时间：2023-12-14 11:35:40
导语：在智慧交通概述的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
在智慧城市的建设规划和试点建设过程中，不少城市都不约而同地提出迫切需要智慧城市的标准。由于缺少标准，智慧城市到底应实现什么样的目标，众说纷纭；由于没有统一的标准，可能会造成重复建设和资源浪费；而且由于没有标准，智慧城市的建设成果很难评估和验收。为此，国内一些标准化组织及地方政府开始了智慧城市标准方面的研究，或开始了一些标准化工作的探索。
在智慧城市的研究与实践中，我们可以明显地感觉到中外的不同。国外智慧城市建设的目标和任务一般比较单一，如考虑利用物联网技术，将各种城市公用资源（水、电、油、气、交通、公共服务等）连接起来，监测、分析和整合各种数据以做出智能化的响应，更好地服务市民；或是充分利用智能交通系统，通过各种传感数据、运营信息及丰富的用户交互体验，为市民出行提供实时、适当的交通信息。在智慧城市标准化方面，还加上了环保和可持续发展的理念。而我国智慧城市的标准化，则比较集中于信息通信技术（ICT）在城市中的运用。
1 国内标准化活动
1.1国内智慧城市标准化工作概述
目前，开展智慧城市标准化工作的有：中国通信标准化协会（CCSA）泛在网技术工作委员会（TC10）、全国信息技术标准化技术委员会（TC28）SOA标准工作组，浙江省和宁波市分别成立了智慧城市标准化机构，中国智慧城市产业技术创新战略联盟也开始了智慧城市标准化工作的研讨。
1.2CCSA TC10
从2012年3月开始，CCSA TC10开始了智慧城市标准制定工作，目前共有7个项目正在展开，分别是：智慧城市术语和定义：智慧城市总体框架和技术要求：智慧城市跨系统信息交互技术要求：智慧城市评估方法及指标体系：智慧城市公共支撑平台技术架构和功能要求：智慧城市安全需求分析：智慧城市标准体系研究。
其中，前3个项目正在申报国家标准，后4个项目为研究课题。智慧城市系列标准项目组由武汉邮电科学研究院、工信部电信研究院、中国联通、大唐电信、西安交通大学、中国电信、江苏邮电设计院、中国普天、中国互联网信息中心、华为、南京邮电大学等单位组成。
1.3TC28SOA
全国信息技术标准化技术委员会（TC28）SOA标准工作组成立了智慧城市应用工作组，了智慧城市建设情况及标准需求调研报告，启动了智慧城市术语、技术参考模型、评价模型和指标体系、数据和服务融合平台、数据模型、设计方法等标准研究。其中，以下三个标准处于国家标准立项公示阶段：一是智慧城市标准应用指南SOA技术；二是智慧城市标准应用指南和技术参考模型；三是评价模型和基础指标体系。
1.4住建部
2012年12月，住房城乡建设部办公厅正式了关于开展国家智慧城市试点工作的通知，并印发了《国家智慧城市试点暂行管理办法》和《国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（试行）》两个文件。其中后一个文件也带有标准性质，它给出了智慧城市评估的指标，包括：4个一级指标、11个二级指标和57个三级指标。
1.5中国智慧城市产业技术创新战略联盟
2013年5月7日，中国智慧城市产业技术创新战略联盟召开智慧城市标准体系研讨会，对智慧城市的标准化组织、标准体系框架、标准化推进策略进行了探讨。
2 国际范围的标准化活动
2.1国际智慧城市标准化工作概述
在国际范围的标准化组织中，国际电信联盟电信标准发展局（ITU-T）开始了智慧城市标准化的前期工作，国际标准化组织（ISO）正计划组建智慧城市的标准工作组，其它国家或组织有一些零星的、与智慧城市有关的活动。
2.2智慧与可持续发展焦点组（ITU-T）
ITU-T经过充分酝酿，广泛征求意见，于2013年2月在第五研究组（SG5）成立了智慧城市与可持续发展焦点组（ITU-T Focus Groupon“Smart and Sustainable Cities”）。
按照ITU的规则，焦点组的工作周期是一年，它不会直接产生标准，而是进行标准的前期工作，为ITU-T输出一系列评估报告和技术报告，包括考虑现有其它标准化组织和论坛所采取的活动，明确标准化的需求，制定一个标准化路线图，发挥信息通信技术部门的影响，促进全球智慧与可持续发展城市的增长。
焦点组的目标是：
定义信息通信技术在城市中的作用，包括认定环境可持续城市所必需的信息通信系统。
与其它标准化组织建立联系，进行标准化协调活动。
建立标准化路线图，建议未来的ITU-T研究项目和有关活动。例如：智慧与可持续城市的概念、范围、前景和用例，智慧与可持续城市的特点和需求，智慧与可持续城市的有效服务和网络基础设施，以及相关的体系架构。
认定或开发一组关键性能指标（KPI），评估信息通信技术对环境可持续城市的影响。
帮助ITU-T开发信息通信技术用于智慧与可持续城市方面的全球参考标准。
焦点组主席由西班牙的电信专家担任，副主席有六位，分别来自中国、意大利、阿根廷、美国、阿联酋、新加坡。
2013年5月8日，焦点组在意大利都灵召开了第一次会议，有60多位来自国际组织、多国政府、电信运营商、设备制造商、大学、学术团体、标准化组织的代表参会。会议共收到提案25个，涉及焦点组的组织结构和管理、标准化技术、标准化方向、其它国际组织和标准化组织相关信息、智慧城市案例分析等内容。
本年度还将会有密集的会议，如焦点组7月的拉丁美洲第二次会议，9月西班牙马德里的第三次会议，11月斯里兰卡的第四次会议。
2.3国际标准化组织（ISO）
ISO于2013年1月，出版了一期智慧城市专刊，介绍了与智慧城市有关的ISO标准组，例如：社区可持续发展标准组（TC268），智能运输系统标准组（TC204），道路交通安全管理标准组（TC241），煤矿甲烷标准组（TC263），建筑与民用工程标准组（TC59），建筑环境设计标准组（TC205），建筑热性能与能源使用标准组（TCl63），社会安全标准组（TC223）。
3 下一步工作建议
智慧城市标准化工作要防止走两个极端，一个极端是认为智慧城市的理论研究和实践不够，标准化工作还要继续等待；另一个极端是认为智慧城市的标准化没必要，用信息化、电子政务、智能电网、物联网、云计算、通信技术等标准进行组合，就足以覆盖智慧城市。事实上，智慧城市提出了新的目标、新的发展途径，应有新的标准体系。当然，可以采用的已有标准，应尽量采用。
根据我们的观察，在智慧城市国际范围的标准化活动中，中国智慧城市标准化工作不落人后，甚至还处于稍稍领先的位置，这与我国集中力量办大事的体制是分不开的，也与我国各级政府高度重视智慧城市建设是分不开的。
下一步工作，要制定标准规划，急用先上，从实践中来，到实践中去。
4 小结
关键词：智能城市；智能交通；构建途径
中图分类号：C913文献标识码： A
智能城市从诞生起就与交通有着千丝万缕的关系，城市的发展离不开交通，交通因城市的各种活动而产生。交通是城市生产生活正他进行的先决条件，城市的发展直接决定了交通系统的构成，并能促进交通系统的改善，两者相互辅助、相互促进。
1智能城市与智能交通的概述
智能城市是未来城市发展的必然趋势，能催生出智能物流、智能环保、智能交通、智能电网等对国民经济和社会发展具有直接拉动作用、可持续发展的新兴产业，人们可以借助科技的力量尽一享便利的生活，并与环境和谐相处。作为智能城市建设中的重要实施项目，智能交通运输系统的发展不容忽视。对此，我国一方面应根据国情发展智能交通运输系统，打好发展墓础，特别是加强基础理论的研究，并与智能交通发展较先进国家积极开展交流。另一方面则需要建立智能交通运输系统协调组织机构，统一制订我国智能交通的发展战略、目标、原则和标准等，实现相关技术和产品的通用性、兼容性和互换性。此外，智能交通的发展将给城市交通运输带来巨大变化，随之需要大量的专业人士，因此还要注重人才的培养，以有效应对新挑战。
智能交通是指把交通管理系统中的通讯技术、计算机技术以及传感控制技术等综合到一起智能，充分发挥它们各自的作用智能，这样就可以更大范围的实现高效、实时、准确以及全方位的管理和运输智能，智能交通是当代城市交通建设发展的必然趋势。
2构建智能交通系统的重要意义
智能城市与智能交通运输系统是为解决城市与交通发展中出现的问题而产生的，两者相辅相成，有机融合在一起。智能城市的快速发展不仅为智能交通运输系统提供厂强大的基础条件与发展环境，而且使得对智能交通运输系统的需求、智能交通运输系统的内涵等发生巨大变化。智能交通回归交通以人为本的木质，通过运川物联网、云计算等先进技术，开始迈向脚慧交通。智能交通系统更加关注信息化社会的资源、能源、环境与气候问题，构筑新概念城市与交通及社会体系，建立下一代交通技术与法律体系，改变传统的交通出行新行为，并且建设脚能化基础设施，真正实现城市让生活更美好的愿景。
