物联网在智慧城市中的应用与发展

智慧城市是指利用各种信息技术或创新概念，将城市的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。智慧城市经常与数字城市、感知城市、无线城市、智能城市、生态城市、低碳城市等区域发展概念相交叉，甚至与电子政务、智能交通、智能电网等行业信息化概念发生混杂。

一、物联网的基本组成

物联网技术不仅仅局限于传统的传感网络，也不仅仅局限在为人们提供服务的单一层面，就目前来说，大部分对物联网技术的研究，都认为物联网技术是一种集传感技术、应用服务等多方面体系为一体的综合性网络技术。物联网的组成，大致可以概括为如下四个部分：物联网终端、传感器、网络与物联网服务。

1物联网终端

物联网终端就是指前面提到的“物”。它上面会装有一种名为传感器的电子元件，并与网络相连接。比如大家拿着的智能手机和平板电脑就是物联网终端的一种。这些终端通常起着两个作用：感测和反馈。

感测指的是搜集终端本身的状态及周边环境的状态并通知系统。这里说的状态包括如灯是开是关、房间的温度和湿度、门口有没有人、机器运行的状态，等等。而终端是利用传感器这种电子元件来实现感测的。

反馈是指接收从系统发来的通知后，显示信息或执行指定的 *** 作。系统会基于从传感器搜集到的数据，经过处理后，进行一些反馈，并通常需要通过物联网终端针对现实世界采取相应的行动。反馈有多种形式，包括可视化、通知，以及控制等。通过“可视化”，用户能够使用电脑和智能手机上的Web浏览器或APP随时查看经物联网服务处理后的信息；通过“推送通知”，系统就能在检测到“物”的异常状态或触发某些指令后，将其通知给终端或信息接收者，以达到提醒和告警的目的；通过“控制”，系统就可以直接控制终端的运转，实现自动化 *** 作，而无需借助人工。

2传感器

在物联网终端中，要想搜集终端和环境的状态，就需要利用一个叫做传感器的电子元件。传感器负责把物理现象用电子信号的形式输出。例如有的传感器可以把温度和湿度作为电子信号输出，还有的传感器能把超声波和红外线等人类难以感知的现象转换成电子信号输出，等等。

通过传感器输出的电子信号，系统就能够获取现实世界中的“物”的状态或周边环境的状态了。人们很少单独利用这些传感器，通常都是将它们置入各种各样的物联网终端里来加以利用的。

3网络

在把终端连接到物联网服务时，网络是不可或缺的。物联网使用的网络大体上分为两种：一种是把终端连接到其他终端的网络，另一种是把终端连接到物联网服务的网络。

无法或不需要直接连接到互联网的终端是存在的，而通过把终端连接到其他终端，如连接到负责收集传感器数据的物联网网关设备，就能通过物联网网关把这些不能连接到互联网的终端再集中连接到互联网了。这种网络连接方式在工业领域应用极广，能够节省成本以及提高连接效率。而针对终端之间的连接，蓝牙、ZigBee、LoRa、WIFI是几种比较有代表性的网络标准。

对于技术人员来说，在网络层之上，物联网体系还会划分出如基础设施层、平台层、应用层等不同层次，但对于普通用户来说，可以统称为物联网服务。物联网服务有两个作用：一是从终端接收数据以及发送数据给物联网终端；二是处理和保存数据。

物联网接收从终端直接发来的数据。终端发来的数据内容包括终端搭载的传感器所采集到的信息，以及用户对终端进行的 *** 作等。

而仅仅采集传感器和终端发来的数据，那只不过是将一堆庞大的数据聚在一起而已，很难直接应用这些数据。为了实现具体的应用服务，就需要从采集到的数据中分析出有价值的信息。因此，只有通过对数据进行分析，才有可能掌握终端的运转情况，找出其中蕴含的趋势，提前检测出今后可能会发生的异常情况。这样才能把整个物联网服务从一个单纯的采集数据的系统升华到一项帮助使用者创造价值的服务。

