物聯網技術在智慧城市建設應用中的難點與疑點
本文由本人發表《中國安防》第141期-2017年7月刊智慧城市欄目
徐建明@佳都科技
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一、 引言
“物聯網”概念首先由美國麻省理工學院（MIT）自動識別實驗室於1999年提出。世界上萬事萬物，小到鑰匙、手錶、手機，大到汽車、樓房，只要嵌入一個微型射頻標籤或傳感器，通過互聯網就能實現物與物之間的交互，從而形成一個無所不在的“物聯網”，“物聯網”作爲新一代信息技術的組成部分，作爲“物物相連”的互聯網，通過射頻識別RFID，紅外感應器IR，全球定位系統GPS，壓力/溫度/溼度/濃度傳感器等信息傳感設備與互聯網相連接，進行信息交互通信，以實現智能化識別、定位、軌跡跟蹤、監控和管理的新技術。
國內“物聯網”技術廣泛地應用於城市規劃、公用交通、通信、公交、公安、城市管理、地下綜合管網的方方面面。山東濰坊市、北京東城區、湖北武漢市、廣州天河區等地的“物聯網”技術已經廣泛用於社會安全立體化防控、行業管理效率提升、民生服務智慧應用中。隨着全國各地新型智慧城市建設的如火如荼，各地的智慧城市建設從其頂層設計和總體規劃階段開始就以從互聯網+、雲計算、大數據、物聯網這四大抓手來開始構建夯實智慧城市的基石。
以廣東省爲例，廣東省人民政府辦公廳出臺了粵府辦【2013】51號文，明確提出了要求各地級以上市人民政府，各縣市區人民政府，省政府和各部門、各直屬機構必須按照《廣東省物聯網發展規劃（2013-2020年）》進行實施，並在指導思想中明確提出以加快物聯網產業集聚爲重點，加強統籌規劃，創新服務模式，優化發展環境，全面深化物聯網在廣東省經濟社會各領域的應用，着力打造珠三角世界級智慧城市羣，建設“智慧廣東”。在具體舉措方面，廣東省通過實施“寬帶廣東”工程完善物聯網通信基礎設施，加快物聯網公共支撐平臺建設構建智慧城市羣的珠三角“廣佛肇”，“珠中江”，“深莞惠”三大物聯網產業核心圈。物聯網已經從一個新興技術華麗轉身成爲一個促進經濟、拉動內需、產業結構調整、城市管理必備的支柱產業。智慧城市的規建實施運營維護流程中已經離不開物聯網的小小傳感器，君不見，共享經濟浪潮下的滴滴快車、摩拜單車、OFO小黃車等即停即走已經成爲了廣州市民解決最後一公里的出行必備，君不見水電煤氣寬帶公交卡這些生活方式都以掃碼方式、NFC接觸方式與我們的錢包掛鉤，讓我們不帶錢包一個手機解決吃喝玩樂，衣食住行。沒錯兒，您沒有穿越，這就是現實中的智慧城市生活一瞥。正是有了物聯網技術、產業、行業應用的不斷髮展，與智慧城市體系中的其他民生服務大數據、互聯網+政務服務、雲端支付產生了生態化學反應，才逐步讓智慧城市的行業發展、居民生活產生了飛速的進步，呈現出美麗的篇章。
二、 物聯網技術在智慧城市應用中的現狀與優勢
智慧城市是以物聯網、雲計算、大數據爲主的新一代信息技術全面應用的體系，是城市信息化發展的更高階段。智慧城市是通過互聯網無處不在的城市智能化傳感器連接起來形成的“物聯網”，實現對物理城市的全面感知；是利用雲計算、大數據技術對感知信息進行智能處理和分析，實現網絡數字城市與物聯網的融合，發出指令，對政務服務、民生環境、公共安全等內在各種需求做出智能化分析和輔助決策支持，智慧城市是城市全面數字化基礎上建立的可視化和可測量的智能化城市管理和運營。即“數字城市+物聯網+雲計算=智慧城市”。智慧城市是從數字城市基礎上發展而來的，是數字城市的升級版，實現智慧城市，數字城市和物聯網的結合是一個必經的階段。
