物联网技术将如何提升城市的智慧化水平？

大到如上海等为代表的国际化都市、小到普通的县城，城市作为国家经济发展的重要载体，其管理水平与社会的稳定和谐密切相关。城市的建设与管理涉及交通、物流、安全等多个领域，传统以人工现场操作为主的城市管理手段，已不能满足高效能、低成本化的经济发展需求；基于物联网技术的信息化应用将大大提高城市内各组织单元之间的协作性、促进企业生产效率及城市管理自动化水平的提高，最终实现整个城市的智慧化发展。
　　
　　随着经济的发展和人们生活质量的提高，城市居民对家庭成员的安全、生活的便捷化等方面提出来新的需求，比如出门在外，期望能实时查看如老人、小孩、宠物等在家的活动情况；能随时查看家里电器的连接情况并可远程操控家电，如提前开启空调、热水器，到家后即可享受到家电的功能服务。本文将研究物联网的关键技术和应用方案，为用户提供智能化和便捷化的城市生活。

物联网技术提高城市的智慧化水平
　　
　　物联网实现机器与机器、机器与人之间的通信，其通过特定的行业终端采集信息数据并传输到远程后台，再基于大数据分析和业务处理来满足人们对工作流程监控、指挥调度、远程数据采集和远程诊断等方面的信息化需求，因而物联网主要包括三层技术：
　　
　　（1）信息采集：主要通过传感器等数据采集模块和总线接口获取监控目标的数据信息，满足行业应用的需求。
　　
　　（2）信息传输：将现场采集的数据通过通信网络远程传输至后台进行业务处理，主要由电信运营商提供有线宽带和无线宽带的通信管道。
　　
　　（3）业务应用：即行业应用，基于如大数据分析、云计算等技术，结合业务逻辑处理，满足各个行业的信息化需求。
　　
　　城市的管理涉及到道路监控、居民安全、车辆调度、交通物流等多个方面，如下将以典型的需求场景为对象研究物联网的关键技术及实践方案。
　　
　　1. 城市道路智能化监控系统
　　
　　一个城市的道路管理关系着居民的出行安全，目前国内基本所有的中小城市均在城区主干道路上基本都有覆盖道路监控系统，实现对车辆的状态进行监控；同时对如车辆逆行、压黄线、非法转向等违章行为进行抓拍、取证并处罚。传统的道路监控需要在现场进行复杂的施工布线，如部署有线宽带网络以将监控抓拍的高清图片传输至交通管理后台，因而其建设成本高、周期长。随着4G移动网络的全国覆盖，在智能视频监控终端内集成4G通信模块，无需现场布线即可支持高清图片和实时视频的远程传输，实现道路监控系统的低成本和高效率的建设。
　　
　　如下图所示，在道路卡口安装部署4G高清视频监控终端，通过4G网络将采集的视频图像传输至远程服务器进行监控和管理。前端的视频采集与智能控制设备，可以是框架户分别独立的高清摄像头和工控机，也是可以是集成智能分析、智能控制、4G通信等模块的一体化视频监控终端。
　　
　　（1）嵌入式技术
　　
　　智能监控终端内嵌了DSP（数字信号处理）芯片和4G无线通信模块，DSP芯片提供智能视频分析与识别算法，实现对视频图像的分析、识别与抓拍处理等功能；4G模块实现目标图像的远程传输功能。如下图所示。
　　
　　（2）智能视频分析与行为识别技术
　　
　　基于视频图像的特征学习、目标对象检测与行为识别、长距离轨迹跟踪等算法和技术，对被监测车辆的视频流进行分析，以提取及识别出目标对象的违章行为；同时智能化的视频分析技术可提高监测的准确率。
　　
　　（3）4G移动通信技术
　　
　　视频监控终端将抓拍的视频图像通过4G网络传输至后台服务器进行查看和存储，4G技术的应用降低了有线通信网络部署的成本和复杂度，系统建设周期不再受场地和施工布线的限制，从而节省了大量的人工和资金投入。
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　　综上所述，基于4G技术的道路智能监控系统，应用了物联网的相关技术，实现智能化的视频分析与处理，大大减少传统人工监控的工作量并且提高了监测的准确率，可在全国范围应用推广。
　　
　　2. 城市智慧执法
　　
　　警察、交巡警、城管等政府单位的执法工作是城市管理的重要内容之一，以公安行业为例，由于紧急和突发事件较多，工作人员经常分散在外办公，因而有随时查询获取警务信息、保存执法现场证据等信息化办公的需求，实现高效率的办公，基于物联网和云计算技术的智慧执法系统即可满足这些需求。
　　
　　如下图所示，警务人员随身携带定制化的移动终端（如工作手机、警务PAD），通过移动通信网络可随时随地接入公安内网，实时查询车辆、人员、待处理工作等相关警务信息，并将办案信息（如现场取证的视频图像、描述现场情况的录音等）及时上传至公安平台，为后续的执法提供及时准确的信息支持，提高警务工作的协作性和效能，更有效地打击犯罪、实现城市的安全稳定。在其他领域，也有相应的物联网技术方案，可实现城市管理工作的自动化和信息化水平的提高。

