智慧城市的建設需要技術創(chuàng)新,、民眾意識,、政府管理等各方面共同作用,而其中技術創(chuàng)新是建設智慧城市的基石,?!靶畔ⅰ笔侵腔鄣暮诵?,因此“信息技術”是支撐智慧城市的核心技術。
近年來,,在我國城市化進程快速發(fā)展的過程中,,各地城市規(guī)模不斷擴大,在促進經(jīng)濟,、社會,、人文發(fā)展和拉動國家整體發(fā)展水平上都起到非常重要的作用。然而,,隨著城市環(huán)保,、節(jié)能、交通,、產(chǎn)業(yè)轉型等壓力上的日益增加,,亟需新的城市發(fā)展模式與管理工具來提升城市發(fā)展水平。伴隨著信息技術的快速發(fā)展與廣泛應用,,“智慧城市”的概念呼之欲出,。越來越多的城市在“十二五”規(guī)劃中提出了把建設智慧城市作為轉變發(fā)展方式,,所以未來智慧城市建設將在我國掀起一輪新的高潮。智慧城市作為信息技術與城市建設的完美結合,,涉及技術眾多,。本文主要論述了我國智慧城市的技術基礎,并根據(jù)我國當前的環(huán)境分析了智慧城市應用的局限性與技術瓶頸,,從而提出了創(chuàng)新技術才是創(chuàng)建智慧城市的關鍵,。
文化物質的積累、科學技術的進步都是伴隨著城市而逐漸演變的,,而城市大發(fā)展的動力慢慢變成智慧的成果,,就是大眾人民可以不間斷的享受創(chuàng)新技術帶來的服務與產(chǎn)品,目前智慧城市的建設已經(jīng)得到了國家的重視和各個政府的大力的推動,,越來越多的智慧城市將呈現(xiàn)在民眾的面前,,所謂智慧城市是指根據(jù)科學合理的城市發(fā)展理念,根據(jù)最新一代的信息技術,,在泛在互聯(lián)網(wǎng)和信息全面感知的基礎上,,實現(xiàn)人、物,、城市功能系統(tǒng)之間無縫連接與協(xié)同聯(lián)動的智能自感知,、自優(yōu)化,從而對民生,、環(huán)保,、公共安全、城市功能,、商務活動等多種城市需求做出智能的響應,,形成具備可持續(xù)內(nèi)生動力的安全、便捷,、高校,、綠色的城市形態(tài)。智慧城市實現(xiàn)的是城市系統(tǒng)的優(yōu)化升級,,使城市各系統(tǒng)根完善,、更智能、更協(xié)調(diào),、更發(fā)達,,使城市中的人和物更智慧、更和諧,,使城市中的人生活更幸福,。
1、智慧城市三大技術基礎
智慧城市的建設需要技術創(chuàng)新,、民眾意識,、政府管理等各方面共同作用,而其中技術創(chuàng)新是建設智慧城市的基石,?!靶畔ⅰ笔侵腔鄣暮诵模虼恕靶畔⒓夹g”是支撐智慧城市的核心技術,。
1.1通信技術廣泛化讓智慧城市擁有了神經(jīng)系統(tǒng)
一個人要將看見的,、聽見的、觸摸到的各種信息傳遞到大腦,,需要有遍布全身的神經(jīng)系統(tǒng),。對于智慧城市來說,擁有這樣的神經(jīng)系統(tǒng),,是實現(xiàn)智慧的最根本要求,。泛在的通信網(wǎng)絡就像城市的神經(jīng)系統(tǒng),只有有了它,,信息才有可能通達,。
1.2互聯(lián)網(wǎng)技術的普及,讓智慧的能力貼近普通民眾
在有互聯(lián)網(wǎng)技術以前,,信息處理只是聚集在少數(shù)專用機房里的大型計算機設備的事情,,和普通的民眾關系不大。雖然信息可以傳遞,,但信息傳遞的范圍有很大限制,,遠不能到達城市的末梢?;ヂ?lián)網(wǎng)技術從根本上改變了人類獲取和處理信息的方式,,使得任何一個普通民眾都能夠隨意獲取和產(chǎn)生信息,智慧的能力只有真正貼近了普通民眾,,智慧的城市才有可能實現(xiàn),。
1.3嵌入式技術的發(fā)展,讓智慧的能力擴展到物
從技術層面來看,,“智慧城市”是以網(wǎng)絡信息為基礎的城市信息體系,,其智慧能力的差別來自于對信息獲取能力的差別,智慧的城市不僅需要更多的人能夠隨時獲取和產(chǎn)生信息,,城市里的各項基礎設施也需要能夠進行信息的自動采集,、動態(tài)監(jiān)管。從技術角度來看,,就是各種各樣的設備需要具備獨立運算和聯(lián)網(wǎng)的能力,,嵌入式技術的發(fā)展使得這些成為可能,因此嵌入式技術是智慧城市的技術基礎之一,它使得智慧的能力從人擴展到物品,。