二、物联网在智慧城市中的应用

物联网在智慧城市发展中的应用关系各方各面，从智慧政务、智慧物流、智慧交通、智能家居及其他应用智能化等方面，均可应用物联网技术，以下对其应用做详细的阐述。

1智慧政务应用

“互联网+政务服务”构建智慧型政府，运用互联网、大数据等现代信息技术，加快推进部门间信息共享和业务协同，简化群众办事环节、提升政府行政效能、畅通政务服务渠道，解决群众“办证多、办事难“等问题。

通过政务云、政务数据交换平台及完善的政务信息资源目录体系，实现跨部门的信息共享与资源整合，建立一体化的政务资源体系。

通过整合政府门户网站、呼叫中心等相关政务服务资源，实现政府、企业和公众随时随地通过互联网、电话、移动终端等多种渠道获取一致与整合的政务服务。

通过资源共享及流程整合，完善政务服务监管渠道，为企业、 社会 其它机构和公众等提供一站式服务，实现足不出户就可以随时随地办理相关业务。

2智慧物流应用

智慧物流是一种以信息技术为支撑，在物流的运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、配送、信息服务等各个环节实现系统感知。全面分析，及时处理及自我调整功能，实现物流规整智慧、发现智慧、创新智慧和系统智慧的现代综合性物流系统。

多元化的数据采集、感知技术，基于物联网的智慧物流，面对的是形式多样、信息关系异常复杂的各类数据，多元化的数据采集、感知技术，为智慧物流提供了基本的技术支撑。

随着物联网的发展，泛在网络将成为信息通讯网络的基础设施，在于其它网络融合的基础上，提供给智慧物流可靠的数据传输技术，为人们准确的提供各类信息。

3智慧交通应用

紧急救援系统：当紧急情况发生时，车主按动车上安装的紧急按钮，通过无线通信接通客服中心。客服人员能够通过GPS技术精确定位，将救援送达车主。在救援过程中，客服人员不仅能一直与车主进行在线的交流，而且能够实时调度救援资源，最小化车主的生命财产损失。

智能导航系统：现行试用的路线推荐系统能够根据司机需求和实时交通信息，推荐最短路径、时间最优路径，甚至为出租车司机推荐最有可能搭载乘客的路线。

4智能家居系统应用

物联网技术在家居中主要应用于安防方面，借助物联网技术进行实时检测，并通过数据传送，启动安防报警器通知安保人员，这是物联网技术在家庭安全保障上的应用，也是当前由家居智能到智慧城市的一大体现。

另外，物联网技术还能够解决家庭琐事，例如其能够通过数据的读取，直接将家庭电表、燃气表、水表等的数据传送于远程的服务器端，并进行自动结算费用。总之，物联网技术在家居生活中的应用多种多样，是当前实现良好生活品质的关键内容。

物联网设备是非标准计算设备，可无线连接到网络并具有传输数据的能力。物联网涉及将互联网连接范围从台式机，笔记本电脑，智能手机和平板电脑之类的标准设备扩展到任何范围的传统“哑”或未启用互联网的物理设备和日常物品。这些设备嵌入了技术，可以通过Internet进行通信和交互。它们也可以被 远程监视和控制。

连接的设备是生态系统的一部分，在该生态系统中，每个设备都与环境中的其他相关设备通信以自动执行家庭和行业任务。他们可以将可用的传感器数据传达 给用户，企业和其他预期的各方。这些设备可以分为三大类：消费类，企业类和工业类。

消费者连接的设备包括智能电视，智能扬声器，玩具，可穿戴设备和智能电器。例如，在 智能家居中，设备旨在感应和响应人的存在。当一个人回到家中时，他们的汽车与车库连通以打开门。进入室内后，温度调节器已经被调整到其首选温度，并且照明设置为较低的强度和颜色，因为他们的智能手表数据表明这是一个充满压力的日子。其他智能家居设备包括根据天气预报调整洒水量的洒水装置和了解最经常清洁房屋区域的机器人真空吸尘器。