物聯網已經走進了我們的生活，物聯網的運用極大的改善我們的生活，比如，運用物聯網，就可以在辦公室中操作家裏電器的運行。只要按下相關操作按鈕，您家需要的開啓的燈就會一個接着一個打開，窗簾也可以慢慢拉開，電視開啓到您需要的頻道，空調可根據您設定的溫度開啓。您下班還沒有到家，家裏的米飯已經煮熟，洗澡的熱水已經燒好，您喜愛的電視節目已經在播放。再比如，您準備出門，如果您是有車一族，如遇到道路擁堵，道路提示系統會自動向車主預告擁堵路段情況、推薦出行最佳路線。如果您乘坐公交車出行，通過查詢該系統，您可以詳細掌握每輛公交車的運營狀況，並可通過定位系統準確瞭解下一趟公交車到達您所在車站需要的時間，還可以通過系統查詢，瞭解最佳的公交換乘方案。再比如，您去超市購物，等您把購物車推到收銀臺上，您僅需在一個小掃描器旁停留片刻，推車中的所有商品就會自動清點完成，總價和單價都會列在電腦屏幕上。
物聯網技術還可以廣泛運用在智能交通（公路、橋樑、公交、停車場等）、文物古蹟保護、現代物流管理、食品安全控制、零售業及數字醫療等領域。物聯網技術還可以自動檢測並報告公路、橋樑的健康狀況，可以通過可視化手段提示表面超載的車輛經過橋樑、也可以根據光線強弱情況，對路燈開啓進行自動控制。通過物流商品中植入的傳感芯片，從商品的購買、生產製造、到物流運輸、售後服務等環節都能準確無誤的被感知和掌握。
北京市東城區以信息化推動城市管理創新，首創了“萬米單元網格化城市管理新模式”。這種網格化城市管理模式，應用並整合了智慧城市相關技術，採用“萬米單元網格化管理法”和“城市部件管理法”相結合的方式，通過“城管通”上報案件，物物相連，實現城市管理空間精細化和管理對象的精準定位。按照網格劃分原則，將269平方千米建成區分解成多個單元網格，運用監督員手中的“城管通”這一物聯網傳感器，對綜合城市管理問題進行監督、發現、上報、通過市級智慧城市管理系統對這些涉及到的“人、地、物、事、組織”進行立案派遣，與市級、區級、辦事處二、三級平臺聯動，形成城市管理案件處置網絡，基本實現了城管工作全時段、全方位、全覆蓋的管理和監控。
廣州市天河區利用物聯網技術，在作業清掃車、曬水車、渣土清運車上及環衛工人安裝GPS定位傳感器，通過定位監控系統上傳數據，監督智慧平臺可獲取有關車輛、人員相關信息；可瞭解作業時間、作業次數、作業速度是否符合相關規定；根據車輛、行人工作路線、行走軌跡對環衛作業情況進行實時監控；按路段、車輛及灑水、機掃、清洗等不同的作業類型實施統計工作量、反映工作進度；對相關車輛作業過程和作業結果進行考覈，還可以完成對環衛業務部門、中轉站運轉情況考覈，對渣土車、餐廚垃圾及渣土運輸公司的績效考覈；系統還可按時間段查詢車輛、人員歷史歸集，可進行軌跡回放；甚至可查看車輛開啓和關閉開關時間。智慧天河建設在智慧環衛子系統的建設可見一斑，通過建設環衛、保潔相關作業車輛管理子系統，爲市容環衛機械化作業提供規範化、精細化、數字化管理，實時監控車輛作業過程，自動形成作業車輛評價。
由此可見，物聯網技術在智慧城市應用建設中展現出以下優勢，第一，物物互聯的全覆蓋，使得城市部件的聯網運營使用管理成爲可能，物聯網技術有着多樣化的表現形式，有需要電池供電的RFID射頻技術，解決條形碼，二維碼的數據採集準確性、唯一性問題，從而形成海量數據匯聚的基礎，也有不需要電力供應/電池供電的傳輸技術NFC，可以有效應用在公交卡、感應式接觸式的數據傳輸。第二，物聯網技術能夠有效的延伸雲計算和互聯網的觸角、形成智慧城市“毛細血管”般的感知網絡的基礎。第三，物聯網技術在智慧城市應用中可以準確提供實時動態流動流向的數據，特別是運用在物流運輸，危化品管理等應用的時候可以準確的獲取溫度、溼度、濃度、壓力等關鍵指標。第四，物聯網技術有小型化、微型化的特點，能夠與採集終端設備和穿戴服飾進行結合應用，形成如電子手環、眼鏡應用，甚至可以與各種物體如房屋、開關、門、景觀裝飾物進行結合應用，能夠以微型的體積穿梭在市政管廊、水管線纜內、洞穴深坑裏、積雪深水下、高溫高壓旁等不適合人類進入的場景和地點。第五，物聯網技術有其通配性，能夠很好的與互聯網各類應用協議，工業機牀的各類接口進行對接，很好的展現其主動感知、動態實時數據傳輸、應用兼容特性。
