【基于物联网技术的智慧城市探究8300字（论文）】

基于物联网技术的智慧城市研究摘要：我国幅员辽阔，城镇化进程不断加快，但随之而来的问题是“大城市病”，面对发展中带来的问题，我们要用未来的眼光和技术来解决，那便要依托智慧城市平台。今天城市的堵车问题，其实不仅仅是道路窄，车流多等原因所造成的，更多的是因为我们没有更好的利用现有的资源，例如道路资源、数据资源。所以我们首要做的就是提升资源利用率，提升资源利用率的关键就在于将系统和服务打通，用以提高城市的管理和服务能力，最终提升市民的幸福感。而且，现阶段智慧城市的发展也是时代的必然要求，所以我们每个人都要尽我们的所能，去为智慧城市的建设出一份力。当今世界国与国之间的竞争是综合国力的竞争，每个国家都持续在智慧城市领域做出努力。作为一个大国，我们决不能袖手旁观。积极发展智慧城市建设也有利于城市的可持续发展和综合竞争力的提高。关键词：物联网技术；车牌识别技术；数据库技术；J2EE平台；车流量目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章智慧城市概念 智慧城市概念智慧城市是信息技术发展和城镇化的必然产物，也是现阶段中最好的城市管理模式和指向。智慧城市是指利用信息和通信技术感知，收集，分析和整合城市运营中的关键信息，对城市中的交通、物流、商务、政务、公安、环境监测等需求做出无需人为干预的响应。其实质就是使用在现阶段开发的较为成熟的信息技术方法，来对城市实现无需人为干预就可以管理和运行的模式，从而使得城市化建设更加顺利，人们生活更加美好，城市变得更像人们美好的乐园，从而促进人的全面发展。用信息通信技术的手段，对城市运行所需的资源进行整合和优化，如图1.1智慧城市资源整合图所示：图1.1智慧城市资源整合图

第二章基于物联网技术的智慧城市系统2.1目前智慧城市系统的发展现状自从2012年12月5日，有了中央政府对智慧城市建设提出的指导性文件《国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（运行）》。之后的一段时期里，地方各级政府也积极响应号召也接连不断相应地出台了本地智慧城市建设的规划方案。这几年我国在智慧城市领域不断深入发展，但是构建智慧城市的基本方案大多都是利用了云计算和大数据以及物联网等技术，然后对城市中的交通出行、社会服务、商业活动、环境监测等各种不同的需求做出分析然后处理，从而实现原本不会联网的基础设施变得智能化，原本需要几家单位共同解决的事务现在直接在网页端足不出户即可处理。现在的智慧城市服务已经涉及各个领域了，如智慧出行、智慧物流、智慧商业、智慧安防等。我们对智慧城市建设的投入也有十多年了，在很多方面也取得了阶段性的进展：（1）基础设施建设逐渐成熟。打造智慧城市，离不开的就是硬件和软件，硬件在现实中的表现便是城市的基础设施建设，我国很多城市近年来在各地基础设施上的投入不断提高，已经到很完善的地步了。（2）城域网基本全覆盖市区范围。市民随时随地都能凭借自己手里的智能化的终端设备，连接到城域网，这极大的方便了人与人之间的信息传递，也为智慧城市的网格传输做好了坚实的铺垫。虽然我国三大运营商的网络建设已经很好，但是运营商方面还在积极升级网络，提升自己在市场中的竞争力。（3）大数据技术越发成熟。各地区的工信化部门，近年来在不断扩建其大数据技术，用来存储和分析本地区运行所产生的交通、物流、民生等各领域的相关信息，然后城市管理者通过手中的智能终端，就可以清晰的了解到城市的运行状况，从而做好下一步的城市管理工作。我国的智慧城市发展现状虽然已经算是初见成效，但是和美国、英国、德国等西方发达国家相比，仍显不足。在过去几十年的发展中，中国也在不断进步。同时，我们在积极借鉴国外发展模式，打造中国特色发展模式。国外智慧城市的发展现状值得我们从以下几个方面学习：（1）公私合作的伙伴关系可以创造更好、更安全和更可持续的生活：比如，荷兰埃因霍温市与飞利浦照明公司、道路基础设施开发商heijmans和埃因霍温理工大学合作，共同完成了埃因霍温的城市道路照明项目。（2）优先考虑民生热点：首先，以人为本建设智慧城市是关键，只有民生热点问题得到有效解决，才是建设智慧城市有意义的体现。比如，阿姆斯特丹关注交通，纽约关注城市化，比如犯罪和贫困。在打造智慧城市的过程中，每个城市都应该优先考虑民生热点问题。特别是一些大城市有资金可以面面俱到，但小城市缺乏资金，所以优先民生才是关键。（3）让市民积极参与：物联网的普及使得公民能够参与城市的决策，从而为地方政府提供可靠有价值的信息，并且可以以此作为城市规划的意见。比如，波士顿的智慧城市计划包括一个名为streetbump的应用程序，这个app的作用就是人们下载app之后，能得到所在城市相关街道的数据以及帮助查找沉没的井盖。埃因霍温还计划让市民参与智慧城市的建设。该市积极与市民沟通，并为他们提供与地方政府联系的渠道。这些措施将有助于智慧城市城市的实施。展望未来，经过这几年的智慧城市发现，我们不得不相信智慧城市在提升市民生活幸福感上有很大的作用。随着智慧城市建设的深入开展，更多成功的经验和案例展示在我们面前，给我们提供参考。智慧城市的建设理念将帮助世界各地的城市战胜“大城市病”，从而实现我们全球城市的可健康持续发展。2.2关于智慧城市系统建设的可行性分析发展智慧城市，是加快现代化城镇建设的必然要求，把城市的管理逐渐信息化。智慧城市可以促进产业结构升级，依托于智慧城市平台，传统行业可以得到之前享受不到的资源以及服务，同时也提升行业之间的合作效率，为行业创新奠定基础。但是我们在对智慧城市充满愿景地情况下，也要了解到它是一个新兴事物，所以我们要做好迎接挑战的准备，我们的信息技术人员，只有不断丰富自己的阅历，不断学到新的技术，然后去不断的探索，优化智慧城市建设，才能确保智慧城市建设的稳定，可持续发展下去。十年智慧城市探索挖掘，我们的智慧城市建设工作也已取得了阶段性的胜利，这恰恰证明了我们国家的科技实力，我们的信息技术人员是有能力面对这次挑战的，也证明了在我国建设智慧城市是可行的。如图2.1所示：

