浅谈MOT城域物联网在智慧城市中的应用

2012-02-26北京天一众合科技股份有限公司付屹东

智能建筑与智慧城市 2012年7期

文｜北京天一众合科技股份有限公司付屹东

浅谈MOT城域物联网在智慧城市中的应用

文｜北京天一众合科技股份有限公司付屹东

2010年物联网正式列入国家重点发展的五大战略性新兴产业之一，各地政府都在积极进行相关规划和布局。2011年，地方“十二五”规划陆续出台，许多城市把建设智慧城市作为未来发展的重点，智慧城市战略性新兴产业将成为经济增长的“绿色引擎”和重要支柱，数字化、网络化、智能化、无线化将成为市民生活工作的主要方式。

1 智慧城市的概念理解

“智慧城市”是运用物联网、云计算、人工智能和通信等技术，将政务、城市管理、医疗、商业、运输、环境、通信、水和能源等城市运行的各个核心系统加以整合，形成基于海量信息和智能处理的生活方式、产业发展、社会管理等模式，构建面向未来的城市形态，从而使整个城市以一种智慧的方式运行。

关于智慧城市概念的理解，需要关注几个问题：

智慧城市的实现手段——智慧技术。从技术内涵来讲，智慧城市是对现有的物联网技术、传感网技术、智能信息处理的高度集成，实现基础设施与信息基础设施的高度融合。

智慧城市的基础——物联网基础设施建设。智慧城市是将城市看作一个完整的统一体，因此，有关信息的标识、感知、传递、处理和利用的设施构成了智慧城市的基础。

智慧城市的特征——全面物联，充分整合。智能传感设备将城市公共设施物联成网，并实时感知，做到物与物、物与人、人与人的互联互通，相互感知。

智慧城市的关键——智慧应用和服务。智慧技术是手段，智慧城市的关键是智慧应用、智慧服务和智慧产业，最终人人都能体验到智慧生活。

综上所述，“智慧城市”实现的关键是以全新的角度看待城市，把以往那些只是被分别考虑、分别建设的领域，如人、物、交通、医疗、能源等综合起来考虑，并将城市中的物理基础设施、信息基础设施、社会基础设施和商业基础设施连接起来，成为新一代的智慧化基础设施。因此，如果没有物联网将物理意义上的城市建筑、设施进行互联，那么智慧城市只能是悬在空中的概念。

自物联网概念推出后，物联网产业发展如火如荼，受到越来越多人的关注，但现实中基本上都是局部的、分散的研究、探索和尝试，很少有城市级别的物联网整体运用。其原因在于：物联网应用需求有待提高、条块分割易成信息孤岛、商业模式缺失等方面。

要实现智慧城市，我们就必须进行具有真正物联网特质的物联网基础网络建设及运营体系建设，该网络可以容纳数量巨大的终端，可以实现对物的主动式管理、可以广域开环运行、可信可靠、可以通过服务方式实现盈利，并便于复制低成本运营。这才是物联网产业发展的最终目标，也才符合智慧城市大融合、大集成的特点。为此，MOT城域物联网应运而生。

2 MOT城域物联网

MOT（Metropolitan-area-network Of Things）城域物联网，作为物联网城市级别的基础信息采集平台，以智慧城市为终极目标，采用“一个系统、多种应用”的开环结构，在全市范围内布设有源RFID传感网络，并以此为平台解决多个物联网实际应用，综合提供物联网服务，最终达到智慧城市的目标。如图1所示。

首先在城市范围内架设特定的网关设备，然后经由具有监测和感知功能的网络节点进行传输，实现对人、车、物各种监测对象的信息采集、交换和通信，最终达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理以及统计分析的目的。因此我们称MOT城域物联网是智慧城市的基本智能网络。

MOT城域物联网在智慧城市中的构成：

（1）智慧政务保平安，数字城管、应急系统、智能交通等。

（2）智慧民生增稳定，智慧校园、智慧社区、智慧医疗等。

（3）智慧产业促发展，行业管理、综合应用等。

3 MOT城域物联网在智慧城市中的应用

技术的价值不在于其自身价值，而是在于它应用和服务所创造的价值，因此MOT城域物联网的建设以“三重应用，三步走”为规划方针，一次性建设智能传感网络，将政府、公众、行业应用循序渐进地依“步”展开。一步走：智慧城管，以市政智能管理为带头应用，建设MOT基础网络平台；二步走：智慧民生，首推以中小学生管理为主的公众应用；三步走：智慧产业，逐步推广多元化的行业综合应用。

3.1 一步走：智慧城管，以市政智能管理

为带头应用，建设MOT基础网络平台

市政部件涉及范围广、覆盖面积大，因此以市政智能管理为切入点，建设MOT基础网络。在此基础上，建立集市政部件主动感知、主动报警、市政人员车辆主动调度为一体的管理监督平台和指挥调度平台——城域通，实现智慧城管、智能交通等功能，并最终延伸至城市范围的智慧政务管理。