三、 物聯網技術在智慧城市中的應用難點與疑點
物聯網技術仍然在日新月異的發展中，在智慧城市中的應用依然存在其難點和疑點。我們以智慧城市建設中的智慧交通項目爲例來進行闡述。
現有的RFID交通應用項目存在的問題主要有以下方面：一是單一服務和單一功能的工具型低級應用模式。應用系統的價值鏈單一短小。應用成本高昂，社會化應用程度低。比如南京車輛的管理，上海世博車輛出入管理的應用都是區域性的、工具性的應用。如何爲多個領域的用戶提供社會化服務？這些在國內目前還沒有前例。公安業務需求中，公安信息管理系統的現狀就是普遍存在的共性問題是：信息資源範圍不全、信息的適時性差、信息的資源共享範圍小、信息系統智能化程度低、精準化管理程度低、缺乏電子支付的系統。其他行業的業務需求中，現有各行業、單位缺乏有效的機動車管理和服務手段：比如保險行業不能有效防止假騙保單、汽車租賃行業不能對車輛違章行爲進行全過程的監控、企業事業單位缺乏對公車私用的有效管理。因此，迫切需要建立以涉車駕駛信息的新一代RFID監控管理系統。
傳統視頻技術爲基礎的傳統智能交通在公安、交通管理中發揮着不可替代的作用。但是視頻識別技術依託汽車固有的號牌作爲信息源採集，由此帶來汽車身份採集上較大的侷限性。
在採集識別精度方面存在多種無法全面抓牌的實際情況。比如車牌污損，天氣影響，當車輛排隊進行時，車間距太小，大車遮擋後面的小車，車隊排隊時滯留在檢線上無法達到識別。從系統整體效能的角度，希望能夠有新的技術手段進行完善。
基於物聯網智能交通信息技術系統，這是以汽車數字化標準信源爲基礎。對於城市交通路網、出入卡口全面建設信息採集基站，對機動車配備車輛電子信息卡，兼容已有的智能交通系統建設的物聯網感知交通公共信息服務平臺工程，爲公安、交通管理、保險等多行業提供涉車涉駕信息資源的深度開發和利用。形成以運營商爲主導的各職能部門之間的資源共享、聯合服務的社會化服務模式。
技術手段首先是射頻識別技術。與視頻識別技術相結合，並利用地磁感應線圈、以微波地磁、激光傳感器技術作爲補充，對於車輛的治安防空實現精準化的管理。這裏有一個激光傳感器，主要是容量、車輛的描述，測速的輔助。這是RFID技術，我們現在用的是基於18000-6B協議的無源陶基型汽車專用電子標籤。它支持在自由交通環境下對車輛的可靠識別。汽車專用的RFID標籤具有全球唯一ID號，無法僞造，這樣就杜絕了假牌，套牌存在的可能。也可以實現在120公里的狀態下可靠識別。我們現在用協議是在過渡時期使用，後面我們將致力於自主知識產權，爲我國的車輛建立一個自主信息支撐體系。信息卡的安裝方式。對於資源性的應用，它的特點就是芯片存儲的有效的信息。
難點實現是實現了在5.5米高對車輛自由流、高速度、大容量的讀寫能力。應用了RFID，視頻識別，地幹線圈、地磁傳感，激光探測等多技術識別機制。對車輛實行精細化管理。感知信源包括車輛電子信息卡，物理車牌，駕駛員，路網環境，車輛的其他信息等。基站集羣包括：RFID基站，雙模識別基站、手持式基站，車載式基站，公安專用基站等等。網絡傳輸：要由公安專網（有線網絡無線網絡），必須通過公安安全接入平臺來實現和運營系統網絡的互通。應用服務包括：公安服務（指揮調度、治安管理、治安管理）、商務服務（保險行業、城建系統、交通系統、稅務系統、公司用戶、環保行業、個人用戶），信息公共服務平臺、應用服務系統管理平臺。同時在整個體系上，我們要對整個物聯網進行安全和運維保障系統，對於物聯網也是非常的重要，對於物聯網也是要對它進行一個大的安全體系設計。公網的數據與公安網的數據，兩者之間通過公安網的安全接入平臺進入。這裏有嚴格的准入體系。