3智能城市中智能交通的构建途径
我国智能交通系统的研究还处于起步阶段，但它对社会经济增长的推动作用和重要性已得到国家相关部门的高度重视，对构建智能城市起到非常重要的作用。构建智能交通系统可以从以下方面入手：
(1)智能交通管理系统(CTMS)该系统需要通过先进的视频监测、自动控制和信息采集与处理等相关技术，按照系统工程的原理进行系统集成，将交通工程规划、交通信号控制、交通检测、交通电视监控、交通事故救援以及信息系统有机结合在一起，通过计算机网络系统实现对交通的实时控制和指挥管理，主要包括道路交通状况、交通事故和交通环境的实时监视,还有道路交通实时疏导、道路交通实时控制以及对道路交通突发事件的应急处理等功能。通过CTMS的管理，有效改善现有路网的运行状况，提高道路的利用率，增加交通流量，改善交通秩序，减少交通事故和突发事件，使交通运输始终处于最佳运行状态。
(2)智能交通信息系统(CTIS)CTIS应能够通过多种方式为出行者提供准确的有关出租汽车、公共汽车、轻轨或地铁等交通工具实时、动态的交通信息，可以在道路指定路段，通过实时电子信息屏显示各种交通工具的服务信息、道路状况、出行时间和出行路线等信息，为出行者和交通管理控制中心提供参考和依据，并能够为出行者或司机朋友提供自动或人工方式的咨询服务，实现智能交通信息的传输、交换和共享。
(3)智能公共交通系统(CPTS)CPTS应包括车辆定位系统、客运量检测系统、行驶信息服务系统、自动调度系统、公交站点系统等组成部分，通过现代通信、自动控制、计算机网络、卫星导航等技术，实现公共交通的调度、管理、运营服务的信息化和智能化，为出行者提供安全、便捷的公共交通服务，从而有效减少私有车辆运行，减轻交通拥堵和有害气体的排放。可以利用我国自主知识产权的北斗卫星导航定位系统和移动通信网络系统等对行驶的公共车辆进行定位、监控、IC卡检测和统一调度等功能的实施和管理。以公交站点系统为例，应能够为乘客提供实时、动态的公交信息，通过网络与公交调度中心实现信息的传递、交换和共享。站点向调度中心发送获取到的停靠站公交车信息，公交调度中心对各路公交信息进行处理，统计各个站点、各公交线路距离最近的公交车位置、道路拥堵情况、乘客数量等信息，通过电子显示屏为乘客提供实时的候车信息，并不断更新信息，根据客流量实时改变发车时间、运行时间等信息，有效减少因上下班高峰时间而造成的乘车难、行车慢等现象，为市民提供安全、畅通的出行条件，使城市的公共交通处于智慧化的运行状态，有效提高公共交通的运行效率，更好地为百姓服务。
(4)智能商务车辆运营系统智能(CVO)
CVO是一种智慧型运营管理技术，主要是为从事货运及客运的企业提供服务，通过系统中的卫星、路边信号标杆、电子地图、控制中心与车辆实现实时的数据通信，并利用车辆定位、车辆识别和动态称重等设备帮助企业的调度中心对正在运营的车辆进行调度和管理，及时掌握车辆的位置、车辆负重、道路情况等有关信息，提高车辆的使用效率，降低交通事故的发生几率和企业的运营成本，增加运营利润。
(5)智能车辆控制及安全系统(CVCSS)
随着城市化进程的不断加快和城市人口不断增多，城市的交通环境越来越差，尤其是大城市，交通拥堵和大气污染日趋严重，交通事故递进式增多，交通安全已成为极为严重的问题。有必要开发智慧车辆控制及安全系统，通过传感技术、通信技术和自动控制等技术，为司机提供行车的安全保障。CVCSS应包括事故规避系统、监测调控系统和安全自动驾驭等组成部分，通过在车辆上配置导航仪、行驶记录仪等安全设备，使车辆具有道路障碍自动识别、自动报警、自动记录车辆行驶状态、卫星定位以及巡航控制等功能。在易发生危险的情况下，随时以声音、影像等形式向驾驶员提供车体周围的必要信息，并可自动采取安全处理措施，从而有效地防止事故的发生。
(6)智能公路管理系统智能(CTMS)
CTMS主要用来对高速公路等主要公路的交通运行状态进行管理和监控。自从2012年我国实行节假日高速公路免通过费的优惠政策后，高速公路的交通事故频繁发生，造成人员生命和社会经济的重大损失。建立CTMS可以对高速公路的运行状况、交通流量、天气状况等信息进行实时监控，它应包括交通运输实时监控、自动收费、运输管理以安全救助等功能，通过停车与路径诱导、流通流量预测、交通事故监测、不停车电子收费、可变限速标志等服务，有效提高公路通行能力，保持交通畅通安全，减少交通事故的发生，提高管理水平，降低管理与运营成本]。
结语
智能交通系统是将先进的信息技术、数据通信技术、电子传感技术和计算机控制技术等有效运用于交通运输和管理系统中，从根本上提高交通运输效率，减少交通阻塞和有害气体排放，保障交通安全，促进城市环境的生态化。随着数据通信技术、电子传感技术和计算机控制技术等的不断发展，智能交通将会在我国越来越多的城市实现，伴随城市的交通、能源、商业、通信、水资源等系统智能化运行和管理模式的实现，每一个城市都会成为基础设施先进、信息网络通畅、城市管理高效、公共服务完备、生态环境优美的智能城市，使百姓能够安居乐业，享受智慧城市的美好生活。
参考文献
[1]王波.智能交通对于构建智能城市的影响[J].硅谷,2014,05:7+3.
【关键词】智能限高 计算机应用
1 智能限高总体概述
为提高高架桥通行效率，保障桥体安全及交通安全，需采取必要的交通引导和适当的管制措施对驶入高架的车辆进行合理的引导和管理，智能限高控制系统主要为市区高架上行匝道和立交按相应管理需求提供分时段限高控制，防止在禁行阶段高车驶入高架。各高架及立交入口匝道限高杆升降通过交警支队指挥中心控制平台人工远程操控，在匝道入口处配有遥控和手动应急控制设施。
2 总体业务架构设计
2.1 总体部署架构设计
限高系统分为三个部分，其中系统后头主要部署WebService服务器，Tomcat服务器和数据库服务器，提供系统外部服务和用户应用功能；其次是限高架点位部分，安装的设备有摄像机包括球机和枪机，一个LED屏，一个PLC和两个工控机，PLC设备发生碰撞时，会主动发送报警信息到系统后台服务器，所有设备也会接收系统命令来操作设备的各种状态；最后为卡口系统，系统会提供查询条件，卡口系统能够根据提供的查询条件来返回需要的信息，包括图片的形式等等，整个系统架构都部署在交警内部网。如图1所示。
2.2 总体技术架构由五层组成
2.2.1 数据源层
接入前端高清网络枪机实时历史数据、高清网络球机实时历史数据、PLC碰撞数据和高清卡口实时历史数据。
2.2.2 存储层
完成对数据获取层数据存储，并对服务接口层提供接口服务。文件存储完成对有价值的视频片段数据、图片数据、碰撞数据、车牌数据的分类存储。
2.2.3 服务接口层
面向应用层的不同应用，提供校时服务、PLC自动升降、设备自动巡检、报警推送、设备手动操作，状态检查，诱导等功能。
2.2.4 中间件
面向应用层提供服务，调用服务层接口。
2.2.5 应用层
提供限高管理平台，主要功能有系统管理、设备管理、限高控制、报警管理、大屏管理、监控管理、卡口查询等。系统管理主要实现对平台的用户、权限、参数设置基础性管理。设备管理主要实现检测设备的在离线状态。设备的在离线状态列表，如果有非法的输入，系统给出信息提示，要求用户重新输入。当巡检到掉线时候，发送报警信息。限高控制主要实现对限高横杆进行适时操作，限高横杆上升；限高横杆停止；限高横杆下降。报警管理主要实现对碰撞报警和离线报警信息的管理，提供报警信息的详细记录。大屏管理主要实现对诱导屏模板的管理以及模板的。监控管理主要实现路面车辆的实时视频监控以及录像的存储和下载。卡口查询主要实现对信息的反馈，查询出所需信息。
3 结语
现在科技技术飞速发展，智慧城市项目日趋发展成熟，以及大数据和云计算的深入应用，视频质量诊断系统在智慧城市中的应用也尤关重要。其在城市监控中应用中，既可以有助于智能视频分析系统的深入应用，并且可以使监控系统智能化，同时也可以有助于城市监控系统的优化，而且可以及时发现监控系统的设备的故障从而保障数据的准确性。视频质量诊断系统不断可以与各种视频系统平台进行深度整合，而且系统可以通过数据的收集共享给大众。诊断系统中的各种数据可以以报表的形式直观的展现给广大用户，使用户更好的熟知各大厂商的视频设备使用状况和存在的问题。目前随着智慧城市的建设，大量监控设备的普及在提升了技防力量的同时也将给监控系统的维护带来巨大挑战。随着云计算智能分析的深入研究，对于图像分析的算法也提供了更好的研究平台。同样使视频质量诊断系统更快更准确的获得视频分析的结果，使其在“智慧城市”建设中成为一个必不可少的帮手。
参考文献
[1]城市监控报警联网系统系列标准.GA/T 669-2008[Z].2008.