企业物联网设备是旨在供企业使用的边缘设备。有各种各样的企业物联网设备可用。这些设备的功能各不相同，但往往倾向于维护设施或提高运营效率。一些选项包括智能锁，智能恒温器，智能照明和智能安全性。这些技术的消费者版本也存在。

在企业中，智能设备可以帮助举行会议。位于会议室中的智能传感器可以帮助员工确定和安排会议可用的房间，确保可以使用合适的房间类型，大小和功能。当与会人员进入会议室时，温度将根据占用情况进行调整，随着屏幕上适当的PowerPoint加载，灯光将变暗，并且演讲者开始演示。

消费者，企业和工业物联网设备的示例包括装配在会议室和装配线机器上的智能电视和智能传感器。

工业物联网设备旨在用于工厂或其他工业环境。大多数工业物联网设备是用于监视装配线或其他制造过程的传感器。来自各种类型传感器的数据将传输到监视应用程序，以确保关键流程处于最佳运行状态。这些相同的传感器还可以通过预测何时需要更换零件来防止意外停机。

如果发生问题，系统可能能够将通知发送给服务技术人员，以告知他们出了什么问题以及解决问题所需的部件。这样可以避免技术人员到现场诊断问题，然后再去仓库获取解决问题所需的零件。

物联网设备如何工作？

物联网设备在功能方面有所不同，但是物联网设备在工作方式上有一些相似之处。首先，物联网设备是旨在以某种方式与现实世界进行交互的物理对象。该设备可能是装配线上的传感器或智能监控摄像头。无论哪种情况，设备都可以感知物理世界中正在发生的事情。

该设备本身包括集成的CPU，网络适配器和固件，通常在开放源代码平台上构建。在大多数情况下，物联网设备连接到动态主机配置协议服务器，并获取该设备可用于在网络上运行的IP地址。某些物联网设备可通过公共互联网直接访问，但大多数设计为仅在专用网络上运行。

尽管不是绝对要求，但许多物联网设备是通过软件应用程序配置和管理的。但是，某些设备具有集成的Web服务器，因此不需要外部应用程序。

物联网设备配置并开始运行后，其大部分流量就出站了。例如，安全摄像头可传输视频数据。同样，工业传感器流式传输传感器数据。但是，某些物联网设备（例如智能灯）确实接受输入。

物联网(IoT)最接地气的莫过于智能家居接入互联网。智能家居联网是发展趋势。基于全方位的无线硬件平台，搭配软件开发套件，构成了全面完整又灵活易用的核心资源。受益于厚积薄发的微控制器技术，在提高性能、降低功耗、减少用料的同时，借力开发平台，可轻松地推出创新的物联网产品，形成贴近生活的智能解决方案。

典型的应用场景中家居电器联网系统由微控制器、网关、受控物品和接入控制设备组成。孤立的物品(冰箱、空调、汽车、仪表等)接入网络世界，互相之间可以交流，形成智能网络。用户通过平板电脑或手机实现对受控物体信息采集分析和智能化管理，也可以上线进行远程 *** 作。

从上图可看出，家庭自动化系统将嵌入式微控制器技术、无线连接、接入网络融合为一体。App能够使用户发现家里的设备，予以设置，或者创建一个动作加以控制。远程管控让你不管走到哪儿，都不会与家里失联，随时随地“发现、管理、控制”。例如，旅游在外，你仍可监视住宅的安全环境和调节家舍的室内温度。智能家居联网是发展趋势。基于全方位的无线硬件平台，搭配软件开发套件，构成了全面完整又灵活易用的核心资源。受益于厚积薄发的微控制器技术，在提高性能、降低功耗、减少用料的同时，借力开发平台，可轻松地推出创新的物联网产品，形成贴近生活的智能解决方案。

