动产业升级、构建和谐社会、保障民生等发面发挥重要作用，成为经济社会绿色、智能、可持续发展的关键基础和重要引擎。

佳都科技致力于智慧城市建设，定位以视频物联网为主导，通过多种方式在技术引进和行业应用上积极布局，上市后大力拓展了安防领域的技术和业务，并取得了重大突破和提升。公司一方面通过资本市场加快完成行业布局，重点在电信、公安、金融、交通、铁路、水利等行业打造视频物联网应用，行业应用是公司业务发展重点。如参股重庆云从科技，收购佳众联进入金融安防领域、收购华之源进入智能交通和铁路运维监控领域，另一方面在技术上，将集团本部与各下属公司研发资源进行整合，形成以IPC网络高清、数字高清为引擎，以云监控、数据监控、移动互联为助推器的技术布局，并以融合监控为核心研发理念，打造面向行业应用的监控云管理平台，构建新一代安防技术优势。这些行业化的布局为打造视频物联网奠定了坚实的基础，为智慧城市建设积累了技术和应用的基础。

视频物联网能够提供涵盖感知、采集、网络、平台、应用的全线视频监控、数据监控、移动互联、一卡通等产品和行业应用解决方案，为智慧运维、智慧城市、智慧金融、智慧交通、智慧水利、智慧园区等各行业应用提供一站式服务。佳都科技充分发挥上市公司的资本杠杆，做大做强视频物联网产业，发挥现有投资并购企业的行业优势和技术优势，整合资源，形成规模优势、技术优势、服务优势，打造视频物联网领军企业集团。为建设智慧城市注入更多的营养液，助力成长。

通过以上举例说明，我们从中窥一斑而见全貌，可以看到物联网技术在智慧城市应用中的发展趋势与前景呈现出几个态势：第一，物联网技术的发展由于其通配性和技术的开放性，将会发展为和其他各类传统技术相结合的趋势，比如视频物联网技术。第二，物联网技术的发展将会快速形成技术标准规范和行业标准，以窄带物联网NB-IoT技术为代表的开放标准已经逐步形成行业统一的接口标准，数据的采集读取，数据动态实时传输，信号处理存储的方式都已经趋同，产品展现形式也由单一传感器元器件逐步向可穿戴式、可集成式的一体化形态转变，同一个传感器可以有眼镜、手环、服饰、箱包多种表现形式、载体也从接电式装置转变为物联网+车辆，物联网+智能家居发展。应用范围上，物联网技术也由智慧城市应用的行业解决方案开始扩展到物联网+个人应用APP的方式进入到各个衣食住行、吃喝穿用场景中。随着民生服务智慧化的深入人心，相信物联网技术这一1999年诞生在美国麻省理工学院的“高大上”技术也将“昔日王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”。

五、   结语

物联网技术及产业定位将不断推动智慧城市应用的发展，物联网作为打通工业化和信息化“任督二脉”的利器，促进产业升级转型，为智慧城市建设提供综合解决方案和服务。以视频物联网等物联网+智慧应用在智慧城市建设中正发挥着核心作用力，将助力智慧城市建设运营的方方面面。技术的发展是日新月异的，但在整个科技发展的规律中来看，物联网技术还很年轻，还有我们不可限量的可能性，无论是物联网技术标准的逐步完善，还是物联网传感器制造工艺提升了1纳米，都会为我们智慧城市建设应用提供一个“小确幸”，随着诸如视频物联网等融合式技术的不断涌现，我们将会拥抱一个又一个物联网给我们的惊喜。

城市在发展，智慧在升级，而物联网技术也和阳光、空气一般渗透在我们城市的每一个部件里，每一座房屋内，每一台车辆中，你每天都在享有它的技术发展带来的红利，而它却变得越来越小，甚至让你感受不到。乔布斯说：真正的科技是你所感受不到的科技。而作为智慧城市的建设者们，我们安防人知道，它无处不在！