基于物联网的智慧城市的内涵、特征与要素构成 |
| 2012-06-21 11:10 作者：陈立 李春香 李志 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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摘要：在分析物联网与智慧城市的内涵与特征的基础上，分别探讨智慧城市的要素构成，即智慧城市的“躯体”：感知基础层；智慧城市的“经络”：网络中间层；智慧城市的“大脑”：智慧应用层。
关键词：物联网；智慧城市；感知基础层；网络中间层；智慧应用层
中图分类号：TN929文献标识码：A文章编号：1671—7597（2012）0510
【《硅谷》杂志2012年5月刊文】
0引言
随着数字城市、物联网（InternetofThings）、云计算、移动互联网等技术的飞速发展，智慧城市成了当今国内外城市建设与发展的趋势和热点。然而在当今国内外智慧城市建设发展中，特别是中国智慧城市建设尚存在许多不容忽视的问题。有学者指出，我国智慧城市建设有诸多不足。例如，物联网、智慧城市建设与发展的相关关键技术尚未完全解决，对智慧城市的本质内涵、特征缺乏深刻认识，尚未了解和体会智慧城市的精髓，国家还没有从顶层对其进行全局设计以及安全保障体系尚未建立等等。在这里我们认为，厘清智慧城市的内涵、本质特征以及基本要素构成是一个最基本的也是尤为重要的关键问题，认清智慧城市的本质就可以防止智慧城市建设中的盲目性，从而实现中国智慧城市建设的科学性、全局性和可行性。
1物联网与智慧城市
1.1什么是物联网
物联网（InternetofThings）的概念较早应追溯到1999年，正式提出是2005年国际电信联盟（ITU）发布的《ITU互联网报告2005：物联网》。物联网在字面上意思是指物体与物体之间能互相链接，物体和物体之间能互通消息，通过网络链接能实现物物之间的智能化识别和管理。物联网的实质是利用传感网、射频识别（RFID）、移动互联网、云计算、模糊识别等技术实现物品之间的自动识别、信息互联以及智能化处理等。当今互联网是物联网建设与发展的基础，利用传感网、RFID、无线通信技术等多网融合技术，建构一个涵盖世界上万事万物的“InternetofThings”。在物联网世界里，物体之间能彼此进行“交流”，而无需人的干预。在未来的物联网世界中，通过RFID、传感器等规范、准确、广泛的感知和存储信息，通过传感网、通信网、移动互联网等多网融合技术把它们自动识别的信息集中到中央控制系统，实现物品的自动识别、信息交换和共享、物品的“透明”管理以及智能化的加工、处理与管理。我国较早把物联网称为传感网，1999年中科院开始传感网方面的研究，目前我国物联网、传感网技术的研究水平处于世界前列，在国际物联网标准制定中拥有话语权，拥有了从技术、器件、材料、系统到网络的完整产业链。物联网应用领域非常广泛，如智慧医疗、智慧交通、智慧校园、智能环保、智慧生活、智能家居、智慧政府、智能消防等等。基于物联网的现代产业的快速发展与市场的逐步形成，将形成一个巨大的产业链，据美国Forrester机构预测，未来物联网所带动的产业价值将比互联网大30倍，有望形成下一个上万亿元规模的高科技市场。
1.2智慧城市的内涵
1.2.1智慧城市发展概述
“智慧城市”首次出现在1984年美国拉斯维加斯的一家以智慧城市命名的产业技术协会组织，欧盟在2007年的《欧盟智慧城市报告》中率先提出“智慧城市（SmartCity）”的创新构想，2009年IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧的地球”。从2005年开始，我国学者开始借鉴国外智慧城市的建设与发展经验。2009年，国家总理温家宝在北京科技界大会上作了题为《让科技引领中国可持续发展》的报告，报告中诠释了“物联网”、“智慧地球”等与智慧城市密切相关的关键概念，标志“智慧城市”的研究引起国家层面的重视。从2010年开始，智慧城市指标体系进入了研究者视野，中国智慧工程研究会发布了“中国智慧城市（镇）科学评价指标体系”、上海浦东新区发布了“智慧城市指标体系1.0”。2010年，《中国智慧城市（镇）建设行动纲要（建议案）》由中国智慧工程研究会制定完成，提出未来5年发展100个智慧城市（镇）、200个智慧城区示范区的建设构想。可以预见，在未来的几十年内，智慧城市的建设和发展将成为国内新一轮城市发展与转型的创新点和有力支撑。
1.2.2智慧城市的内涵
IBM认为“智慧城市”是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求作出智能响应。北京大学朱跃生教授认为：数字城市+物联网+云计算+移动互联网=智慧城市。胡宝钢教授认为智慧城市就是对于城市发展过程的集成和复合，即智慧城市是对工业城市、信息城市、互联城市、智能城市、数字城市五个阶段的集成和复合。国脉互联认为智慧城市的本质特征是更加透彻的感知、更加广泛的联接、更加集中和更有深度的计算，智慧城市的“智”指智能化、自动化，是城市的智商；“慧”指灵性、人文化、创造力，是城市的情商。
综上所述，我们认为智慧城市人类城市建设的延续，是从工业城市、信息城市一直到数字城市发展到更高阶段的必然产物。其本质特征是以传感器、物联网、高速无线信息基础设施为基础，以精细、准确、可靠的传感网、互联网等多网融合为传感经络，以数据挖掘、云计算、模糊识别、智能技术等为神经中枢，以智慧经济、智慧产业、智慧技术、智慧管理、智慧服务、智慧医疗、智慧校园、智慧生活等为重要内容的城市发展新模式和新形态。总之，智慧城市是人类城市化进程中，实现人与环境、人与城市、人与自然高度融合、协调发展的更高阶段。
