基于物联网技术的智慧城市生活

邵建+黄何+杭跃斌

【摘 要】通过对教育、农业、医疗、家居、安防监控、智能交通、智能建筑等行业的智慧城市解决方案进行研究分析，提取通用的应用模板，可在行业内广泛地进行推广复制，丰富和方便人们的沟通与生活。

【关键词】物联网 智慧城市 智慧生活 传感网络 数据支撑系统

1 智慧城市与物联网应用

智慧城市是一种新型的城市发展模式，其主要是基于宽带信息化技术和物联网技术，通过云计算和大数据分析来推动各行业的系统工程建设，提升政府的管理服务水平、促进产业的升级发展、推广民生服务应用，最终为城市居民提供便捷、高质量的生活服务。

物联网实现了机器与机器、机器与人之间的通信，其基于特定行业终端，通过传感数据采集、信息通信等技术，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，提高了各行业的生产效能、信息服务水平、民生服务智能化水平，推动了绿色化和服务化的智慧城市建设。

智慧城市的建设有政府对城市发展规划的内在驱动力，也有市民生活需求的外在推动力，其可促进区域经济发展、科技进步等；同时国家“十二五”发展规划体现了以民生为重的理念，因此提升民生服务水平的智慧城市建设也是各级政府的重要工作之一。

当前基于物联网技术的智慧城市服务在各行业内正在规模应用，涉及生产、工作、生活的多个领域，如教育、医疗、安防、家居、农业、交通、建筑等。在教育领域，通过宽带接入Internet可为人们提供远程视频授课服务；在安防领域，智能视频监控、周界防入侵等已规模应用；在交通领域，道路拥堵监测、公交车信息查询、车辆调度等应用为人们的出行带来了便捷；在医疗领域，个人健康监护、远程医疗等应用日趋成熟。除此之外，物联网在智能家居、智慧农业、楼宇节能等方面也开展了广泛的应用。

2 基于物联网技术的智慧城市服务架构

图1为智慧城市服务体系架构，其包括了传感网络、通信网络、数据支撑系统和智慧城市服务系统。

（1）传感网络提供信息数据的采集功能，智慧城市的各种服务应用通过部署在实际应用场景中的传感器、RFID读写器、行业终端等来采集业务数据，再经网关汇聚或直接由通信网络远程传输到应用系统。常用的传感器可以检测温度、湿度、压力等参数，专业化的传感器可以检测溶解氧、pH值、氨氮、浊度等水质参数。

（2）通信网络为前端采集的数据提供远程传输服务，如3G移动通信网络、4G LTE网络、固定宽带网络、WLAN等。目前宽带化、智能化、移动化是通信网络的主流趋势。

（3）智慧城市数据支撑系统主要为智慧城市的业务应用提供数据存储、数据计算、数据建模分析等支撑服务，基于云计算和大数据分析，可快速部署各种智慧服务，实现服务应用的智能化。

（4）智慧城市服务系统涵盖各个行业的业务应用，各种智慧服务均有自己的业务平台，为用户提供行业应用服务，根据服务对象的不同，分为个人、家庭和行业（集团）应用。智能家居、远程教育等面向个人和家庭用户；智慧农业、安防监控、智能交通等面向行业客户。

3 智慧城市典型应用解决方案

基于物联网技术的智慧城市应用涵盖民生服务的诸多环节，下面对国内外几个重点领域的典型解决方案进行研究分析，可作为通用模板进行复制推广，其涉及安防监控、远程医疗、远程教育、智慧农业、智慧家居、智能交通、智能建筑等方面。

3.1 智能安防监控

近年来，随着国民经济的稳步增长、社会的快速进步和国力的不断增强，银行、电力、交通、安检、军事、百姓生活等各领域对安防监控的需求与日俱增，安防监控在政府、企业、个人的生产与生活中得到了广泛应用并发挥着重要作用。

在国内，以中国电信的全球眼、中国移动的千里眼为代表，其面向集团和个人商铺市场提供视频监控服务。图2以4G LTE网络传输为例，前端摄像头采集的视频可传输到后台进行实时监控；也可直接在前端摄像头先进行视频智能预分析，对异常行为进行检测，再利用有线或无线网络传输相关报警信息，使得用户能够及时准确地发现问题，在视频监控平台内保存告警信息，方便用户进行事后检索和查询。