[2]安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求.GB/T 28181-2011[Z].2011.
[3]视频安防监控系统工程设计规范.GB50395-2007[Z].2007.
[4]安全防范系统通用图形符号.GA/T 74-2000[Z].2007.
[5]公路车辆智能监测记录系统通用技术条件.GA/T497-2009[Z].2009.
作者单位
【关键词】智慧城市；关键支撑技术；实践分析
1引言
智慧城市是一种全新的城市形态，需要新一代技术作为支撑，例如，云计算、大数据等，有助于完善城市环境，提升居民生活品质。在构建智慧城市的过程中，核心是关键支撑技术，因此要加强对关键支撑技术的研究，并和城市实际情况相结合，实现有效运用。
2智慧城市的概述和特点
2.1智慧城市的概述
在科学技术推动下，出现了更多新技术，例如物联网、云计算、大数据等，将其应用在城市建设中，通过对技术整合实现智能化目标，形成以人为本的社会化智慧创新和可持续发展的城市形态。近几年，智慧城市成为人们关注的焦点，很多学者都展开了研究，并得出了重要结论，对于今后发展具有重要意义。智慧城市由智慧地球理念发展而来，是将现代技术与城市相融合形成的新兴产业。关于智慧城市的定义，很多学者和机构都提出了自己的看法，其中IBM认为，智慧城市可以有效利用新技术，准确掌握城市运转状态，并且对城市中的民生、教育、医疗等需求作出智能响应，创建出美好城市环境，进一步提升居民生活品质[1]。很多人容易将数字城市和智慧城市混淆，其实二者有着本质区别。数字城市以城市为对象，以数字化、虚拟化为目标，通过信息技术，将城市的整体情况进行数字模拟，并直观展现在人们面前。智慧城市则是将城市中的各项活动看作为一个生态系统，具有可调节、灵活性等特点。智慧城市运用各种先进设备将城市的人口、交通等信息录入系统对象中，并快速、准确获得城市各要素信息。通过分析后，构建出各类模型，以模型为指导，为城市各类建设活动的开展提供参考依据，实现预期发展目标。目前，智慧城市正在快速发展，我国关于智慧城市建设，制定了详细计划，并在稳步推进。智慧城市最大特点就是智慧，为居民创建出智慧生活条件，改善城市生态环境[2]。
2.2智慧城市的特点
全面覆盖的信息感知网络，这是智慧城市的基础。在城市发展过程中，每天都会产生大量信息，为了及时真实地了解城市现状，要及时、全面获取信息，对城市情况作出准确判断，从而有效应对。智慧城市的信息感知网络要覆盖城市的时间、空间等多个维度，可以收集不同类型、性质的信息，在物联网技术的支持下，大大提升了智慧城市信息收集质量[3]。多种网络的融合。在智慧城市中，包含了大量的网络，例如互联网、移动通信网等，要将其连接起来，形成一个覆盖全城市的巨型网络。通过网络之间的连接，可以实现信息的传递、共享。不同网络之间处于相对独立的状态，一定程度上限制了其作用的发挥。形成互联互通的大网，可以提升信息资源的利用价值，并形成强大驱动力。多种资源体系协同共享。以往城市中的信息资源广泛分布于各个行业中，呈现出零散的特点。在智慧城市中，可以实现对信息资源的整合、集成，形成具有统一性的城市资源体系。在协同共享的智慧城市中，任何一个应用环节都可以在授权后启动相关联的应用，并进行操作，对各类资源优化配置，不断提升利用价值。在共同目标的指引下，各项资源可以实现协调统一调配，彰显出更高的价值。海量信息的智能处理。智慧城市信息体系是非常复杂的，是决策制定的参考依据，智慧城市需要对海量信息进行智能处理。系统要对不同需求及时做出反应，根据实际情况做出判断，保证决策的科学合理性。从宏观角度来看，智能处理是对信息资源进行挖掘，提升其利用价值的有效方式。信息经过系统内部处理后，形态会发生改变，应用更加便捷，价值更高。
3智慧城市关键支撑技术及实践
3.1关键支撑技术
3.1.1物联网技术可以建立起城市的神经网络，充分利用传感器、图像识别等感知技术，构建出智能化物体的互联感知网络，感知实现了城市的全覆盖，通过网络将信息传输到数据中心。
3.1.2宽带互联网技术用来构建高速信息传送网络，作为信息的载体，可以将城市产生的数据信息传输到数据中心。在现代城市发展中，信息资源是非常重要的，因此要及时收集并利用，为发展策略的制定提供科学依据。
3.1.3云计算技术构建出城市的信息中枢系统运行平台，平台上有很多信息服务，可以满足用户对信息的需求，为居民提供了便利。计算资源和能力隐藏在云层后，城市数据中心是虚拟化的，将大量服务器、平台进行虚拟操作，通过共享提升利用率[4]。
3.1.4大数据技术建立起城市综合数据库，其中包含各种数据。例如，城市环境数据、运行数据等，内容非常丰富，对这些数据资源进行收集、整理、分析，挖掘出其中的潜在价值，为城市发展策略的制定提供参考依据。智慧城市建设要加强新一代信息化技术的应用，提高对城市中各种信息的感知、处理能力，从而为人们提供优质服务，体现出智慧化特点。智慧城市建设离不开关键技术的支撑，因此要不断创新技术，保证技术运用的先进性，不断提升智慧城市建设水平。
3.2技术实践
技术路线层面。先设计出智慧城市顶层架构，从城市整体出发进行规划，保证可以实现预期目标，综合考虑各种信息，设计出信息系统整体架构，保证达到最佳效果。制定各系统协同的标准，协同好标准化和开放性，从端到端的标准架构和面向应用聚合演进的长期性进行考虑，保证系统可以正常运行。技术架构层面。有效运用关键支撑技术，提升城市基础设施智能化水平，对各种信息资源进行整合、应用。对城市基础设施智能化而言，要将重点放在交通、通信等领域。智慧城市整体信息化系统可以分为四个层面：感知层、网络层、平台层及应用层。各个层面都有智能处理能力，可以有效满足实际需求。四个层面之间是相互联系的，系统有能力进行合理部署，通过相互协作构成可自由扩展的开放式的体系架构。对架构上的业务可以进行添加、删除的操作。感知层包括了很多感知设备，例如，感知终端、传感器等。对城市中的事物进行感知并将数据信息传送到网络层，增强感知层的管理性，实现对整个架构的管理。网络层的主要作用是传送应用层和感知层之间的信息，在智慧城市信息系统中占据着重要位置。平台层包括云计算IAAS和PAAS两个层面，其中IAAS层构成比较复杂，为PAAS层的应用服务系统提供资源。应用层处于云计算架构的SAAS层面，在智慧城市信息系统中发挥着不可忽视的作用[5]。IAAS层下有一个数据采集模块，可以部署运行PAAS层，也可以是单独的数据采集系统。数据采集模块主要采集感知数据，对数据进行整理、筛选、分析等，利用标准接口提供标准格式的数据。另外，数据采集模块还可以将应用层的管理手段传送到感知层。大数据智能分析具有综合性特点，包括多项技术，通过对收集到的数据进行深入分析，可以提高其利用价值，从而形成正确认识。大数据技术在智慧城市建设中是必不可少的，渗透到城市的各个方面。在智慧城市建设过程中，产生的信息会很多，传统技术在收集这些信息中可能会出现遗漏情况，无法保证信息的全面性和准确性。为了适应发展需求，要利用物联网等新一代信息化技术，为信息质量提供可靠保障。以往，不同领域的信息资源是相对独立的，为了提升资源利用率要打破这种局面，对各种资源进行整合，才可以发挥出更大作用。重视数据资源的开发，利用知识管理、数据挖掘等方式，挖掘出数据资源中的价值，有助于提升智慧城市建设水平。智慧应用要面向政府、企业和市民，实现战略性技术的深层次应用。建设智慧城市的根本目的是改善城市环境，创造出更大经济效益。抓住智慧城市建设的重点，加强关键支撑技术的应用，体现出智能化特征，不断提升城市发展水平[6]。
关键词：物联网；智慧城市；感知基础层；网络中间层；智慧应用层
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0510015-02
0 引言
随着数字城市、物联网（Internet of Things）、云计算、移动互联网等技术的飞速发展，智慧城市成了当今国内外城市建设与发展的趋势和热点。然而在当今国内外智慧城市建设发展中，特别是中国智慧城市建设尚存在许多不容忽视的问题。有学者指出，我国智慧城市建设有诸多不足。例如，物联网、智慧城市建设与发展的相关关键技术尚未完全解决，对智慧城市的本质内涵、特征缺乏深刻认识，尚未了解和体会智慧城市的精髓，国家还没有从顶层对其进行全局设计以及安全保障体系尚未建立等等。在这里我们认为，厘清智慧城市的内涵、本质特征以及基本要素构成是一个最基本的也是尤为重要的关键问题，认清智慧城市的本质就可以防止智慧城市建设中的盲目性，从而实现中国智慧城市建设的科学性、全局性和可行性。
1 物联网与智慧城市
1.1 什么是物联网