物联网就是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
通俗地讲，物联网就是“物物相连的互联网”，它包含两层含义：
第一，物联网是互联网的延伸和扩展，其核心和基础仍然是互联网；
第二，物联网的用户端不仅包括人，还包括物品，物联网实现了人与物品及物品之间信息的交换和通信。
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点，是继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业发展的又一推动者。

提供一个理解的角度：
目前的互联网，我们知道它的终端设备是电脑（台式、笔记本、平板电脑等）、手机。而物联网涉及到的终端除了上述设备，还有很多其他设备。如智能家居（是物联网的重要组成部分），在智能家居中，家电（电视、空调、微波炉）、照明（常见的灯泡）、安防（摄像头）和其他（如电动窗帘、窗户等），几乎用电设备都会联入网络之中，也就是“物物联网”；从英语Internet of Things， 从字面更容易理解物联网。以及车联网，现在的特斯拉就是这样的发展方向。
在物联网中，有一个核心的不可忽视的设备——传感器，因为它的存在物联网的发展才有未来。传感器是给没有生命的“物”配上五官，让“物”可以感知周围的变化，而后把这些感知的信息转化为电信号，储存、传输、分析、处理，通过联网、设置的程序对这个变化做出相应的回应，或者把这个信息直接告诉人，人可根据信息采取相应的措施。
那么物联网中的设备，要联网，则需要设备间相互通信传递信息（目前有有线和无线通信技术），如果物联网要普及，有线通信技术是无法满足需求的。无线通信技术在物联网的发展中是举足轻重的。
所以在涉及到物联网要学什么时，可以在传感器和无线通信技术上研究研究。
（供交流参考）

matepad5g插物联网卡。
物联网卡，是中国移动面向物联网用户提供的移动通信接入业务，为物联网终端提供无线数据、语音、短信等基础通信服务，并为物联网客户提供通信连接管理、终端管理等运营服务。物联网卡就是为设备提供上网的芯片，物联网卡与手机的SIM外形一样，是中国移动运营商、中国电信运营商、中国联通运营商为物联网客户供的通信服务，采用专属号段，目前市面常见的，物联网卡基本是4G网络，也能满足设备使用，但随着5G网络时代的日益兴起及更多智能设备的发展也开始走近人们的生活，5G物联网技术随之成熟，将实现更的多万物互联，用户可以通过手机对生活，工作中的设备物体控制和监测，5G物联网卡传输数据将会更快，延时将会更低。