2,、智慧城市的應用局限性與技術瓶頸
2.1智慧城市應用局限性
目前的智慧城市應用大多是一些處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮唵螆鼍埃唵螖?shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸模式雖然有一定的領域,,但碰到一些復雜的領域就無法應對了,。在我們的現(xiàn)實世界中,還有很多復雜的情況,,需要不同類型節(jié)點協(xié)同進行智能計算的應用領域,。而且這些簡單的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸只能簡單的局限于對數(shù)據(jù)的安全性、實時性和可靠性的要求均不高的領域,,萬一出現(xiàn)數(shù)據(jù)被盜用,、篡改等情況,也不會造成很嚴重的后果,。但對于一些數(shù)據(jù)錯誤,、丟失、延時,,將會造成重大損失的領域,,如:醫(yī)療手術控制、火車交通控制,、大型機械設備運轉控制等,,由于拘束的限制,這樣的領域物聯(lián)網(wǎng)都還沒有觸及,。目前智慧城市典型應用中,,設備一般在較為適宜的環(huán)境下工作,而現(xiàn)實環(huán)境中則會有相當一部分的應用要求設備工作在相當惡劣的環(huán)境下進行操作,,甚至有些特殊行業(yè)的設備可能面臨極端高溫和低溫,、瞬間溫度劇變等極端惡劣環(huán)境,而目前我們的傳感器技術尚無法達到這點,。我國目前智慧城市應用已初見規(guī)模,,但是最多也不過數(shù)千個節(jié)點共同工作,還遠遠沒有達到數(shù)萬,、數(shù)十萬,、數(shù)百萬海量節(jié)點規(guī)模,伴隨著節(jié)點規(guī)模的增加,,節(jié)點,、網(wǎng)絡的接入能力和數(shù)據(jù)處理能力要求將呈指數(shù)級增加,故對節(jié)點組網(wǎng)速度,、節(jié)點管理,、協(xié)議高效性,、數(shù)據(jù)并發(fā)等技術特點提出了全新的要求。
2.2智慧城市技術瓶頸
以上分析的智慧城市應用存在的局限性,,很大程度上都是由于技術瓶頸所引起的,。解決技術瓶頸、才能打破局限,,擴展需求,,將使智慧城市具有更加廣闊的發(fā)展空間,。目前我們主要存在四方面的技術瓶頸,。其一,傳感器技術瓶頸,。如何推出更小,、更強、更便宜的傳感器,。智慧城市發(fā)展首要是大量布置各種傳感器,,使這些傳感器與物品緊密地結合在一起,成為物品的一部分,,因此傳感器不僅要微型化,,而且這樣微型化的節(jié)點不但要擁有相當?shù)奶幚砟芰Γ€需要能耗低,,然而這樣小型高性能的傳感器目前只能用于尖端的領域,,尚無法大規(guī)模應用。其二,,通信網(wǎng)絡技術瓶頸,。如何做到既大容量又高性能。智慧城市中很多的應用都將是無人干預的自動操作,,其與人的通信行為有很大的不同,。從規(guī)模上來看,可能要面對上千萬,、乃至上億的海量節(jié)點,,規(guī)模將遠超過原有的通信規(guī)模。其三,,平臺處理技術的瓶頸,。如何做好海量感知信息的處理和管理。如何及時處理海量感知信息,,是智慧城市發(fā)展面臨的另一個技術瓶頸,,隨著智慧城市建設的深化,需要綜合運用云計算等技術推進平臺處理技術不斷發(fā)展,,解決海量數(shù)據(jù)的存儲,、歸類,、處理、檢索需求才能打破這種局限,。其四,,安全性技術瓶頸。如何應對更為復雜的物聯(lián)網(wǎng)安全問題,。目前階段,,信息的安全問題其實并未引起足夠的重視,其實安全問題是智慧城市發(fā)展中要解決的關鍵問題之一,,它將直接決定智慧城市的發(fā)展前景,。
3、創(chuàng)新技術推動城市化進程
3.1大力推動感知技術的發(fā)展