智慧城管实现的功能包括：

（1）市政设施监管

①市政井盖管理：井盖内置倾斜及振动感应一体的传感终端，井盖状态正常时，传感终端处于休眠状态，当井盖异常开启时，传感终端立即发出报警信号。对于安装有传感终端的井盖，在其被盗走的过程中，实现实时的定位和跟踪，便于管理人员找回井盖并协助警方抓捕盗窃嫌疑人。

②设备箱管理：设备箱内安装带有倾斜传感器和电子罗盘的传感终端，当设备箱门被非法打开时，传感终端立即发出报警信号。

③市政灯杆管理：灯杆内置倾斜及光敏感应一体的传感终端，当灯杆倾斜超过一定角度或工作异常时，传感终端会立即发出警示信号。

（2）市政车辆监管

为各种需要管理的市政车辆配备传感终端，然后在“城域通”平台上实时监控车辆的分布，对车辆进行动态的定位跟踪，并设定工作和非工作区域，实现统一调度和管理。当发生市政部件报警等情况时，管理人员可以在系统中直观地找到距现场最近的车辆进行调度安排，保证市政车辆及时到达现场，缩短了事件响应时间，提高了管理效率。对某些有路线、区域、时间等严格管制的市政车辆，可设定其报警规则，当行驶路线、行驶时间、活动区域与规定不符时，系统自动报警提示，为市政车辆的监控管理提供了有效的技术手段。

（3）市政人员监管

外出人员佩戴电子徽章形状的传感终端，管理人员通过“城域通”平台实现对外出人员基本信息、位置、分布、轨迹、区域和状态的有效实时管理。还可以考察城管人员工作出勤情况，有效地监管市政人员的工作状况。当出现突发情况需要人员去现场处理时，可以快速查找附近人员，及时调度。

在智慧政务应用方面，依托MOT基础网络平台，可以同时为公安部门、城管部门、住建部门等政府职能部门提供相关功能管理。包括市政部件管理、主动安全防控、平安城市（视频联动）、政府车辆管理、外勤人员巡检管理等，以实现智慧城市保平安的目标。

3.2 智慧民生，首推以中小学生管理为主的公众应用

这些年来，随着城市化进程的加快，城市中对于青少年的不安全因素也在显著增加。如何在上下学途中或相应的时间段内对孩子进行有效的监控和管理，一直是老师、家长关注的问题。利用上述MOT基础网络平台，为中小学生配发具有校微形状的、智能节点功能的传感终端，从而建立起中小学生相关信息的上传通道。

同时针对公众开展都联网运营服务，它以智慧民生为主题，服务包括个人的资产管理、宠物管理、儿童位置管理、居家养老等。在中小学生管理中，家长可以通过都联网网站查询孩子的位置，并设定相应的功能设置实施提醒报警。

我们以智慧校园为例，进行具体功能分析。首先，针对孩子上下学途中可实现的功能有：

（1）实时位置感知：家长可通过“都联网”网站、CTQ桌面即时通信软件（都联网的配套软件）、手机等及时获知孩子在校外的实时位置、移动轨迹，了解孩子外出情况、抵离校时间、抵离家时间等信息，加强对孩子外出管理，确保孩子出行的安全，填补孩子外出阶段的监护缺失。

（2）校车监控：在校车上安装可移动的智能网关，记录校车上的学生情况，监控校车运行轨迹，并将数据发送给学校和家长。

（3）沿途提醒：设置沿途提醒的区域点，孩子每到预先设定的区域点，“都联网”网页会弹出提醒或短信发送提醒。

（4）定时提醒：设定提醒时间，在该时间点内，网页或短信提醒孩子所在的位置。

（5）间隔提醒：设定间隔时间，网页或短信提醒设定的相应内容。

（6）区域报警：自由设定孩子的活动区域，若离开区域，网页或短信报警。

（7）到达提醒：自由设定孩子的预计到达区域，一进入该区域，网页或短信提醒。

（8）交流互动平台：都联网网站、CTQ更为家长与老师之间开发了交流互动的功能。老师可把学生在校的信息、学校的统一通知等发送至家长的站内信箱，更可通过聊天工具建立对话。