摘 要：对物联网的技术信息进行了综合分析，介绍了物联网的起源、基本概念、国内外的研究现状和应用现状，讨论了物联网的体系结构、感知及终端技术、物联网的安全、智能化等关键技术，最后结合中国物联网的发展及产业现状，提出了物联网的应用与技术建议。
关键词：物联网(IOT)；射频识别(RFID)；网络应用；关键技术
中图分类号：TP3934 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)08-0078-03
Features and application of Internet of Things
MA Yin
(Jiangsu College of Information Technology, Wuxi 214153, China)
Abstract: A comprehensive analysis of Internet of Things (IOT) is made The origin and basic concepts of IOT is presented firstly The current research on IOT at homeland and abroad and application of IOT are introduced secondly The key techniques of IOT such as the architecture, perception and terminal technology, security of IOT and intelligence are discussed in detail Combined with the development and current industry situation, the suggestions about IOT application and technical improvement are made finally
Keywords: Internet of Things (IOT); Radio Frequency Identification (RFID); Internet application; key technique
0 引 言
随着信息技术的发展，智能化管理与服务也得到快速发展，物联网正是在这样的条件下发展起来的新兴产业。物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统，其发展将促进传统生产、生活方式向着现代智能化的方式转变，可大大提高生产力和社会运行效率，提升人们的生活质量。物联网是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第3次革命。
早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》中就已经提及物物互联的概念，但受限于当时无线网络、硬件及传感设备的发展情况而未引起重视。1998年，美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年，在建立物品编码、RFID技术和物联网的基础上，美国Auto-ID中心首先提出“万物皆可通过网络互联”，从此阐明了物联网的基本含义[1]。
物联网的基本思想产生于上世纪末，但近年来，随着信息技术的发展，物联网才真正引起人们的关注。2005年，在信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005：物联网》[2]。《报告》指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临：通过一些关键技术，用互联网将世界上的物体都连接在一起，使世界万物都可以上网，世界上所有物体都可以通过互联网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术和机器人技术等将得到更加广泛的应用。欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)于2008年在《物联网2020》[3]报告中分析预测了未来物联网的发展主要经历四个阶段：2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域；2010—2015年实现物与物之间的互联；2015—2020年进入半智能化阶段；2020年之后实现全智能化。目前，物联网的产业发展和应用正在由第一阶段向第二阶段过渡期，物物互联的应用范围不断扩大。RFID 在欧美国家已具有成熟的产业链，这些国家主要将RFID 技术应用于交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域。我国目前的物联网虽然只有小规模应用，但物联网的战略性新兴产业地位已经明确。
1 物联网关键技术及特点
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的重要特征。物联网是一种复杂多样的综合网络系统，根据信息生成、传输、处理和应用过程，可以把物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。
11 感知识别层
感知识别层由大量具有感知和识别功能的设备组成，可以部署于世界任何地方、任何环境之中，被感知和识别的对象也不受限制。感知识别技术是物联网的核心技术，是联系物理世界和信息世界的纽带，主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。关键技术不仅包括射频识别技术、无线传感器等信息自动生成设备，也包括各种智能电子产品用来人工信息生成，主要是感知和识别设备的功耗、物体标签信息的浓缩和写入、物体信息代码的分类匹配等。近年来，各类可联网的电子产品层出不穷，智能手机、个人数字助理(PDA)、多媒体播放器、上网本、笔记本、平板电脑等迅速普及，人们可以随时随地接入互联网，分享信息。信息生成方式的多样化是物联网区别于其他网络的重要特征。
12 网络构建层
网络构建层主要是将感知识别层数据接入互联网。互联网及下一代互联网(包含IPv6技术)是物联网的核心网络。
各种无线网络可提供随时随地的网络接入服务。各种不同类型的无线网络合力提供便捷的网络接入，是实现物物互联的重要基础设施。无线个域网包括蓝牙技术(802151标准)、ZigBee技术(802154标准)，无线局域网包括现在广为流行的Wi-Fi技术(80211标准)，无线城域网包括现有的WiMAX技术(80216标准)，无线广域网包括现有移动通信网络及其演进技术(3G、4G通信技术)。

无线通信技术：物联网设备可以通过蜂窝网络、Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术与移动通信网络进行通信。例如，一个智能家居设备可以通过Wi-Fi连接到家庭路由器，然后通过互联网与用户的手机或平板电脑进行通信。
物联网平台：物联网平台是一个软件系统，用于管理和监控物联网设备，并将设备数据发送到其他系统。移动通信运营商可以提供物联网平台，让物联网设备和移动通信网络进行交互。例如，物联网设备可以将数据发送到移动通信运营商的物联网平台，然后由运营商将数据转发给用户的手机。

应用程序编程接口（API）：移动通信运营商可以提供API，使开发人员能够将移动通信网络与物联网设备进行集成。例如，一个智能城市应用程序可以使用移动通信运营商的API获取城市中的交通传感器数据，以便实时更新交通情况。

5G技术：5G技术提供更高的带宽和更低的延迟，可以更好地支持物联网设备和移动通信网络之间的交互。例如，一个自动驾驶汽车可以使用5G技术与移动通信网络进行通信，以便实时获取路况和交通信号数据。

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