5G 時(shí)代背景下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用研究

胡瑞杰

（1.中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600；2.蘇州眾通規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 蘇州 215133）

1 引言

自IBM 于2008 年首次提出“智慧地球”概念以來(lái)，各國(guó)也逐步提出了建設(shè)“智慧城市”的愿景。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將城市生活中的各類信息、資源有機(jī)結(jié)合，并進(jìn)行智能化建設(shè)，對(duì)充分滿足新時(shí)代背景下公眾的生活需求、改善并控制公共環(huán)境均有著重要意義。5G 技術(shù)及IoT 技術(shù)作為信息時(shí)代的全新產(chǎn)物，其誕生及發(fā)展無(wú)疑為“智慧城市”的建設(shè)提供了有利條件，物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)物體、網(wǎng)絡(luò)的連接，而5G 技術(shù)則為進(jìn)一步提高其連接效率提供了重要保證，將5G 時(shí)代背景下的IoT 技術(shù)用于“智慧城市”建設(shè)中，也可以為廣大市民提供新型服務(wù)、帶來(lái)全新體驗(yàn)[1]。

2 5G 時(shí)代背景下的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

2.1 5G 時(shí)代背景分析

移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展至今，已歷經(jīng)了5 次大的迭代式遷躍。隨著目前互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，各類新業(yè)務(wù)、新服務(wù)不斷涌現(xiàn)，在爆炸式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量下，趨于成熟的4G 技術(shù)已難以滿足現(xiàn)階段數(shù)據(jù)需求。5G 技術(shù)是一種新型的通信技術(shù)，其除了可以實(shí)現(xiàn)人與人之間的實(shí)時(shí)通信、增強(qiáng)用戶虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)外，也可以有效解決人與物、物與物之間的通信，以滿足現(xiàn)階段移動(dòng)醫(yī)療、移動(dòng)交通、移動(dòng)環(huán)境管理等實(shí)際應(yīng)用需求。5G 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)的重要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，其實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景主要體現(xiàn)在增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、低時(shí)延通信及機(jī)器類通信3 個(gè)方面。將5G 技術(shù)與當(dāng)前頂尖的IoT 技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，是5G 時(shí)代背景的重要標(biāo)志，未來(lái)5G 技術(shù)也會(huì)逐步滲透到各行各業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，為社會(huì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型奠定堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施基礎(chǔ)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特征

IoT 源于傳媒領(lǐng)域，該技術(shù)基于信息傳感設(shè)備，可在約定協(xié)議下將任意物體與網(wǎng)絡(luò)連接，在傳播媒介下實(shí)現(xiàn)信息的交換及通信，并進(jìn)行智能化識(shí)別和管理。IoT 技術(shù)以傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)為主要信息載體，其特征之一是以互聯(lián)網(wǎng)為核心，為有效保證龐大的數(shù)據(jù)傳輸，IoT 對(duì)所需傳感器類型、性能及傳感器對(duì)應(yīng)的傳輸效率及準(zhǔn)確性均有著更高要求。與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)相比，IoT 在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效傳輸?shù)耐瑫r(shí)還會(huì)對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，并對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化管理以滿足不同用戶的多種應(yīng)用需求，智能化為IoT 的第二大主要特征。一般每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)存在多個(gè)傳感設(shè)備，而一個(gè)傳感設(shè)備可以負(fù)擔(dān)龐大的移動(dòng)數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速、便捷通信，其作為IoT 的強(qiáng)大數(shù)據(jù)支撐，需將信息進(jìn)行有效分析后進(jìn)行共享，強(qiáng)大的通信、識(shí)別功能則是IoT 的第三大主要特征。

3 智慧城市建設(shè)

3.1 基本內(nèi)涵

智慧城市是以智慧產(chǎn)業(yè)及項(xiàng)目為基本載體，通過(guò)智慧技術(shù)為人們提供智能化生活服務(wù)的新型城市發(fā)展模式。自我國(guó)大力推進(jìn)智慧城市建設(shè)以來(lái)，國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)均對(duì)其基本內(nèi)涵進(jìn)行了深入探討。信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用是建設(shè)智慧城市的重要基礎(chǔ)。作為城市信息化的高級(jí)發(fā)展階段，5G時(shí)代下IoT 技術(shù)為其建設(shè)實(shí)施的核心代表技術(shù)，張優(yōu)訓(xùn)[2]在其相關(guān)文獻(xiàn)中表示，將5G 技術(shù)用于智慧城市建設(shè)工程中可有效降低建設(shè)成本、促進(jìn)節(jié)能減排。智慧城市建設(shè)工程較為復(fù)雜，為有效促進(jìn)城市智能化運(yùn)行，需將信息技術(shù)與多種資源進(jìn)行有機(jī)整合，使其協(xié)同發(fā)生作用。作為一種新興的城市發(fā)展模式，智慧城市建設(shè)成功后需要面臨的服務(wù)對(duì)象包括政府、企業(yè)、個(gè)人等多個(gè)社會(huì)主體，其建成后對(duì)促進(jìn)城市生產(chǎn)力發(fā)展、優(yōu)化人們生活方式，構(gòu)建美好城市生活均有著重要意義，將信息化與城市化高度結(jié)合是其建設(shè)的根本目標(biāo)，也是推進(jìn)城市信息化發(fā)展的重要表現(xiàn)。

