物联网技术在智慧城市中的应用

李永刚

（陕西邮电职业技术学院 陕西省咸阳市 712000）

近年来，智慧城市这一概念不断出现在大众视野中，涵盖了城市建设中的方方面面，包括城市基础建设、城市医疗服务、教育发展、供电服务等，特别是在有了物联网技术加持后，城市居民生活的便捷性有了大幅度提升。它主要利用信息采集、传输、分析和处理等操作，对目标物体或环境进行监控和分析，及时发现其中存在的问题，进一步提高智慧城市建设的质量和管理效率，从而推动现代化城市朝着更高效、更舒适、更便捷的方向发展。

1 物联网概念

物联网技术通俗来讲就是利用相关技术在各个城市指定区域安装由物联网支持的传感器和信息传输设备，这些传感器和信息传输设备之间会形成一个通用的“物联网”系统，便于对目标物体的位置和相关信息进行处理。同时，通用的“物联网”系统具备以下两个特点：

（1）该系统是利用现代互联网技术实现的；

（2）和物联网不同，现有的传统互联网和移动互联网中，每个互联网节点的终端是分开的[1]。

2 智慧城市的主要目标

建设智慧城市是当前经济发展的必然，目的就在于提高城市各方面发展的效率，特别是加强城市治理的能力，这一举措将对城市发展产生深远的影响。实现这一目的将有利于政府对该城市的发展工作进行完善。有了物联网技术的支持后，城市各方面的发展都将转化为可视化的信息，帮助政府更好地了解该城市的工作状况，从而提升城市规划的合理性。

3 物联网技术支撑智慧城市建设

在当前信息时代快速发展的背景下，智慧城市建设是离不开物联网技术支持的，它将成为城市建设中信息采集和执法管理的重要手段，这将推动城市管理、城市建设朝着更智能、更精细、更便捷的方向发展。

为了推动信息化建设，我国各级政府部门也积极地运用物联网技术来提高工作效率，构建了相对成熟的电子政务系统。这就相当于搭建了一个政府和民众之间的信息桥梁，可以说是推动智慧城市建设的关键了。政府人员利用电子政务系统，对民众反映的信息进行收集汇总、整理分析，便于能及时给出解决问题的措施，这将大大提高政府的服务质量和行政效率。

另外，物联网技术的运用还增强了政府部门与部门之间的沟通效率，实现了各部门之间的信息交互。同时，相关政府部门可以利用物联网传感器对当前城市运行的现状进行感知，通过感知数据，来及时调整规划方案和决策，避免资源和人员的浪费[2]。

4 物联网技术在智慧城市中的应用

4.1 城市基础设施

城市基础建设是智慧城市建设的重要组成部分，利用物联网技术对这一部分进行监测，能确保城市基础建设的有序进行，使其更好地为人民服务。物联网技术主要利用无线传感网络系统对城市的街道、便民设施、水压水质等进行网络化管理，并将云计算平台和银行管理系统结合起来，对所有数据进行整理、分析和存储，一旦出现问题便可及时提出解决措施。

4.2 城市政务

物联网技术的运用对政府职能的完善是十分有利的，可以促进政府朝着智能化、信息化方向发展，通过对有效数据的反馈和分析，来提高公共管理的效率和水平。另外，在面对突发事件时，物联网技术的运用可以让政府部门及时做出反应，安排人员救援和物资输送，这是其它技术所不能实现的。

图1：基于物联网技术的智能停车场系统

图2：智能道闸框图

图3：基于CC2530 芯片的核心电路

4.3 城市安全

居民的日常生产、生活安全得到保障，可以说是一个城市建设的基础了。在智慧城市建设中运用物联网技术，可以建设相应的安全设施和应急处理设备，一旦出现任何安全问题能及时发出警报，全面推动城市管理相关工作的展开。

4.4 城市环境

在当前城市化水平不断提升的背景下，一个成熟的物联网管理系统，可以说是整个城市运行管理的基石了。它除了能保证城市安全、提高政府部门工作效率外，还能为城市居民提供更便捷地服务，比如能通过网络及时监测并接收相关天气状况，还可以对各个路段的交通拥堵情况进行查询，便于居民及时调整出行计划和路线。

4.5 城市交通

道路千万条，安全驾驶第一条。将物联网技术应用于城市交通中，可以帮助交通管理部门及时了解各个路段是否有交通事故发生。同时，居民出行时也可以通过手机了解到当前出行路段是否拥堵，查看公交车达到站台的时间等，为居民生活提供便捷。