3.2 远程医疗

远程医疗应用是将传感识别、视频采集、多媒体通信等技术与医疗技术相结合，为患者与专家之间建立基于实时语音和高清视频图像的交流，患者在原地即可接受远地医疗专家的会诊并在其指导下进行治疗和护理，实现专家与患者、专家与本地医务人员之间跨地域“面对面”的会诊，可节约医生和患者的时间和经济成本。

患者所在地通过专业设备（如视频摄像头、影像设备等）采集语音和视频图像、患者相关医学数据等信息，再通过Internet传输到远程医疗系统中；异地的专家医生通过登录Internet并接入远程医疗系统，可获取并查看患者本地的视频图像及医疗数据，为患者提供相关的诊断服务。图3中的MCU（多点控制单元）可实现多个异地专家之间的视频会议控制。

远程医疗服务在发达国家（如美国）发展得很早，国内尚处于市场探索阶段，可以借鉴国外先进成熟的模式，这对提高医疗行业的服务水平、缓解医患之间的矛盾有一定的积极作用。

3.3 智慧农业

智慧农业以种植大棚的环境监测为代表，农户需要对大棚内的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等参数进行实时监控，当发现某个环境参数超出阈值时，系统会自动产生告警并提醒农户。

如图4所示，大棚监控系统由传感器、通讯主机（终端）、大棚监控应用平台组成。在大棚内部署无线数据采集模块，采集大棚内的环境参数并自动传输到大棚监控应用平台，生产管理人员可以通过互联网、专用显示设备、手机短信等方式获取检测点的数据，并根据数据情况对环境控制做出判断。大棚里温度一旦过高或过低，菜农立刻就能收到短信的告警提醒，及时了解大棚的情况。endprint

3.4 智慧家居

随着生活水平的提高，人们对家居智能化和便捷化提出了新的需求：当用户出门在外，期望能随时查看家里的相关情况，随时能远程操控家电，如提前打开空调、热水器等。如图5所示，通过在家庭环境下部署智能控制网关设备，其可通过WLAN、ZigBee、红外等近距离通信技术与家用电器、家庭终端等进行通信，进而控制家电（如空调、热水器、智能插座等）的开与关、安防终端监控功能的开启与关闭等。

用户可随时随地通过手机客户端登录智慧家居控制中心，向自家的家用电器或家庭终端下发监控和操作指令，如查看家庭环境下的视频监控、开启门磁窗磁感应、开启或关闭家用电器、远程设置空调温度与空调风速等。

3.5 智能交通服务

目前城市公共交通在城市中占有重要地位，随着绿色环保理念的深入，选择公交出行的居民越来越多。用户外出乘坐公交时，经常会有提前了解公交线路、下一趟公交车还有几分钟到达本站等方面的共性需求。下面以重庆移动的智能公交服务为例，描述智能交通的相关解决方案。

通过在公交车上部署GPS终端，可采集并向云端服务器上传每辆公交车的当前位置信息，云端服务器内保存了最新且实时的公交线路及地图相关数据。用户使用手机客户端，通过线路查询或是站点查询的方式从云端服务器获取数据，云端服务器根据被查询车辆的最新位置数据、用户当前所处的公交站台位置进行运算，向用户显示查询结果，显示被查询公交车辆的当前地图位置、其距离用户（手机客户端）当前所在地还有多远、大概多久到达用户所在位置等。如图6所示，某用户在某公交线路的站点3候车，其打开手机客户端后，可查询其等待的公交车的当前位置、距离当前位置有多远和大约多长时间后到达当前位置等。

3.6 其它智慧城市服务

基于多媒体通讯的远程教育解决方案类同于远程医疗等解决方案，多媒体远程教育通过视频会议的形式支持多点接入，即多个用户可以坐在家里打开电脑远程接收同一视频源的教育信息，并可与老师进行视频互动。

智能建筑解决方案以楼宇自动化为代表，通过在建筑物或一个园区内建设一个自动化生态系统，涵盖了能源、排污、服务等方面，通过能源监控实现节能。智能建筑减少了楼宇的能耗浪费，以可持续的方式提高了楼宇的运作效能。智能建筑从IBM最早提出智慧地球的概念开始，国外公司如IBM、西门子等在较为积极地进行推广，国内也有很多公司提供了相关解决方案，但国内尚处于市场初步阶段，普通用户难以感知。