其次，结合校园内智能传感网络的建设，将校园内外网络信号无缝接合，实现一套完整的中小学生全程管理应用，其在校园内实现的功能包括：

（1）学生信息管理：通过电子校徽识别学生身份，调取并核查学生的详细资料信息。

（2）校园进出管理：自动感应和记录学生进出校门时间，以手机短信、网站信息显示、电脑桌面信息推送等形式通知监护人。

（3）校园内人员定位：用二维图形显示学校平面图，查询学生和教职员的当前位置与分布。

（4）区域轨迹管理：综合查询指定区域内学生或教职员的位置和相关信息，实时记录安保人员的位置、分布和巡查路线轨迹。

（5）特殊区域管制：设定校内特殊区域，当未授权人员擅自进入时，立即警示。

（6）突发事件管理：电子校徽具有报警功能，遇到突发事件时，学生可使用报警功能进行求救，教师或管理人员能够及时做好安全防护管理工作。

（7）校园设施管理：井盖、灯杆、树木、公共设施等安装状态传感终端，当出现异常及时报警处理，消除安全隐患。

（8）校园资产管理：电脑、U盘、教学设备等重要资产安装资产管理的传感终端，查询资产实时位置、分布和状态，当出现非法移动等情况时，自动报警。

（9）食堂安全监控管理：通过安装各种监测装置，实现对有毒有害气体的监测，当出现异常情况及时报警。

当然，在MOT基础网络平台上，我们可以将面向公众服务运营的管理对象扩展到家人、儿童、老人、车辆、资产、宠物等。智慧民生是智慧城市最主要的体现。

当然，面对公众应用的市场局面一旦打开，将在传感网络下产生“海”量级的数据信息，可靠地传输数据，避免网络堵塞，安全地运行网络，是我们首先要考虑的。因此在MOT基础网络平台建设之初，就将其网络应用环境定义在城市中数据来源的方方面面，对其可能衍生的负面问题，技术上做了深入的防御与控制的开发设计，针对应用规模化、产业化进行全方面的战略储备。

3.3 三步走：智慧产业，逐步推广多元化的行业综合应用

在智慧城市产业发展方面，MOT城域物联网平台一方面为多种行业应用提供直接的功能服务，例如使管理者实时跟踪物流运输车辆的行动轨迹、企业外勤人员的工作位置等，另一方面又能为其他应用获取信息而提供采集传输通道，例如对其他传感终端开放统一接口，将感知信息通过智能网关传至相应的服务中心。因此，MOT城域物联网有着广阔的产业化发展空间。而且，在基础平台稳固而趋于成熟时，行业应用也会以多元化的应用方式与商业模式萌生出来，使平台的参与者各方受惠，此时产业链的形态也就基本形成。

（1）路侧停车位管理

为了缓解拥堵，提高道路通行效率，城市的停车费呈现不断上升的趋势。然而如何有效监控路侧停车位的数量、停车时间等实时停车信息，保证停车费足额上缴，从而使其切实应用到改善城市交通环境上，却是目前城市管理者遇到的难题之一。我们通过在路侧停车位上安装小型的、内置有磁阻传感器的传感终端，停车管理人员手持P D A，结合智能传感网络的统一平台，就可以全面地实现停车位、停车场的智能管理，包括：系统自动记录街道上每辆车的停车位置和停车时间，自动生成收费记录，以此为依据，停车管理公司和停车管理员就可以收取相应的停车占道费；停车管理员的P D A会接收相关车辆的停车信息，进行实时显示和确认，同时P D A也可以拍照记录车辆停车情况，并实时显示所管理停车场的车位空闲状态；系统可以实时显示城市各条道路空位情况和占用情况，为智能交通提供基础数据；司机可实时查询附近的空闲停车位，系统可以引导并提示司机驶向空车位的路径；停车场自动统计空车位数量并实时发布等。不仅减少了司机为寻找空车位而产生的不必要的空驶，提高停车效率，同时提高停车管理公司对停车位的使用管理效益。更重要的还是在道路停车方面，为政府提供了停车收费的直接实时监控手段，避免了因监管手段的缺失，由停车管理公司和停车管理员的管理漏洞，而造成政府停车税收的直接损失。

（2）公交智能管理

系统通过对公交车、交通灯控制台及公交站牌等设施加装传感终端和智能网关，在智能传感网络基础平台下，可实现对公交车辆的位置、分布、行驶轨迹、行驶速度等进行监控，实时了解并统计各线路、车辆、司乘人员的运营情况，为有效配置公交线路的资源和车辆调度决策提供了科学的参考依据；在交通路口实现公交优先放行；公交车内实现自动报站；等车的乘客能从电子站牌上了解各路公交车最近一班的位置和预计到达的时间，为乘客等车、择车提供方便。

（3）特种车辆管理

车辆携带传感终端，智能传感网络基础平台就能够为政府、企事业单位提供特殊车辆（如运钞车、押囚车、危化品运输车等）实时定位、轨迹跟踪、线路管制（实际行驶路线与预先设定的路线不符，系统自动报警）、时间管制（实际到达每个标志地点的时间范围与预先设定的不符，系统自动报警）、状态监测（监控中心远程、同步获悉特殊车辆运载的人、物信息）、区域控制等功能，以保障特殊车辆的安全运输和有效监控。特别是对外地特种车辆临时进入城区后的监控和管理，提供了廉价的、易于实现的、有效的管理手段。