2智慧城市的特征
2.1全面感知
更全面更加透彻的感知是智慧城市的基础也是其基本特征，即利用各种传感技术和设备，使城市中需要感知和被感知的人与物可以相互感知，且能够随时获取需要的数据和信息。要想实现全面、透彻的感知是一项非常艰巨的任务，传感技术和设备的发展是关键，传感设备在智慧城市中的广泛嵌入是基础，传感设备在智慧城市中的广泛嵌入形成了智慧城市的“感觉器官”。
2.2可靠传递
在广泛的联接基础上形成可靠传递是智慧城市的基本特征之一，即融合移动互联网、电信网、互联网、物联网形成泛在化的网络承载系统，并安全可靠的将各种采集信息和控制信息进行实时准确的可靠传递。基于广泛联结的可靠传递是智慧城市的信息来源的基础，广泛联结如同智慧城市的“经络”，而可靠传递如同智慧城市传递来自外界的准确“刺激”信息，是智慧城市对外界信息的准确通信。
2.3智能处理
更加集中和更有深度计算的智能处理能力是智慧城市的基本特征之一，即利用云计算、数据挖掘、智能模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据进行快速、集中、准确的分析和处理，并做出智能化的控制与处理。对海量的数据，利用数据挖掘、云计算、模糊识别等智能技术对其进行智能化的处理是实现智慧城市的关键和标志，是智慧城市区别于数字城市的关键点。
2.4人性化管理与服务
智慧原本是对人的灵性的描述，现在移植到城市建设之中，其目的是要实现城市的智能化、自动化、智慧化、人性化等，即城市像人一样也有灵性也有智慧。当城市的运行建立在全面的感知、可靠的传递以及智能的处理的基础之上时，城市也如同人一般具有了灵性和智慧----智慧城市。
3智慧城市的要素构成
3.1智慧城市的“躯体”：感知基础层
感知基础层是智慧城市的“躯体”与“感觉器官”。传感设备在智慧城市中的广泛嵌入形成了智慧城市的“躯体”与“感觉器官”，感知基础层的功能是收集现实世界中发生的物理事件和数据，包含各种物理信息量、坐标信息、身份信息、声音、视频数据等，感知基础层成了决定物品是否能感知、能说话的前提条件。数据采集与执行主要是运用智能传感器技术、身份识别以及其他信息采集技术，对物品进行基础信息采集，同时接收上层网络送来的控制信息，完成相应执行动作。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、互联网、通信网等数据采集、二维码和实时定位等技术。感知基础层使整个城市有了“躯体”和“感觉器官”，整个城市既能向网络表达自己的各种信息，又能接收网络的各种控制命令。
3.2智慧城市的“经络”：网络中间层
网络中间层是智慧城市的“经络”，即信息传导系统。它将完成整个城市甚至整个国家范围的信息传递与沟通，通过移动互联网、电信网、互联网、物联网形成泛在化的网络承载系统，并安全可靠的将各种采集信息和控制信息进行实时、准确、可靠的传递，把信息安全、快捷、可靠的送到城市的各个地方，使物体自己之间能远距离、跨领域通信，从而实现城市之间、甚至全球范围内的通信。网络中间层形成了智慧城市的“经络”，“经络”的形成使信息传递有了通道，智慧城市中可靠的传递是是智慧城市的基本特征之一，强大的网络中间层是智慧城市可靠传递的保证。
3.3智慧城市的“大脑”：智慧应用层
智慧应用层是智慧城市的“大脑”。智慧应用层对海量的数据进行快速、集中、准确的分析和处理，并做出智能化的控制与处理，完成物体信息的采集、分析、决策等功能，智慧应用层是物联网的控制层、决策层。物联网的最终服务对象还是人，其目的是要实现城市的智能化、自动化、智慧化、人性化等，智慧原本是对人的灵性的描述，现在移植到城市建设之中，城市也如同人一般具有了灵性和智慧。物联网的应用服务涉及到当今生活、学习、工作的各个领域，如智慧校园、智慧医疗、智慧家居、智慧交通、智慧物流、智慧电网等。智慧应用层是智慧城市的“大脑”，智慧应用层使城市具有了灵性，实现了城市的智能化、自动化、智慧化，使城市更具有人性化和创造力。
4结论
随着全球范围内智慧城市建设热潮的掀起，我国建设智慧城市已成必然，各级政府已经把智慧城市的建设作为新一轮城市和经济发展的重要目标和推动力。因此在智慧城市建设中我们必须弄清楚智慧城市的内涵、特点和基本要素，研究智慧城市建设发展的规律，充分借鉴全球智慧城市的建设经验，结合各城市智慧城市发展的特点和中国智慧城市建设的特色，探讨出一条可行之路，为我国智慧城市建设和发展做出贡献。
项目来源：本文系2010年海南省自然科学基金项目（项目编号：610222）、2011年深圳职业技术学院校级青年课题研究项目的研究成果之一。
参考文献：
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[6]吴德本，物联网综述（1）[J].有线电视技术，2011（1）.
[7]胡宝钢，什么是智慧城市？[EB/OL].http://www.chinavalue.net/Group/Topic/60724/.
[8]国脉互联：中国智慧城市的愿景与本质特征[EB/OL].http://finance.qq.com/a/20110303/005226.htm.
作者简介：
陈立（1972-），男，湖南沅陵人，硕士研究生，深圳职业技术学院副教授，主要从事教育信息技术、数字媒体、计算机动画研究。（注：本文版权归作者本人和硅谷杂志所有，禁止他人未经授权转载）
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