4 结束语

目前基于物联网技术的智慧城市建设正处于迅猛发展的阶段，通过对典型智慧城市服务解决方案的研究与分析，提取通用模板，可向相关领域和广泛地域进行推广复制，为提高人们的生活便捷性而服务，从而促进城市的智慧化、和谐化和健康化发展。

参考文献：

[1] 邵建. 物联网关键技术与业务应用[J]. 移动通信， 2012（11）： 25-28.

[2] 陈易，李伟. “重庆城-公交大师”发布[N]. 重庆日报， 2014-02-21（5）.

[3] 郑西川，孙宇. 基于物联网的智慧医疗信息化10大关键技术研究[J]. 医学信息学杂志， 2013，34（1）： 10-15.

[4] 李萍，严魁. 从智慧医疗和智慧教育实践看智慧城市建设[J]. 移动通信， 2014（9）： 48-51.

[5] 郑世宝. 智能视频监控技术与应用[J]. 电视技术， 2009，33（1）： 94-96.endprint

3.4 智慧家居

随着生活水平的提高，人们对家居智能化和便捷化提出了新的需求：当用户出门在外，期望能随时查看家里的相关情况，随时能远程操控家电，如提前打开空调、热水器等。如图5所示，通过在家庭环境下部署智能控制网关设备，其可通过WLAN、ZigBee、红外等近距离通信技术与家用电器、家庭终端等进行通信，进而控制家电（如空调、热水器、智能插座等）的开与关、安防终端监控功能的开启与关闭等。

用户可随时随地通过手机客户端登录智慧家居控制中心，向自家的家用电器或家庭终端下发监控和操作指令，如查看家庭环境下的视频监控、开启门磁窗磁感应、开启或关闭家用电器、远程设置空调温度与空调风速等。

3.5 智能交通服务

目前城市公共交通在城市中占有重要地位，随着绿色环保理念的深入，选择公交出行的居民越来越多。用户外出乘坐公交时，经常会有提前了解公交线路、下一趟公交车还有几分钟到达本站等方面的共性需求。下面以重庆移动的智能公交服务为例，描述智能交通的相关解决方案。

通过在公交车上部署GPS终端，可采集并向云端服务器上传每辆公交车的当前位置信息，云端服务器内保存了最新且实时的公交线路及地图相关数据。用户使用手机客户端，通过线路查询或是站点查询的方式从云端服务器获取数据，云端服务器根据被查询车辆的最新位置数据、用户当前所处的公交站台位置进行运算，向用户显示查询结果，显示被查询公交车辆的当前地图位置、其距离用户（手机客户端）当前所在地还有多远、大概多久到达用户所在位置等。如图6所示，某用户在某公交线路的站点3候车，其打开手机客户端后，可查询其等待的公交车的当前位置、距离当前位置有多远和大约多长时间后到达当前位置等。

3.6 其它智慧城市服务

基于多媒体通讯的远程教育解决方案类同于远程医疗等解决方案，多媒体远程教育通过视频会议的形式支持多点接入，即多个用户可以坐在家里打开电脑远程接收同一视频源的教育信息，并可与老师进行视频互动。

智能建筑解决方案以楼宇自动化为代表，通过在建筑物或一个园区内建设一个自动化生态系统，涵盖了能源、排污、服务等方面，通过能源监控实现节能。智能建筑减少了楼宇的能耗浪费，以可持续的方式提高了楼宇的运作效能。智能建筑从IBM最早提出智慧地球的概念开始，国外公司如IBM、西门子等在较为积极地进行推广，国内也有很多公司提供了相关解决方案，但国内尚处于市场初步阶段，普通用户难以感知。

4 结束语

目前基于物联网技术的智慧城市建设正处于迅猛发展的阶段，通过对典型智慧城市服务解决方案的研究与分析，提取通用模板，可向相关领域和广泛地域进行推广复制，为提高人们的生活便捷性而服务，从而促进城市的智慧化、和谐化和健康化发展。

参考文献：

[1] 邵建. 物联网关键技术与业务应用[J]. 移动通信， 2012（11）： 25-28.