物联网（Internet of Things）的概念较早应追溯到1999年，正式提出是2005年国际电信联盟（ITU）的《ITU互联网报告2005：物联网》。物联网在字面上意思是指物体与物体之间能互相链接，物体和物体之间能互通消息，通过网络链接能实现物物之间的智能化识别和管理。物联网的实质是利用传感网、射频识别（RFID）、移动互联网、云计算、模糊识别等技术实现物品之间的自动识别、信息互联以及智能化处理等。当今互联网是物联网建设与发展的基础，利用传感网、RFID、无线通信技术等多网融合技术，建构一个涵盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在物联网世界里，物体之间能彼此进行“交流”，而无需人的干预。在未来的物联网世界中，通过RFID、传感器等规范、准确、广泛的感知和存储信息，通过传感网、通信网、移动互联网等多网融合技术把它们自动识别的信息集中到中央控制系统，实现物品的自动识别、信息交换和共享、物品的“透明”管理以及智能化的加工、处理与管理。我国较早把物联网称为传感网，1999年中科院开始传感网方面的研究，目前我国物联网、传感网技术的研究水平处于世界前列，在国际物联网标准制定中拥有话语权，拥有了从技术、器件、材料、系统到网络的完整产业链。物联网应用领域非常广泛，如智慧医疗、智慧交通、智慧校园、智能环保、智慧生活、智能家居、智慧政府、智能消防等等。基于物联网的现代产业的快速发展与市场的逐步形成，将形成一个巨大的产业链，据美国Forrester机构预测，未来物联网所带动的产业价值将比互联网大30倍，有望形成下一个上万亿元规模的高科技市场。
1.2 智慧城市的内涵
1.2.1 智慧城市发展概述。“智慧城市”首次出现在1984年美国拉斯维加斯的一家以智慧城市命名的产业技术协会组织，欧盟在2007年的《欧盟智慧城市报告》中率先提出“智慧城市（Smart City）”的创新构想，2009年IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧的地球”。从2005年开始，我国学者开始借鉴国外智慧城市的建设与发展经验。2009年，国家总理在北京科技界大会上作了题为《让科技引领中国可持续发展》的报告，报告中诠释了“物联网”、“智慧地球”等与智慧城市密切相关的关键概念，标志“智慧城市”的研究引起国家层面的重视。从2010年开始，智慧城市指标体系进入了研究者视野，中国智慧工程研究会了“中国智慧城市（镇）科学评价指标体系”、上海浦东新区了“智慧城市指标体系1.0”。2010年，
《中国智慧城市（镇）建设行动纲要（建议案）》由中国智慧工程研究会制定完成，提出未来5年发展100个智慧城市（镇）、200个智慧城区示范区的建设构想。可以预见，在未来的几十年内，智慧城市的建设和发展将成为国内新一轮城市发展与转型的创新点和有力支撑。
1.2.2 智慧城市的内涵。IBM认为“智慧城市”是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求作出智能响应。北京大学朱跃生教授认为：数字城市+物联网+云计算+移动互联网=智慧城市。胡宝钢教授认为智慧城市就是对于城市发展过程的集成和复合，即智慧城市是对工业城市、信息城市、互联城市、智能城市、数字城市五个阶段的集成和复合。国脉互联认为智慧城市的本质特征是更加透彻的感知、更加广泛的联接、更加集中和更有深度的计算，智慧城市的“智”指智能化、自动化，是城市的智商；“慧”指灵性、人文化、创造力，是城市的情商。
综上所述，我们认为智慧城市人类城市建设的延续，是从工业城市、信息城市一直到数字城市发展到更高阶段的必然产物。其本质特征是以传感器、物联网、高速无线信息基础设施为基础，以精细、准确、可靠的传感网、互联网等多网融合为传感经络，以数据挖掘、云计算、模糊识别、智能技术等为神经中枢，以智慧经济、智慧产业、智慧技术、智慧管理、智慧服务、智慧医疗、智慧校园、智慧生活等为重要内容的城市发展新模式和新形态。总之，智慧城市是人类城市化进程中，实现人与环境、人与城市、人与自然高度融合、协调发展的更高阶段。
2 智慧城市的特征
2.1 全面感知。更全面更加透彻的感知是智慧城市的基础也是其基本特征，即利用各种传感技术和设备，使城市中需要感知和被感知的人与物可以相互感知，且能够随时获取需要的数据和信息。要想实现全面、透彻的感知是一项非常艰巨的任务，传感技术和设备的发展是关键，传感设备在智慧城市中的广泛嵌入是基础，传感设备在智慧城市中的广泛嵌入形成了智慧城市的“感觉器官”。
2.2 可靠传递。在广泛的联接基础上形成可靠传递是智慧城市的基本特征之一，即融合移动互联网、电信网、互联网、物联网形成泛在化的网络承载系统，并安全可靠的将各种采集信息和控制信息进行实时准确的可靠传递。基于广泛联结的可靠传递是智慧城市的信息来源的基础，广泛联结如同智慧城市的“经络”，而可靠传递如同智慧城市传递来自外界的准确“刺激”信息，是智慧城市对外界信息的准确通信。
2.3 智能处理。更加集中和更有深度计算的智能处理能力是智慧城市的基本特征之一，即利用云计算、数据挖掘、智能模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据进行快速、集中、准确的分析和处理，并做出智能化的控制与处理。对海量的数据，利用数据挖掘、云计算、模糊识别等智能技术对其进行智能化的处理是实现智慧城市的关键和标志，是智慧城市区别于数字城市的关键点。
2.4 人性化管理与服务。智慧原本是对人的灵性的描述，现在移植到城市建设之中，其目的是要实现城市的智能化、自动化、智慧化、人性化等，即城市像人一样也有灵性也有智慧。当城市的运行建立在全面的感知、可靠的传递以及智能的处理的基础之上时，城市也如同人一般具有了灵性和智慧——智慧城市。
3 智慧城市的要素构成
3.1 智慧城市的“躯体”：感知基础层。感知基础层是智慧城市的“躯体”与“感觉器官”。传感设备在智慧城市中的广泛嵌入形成了智慧城市的“躯体”与“感觉器官”，感知基础层的功能是收集现实世界中发生的物理事件和数据，包含各种物理信息量、坐标信息、身份信息、声音、视频数据等，感知基础层成了决定物品是否能感知、能说话的前提条件。数据采集与执行主要是运用智能传感器技术、身份识别以及其他信息采集技术，对物品进行基础信息采集，同时接收上层网络送来的控制信息，完成相应执行动作。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、互联网、通信网等数据采集、二维码和实时定位等技术。感知基础层使整个城市有了“躯体”和“感觉器官”，整个城市既能向网络表达自己的各种信息，又能接收网络的各种控制命令。
3.2 智慧城市的“经络”：网络中间层。网络中间层是智慧城市的“经络”，即信息传导系统。它将完成整个城市甚至整个国家范围的信息传递与沟通，通过移动互联网、电信网、互联网、物联网形成泛在化的网络承载系统，并安全可靠的将各种采集信息和控制信息进行实时、准确、可靠的传递，把信息安全、快捷、可靠的送到城市的各个地方，使物体自己之间能远距离、跨领域通信，从而实现城市之间、甚至全球范围内的通信。网络中间层形成了智慧城市的“经络”，“经络”的形成使信息传递有了通道，智慧城市中可靠的传递是智慧城市的基本特征之一，强大的网络中间层是智慧城市可靠传递的保证。
3.3 智慧城市的“大脑”：智慧应用层。智慧应用层是智慧城市的“大脑”。智慧应用层对海量的数据进行快速、集中、准确的分析和处理，并做出智能化的控制与处理，完成物体信息的采集、分析、决策等功能，智慧应用层是物联网的控制层、决策层。物联网的最终服务对象还是人，其目的是要实现城市的智能化、自动化、智慧化、人性化等，智慧原本是对人的灵性的描述，现在移植到城市建设之中，城市也如同人一般具有了灵性和智慧。物联网的应用服务涉及到当今生活、学习、工作的各个领域，如智慧校园、智慧医疗、智慧家居、智慧交通、智慧物流、智慧电网等。智慧应用层是智慧城市的“大脑”，智慧应用层使城市具有了灵性，实现了城市的智能化、自动化、智慧化，使城市更具有人性化和创造力。
4 结论
随着全球范围内智慧城市建设热潮的掀起，我国建设智慧城市己成必然，各级政府已经把智慧城市的建设作为新一轮城市和经济发展的重要目标和推动力。因此在智慧城市建设中我们必须弄清楚智慧城市的内涵、特点和基本要素，研究智慧城市建设发展的规律，充分借鉴全球智慧城市的建设经验，结合各城市智慧城市发展的特点和中国智慧城市建设的特色，探讨出一条可行之路，为我国智慧城市建设和发展做出贡献。
关键词：物联网；传感器；楼宇智能化；家庭应用
中图分类号：TE357.12 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2011)09-0057-03
引言
物联网是现代信息技术、网络技术发展到一定阶段的产物，它将各种感知技术、网络技术和人工智能与自动化技术进行了集成。