3.2 建設(shè)要求

智慧城市的建設(shè)與發(fā)展是改善民生、優(yōu)化社會(huì)服務(wù)功能的重要保證。通過(guò)對(duì)城市生產(chǎn)力、生活方式進(jìn)行創(chuàng)新管理來(lái)解決現(xiàn)階段城市發(fā)展過(guò)程中遇到的種種問(wèn)題，也是進(jìn)行智慧城市建設(shè)的根本需求。為充分實(shí)現(xiàn)城市智能化建設(shè)，需要滿足以下建設(shè)要求：（1）5G 時(shí)代背景下的智慧城市建設(shè)要求其所覆蓋的業(yè)務(wù)必須具備創(chuàng)新性，為有效引導(dǎo)政府、企業(yè)、個(gè)人積極參與到城市創(chuàng)新建設(shè)中需為其提供全面、相融合的信息服務(wù)，其建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目應(yīng)集中在環(huán)境優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活質(zhì)量提升等方面；（2）為了保證建設(shè)工程的順利實(shí)施，在對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)內(nèi)容進(jìn)行積極創(chuàng)新的同時(shí)，也要注重建設(shè)支撐的完備性，除了對(duì)相關(guān)平臺(tái)建設(shè)及業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行充分把控外，設(shè)備的使用安全及維護(hù)方面也應(yīng)引起重視；（3）將5G 時(shí)代背景下的5G通信技術(shù)與IoT 相融合也是智慧城市建設(shè)的必然要求。信息通信技術(shù)是建設(shè)智慧城市的重要基礎(chǔ)，建立標(biāo)準(zhǔn)的信息技術(shù)體系也是全面推進(jìn)智慧城市建設(shè)的必要環(huán)節(jié)。將通信效率高、時(shí)延低、范圍廣的5G 通信技術(shù)與IoT 結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)工作網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接。

3.3 智慧城市特征

未來(lái)建成的智慧城市特征主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）利用多種智能化感知設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于城市的全面感知?；?G時(shí)代背景及IoT 先進(jìn)信息技術(shù)，通過(guò)多種設(shè)備中的智能化感知系統(tǒng)，在強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力下，對(duì)個(gè)人所處的城市位置進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，通過(guò)相應(yīng)設(shè)備的環(huán)境監(jiān)測(cè)功能對(duì)自身所處城市的環(huán)境進(jìn)行透徹感知，對(duì)個(gè)人生活及身體狀態(tài)進(jìn)行有效掌控，是推進(jìn)個(gè)人生活完成智能化轉(zhuǎn)變，社會(huì)科學(xué)有序發(fā)展的重要保障。（2）智慧城市基于5G 背景下的IoT 技術(shù)，在為人們提供全新生產(chǎn)、生活條件的同時(shí)，亦可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)人與人之間的實(shí)時(shí)溝通及互動(dòng)，使得個(gè)體間信息互換變得更加高效、便捷，而上述信息互通是基于寬帶網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。因此，在未來(lái)智慧城市中，廣泛存在的各種有線、無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)也是其主要的城市特征。（3）城市管理是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，智慧城市中所應(yīng)用的不同智能化系統(tǒng)也存在顯著差異。為實(shí)現(xiàn)對(duì)于智慧城市的有效管理，將多種智能化系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用也是其建設(shè)發(fā)展的主要特征，通過(guò)IoT 平臺(tái)及云計(jì)算系統(tǒng)，將信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合、處理，以此解決城市管理中所遇到的種種問(wèn)題，優(yōu)化社會(huì)發(fā)展、生活流程也是智慧城市的本質(zhì)所在。（4）充分滿足社會(huì)公眾的生活需求是智慧城市建設(shè)的根本目標(biāo)，優(yōu)化一系列生活管理流程、促進(jìn)城市發(fā)展最終都是服務(wù)于人本身的，因此，未來(lái)智慧城市還應(yīng)當(dāng)秉持以人為本的發(fā)展理念，如圖1 所示。