這樣基於物聯網的大框架體系就比較全了。這是基於物聯網體系的安全體系框架的設計。以前我們都沒有這樣一個規範化的手段，安全體系的設計，導致一些不安全。這裏我們就有了總體的安全設計，包括通過互聯網體系的框架設計，信源層的安全，基站系統的安全，還有應用的安全。應用裏面是針對用戶鑑權，SSL、VPN、CA認證，應用防火牆。網絡安全是安全入侵控制，安全訪問控制。對於系統的安全，有病毒防護、安全加固、安全檢測、安全審計，我們對整個大的系統還要進行管理運維，對於這個系統總的系統安全涉及到方方面面，這麼多的設計都是爲了保障我們系統的安全。
智慧交通系統中公安交警模塊的服務功能中展現物聯網技術是比較集中的。這裏面從大的方面包含了治安管理、指揮調度、交通管理。治安管理裏面有基站採集、數據庫，卡口的管理，黑名單的攔截，指揮調度，交通管理，電子車牌的監控，尾氣查詢等等。還可以對三種車輛進行一些重點的布控，套牌車的管理，被盜搶車、事故車的跟蹤監控。出租車：出城自動登記、雙卡匹配，無駕駛證提示功能；公交車：出勤率統計、調度管理、時間調配；裝載危化品的運輸車輛：形勢線路管理，軌跡追蹤。對於油罐車這樣的危險品車不允許在一般的隧道里行駛，要對他進行路線的管理。黑名單的檢測。怎麼來具體的實現對套牌車的管理，視頻抓拍車輛是RFID系統車，但是沒有RFID車輛信息，被列爲套牌車，然後列入黑名單進行處理。被盜搶車、事故車跟蹤監控。通過推斷被盜搶車輛、事故車輛的時間、地點、並與車輛歷史記錄相吻合，可列爲黑名單車。出租車的管理，對於出租車車主的保護以及對客人的安全保護。同時出租車牌照與運營證都要合法，但有案情沒有結清的，給予報警提示。出租車牌照已推移或拍照被吊銷的，列爲嫌疑並報警。裝載危化品的運輸車輛的管理，流量的採集可以實現更精確的管控功能。對所有的車輛都可以提供這樣的信息服務。包括車輛超速、套牌車管控、肇事逃逸管控等管理。
通過基於物聯網的改制之後的系統，影響整個警務機制。以信息化帶動警務現代化，實現大整合、高共享、流程和的工作模式，信息資源一點採集全局共享，提高跨部門協同作和破案方芳能力固化警務運行機制的改革。物聯網應用之前是孤島管理，人工查驗，事後追蹤。應用後，是大整合、高共享、流程和的工作模式。是網絡化治安防空，事前預警，跨部門的協同作戰。
我所在的佳都科技物聯網團隊將RFID技術應用於車、人、物管理三個方向。承擔了多項智慧城市物聯網應用落地的項目。利用自主創新的汽車數字化標準信源技術，重點應用於涉車、駕駛領域。該技術已經廣泛應用於上海、南京、重慶、蘭州市等區域。並自主研發了RFID標籤、天線、讀寫器、智能監控箱、智能檢測櫃、車載系統、RFID中間件等系統產品。物聯網技術在智慧城市建設中的應用案例
四、 物聯網技術在智慧城市應用中的發展趨勢與前景
智慧城市應用的逐步發展，物聯網技術也在深化應用中產生了新的變形，我所在團隊佳都科技是做視頻監控作爲智慧城市建設切入點的，隨着視頻結構化技術視頻大數據技術的不斷沉澱，也讓團隊的物聯網技術得到了新的結合發展，在業內提出“視頻物聯網”這一產業定位，即把視頻作爲物聯網感知的重要單元，強化視頻在物聯網建設中所發揮的重要作用，並融合了物聯網、雲計算等技術應用，視頻物聯網的定位致力於積極打造廣州市物聯網產業集羣及促進廣州智慧城市建設。
視頻物聯網遵從物聯網跨區域、大集中、分層級的架構體系，融合了數據監控、視頻監控等多種業務模式，秉承電信級系統設計思路，在終端層面、網絡層面、平臺層面、應用層面、交互層面進行了深度的技術和業務融合。視頻物聯網重點提供面向平安城市、無線城市、智慧金融、智能交通、數字校園、智能水利、企業智能園區、節能環保等領域的整體解決方案，助力智慧城市建設。