从技术上看，物联网就是把传感器、传感器网络等相关感知技术，通过通信网、互联网等多种传输网络，并使用计算机、智能处理和自动化控制技术，将人与物融为一体的智能网络，物联网的架构可分为感知层、网络层和应用层等三层。
物联网中的感知层主要由各种传感器及传感器网络构成，主要用于信息的识别和采集，是物联网信息的主要来源；网络层由通信网或计算机互联网、无线局域网、卫星网等基础网络设施、网络管理系统等组成，主要负责对来自感知层的信息进行接入和传输；应用层则根据用户需求构建实际应用的管理平台和运行平台，并根据各种应用目的来设计体现相关的服务，从而实现物联网的智能应用。
1.物联网应用概述
互联网的纵深发展，结合电气自动化技术、传感网技术、通信新技术等，便出现了物联网。物联网是继计算机、互联网、无线通信技术之后的一次信息技术革命。物联网能把无处不在的末端设备和设施，通过各种无线、有线的通讯网络进行互联互通，从而形成无所不有的庞大网络，以实现实时数据采集、远程监测、全球定位、调度指挥、安全防范、联动报警、远程控制等管理和服务功能，最终实现信息无处不在和智慧地球的目标。
物联网时代的到来，使人与物、地球、建筑等联系到一起。小到家用电器，大到汽车、建筑物，都可以通过网络进行信息交换和相互影响及控制，物联网可以改变人们的生活和工作方式，因此，物联网技术将带来划时代的技术革命。
“十二五”期间，物联网的应用领域主要分布在智能交通、智能物流、医疗卫生、智能家居、智能电网、公共安全、环境保护等领域，其中智慧城市的建设是我国城市发展与转型的重要内容之一。
2.智慧城市
智慧城市首先是把城市及其公共服务功能(如电子支付、智能交通、智能电网、智能医疗、智能家居等涉及百姓生活的重要内容)作为突破口，其次是现有产品升级换代(如智能手机、物联网家电等多方面)。物联网发展正逐步把人与人、人与世界联成一张智能网络，从而改变城市管理和城市人群的生活模式。
利用各种传感器网络，可以进行城市设施管理，及时掌握电力供应、地下管网、道路、停车场等设施的运行状态，出现异常情况时，可及时利用智能网络进行相关部门之间的联络和协同处置。
利用城市环境系统可以实时查询气象、交通等方面的信息，可以根据空气污染监测系统，自动开启道路洒水系统；也可根据城市水系统的监测报警，迅速启动相关治理方案和相关环保设施。
通过智能交通系统可以提高城市交通效率和交通安全水平。智能交通一般包括智能交通信号控制系统、公交信息系统、公共停车信息系统、集成控制中心等，并可与其它相关系统联网。利用智能交通系统可以提高路口通行效率，方便的了解停车位信息。也可以制定最优交通线路，进行实时导航，提醒司机减速慢行等。
利用城市安全系统可在街头和道路上安装智能视频监控装置，以进行人脸识别和车辆识别等，也可以向警察发出报警信息，预防和阻止犯罪。利用城市火灾监控网络，可以提高火灾监测自动化水平，提高防火、救火效率。
3.智能楼宇管理
现代建筑技术与计算机、物联网技术相结合所出现的智能建筑(包括智能大厦、智能小区)在世界各地迅猛发展。智能建筑提升了建筑物的功能，改善了环境，能适应高效率管理的要求。其优势主要体现在信息通信、安全防范、办公自动化、建筑设备自动化和高效管理等方面。智能楼宇能够在节能降耗的基础上，提供安全、舒适、信息通畅的工作和生活环境。
智能楼宇的安全性主要由安全防范等系统来实现。包括出入口控制系统、视频监控系统、防盗报警系统、火灾报警与消防联动系统、广播系统、停车场管理系统等。
人居的舒适性主要由楼宇设备自动化等系统来保证。包括供配电与照明系统、电梯、空调与供热系统、给排水系统、电视系统、背景音乐系统和多媒体音像控制系统等。
智能楼宇的信息通畅主要由智能化信息系统来实现：综合布线系统、智能控制系统、通信网络系统、智能办公系统、物业管理系统等。用于向用户提供高效、安全、可靠的信息通信服务。
建立智能化大厦，可对大楼内的机电设备者统一管理和协调控制，使楼宇中各类设备的运行、保养、维修更趋自动化，使物业管理更加科学化。并能实现能源的科学和合理消费，达到节能降耗、降低成本的目的，以最终提供先进的信息处理能力，构建楼宇内舒适、安全和高效的办公环境。
4.智能化小区
目前，智能化住宅小区已逐渐得到人们的认可。智能化小区综合应用了计算机技术、通信技术、自动控制技术等，智能化小区主要由综合通信网络、综合信息服务系统和家庭智能控制系统、小区安全防范系统、物业管理系统等组成。当然，也包括综合布线系统，保安监控系统，有线电视系统，电度表、水表、煤气表三表计量抄表系统，小区信息系统和车位引导停放系统等。
目前的智能化小区主要应具有的功能包括住宅小区全面的公用设施监控管理措施和安保、防灾措施，并应具有高度的信息通信能力和信息化的社区服务管理能力，能够为小区住户提供多媒体信息服务。相比传统小区，其功能应更加强大和细致，生活更加舒适便利。目前，物联网技术在智能化小区方面的应用已经卓有成效。利用物联网技术可以建立一个安全、舒适、和谐的智能化的小区居住环境，而且市场发展前景巨大。
5.智能家居
物联网是从信息化、自动化走向智能化，或者说是具有智能化的自动化。物联网“十二五”规划已经出台，其中智能家居占有重要的地位。
智能家居产品融计算机网络系统、网络通讯技术和自动化控制系统于一体，可通过有线或无线网络，将各种家庭设备组合成智能家庭网络，以实现自动化，同时可实现更智能的家庭安防系统，并可实现对家庭设备的远程操控，提高了家居生活的舒适度，并能为家居环境提供全方位的信息交互功能。
所谓智能家庭，其实就是家庭自动化。安全防范是智能家庭的第一要求，它主要由防盗、防劫、防火、防燃气泄漏、紧急求救等项目组成；其次，还要求家庭环境更加环保、节能、舒适，家庭设备运行更加智能化；再次，家庭信息化、自动化程度更高，所有家电都实现智能化，并可与人进行信息交互，包括节目点播、节目互动、游戏、娱乐等信息服务。智能家庭系统的主要子系统有：智能家庭控制管理系统、电力及照明控制系统、家庭环境控制系统、安防系统、信息网络系统、背景音乐及多媒体娱乐系统等。例如可以实现智能门禁控制、安防报警、网络视频监控、智能照明控制、家电智能控制和远程控制、温湿度空调智能控制、智能厨卫环境控制、水电气自动抄表、网上购物、网络办公、远程教育和医疗、智能家庭用品管理等。
智慧街区概述
智慧街区旨在通过透明、充分的信息获取，广泛、安全的信息传递，高效、智能的信息处理，有效提高各街道办管理效率，使街道居民能享受到主动、智能、贴心的服务。其主要包括电子政务平台、街道智能管理系统和公共服务平台，其中，电子政务平台主要实现街道办事处工作处理与流程优化，街道智能管理系统通过信息手段完成街道智能化管理，公共服务平台提供惠民便民的实事办理与社区服务。三大系统并非独立存在，而是相辅相成，数据共享，协同完成街区政务、民务。因各街道办的政务管理模式各自不同，本文不予讨论，只关注更具普遍意义的，街道智能管理系统和公共服务平台。
智慧街区管理平台描述
街道智能管理系统属街道一体综合管控系统，它集区域监控、应急指挥与平台化管理为一体，提供全方位街道管理。系统通过监控、城管通等手段提供数据支持，通过应急指挥中心进行紧急事件调度处理，通过管理平台进行事件综合管控。现场情况通过网络传输到管理中心，使政务管理者可及时多维（视频、文字、照片、地理信息）了解现场情况并快速做出判断，反馈现场执法人员进行相应处理，或与电子政务平台进行交互，协调相关上级部门做出处理，不但为公务执法提供有效执法证据，且为上级领导政务督办提供有效管理途径。
区域智能监控覆盖是对街道重要场所进行实时智能监控的基础，街道办管理部门可通过它获得有效数据、图像、声音和报警信息，对突发性异常事件的过程进行及时监视和记忆并预警，用以提供高效、及时地指挥和合理布置有限警力、处理案件等。主要应用于协助街道办管辖内城管、综治、武装、交管等各执法部门进行执法。
1.监督指挥中心
中心设置在街道办事处，主要完成应急指挥、重大事件现场督办功能，主要涵盖GIS地图、DID显示系统和城管通。
2.GIS地图
根据地理资源库、智能监控系统摄像头信息点位，建立GIS地图。使指挥中心人员直观了解街区内事件，快速定位发生地点。
3.DID显示系统
显示街区所有监控图像，街区GIS地图及显示街区相关软件。
街道管理信息平台
1.街道管理信息平台
街区管理信息平台是对资源数据信息进行采集、分析、整合的综合利用工具。完成街道综合管理，包括治安管理、车辆管理、环境管理等管理项目，完成数据统计上报。全面支撑街区管理和服务工作，积极推进街区居民委员会内部管理电子化，减轻工作负担，提高工作效率。
2.城管通
城管通基于移动通信网络、城管通手机和管理平成街道办综合管理，主要包括表格图片等资料报送、区域定位管理等内容。城管通终端通过接入到无线网络中，访问监督中心数据库，完成表格、图片、照片、报告等相关资料的上报或传送，同时，与GIS系统结合，可获取管理人员准确位置，实时了解区域状况。