圖1 智慧城市的建設(shè)要求及特征

4 IoT 技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用情況

智慧城市是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是繼知識(shí)社會(huì)、數(shù)字社會(huì)后所提出的全新城市發(fā)展模式。為充分滿足當(dāng)下新時(shí)代人們生活、發(fā)展的基本需求，應(yīng)從城市管理、公共服務(wù)、醫(yī)療健康、教育文化、交通管理等方面進(jìn)行智慧化城市建設(shè)?，F(xiàn)階段IoT 技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用情況主要體現(xiàn)在以下幾方面。

4.1 醫(yī)療建設(shè)

公共衛(wèi)生服務(wù)系統(tǒng)在城市建設(shè)工程中占據(jù)重要地位，而醫(yī)療健康服務(wù)則是智慧城市建設(shè)的重要內(nèi)容。現(xiàn)階段，隨著醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)各醫(yī)院、衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)提出了更高要求，將5G 時(shí)代背景下的IoT 技術(shù)用于智慧城市建設(shè)的醫(yī)療健康服務(wù)體系中十分必要。利用IoT 技術(shù)能夠?qū)⑨t(yī)療健康機(jī)構(gòu)的藥物信息、設(shè)備管理信息等進(jìn)行資源共享，對(duì)提高相關(guān)機(jī)構(gòu)的服務(wù)透明度、減少醫(yī)療糾紛有著重要意義[3]。目前，部分地區(qū)存有較為嚴(yán)峻的藥品作假現(xiàn)象，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，也可對(duì)藥品生產(chǎn)流程、藥品安全信息進(jìn)行有效監(jiān)控和鑒別，同時(shí)病患可通過(guò)線上問(wèn)診、醫(yī)生可通過(guò)線上接診的方式提高病患的診療效率，醫(yī)療服務(wù)體系簡(jiǎn)化后可以更好地滿足當(dāng)下人們的診療需求。

4.2 交通建設(shè)

交通運(yùn)輸是城市發(fā)展的重要樞紐。在智慧城市建設(shè)進(jìn)程中采用IoT 技術(shù)優(yōu)化城市的交通管理體系對(duì)優(yōu)化人們出行路線，提高其出行效率均有著重要意義。利用IoT 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)于道路交通狀況的實(shí)施監(jiān)測(cè)，通過(guò)5G 通信技術(shù)將路況實(shí)時(shí)傳輸?shù)饺藗兊慕K端設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)人們對(duì)于個(gè)人時(shí)間的有效規(guī)劃及管理，將相關(guān)信息傳輸至交通管理部門(mén)也可實(shí)現(xiàn)其對(duì)于道路交通事故的快速反應(yīng)處理，對(duì)維護(hù)城市交通安全也有著積極影響。

4.3 教育建設(shè)

目前，我國(guó)教育行業(yè)正處于飛速發(fā)展、改革創(chuàng)新的重要階段，將有效的教育資源進(jìn)行無(wú)限推廣應(yīng)用是教育行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。5G 時(shí)代下的IoT 技術(shù)為建設(shè)智慧教育體系奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。自2019 年12 月，新冠肺炎疫情暴發(fā)至今，線下教育機(jī)構(gòu)均受到一定影響。在目前防疫常態(tài)化背景下，全力推進(jìn)線上教育系統(tǒng)對(duì)促進(jìn)教育行業(yè)發(fā)展有著重要意義。IoT技術(shù)可實(shí)現(xiàn)教材與學(xué)生、教師之間的互聯(lián)，為保證教材信息的有效傳輸，需要5G 通信技術(shù)的加持，且IoT 技術(shù)對(duì)于信息的識(shí)別、分析能力也可一定程度上提高教師的教學(xué)效率及質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

5G 時(shí)代背景下的IoT 技術(shù)為我國(guó)智慧城市建設(shè)提供了有利條件。就目前來(lái)說(shuō)，智慧城市建設(shè)應(yīng)涉及醫(yī)療、交通、教育等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。充分掌握智慧城市的內(nèi)涵、特征及建設(shè)要求，將5G 時(shí)代背景下的IoT 技術(shù)充分利用起來(lái)，對(duì)推進(jìn)我國(guó)城市信息化進(jìn)程、提升人們生活質(zhì)量及幸福生活指數(shù)均有著積極意義。