智慧城市首先需要通過感知世界來獲取信息,,感知技術的發(fā)展是智慧城市發(fā)展的前提,,感知技術其實包含了兩種不同的技術:傳感器和無線傳感網(wǎng)。感知技術需要不斷向著高性能,、低能耗,、微型化、低成本方向發(fā)展,,才能為實現(xiàn)各種智慧城市應用提供豐富的想象空間,,擴大智慧城市應用的范圍。傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件,。無線傳感網(wǎng)(WSN)是由部署在一定區(qū)域內(nèi)的大量傳感器節(jié)點組成的,,通過無線通信方式形成的一個多跳自組織的網(wǎng)絡系統(tǒng)。其目的是協(xié)作地感知,、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息,,并發(fā)送給觀察者。無線傳感網(wǎng)核心技術主要集中于網(wǎng)絡拓撲控制技術,、多跳可靠數(shù)據(jù)交互技術,、信道資源調(diào)度技術、物理層技術,、協(xié)同計算與處理技術,、分布式信息感知技術等。無線傳感網(wǎng)以其智能化,、低功耗,、自組織的特性提供了全新的智能化通信、控制手段,,是目前大范圍,、低成本獲得傳感信息最有效的解決辦法。其中無線傳感網(wǎng)關鍵技術包括:射頻識別技術(RFID),、IEEE 802.15.4,、Zigbee/Zigbee Pro技術,、Z-Wave技術、Wireless-HART技術,、藍牙技術,、NFC技術。
3.2推動網(wǎng)絡能力增強
在當前智慧城市的初級階段,,物聯(lián)網(wǎng)應用數(shù)量尚不大的情況下,,現(xiàn)有網(wǎng)絡基本可以滿足物智慧城市的通信要求,但各種問題已經(jīng)開始逐步顯現(xiàn);隨著智慧城市發(fā)展的深化,,物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務數(shù)量擴大,,網(wǎng)絡必將產(chǎn)生巨大壓力,甚至也可能進一步影響到現(xiàn)有的人與人的正常通信,。因此需要對通信網(wǎng)絡的適應性進行研究,,在現(xiàn)有網(wǎng)絡的基礎上,研究和開發(fā)適應和滿足智慧城市通信特征的網(wǎng)絡能力改進,,以及與之相適應的通信網(wǎng)絡運維體系,主要的研究內(nèi)容包括以下幾個方面:網(wǎng)絡層業(yè)務特性管理,、網(wǎng)絡資源分配機制,、網(wǎng)絡性能優(yōu)化機制、靈活的QoS體系,、靈活的網(wǎng)絡安全能力,、移動性管理機制。其中IPv6技術與云計算機技術就是其中的主要技術,,IPv6是Internet Protocol Version 6的縮寫,,它是IETF(Internet Engineeri-ng Task Force,互聯(lián)網(wǎng)工程任務組)設計的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議IPv4的下一代IP協(xié)議,。它具有更大的地址空間,,IPv6中IP地址的長度為128位,并加入了對地址自動配置的支持;IPv6的地址分配遵循聚類的原則,,對IP包結構進行了簡化,,提升了路由轉發(fā)效率;增強了對組播及流控的支持,增加了對網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)加密,,并對IP報文進行校驗,,增強了網(wǎng)絡的安全性;可以較好地滿足物聯(lián)網(wǎng)海量節(jié)點、高安全性等應用特點的需求,,是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡技術的發(fā)展方向,。云計算將網(wǎng)絡上分布的計算、存儲,、服務構件,、網(wǎng)絡軟件等資源集中起來,,基于資源虛擬化的方式,為用戶提供方便快捷的服務,,它可以實現(xiàn)計算與存儲的分布式與并行處理,。云計算的主要特征主要有這幾個方面:以高度可擴展的彈性方式交付服務;利用因特網(wǎng)技術和方法來開發(fā)和交付服務;資源虛擬化及資源的自動管理與配置;可實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的分布式并行處理;低成本并對用戶透明。