3. 车联网技术实现城市交通的智能化
　　
　　目前国内的城市交通拥堵、公共交通用户体验差等问题较为突出，严重影响了城市居民的出行；物流等行业由于缺乏信息化的手段来调度管理车辆，导致行业的运营成本高，因而人们对智慧交通的需求日益强烈。车联网是指通过先进的传感技术、网络技术和计算与控制技术，在车、路、行人之间，进行移动通讯和信息交换，以实现智慧化的交通管理和车辆控制等功能，车联网即是物联网技术在交通领域的典型应用，也是增强社会安全、提高交通效率和发展绿色节能的重要手段。http://www.hengyzs.com
　　
　　如下图为车联网系统功能示意图，各种交通载体（以车为主）可安装智能传感设备，用于采集如车辆的运行状态、地理位置等数据，并通过移动通信网络传输至车联网云平台，在云平台内，基于大数据分析和计算可判断出道路的拥堵情况、车辆的运行状态是否正常等等。车联网技术结合特定的行业应用（如物流、出租车等），可实现如车辆的智能调度、货物的智能管理等功能，最终可降低企业的运营成本（如车辆油耗）、减少城市交通的负荷、提高居民出行的便捷性。

主要应用了如下的物联网技术：
　　
　　（1）传感数据采集技术，如出租车通过串口采集车内主要部件的工作状态、运行记录等信息，并传至云平台。
　　
　　（2）大数据分析技术，根据传感终端采集的车况、位置数据，通过大数据分析可得出如道路交通的负荷情况、车主的驾驶行为、车辆部件的异常预警等信息，为城市道路的规划、汽车的保养、车主的保险服务等提供参考价值。
　　
　　（3）卫星定位和GIS（地理信息系统）技术，如公交车通过车载定位终端（集成GPS或北斗定位模块），实时采集其地理经纬度信息并通过移动通信网络传输至车联网云平台，城市居民可通过手机APP查询公交车的当前位置、到站情况等等，以便选择合适的出行时间，以减少等待时间；公交集团可对车辆进行监控与智能化调度。
　　
　　（4）移动通信技术，实现车联网云平台与车载传感终端之间的数据交互，包括车辆位置、车况数据、车辆调度及远程控制指令等等。
　　
　　3 物联网技术构建智慧生活
　　
　　作为节能、环保、便捷的交通工具，电动车已成为很多家庭的必备“资产”，但近年来，全国范围内的电动车被盗案件频发，居民财产遭受损失，公安机关破案难度大，其已成为关系民生的热点难题。随着社会老龄化的发展趋势，宠物已成为人们情感寄托的对象，国内饲养宠物的群体不断壮大，宠物已被很多家庭当作重要成员，但是宠物容易走丢且寻回的成本（需要投入的人力费用等）较高，走丢的宠物让其主人的情感受伤，同时流浪狗已成为影响城市管理的社会问题。
　　
　　综上所述，为保障家庭财产和宠物的安全，同时考虑到城市民众的居家安全与生活便利，需要建设一套基于物联网技术的智慧生活服务系统，如图5所示，可为城市居民提供家居智能化、家庭成员（如宠物等）看护、家庭安全监控等功能服务。
　　
　　（1）电动车内安装了集成卫星定位模块、GPRS（移动网络数据通信）模块、震动传感监测模块的防盗终端设备，实现电动车的异常震动告警、地图卫星定位、轨迹查询等功能服务，大大提高了公安的破案率。以江苏某市为例，有数十万辆电动自行车安装了物联网防盗终端，已安装终端的所有被盗电动车全部找回并归还给失主，据统计该市的电动车被盗案件数也在逐年下降。
　　
　　（2）为宠物提供基于可穿戴技术设计的项圈防丢终端产品，其与宠物项圈一体化融合，集成了卫星定位、移动通信等技术，为宠物提供位置查询、踪迹查询、电子围栏等服务功能，辅助宠物主人寻回走丢的宠物。
　　
　　（3）在家庭场景下，通过部署安防监控终端（如嵌入式摄像头）、智能控制网关、传感监测终端等等，可实现家庭场所的视频监控、家电的智能化控制（如插座的开和关）等功能服务，家庭用户不在家里即可远程监控家庭客厅、运程控制家用电器。如图5的控制网关通过Zigbee（一种短距离、低功耗的无线通信技术）、WLAN等近距离通信技术，实现对智能传感终端的自组网与通信控制服务。
　　
　　下图中各种场景下的物联网传感终端通过移动通信网络与智慧生活服务平台交互地理位置、视频媒体流、家电控制命令等数据，用户通过手机APP连接智慧生活服务平台即可实时查看电动车/宠物的位置、家庭场景的监控视频等等，实现智慧化的便捷生活。

总结
　　
　　本文通过对物联网技术在城市管理、居民生活中的应用进行研究，分析物联网技术在提升城市管理信息化水平和生活智能化水平中发挥的价值，最终实现高效化和智慧化的城市建设，相关技术及应用方案可在全国范围内推广应用。

作者：互联网资深专家
来源：百家号

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