物聯網的核心價值體現在應用上，以視頻爲核心的物聯網應用將是物聯網未來發展的重點，也是打通工業化和信息化“任督二脈”的利器，將在轉變經濟增長方式、推動產業升級、構建和諧社會、保障民生等發麪發揮重要作用，成爲經濟社會綠色、智能、可持續發展的關鍵基礎和重要引擎。
佳都科技致力於智慧城市建設，定位以視頻物聯網爲主導，通過多種方式在技術引進和行業應用上積極佈局，上市後大力拓展了安防領域的技術和業務，並取得了重大突破和提升。公司一方面通過資本市場加快完成行業佈局，重點在電信、公安、金融、交通、鐵路、水利等行業打造視頻物聯網應用，行業應用是公司業務發展重點。如參股重慶雲從科技，收購佳衆聯進入金融安防領域、收購華之源進入智能交通和鐵路運維監控領域，另一方面在技術上，將集團本部與各下屬公司研發資源進行整合，形成以IPC網絡高清、數字高清爲引擎，以雲監控、數據監控、移動互聯爲助推器的技術佈局，並以融合監控爲核心研發理念，打造面向行業應用的監控雲管理平臺，構建新一代安防技術優勢。這些行業化的佈局爲打造視頻物聯網奠定了堅實的基礎，爲智慧城市建設積累了技術和應用的基礎。
視頻物聯網能夠提供涵蓋感知、採集、網絡、平臺、應用的全線視頻監控、數據監控、移動互聯、一卡通等產品和行業應用解決方案，爲智慧運維、智慧城市、智慧金融、智慧交通、智慧水利、智慧園區等各行業應用提供一站式服務。佳都科技充分發揮上市公司的資本槓桿，做大做強視頻物聯網產業，發揮現有投資併購企業的行業優勢和技術優勢，整合資源，形成規模優勢、技術優勢、服務優勢，打造視頻物聯網領軍企業集團。爲建設智慧城市注入更多的營養液，助力成長。
通過以上舉例說明，我們從中窺一斑而見全貌，可以看到物聯網技術在智慧城市應用中的發展趨勢與前景呈現出幾個態勢：第一，物聯網技術的發展由於其通配性和技術的開放性，將會發展爲和其他各類傳統技術相結合的趨勢，比如視頻物聯網技術。第二，物聯網技術的發展將會快速形成技術標準規範和行業標準，以窄帶物聯網NB-IoT技術爲代表的開放標準已經逐步形成行業統一的接口標準，數據的採集讀取，數據動態實時傳輸，信號處理存儲的方式都已經趨同，產品展現形式也由單一傳感器元器件逐步向可穿戴式、可集成式的一體化形態轉變，同一個傳感器可以有眼鏡、手環、服飾、箱包多種表現形式、載體也從接電式裝置轉變爲物聯網+車輛，物聯網+智能家居發展。應用範圍上，物聯網技術也由智慧城市應用的行業解決方案開始擴展到物聯網+個人應用APP的方式進入到各個衣食住行、吃喝穿用場景中。隨着民生服務智慧化的深入人心，相信物聯網技術這一1999年誕生在美國麻省理工學院的“高大上”技術也將“昔日王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”。
五、 結語
物聯網技術及產業定位將不斷推動智慧城市應用的發展，物聯網作爲打通工業化和信息化“任督二脈”的利器，促進產業升級轉型，爲智慧城市建設提供綜合解決方案和服務。以視頻物聯網等物聯網+智慧應用在智慧城市建設中正發揮着核心作用力，將助力智慧城市建設運營的方方面面。技術的發展是日新月異的，但在整個科技發展的規律中來看，物聯網技術還很年輕，還有我們不可限量的可能性，無論是物聯網技術標準的逐步完善，還是物聯網傳感器製造工藝提升了1納米，都會爲我們智慧城市建設應用提供一個“小確幸”，隨着諸如視頻物聯網等融合式技術的不斷涌現，我們將會擁抱一個又一個物聯網給我們的驚喜。
城市在發展，智慧在升級，而物聯網技術也和陽光、空氣一般滲透在我們城市的每一個部件裏，每一座房屋內，每一臺車輛中，你每天都在享有它的技術發展帶來的紅利，而它卻變得越來越小，甚至讓你感受不到。喬布斯說：真正的科技是你所感受不到的科技。而作爲智慧城市的建設者們，我們安防人知道，它無處不在！