[2] 陈易，李伟. “重庆城-公交大师”发布[N]. 重庆日报， 2014-02-21（5）.

[3] 郑西川，孙宇. 基于物联网的智慧医疗信息化10大关键技术研究[J]. 医学信息学杂志， 2013，34（1）： 10-15.

[4] 李萍，严魁. 从智慧医疗和智慧教育实践看智慧城市建设[J]. 移动通信， 2014（9）： 48-51.

[5] 郑世宝. 智能视频监控技术与应用[J]. 电视技术， 2009，33（1）： 94-96.endprint

3.4 智慧家居

随着生活水平的提高，人们对家居智能化和便捷化提出了新的需求：当用户出门在外，期望能随时查看家里的相关情况，随时能远程操控家电，如提前打开空调、热水器等。如图5所示，通过在家庭环境下部署智能控制网关设备，其可通过WLAN、ZigBee、红外等近距离通信技术与家用电器、家庭终端等进行通信，进而控制家电（如空调、热水器、智能插座等）的开与关、安防终端监控功能的开启与关闭等。

用户可随时随地通过手机客户端登录智慧家居控制中心，向自家的家用电器或家庭终端下发监控和操作指令，如查看家庭环境下的视频监控、开启门磁窗磁感应、开启或关闭家用电器、远程设置空调温度与空调风速等。

3.5 智能交通服务

目前城市公共交通在城市中占有重要地位，随着绿色环保理念的深入，选择公交出行的居民越来越多。用户外出乘坐公交时，经常会有提前了解公交线路、下一趟公交车还有几分钟到达本站等方面的共性需求。下面以重庆移动的智能公交服务为例，描述智能交通的相关解决方案。

通过在公交车上部署GPS终端，可采集并向云端服务器上传每辆公交车的当前位置信息，云端服务器内保存了最新且实时的公交线路及地图相关数据。用户使用手机客户端，通过线路查询或是站点查询的方式从云端服务器获取数据，云端服务器根据被查询车辆的最新位置数据、用户当前所处的公交站台位置进行运算，向用户显示查询结果，显示被查询公交车辆的当前地图位置、其距离用户（手机客户端）当前所在地还有多远、大概多久到达用户所在位置等。如图6所示，某用户在某公交线路的站点3候车，其打开手机客户端后，可查询其等待的公交车的当前位置、距离当前位置有多远和大约多长时间后到达当前位置等。

3.6 其它智慧城市服务

基于多媒体通讯的远程教育解决方案类同于远程医疗等解决方案，多媒体远程教育通过视频会议的形式支持多点接入，即多个用户可以坐在家里打开电脑远程接收同一视频源的教育信息，并可与老师进行视频互动。

智能建筑解决方案以楼宇自动化为代表，通过在建筑物或一个园区内建设一个自动化生态系统，涵盖了能源、排污、服务等方面，通过能源监控实现节能。智能建筑减少了楼宇的能耗浪费，以可持续的方式提高了楼宇的运作效能。智能建筑从IBM最早提出智慧地球的概念开始，国外公司如IBM、西门子等在较为积极地进行推广，国内也有很多公司提供了相关解决方案，但国内尚处于市场初步阶段，普通用户难以感知。

4 结束语

目前基于物联网技术的智慧城市建设正处于迅猛发展的阶段，通过对典型智慧城市服务解决方案的研究与分析，提取通用模板，可向相关领域和广泛地域进行推广复制，为提高人们的生活便捷性而服务，从而促进城市的智慧化、和谐化和健康化发展。

参考文献：

[1] 邵建. 物联网关键技术与业务应用[J]. 移动通信， 2012（11）： 25-28.

[2] 陈易，李伟. “重庆城-公交大师”发布[N]. 重庆日报， 2014-02-21（5）.

[3] 郑西川，孙宇. 基于物联网的智慧医疗信息化10大关键技术研究[J]. 医学信息学杂志， 2013，34（1）： 10-15.

[4] 李萍，严魁. 从智慧医疗和智慧教育实践看智慧城市建设[J]. 移动通信， 2014（9）： 48-51.

[5] 郑世宝. 智能视频监控技术与应用[J]. 电视技术， 2009，33（1）： 94-96.endprint