5G 时代背景下物联网技术在智慧城市建设中的应用研究

2022-04-01胡瑞杰

工程建设与设计 2022年3期

胡瑞杰

（1.中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600；2.苏州众通规划设计有限公司，江苏苏州 215133）

1 引言

自IBM 于2008 年首次提出“智慧地球”概念以来，各国也逐步提出了建设“智慧城市”的愿景。通过互联网技术将城市生活中的各类信息、资源有机结合，并进行智能化建设，对充分满足新时代背景下公众的生活需求、改善并控制公共环境均有着重要意义。5G 技术及IoT 技术作为信息时代的全新产物，其诞生及发展无疑为“智慧城市”的建设提供了有利条件，物联网可实现物体、网络的连接，而5G 技术则为进一步提高其连接效率提供了重要保证，将5G 时代背景下的IoT 技术用于“智慧城市”建设中，也可以为广大市民提供新型服务、带来全新体验[1]。

2 5G 时代背景下的物联网技术概述

2.1 5G 时代背景分析

移动通信技术发展至今，已历经了5 次大的迭代式迁跃。随着目前互联网的高速发展，各类新业务、新服务不断涌现，在爆炸式增长的数据流量下，趋于成熟的4G 技术已难以满足现阶段数据需求。5G 技术是一种新型的通信技术，其除了可以实现人与人之间的实时通信、增强用户虚拟现实的体验外，也可以有效解决人与物、物与物之间的通信，以满足现阶段移动医疗、移动交通、移动环境管理等实际应用需求。5G 技术是实现人机物互联的重要网络基础，其实际应用场景主要体现在增强移动宽带、低时延通信及机器类通信3 个方面。将5G 技术与当前顶尖的IoT 技术进行有机结合，是5G 时代背景的重要标志，未来5G 技术也会逐步渗透到各行各业的各个领域当中，为社会数字化、网络化、智能化转型奠定坚实的网络设施基础。

2.2 物联网技术特征

IoT 源于传媒领域，该技术基于信息传感设备，可在约定协议下将任意物体与网络连接，在传播媒介下实现信息的交换及通信，并进行智能化识别和管理。IoT 技术以传统互联网为主要信息载体，其特征之一是以互联网为核心，为有效保证庞大的数据传输，IoT 对所需传感器类型、性能及传感器对应的传输效率及准确性均有着更高要求。与传统互联网通信系统相比，IoT 在对数据进行有效传输的同时还会对所接收的数据进行分析、处理，并对所有数据进行智能化管理以满足不同用户的多种应用需求，智能化为IoT 的第二大主要特征。一般每个物联网系统内存在多个传感设备，而一个传感设备可以负担庞大的移动数据。为实现系统的快速、便捷通信，其作为IoT 的强大数据支撑，需将信息进行有效分析后进行共享，强大的通信、识别功能则是IoT 的第三大主要特征。

3 智慧城市建设

3.1 基本内涵

智慧城市是以智慧产业及项目为基本载体，通过智慧技术为人们提供智能化生活服务的新型城市发展模式。自我国大力推进智慧城市建设以来，国内多数企业及研究机构均对其基本内涵进行了深入探讨。信息技术的发展及应用是建设智慧城市的重要基础。作为城市信息化的高级发展阶段，5G时代下IoT 技术为其建设实施的核心代表技术，张优训[2]在其相关文献中表示，将5G 技术用于智慧城市建设工程中可有效降低建设成本、促进节能减排。智慧城市建设工程较为复杂，为有效促进城市智能化运行，需将信息技术与多种资源进行有机整合，使其协同发生作用。作为一种新兴的城市发展模式，智慧城市建设成功后需要面临的服务对象包括政府、企业、个人等多个社会主体，其建成后对促进城市生产力发展、优化人们生活方式，构建美好城市生活均有着重要意义，将信息化与城市化高度结合是其建设的根本目标，也是推进城市信息化发展的重要表现。

3.2 建设要求

智慧城市的建设与发展是改善民生、优化社会服务功能的重要保证。通过对城市生产力、生活方式进行创新管理来解决现阶段城市发展过程中遇到的种种问题，也是进行智慧城市建设的根本需求。为充分实现城市智能化建设，需要满足以下建设要求：（1）5G 时代背景下的智慧城市建设要求其所覆盖的业务必须具备创新性，为有效引导政府、企业、个人积极参与到城市创新建设中需为其提供全面、相融合的信息服务，其建设的重点项目应集中在环境优化、经济发展、生活质量提升等方面；（2）为了保证建设工程的顺利实施，在对相关业务内容进行积极创新的同时，也要注重建设支撑的完备性，除了对相关平台建设及业务运营情况进行充分把控外，设备的使用安全及维护方面也应引起重视；（3）将5G 时代背景下的5G通信技术与IoT 相融合也是智慧城市建设的必然要求。信息通信技术是建设智慧城市的重要基础，建立标准的信息技术体系也是全面推进智慧城市建设的必要环节。将通信效率高、时延低、范围广的5G 通信技术与IoT 结合，可实现智慧城市建设工作网络的无缝连接。