4.6 城市生活

物联网技术已被运用到城市生活的方方面面，比如通过网络系统对幼儿园周边环境进行监测，保障幼儿安全，同时还可以将监测信息传递到家长手机中，让家长安心[3]。

5 物联网技术在智慧城市智能停车场设计中的应用实例

5.1 智能停车场总体设计架构

在智能停车场规划设计中，可应用ZigBee 无线通信技术进行实时通信，对于车位信息，可采用红外检测技术进行采集，当车辆驶入停车场后，即可采集车位信号，当车位信号采集完成后，即可通过ZigBee 路由器将其传递至协调器，然后再通过串口与上位机进行连接，进而对车位信息进行自动化管理。其总体设计如图1 所示。

（1）智能道闸系统是由两个模块所组成的，包括RFID 刷卡模块以及单片机模块。

（2）在该系统设计中，车辆检测设计至关重要，对此，可应用E18-D80NK 红外检测模块，判断停车位是否有车辆，然后再将所采集的信号传递至路由器，再通过路由器传递至上位机界面。

（3）ZigBee 技术的应用成本比较低，并且能耗少，通过利用ZigBee 技术创建网络，有利于提高数据传输便捷性。在ZigBee 网络创建中，可采用多个路由器以及一个协调器，当某个路由器节点发生故障时，其他路由器能够发挥作用，保证数据传递的连续性。

（4）上位机软件能够有效接收到从协调器中所传输的数据，在数据分析完成后，通过图形界面展示，便于了解停车场实际情况。

5.2 系统硬件结构设计

5.2.1 智能道闸

智能道闸系统结构形式如图2 所示。

5.2.2 车位检测和ZigBee 模块

车位检测是由两个模块所组成的，包括路由器模块以及E18-D80NK 红外检测模块，ZigBee 模块是主要是由以下几个部分所组成的：

（1）电源电路，可作为稳压器，能够为背板电路、CC2530 芯片提供电压；

（2）LED 模块，通过LED 灯显示情况，即可判断电源连接情况以及组网情况；

（3）按键电路，可用于组网、复位测试中；

（4）串口电路，可接收红外传感器所发出的报文。

核心电路图如图3 所示。

5.2.3 系统软件设计

（1）智能道闸软件。在系统运行过程中，首先完成系统初始化，在初始化操作成功后，即可等待是否有与系统相匹配的RFID 卡，如果有RFID 卡，则可启动电机，打开倒闸，允许车辆驶入停车场，并自动化计时。当车辆驶出停车场时，首先刷卡，启动电机、打开倒闸，并对停车时长以及所需费用进行计算。

（2）ZigBee 组网软件。第一，协调器节点程序。协调器能够接收由路由器所传递的包含红外数据的ZigBee 报文，然后再根据已设定的程序对红外数据进行解析，并传输至上位机界面。对于协调器，需设置PanID，如果路由器有相同PanID，则可加入至同一网络中。在设备初始化操作完成后，对周边网络进行扫描，检查是否有相同的PanID，如果没有发现相同PanID，则可根据PanID 创建网络。如果有路由器需申请进入网络，则要求对PanID 进行检查，如果PanID 相同，则可发送命令，允许路由器进入系统，同时还需分配16 位短地址，对新加入路由器的短地址做好详细记录。当有信息传递至记录表时，即可自动接收并处理。另外，协调器还可对网络中的各类设备发送广告命令，并将信息传递至指定设备。第二，路由器程序。路由器是由两个模块所组成的，包括红外模块以及ZigBee 模块。其主要作用是接收从红外模块中所发出的信号数据。ZigBee 模块的作用是创建ZigBee 网络。在设备初始化操作完成后，对周边网络进行扫描，检查是否有相同PanID 的协调器，如果协调器的PanID 相同，则可加入至网络中。协调器可对路由器发送16 位短地址，然后再由路由器写入至FLASH，通常情况下，短地址不会调整。当路由器与红外模块连接后，即可接收由红外模块所传递的信号，并根据目的地址转发。

（3）上位机客户端。在该智能化停车场设计中，在软件编写设计中应用C++语言。在上位机客户端与协调器之间，可应用USB 串口进行连接，进而读取数据，上位机软件在获得所传递的数据后，即可进行数据解析，并根据解析结果进行可视化处理。此时，上位机中即可显示出停车场停车总量、车位占用数量等，同时还可对停车场环境温度以及湿度进行检测记录。

6 总结

综上所述，本文主要对智慧城市建设中物联网技术的应用领域进行了探究，并以智能停车场为研究对象，对物联网技术的应用要点进行详细探究。物联网为新型技术，通过将物联网与智慧城市建设进行有效结合，能够充分发挥物联网技术的应用优势，促进智慧城市建设发展。