公共服务平台
公共服务平台主要包括居民政务服务和便民服务两大部分，前者以缩短办事时限和提高办事效率为根本，主动为民办事，着力建设快速、高效、透明、优质的政务便民服务环境；后者提供各类与居民生活息息相关的集办事、生活、学习、娱乐于一体的一站式惠民信息服务。
政务服务
政务服务主要帮助街道居民通过多种渠道快速办理相关社区服务事宜。包括街道实事网上办、移动服务和触摸屏终端。
1.街道网上办事
就街道居民关心的教育、劳动保障和公用事业等领域，汇总于街道办网站，提供多项服务事项，让社会公众体会街道办网站的实际作用。主要包括生育收养管理、卫生保健管理、社会保障管理、公用事业信息管理（供水、供电、燃气、供暖、环境信息）、保险管理、劳动保障管理、人才信息管理等。
2.移动服务
通过短信交流方式完成街道办与街道居民应用沟通，主要包括相关法规政策、通知、信息（就业信息、就学信息、就医信息）、节日问候、市民投诉，且在处理投诉事件过程中可实现三大子系统协同作业，降低事件处理时间，提高办公效率。主要应用于民政、文卫宣传、等部门。
3.触摸屏终端
触摸屏终端设置在街道办事处，主要服务于家里上网不方便或对办事流程不清楚的居民，这些居民可到街道办事处触摸屏终端完成相关事宜的办理。
便民服务
1.便民信息
便民信息主要为街道居民提供相关服务信息，包括居委会信息、家政服务机构信息、装修服务机构信息、医疗保健机构信息、餐饮服务机构信息、预警信息、应急自救常识、住房信息、交通信息等惠民信息。
2.LED
通过LED屏幕为街道居民提供相关便民信息，包括便民通知、文化交流、便民广告等信息。主要应用于民政、文卫宣传等部门。
总结
互联网；物联网；NB-IoT
In this paper， according to the technical features， networking methods， and potential application scenarios， we point out the key problems of narrowband Internet of things （NB-IoT） ， such as the data security and transmission reliablity for NB-IoT， the evolution of the NB-IoT to wideband IoT（WB-IoT）， and the coexistence of low， middle and high data rates for IoT devices. The multirate devices are proposed as the direction of NB-IoT research in the next stage.
Internet； IoT； NB-IoT
1 物联网的起源
物联网（IoT）是在互联网基础上延伸与扩展的一种网络，通过信息传感设备（例如无线传感器节点、射频识别装置、红外感应器等）按照事先约定的协议，将世间万物与互联网连接起来，并进行信息的交换和通信，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监测控制和管理[1-2]。IoT包括两个主要方面，即物与物之间的信息交互和人与物之间的信息交互。IoT通常可以分成3层，即感知层、网络层和应用层[3-4]。感知层通过实时感知，随时随地对物体进行相关信息的采集和获取，并将收集到的物理信息传送至网络层；网络层通过将物理世界接入到信息网络，进行安全可靠的信息交互和共享；应用层则对感知信息和数据进行相关分析和处理，以实现智能化决策和控制。时至今日，IoT迎来了新的发展机遇和浪潮，极大地推动了智能交通、智能家居、智慧医疗以及智慧物流等行业的快速发展，成为社会发展的重要动力，由此可能引发新一轮的工业革命[5]。
2 NB-IoT概述
2.1 NB-IoT的发展背景
近年来，IoT发展迅速，世界万物都可以通过互联网相互连接，其中包括一些高速率业务（如视频类业务等），以及一些低速率业务（如抄表类业务等）。据不完全统计，低速率业务占据IoT业务的67%以上，且低速率业务还没有良好的蜂窝技术来提供支持[6]，这也意味着低速率广域网技术拥有巨大的需求空间。在IoT不断发展的同时，IoT通信技术也日趋成熟，其中广域网通信技术的发展尤其明显。广域网通信技术按频谱是否授权可以分成以下两种类型[7]：
（1）非授权，如Lora和Sigfox等；
（2）授权，3GPP制订的蜂窝通信技术，如2G、3G、4G，以及基于4G演进而来的长期演进（LTE） CAT-NB1，也称为窄带物联网（NB-IoT）技g[8]。
综合来说，NB-IoT具有迫切的市场需求，同时也具备良好的通信网络支撑，因此拥有广阔的发展前景。
2.2 NB-IoT的关键技术
本小节简要介绍了NB-IoT相关的主要内容，着重从以下4个部分来介绍。
（1）NB-IoT主要技术特点
如表1所示，NB-IoT是在LTE基础上发展起来的，其主要采用了LTE的相关技术，针对自身特点做了相应的修改。
NB-IoT的物理层，射频带宽为200 kHz，下行采用正交相移键控（QPSK）调制解调器，且采用正交频分多址（OFDMA）技术，子载波间隔15 kHz；上行采用二进制相移键控（BPSK）或QPSK调制解调器，且采用单载波频分多址（SC-FDMA）技术，包含单子载波和多子载波两种。单子载波技术的子载波间隔为3.75 kHz和15 kHz两种，可以适应超低速率和超低功耗的IoT终端。多子载波技术的子载波间隔为15 kHz，可以提供更高的速率需求。
NB-IoT的高层协议（物理层以上）是基于LTE标准制订的，对多连接、低功耗和少数据的特性进行了部分修改。
NB-IoT的核心网基于S1接口进行连接。
（2）NB-IoT的频谱资源
IoT是未来通信服务市场的核心增量用户群，中国四大电信运营商对NB-IoT的发展都很支持，各自都划分了NB-IoT的频谱资源，具体如表2所示。其中联通已经开通了NB-IoT的商用网络。
（3）NB-IoT的部署
根据NB-IoT立项中RP-151621的规定，NB-IoT支持3种部署场景。如图1所示，NB-IoT所支持的3种部署场景分别是[9]：
・独立部署，即stand-alone模式，利用独立的频带，与LTE中的频带不重叠；
・保护带部署，即Guard-band模式，利用LTE频带中边缘频带；
・带内部署，即In-band模式，利用LTE频带进行部署。
（4）NB-IoT的组网
NB-IoT组网如图2所示，主要分成了如下所述的5个部分。
・NB-IoT终端：支持各行业的IoT设备接入，只需要安装相应的SIM卡就可以接入到NB-IoT的网络中；
・NB-IoT基站：主要是指运营商已架设的LTE基站，从部署方式来讲，主要有上面介绍的3种方式；
・NB-IoT核心网：通过NB-IoT核心网就可以将NB-IoT基站和NB-IoT云进行连接；
・NB-IoT云平台：在NB-IoT云平台可以完成各类业务的处理，并将处理后的结果转发到垂直行业中心或NB-IoT终端；
・垂直行业中心：垂直行业中心既可以获取到本中心的NB-IoT业务数据，也可以完成对NB-IoT终端的控制。
2.3 NB-IoT的相关应用
根据NB-IoT的技术标准，NB-IoT所支持的相关应用具有以下几个主要特点。
（1）低速率属性
通过前面的相关介绍可知，NB-IoT主要是为了解决IoT中低速率业务而提出的。NB-IoT采用了低阶调制，低速率也是其主要特征。
（2）高时延属性
NB-IoT具有很强的覆盖能力。为了实现高可靠的广域覆盖，NB-IoT网络中的数据传输可能需要进行多次重传，从而导致较大的通信时延。当前NB-IoT标准设想的数据传输时延可能会达到10 s。
（3）低频次属性
顾名思义，低频次就是指单位时间内业务数据传输次数不能过于频繁。过于频繁的数据传输不仅会增加IoT终端的功率消耗，也会对NB-IoT网络时延提出更为严苛的要求。
（4）移动性弱特性
由于NB-IoT对终端功耗有很高的要求，NB-IoT Rel-13标准中不支持连接状态的移动性管理，包括相关测量、测量报告、切换等，以达到节省终端功耗的目的。
2.4 NB-IoT的用场景
随着IoT通信技术的快速发展，尤其是NB-IoT技术日趋成熟，IoT技术将不断渗透到各行各业。NB-IoT技术正飞速走进人们的生活，其支持的应用场景如下：
・智慧市政，包括水、电、气、热等基础设施的智能管理；
・智慧交通，包括交通信息、应急调度、智能停车等；
・智慧环境，包括水、空气、土壤等实时监测控制；
・智慧物流，包括集装箱等物流资源的跟踪与监测控制；
・智慧家居，包括家居安防等设备的智能化管理与控制。
3 NB-IoT发展面临的潜在
问题