3.3 智慧城市特征

未来建成的智慧城市特征主要体现在以下几方面：（1）利用多种智能化感知设备，可实现对于城市的全面感知。基于5G时代背景及IoT 先进信息技术，通过多种设备中的智能化感知系统，在强大的物联网系统数据处理能力下，对个人所处的城市位置进行准确识别，通过相应设备的环境监测功能对自身所处城市的环境进行透彻感知，对个人生活及身体状态进行有效掌控，是推进个人生活完成智能化转变，社会科学有序发展的重要保障。（2）智慧城市基于5G 背景下的IoT 技术，在为人们提供全新生产、生活条件的同时，亦可通过网络实现人与人之间的实时沟通及互动，使得个体间信息互换变得更加高效、便捷，而上述信息互通是基于宽带网络实现的。因此，在未来智慧城市中，广泛存在的各种有线、无线宽带网络也是其主要的城市特征。（3）城市管理是一项复杂的工作，智慧城市中所应用的不同智能化系统也存在显著差异。为实现对于智慧城市的有效管理，将多种智能化系统联合应用也是其建设发展的主要特征，通过IoT 平台及云计算系统，将信息、数据进行有效整合、处理，以此解决城市管理中所遇到的种种问题，优化社会发展、生活流程也是智慧城市的本质所在。（4）充分满足社会公众的生活需求是智慧城市建设的根本目标，优化一系列生活管理流程、促进城市发展最终都是服务于人本身的，因此，未来智慧城市还应当秉持以人为本的发展理念，如图1 所示。

图1 智慧城市的建设要求及特征

4 IoT 技术在智慧城市建设中的应用情况

智慧城市是社会发展的必然趋势，也是继知识社会、数字社会后所提出的全新城市发展模式。为充分满足当下新时代人们生活、发展的基本需求，应从城市管理、公共服务、医疗健康、教育文化、交通管理等方面进行智慧化城市建设。现阶段IoT 技术在智慧城市建设中的应用情况主要体现在以下几方面。

4.1 医疗建设

公共卫生服务系统在城市建设工程中占据重要地位，而医疗健康服务则是智慧城市建设的重要内容。现阶段，随着医疗卫生事业的不断发展，人们对各医院、卫生服务机构提出了更高要求，将5G 时代背景下的IoT 技术用于智慧城市建设的医疗健康服务体系中十分必要。利用IoT 技术能够将医疗健康机构的药物信息、设备管理信息等进行资源共享，对提高相关机构的服务透明度、减少医疗纠纷有着重要意义[3]。目前，部分地区存有较为严峻的药品作假现象，通过物联网强大的数据处理系统，也可对药品生产流程、药品安全信息进行有效监控和鉴别，同时病患可通过线上问诊、医生可通过线上接诊的方式提高病患的诊疗效率，医疗服务体系简化后可以更好地满足当下人们的诊疗需求。

4.2 交通建设

交通运输是城市发展的重要枢纽。在智慧城市建设进程中采用IoT 技术优化城市的交通管理体系对优化人们出行路线，提高其出行效率均有着重要意义。利用IoT 技术可实现对于道路交通状况的实施监测，通过5G 通信技术将路况实时传输到人们的终端设备，可实现人们对于个人时间的有效规划及管理，将相关信息传输至交通管理部门也可实现其对于道路交通事故的快速反应处理，对维护城市交通安全也有着积极影响。

4.3 教育建设

目前，我国教育行业正处于飞速发展、改革创新的重要阶段，将有效的教育资源进行无限推广应用是教育行业实现可持续发展的重要举措。5G 时代下的IoT 技术为建设智慧教育体系奠定了坚实基础。自2019 年12 月，新冠肺炎疫情暴发至今，线下教育机构均受到一定影响。在目前防疫常态化背景下，全力推进线上教育系统对促进教育行业发展有着重要意义。IoT技术可实现教材与学生、教师之间的互联，为保证教材信息的有效传输，需要5G 通信技术的加持，且IoT 技术对于信息的识别、分析能力也可一定程度上提高教师的教学效率及质量。