NB-IoT发展过程中可能面临以下两类主要问题，即数据安全与传输可靠性问题，以及NB-IoT向宽带物联网（WB-IoT）的过度演进。
3.1 数据安全与传输可靠性
NB-IoT发展中面临的IoT数据安全与传输可靠性问题可能由两方面引起：一方面是来自NB-IoT网络外部的攻击和窃听行为，另一方面是NB-IoT网络内部的信号干扰。
如图3所示，NB-IoT网络进行数据信息交互时，可能会面临外部用户的恶意攻击，从而降低网络信息传输的成功概率。随着恶意攻击行为的增加，NB-IoT网络信息交互的中断概率会随之上升，这也将导致数据重传次数的增加，从而加重NB-IoT网络的通信负担，甚至可能会导致网络的瘫痪。
从功耗的角度来看，NB-IoT网络设备需要具备很长的网络生存周期，然而重传次数的增加也会降低NB-IoT终端设备的生存周期。此外，从信息安全的角度来看，当NB-IoT网络进行信息交互的同时，还可能存在恶意窃听行为，这将破坏数据信息传输的安全性。并且随着网络信息重传次数的增加，数据信息的安全性也越容易遭受到破坏。概括来说，外部用户的恶意攻击和窃听行为不仅降低了NB-IoT网络信息传输的可靠性，也将恶化NB-IoT网络信息的安全性。
此外，NB-IoT终端设备的增多也会消耗更多的LTE资源块。随着NB-IoT网络的演进发展，海量的接入设备可能会导致NB-IoT网络面临严重的同频干扰问题，这也会显著降低NB-IoT网络信息传输的可靠性。
3.2 WB-IoT演进问题
根据当前的统计数据分析，IoT网络中67%以上的终端设备都具有低速率属性。然而，随着社会经济的发展，IoT网络中终端设备的速率需求也将发生变化，进而可能会出现低速率、中速率，以及高速率并存的应用场景，这也就导致当前的NB-IoT网络不能满足将来IoT设备的异构需求。由于IoT网络对终端设备具有严格的功耗限制，现有的蜂窝网络可能无法满足未来IoT网络发展的相关需求。因此，WB-IoT的需求也将越来越迫切。
4 结束语
工业4.0时代，各行业对智慧化及产业转型升级的需求越来越迫切。NB-IoT技术应运而生，它是基于蜂窝网络的通信技术，具备广域覆盖、海量接入、低功耗等特征。随着NB-IoT对行业的不断渗透，生态体系的不断完善，会给社会带来深远的影响。此外，随着社会的不断发展，IoT设备的速率需求会由以低速率为主转向低、中、高速率共存。低速率的NB-IoT技术将主要应用于对通信时延低敏感的市政应用，而智能停车网络等大规模应用则需要相对较高的数据速率及较低的容错率以避免事故的发生。同时，更多的IoT应用在不同的时间和地点也都有着不同的速率要求。因此对于多速率IoT设备的研究将会是NB-IoT发展的重点方向之一。
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1（上海浦东软件园股份有限公司上海 200123）
2（上海久隆企业管理咨询有限公司上海 200040）
摘 要 随着科技的飞速发展，现代智能技术正在深刻改变着人们的工作和生活方式。目前在全球范围内智慧城市和智慧园区建设开展的如火如荼，“智慧”所涵盖的领域范围遍及生活的方方面面，这是一项渐进的、分阶段逐步实施的庞大系统工程。本文从智慧园区顶层设计入手，提出基于智能电网架构的智慧园区基础网络建设思路，解析了智能电网的建设成效，以智能电网的建设带动园区电信网、互联网、广电网、物联网等建设的多网融合，既降低了基础设施建设成本，又提高了建设效率，将有力推动智慧园区建设。
关键词 智慧园区，智能电网，基础网络，多网融合doi:10.3969/j.issn.1674-7933.2015.05.007
作者简介：苗佳波，男，1981 年生，硕士研究生，工程师，主要从事及研究领域：软件和信息服务业行业分析、产业研究，Email ：miaojiabo@hotmail.com ；
邱素川，硕士研究生，工程师。
0 引言
当今科学技术迅猛发展，正在引发社会生产方式的深刻变革。1998年美国副总统戈尔提出“数字地球”，提出用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题；2008年，IBM在数字地球的基础上，提出了“智慧地球”概念。从近两年世界各国的科技发展布局来看，IBM“智慧地球”战略已经得到了各国的普遍认可。
“智慧园区”是“智慧城市”的重要表现形态，旨在借助新一代信息技术，将人、商业、运输、通信、水、能源等城市运行的要素聚集起来，以一种更智慧的方式运行，进而创造更美好的城市生活。目前，世界各国都在积极推进智慧城市和智慧园区的建设，我国的智慧城市和智慧园区建设也在积极进行中。
产业园区作为城市发展地方产业、增强经济实力的重要平台，也是壮大区域经济、进行城市经济转型的有效载体。比如，目前全国有200多个软件园区和基地，占据全国软件收入总量的八成以上。高科技园区已成为产业集聚、资源集聚、人才集聚、功能集聚的重要平台。开展智慧园区建设，将进一步提升我国高科技产业的核心竞争力，并在我国智慧城市建设中发挥重要的支撑作用。
1 智慧园区发展概述
智慧园区是智慧城市的重要表现形态，其体系结构与发展模式是智慧城市在一个小区域范围内的缩影，即反映了智慧城市的主要体系模式与发展特征，具有一定的不同于智慧城市发展模式的独特性[1]。
在新一代信息技术加速发展的背景下，智慧园区以互联网、物联网、云计算、电信网、广电网、无线宽带网等平台为载体，以高度集成的信息技术、综合应用的信息资源为特征，形成以智慧技术、智慧服务、智慧管理、智慧生活、智慧产业等为内容的发展新模式。
智慧园区建设将促进新一代信息技术在科学管理、产业培育、创新创业、公共服务及资源整合等领域地广泛应用，进一步发挥新一代信息技术对国民经济社会发展地支撑和引领作用，进一步加快经济转型升级，进一步提升人民群众生活质量，进一步创新社会化管理模式，进一步提高社会资源配置整合效率，进一步抢占未来智慧产业制高点、争创发展新优势。这也是把培育世界级高新技术产业全面推向新阶段的战略举措。
2 智慧园区网络架构
智慧园区是基于信息新一代信息技术的产物，其基础建设的重中之重就是网络架构，否则所有智慧应用都无法实现落地。智慧园区的先进网络层主要由光纤驻地网、WiFi无线网络、移动通信网和数据中心四个部分构成。园区光纤驻地网是由完成通信和控制功能的园区内部布线系统组成，入园企业用户终端可以灵活方便地接入互联网，满足入园企业高速访问互联网的需求，同时也是实现园区内部和园区之间快速互访的重要通道。WiFi无线网络是园区提供移动网络服务的必备条件，实现WiFi无线网络的园区全覆盖有利于构件智慧园区服务和智慧园区管理的移动门户。移动通信网主要由中国移动、中国电信等移动通信服务提供商等负责建设。而今后智慧园区的网络建设必须首先实现移动通信网络的有效全面覆盖。数据中心是智慧园区建设中基础性、公用性的软硬件系统，包括主机、存储设备、操作系统、数据库等核心设施，它将为园区用户提供超大规模数据处理能力，可以为所有用户集中存储核心应用系统的各项数据，以及由园区感知层系统传输过来的各类采集数据，并提供安全可靠的灾备服务。
3 智能电网价值
智慧园区，虽然是以互联网、物联网、云计算、电信网、广电网、无线宽带网等组合为基础，但所有这些基础平台所承载的功能还是必须依赖能源平台，也就是电网的支撑之下。否则任何功能的实现都无从谈起。
在城市发展中，电网是最重要的能源载体。智慧城市和智慧园区的正常运行，需要坚强可靠的电网来提供优质的电能。因此智能电网与智慧园区建设在能量与信息这两个关键要素方面拥有一致的内涵与特征，是智慧园区建设的基础与核心驱动力，也是解决园区管理种种弊端的基础平台，具有引领“两化融合”、助推城市和产业转型发展、低碳发展的功能。
如今智能电网是电网技术发展的必然趋势。通信、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。传感器技术与信息技术可以有效运用于电网技术中，为智慧园区管理方提供系统状态分析和辅助决策，电网的智能化将让电网可以实现自我检测、自我痊愈的功能。而智能电网的调度技术、自动化技术和柔性输电技术的日益发展，已经使可再生能源和分布式电源实现更加广泛的日常应用。通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动[2]。
与现有电网相比，智能电网的主要特点就是可以实现信息流、电力流和业务流的高度融合。智能电网的全景信息可以通过传感器、互联网、自动化控制与电网基础设施有效融合来获得。通信、信息和现代管理技术的综合运用，将大大提高电力设备使用效率，降低电能损耗，使电网运行更加经济和高效。而智能电网双向互动的服务模式，可以为用户提供更多的增值服务[3]。
因此，智能电网作为城市和园区智能化发展的客观需要，是智慧园区的重要基础设施，其强大的资源优化配置能力和更高的安全稳定运行水平，将有效实现能源资产的高效利用和全寿命周期管理。
智慧园区的正常运转离不开智能电网的相辅相成，智能电网将是智慧城市、智慧园区的核心组成部分。智慧电网对智慧园区的支撑体系如图1所示。
3.1 智能电网概念
中国电力科学研究院给出的智能电网定义为：以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务[4]。
智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、允许各种不同能源渠道的准入、启动电力市场以及资产的优化高效运行[5]。
3.2 智能电网的多网融合
城市电网是一切应用的载体和基础，而智能电网不仅可以满足基本电网的功能，还可以和电信、广电、互联网、物联网等一起在用户端走向融合，形成多网融合。
建设智能电网首先需要实现电力光纤入户。电力光纤就是把光纤组合在电力电缆中，同时具有电力传输和光纤通信功能。电力光纤入户将为智能电网跨界“三网融合”业务奠定基础。电力光纤即可输送传统的电能，又能承载互联网和电信、广播电视信号，也能满足物联网通信需求，从而实现资源整合。
电力光纤入户使得电网功能由单纯输电迈向智能电网。目前主要采用光纤复合低压电缆，将光纤和电缆复合制造,在铺设电缆的同时完成了光纤入户。电力光纤入户PFTTH（Power Fiber To The Home）是指在低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆（OPLC）等线缆，将光纤随低压电力线敷设，实现到表到户。配以无源光网络（PON）技术，承载智能电网配用电环节和“三网融合”相关业务。
宏观层面，目前，国家电网已经在全国积极推进电力光纤入户。确定基于OPLC的技术方案，还颁布了《智能电网关键设备研制规划》和《智能电网技术标准体系规划》。
4 智能电网建设成效分析
目前在全球范围内，智能电网建设已经全面展开。基于各国国情以及基础的差异，世界各国发展智能电网的角度和侧重点各有不同。美国主要关注现有清洁能源技术和下一代网络基础设施，正在积极推广诸如特斯拉在内的可插电式混合动力汽车，同时发展分布式电源和能源存储的并网运行技术；欧洲主要关注电网对风电的消纳、分布式能源并网等问题；日本重点关注分布式光伏发电和风能发电的大规模并网问题，同时在电动汽车和电网的互动问题上开展了大量的研究工作。而我国提出建设自主创新的智能电网发展总体思路，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代智能电网。
4.1 建设效益
从数据的对比性出发，建设效益可以根据节省的建设费用ΔTC去展现智能电网投资创造的预期建设效益：ΔTC = （S-S’）/N其中，S—非智能化电网（多网）建设费用；S’—智能化电网（多网）建设费用；N—需要实现的功能种类。
比如，以智能电网目前已经可以整合三网融合的功能为例，及互联网、广电网、电信网、电网等原先建设四网的建设费用，现在只需要投入四分之一的建设费用。
4.2 设备安装调试效益
设备安装调试效益ΔTC可用节省的设备安装调试费用来表示：ΔTC = N×tc
其中，N—减少的设备数（台）；tc—每台设备每次的运行维护费用成本。
比如，以占地面积一平方公里的某产业园区为例，建设智能电网将减少传统设备150台，每月一次的运维成本约为1 000元/小时，则园区每年设备运维可以降低安装调试成本180万元。
4.3 建设规划
结合国内目前如火如荼的智慧城市与智慧园区建设，驱动高度构建智能电网建设，彼此互为影响、互为依托。从顶层设计考虑，智慧园区与智能电网两者的有机结合需要创新商业模式，站在全新的角度进行论证。以市场来说，智能电网是清洁能源开放互动的交易平台，是新的能源供应保障和服务体系；以技术来看，智能电网是具有能量和信息同步传输的功能；从定位的角度来讲，智能电网是智慧园区的基础和创新驱动力，具有推动园区转型发展的基础平台功能、网络市场功能；而根据行业角度看，智能电网具有能量与信息同步传输功能的双向能量信息系统，将是智慧园区网络建设中的核心骨干支架。
而今智能电网在智慧园区建设中的各项试点工程建设取得了阶段性成果，目前已经初步实现智能电网项目与智慧城市建设思路的良好对接。完成了包括柔性直流输电示范工程、电力光纤到户试点工程、智能用电楼宇试点工程、配电自动化试点工程和智能变电站改造试点工程建设等多个试点。一些试点项目中，已实现电力光纤到户，已率先实现配电网自动化、智能抄表和中低压线损比对等全业务功能，并实现宽带和高清电视服务。
此外，智慧园区的智能电网建设还可以催生出新的商业模式，比如早在2010年，国网上海电力公司就分别和上海联通、上海东方传媒集团（SMG）签订了战略合作协议，利用电力光纤平台开展宽带和视频点播等业务的合作，推出“互视通”业务。并在浦东新区部分产业园区和商圈展开了商业示范应用，取得了很好的成效。
5 应用
智慧园区建设中的智能电网（Smart Power Grids）将在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的智能技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术，去实现可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，从而给智慧园区带来更多的创新应用和增值服务。二者关系如图2所示。
从具体实际应用层面看，智能电网几乎可以涉及到智慧园区建设的方方面面。比如，最基本的智能电网功能就是可以远程采集电表、水表、煤气表等信息，对用电进行调控，并可并网运行清洁能源，实现能源、信息的综合配置和资源共享。
5.1 智能网络服务
在智慧园区中部署了智能电网的用户就可以直接通过电力光纤拨打IP电话、宽带上网、接收高清互动电视信号,实现三网融合功能。而无须再部署其他网络架构载体。各种物联网应用也将实现，用户可以对空调、热水器等智能家电实施用电分析与控制，用户通过网络或电话可实现对家中电器的远程控制。
5.2 充换电服务
在智慧园区工作和生活的用户不用担心新能源汽车的充电问题，通过建设充电桩、充电站、换电站等多元化的电动汽车基础设施及远程监控调度服务系统建设，就可以有效解决电动汽车的续航里程、故障定位等问题，满足出租车、工程车等专用电动汽车的监控调度需要，为电动汽车的便捷服务提供基本条件。充换电服务采用电动汽车智能充换电服务网络运营管理系统作为电动汽车服务的核心，支撑电动汽车充换电作业。电动汽车充换电站、站外充电桩、手持终端及电动汽车车载终端等电动汽车充换电设施能够有效接入运营系统，实现智能化管理。
5.3 双向互动服务
在智慧园区中，通过智能电网的信息采集、能效管理等实现对用能设备的监测与控制，实现用户侧能效智能管理和服务双向互动。通过双向互动服务平台与园区管理系统的互联互通，完善园区管理手段，提升园区管理水平。
比如园区用户可以主动参与智能电网的安全运行，实现自身用电资源优化配置，实现有效的需求自主响应。智慧园区的用户可以由自身的能源使用习惯、价格水平以及具体的使用环境，给各自的能源消耗设备设定相应的参数。如中央空调、楼宇照明、办公电器等智能用电设备可以根据相关参数，自动优化其用电方式，以期达到最佳的用电效果，进而提高设备的电能利用效率，实现节能节电[6]。
5.4 信息资源服务
智慧园区的管理方可以通过进一步加强信息资源的集成和电力通信信息资源的优化整合，对园区环境监测信息、用户用能信息、经济活动信息等多种信息进行可靠的采集和传输，为智慧园区提供多种信息资源，支持园区管理机构进行数据分析和处理。
6 结语
目前，智慧城市和智慧园区的解决方案和支持政策中，对城市信息化建设关注度最高、对智慧交通和智慧管理等也予以了一定程度的关注，但对于作为运营命脉的能源保障，特别是智能电网的建设还没有予以应有的关注。
智能电网能更大程度地起到对智慧园区发展的支撑作用，紧密结合智慧园区发展的不同应用需求，并且大大降低多网建设的重复费用。
因此，非常有必要进一步推动智能电网的建设理念和措施纳入国家智慧城市和智慧园区建设的政策措施中，推动智能电网与智慧园区建设规划的紧密衔接，尽快弥补这一领域的空白。
参考文献
[1]朱敏. 智慧园区解决方案探讨及建议[ J ] . 移动通信,2013,(5).
[2]张盛山. 智能电网中无线传感器网络信息安全研究[J]. 仪器仪表标准化与计量, 2013,(4).
[3]李锦仁. 建立多级认证用电系统的一点构想[J]. 城市建设理论研究, 2012,(28).
[4]张聪. 基于ZigBee技术的智能电表的研究与设计[D]. 上海交通大学, 2010.
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