图2.1智慧城市系统可行性分析图对以上方面的总结和补充，也可以说明智慧城市的可行性：（1）5G网络的商用：近年来我国3大运营商，加快布局5G计划，以提高市场竞争力。在现阶段要实现无人驾驶、环保执法精准管控就不得不用到5G网络的超低时延，无人机数据传输要想速度和质量都得到提升也只有5G的超大带宽才能解决，5G使得更多的连接数让万物互联成为现实。建设智慧城市对网络的要求便是超低的延时、超大的带宽，这些都是5G所具有的，所以说5G和智慧城市是“天生的一对”。（2）城市环境全面感知：现在我们要想了解到城市各地的状况，必须得亲临现场，而一旦智慧城市建成之后，城市管理人员直接在终端设备，通过城市中无处不在的传感器、摄像头等硬件设备直接了解到城市资源的状况，这就从根本上降低了管理难度和资源浪费的问题。智慧城市一旦建设完成，那么城市管理者要想了解到园区中企业的运行状况，比如环保、安检、产值、资金等，便可直接在手中智能化的终端设备中查看到。（3）信息化技术越发成熟，设备质量优化：从我国提出要建设智慧城市开始，各地的工信化部门都在积极部署本地的信息化设备和升级移动网络，来应对建设智慧城市带来的挑战。而且智慧城市极其依赖于网络，所以也不得不积极部署信息化设备。（4）智慧城市建设可以促进相关产业发展：由于国家的大力支持智慧城市建设，所以现在智慧城市处于红利期，这也带动了一大批和智慧城市有关联的硬件企业和软件开发者，他们一旦抓住了这次机遇，企业会实现高速增长，个人会得到很大的进步。（5）国家的大力支持：从2012年开始，各级政府都发布了很多关于智慧城市建设的相关政策。

第三章基于物联网技术的智慧城市系统设计3.1需求分析一、总体发展需求分析我国现阶段积极部署智慧城市的目标就是让管理者用更快更高效的方法来管理城市，让市民的衣食住行变的方便，比如，市民可以出行之前打到车，足不出户参与和办理公共事务，物流包裹到达之前提前得知，就医更方便，饮食更放心。智能安防、智慧交通、智慧物流、智慧商业、食品药品溯源等方面可以大力保障和改善民生，提升市民的幸福感。从总体发展需求来看，可用下面几个方面进行概括：（1）把市民、城市部署的设备、城市资源相互联系起来，智慧城市建设完成之后，这种联系会更智能化，智慧城市系统可以将人物、设备、资源的数据完美采集然后分析，使城市的管理变得运行自如。（2）智慧城市系统建设完成之后，不需要人为的收集信息，就能获得城市中的资源信息，然后用云计算的手段，进行数据分析，最后传递到城市管理人员的智慧终端上，让城市管理人员可以一目了然的制定接下来的工作计划。（3）智慧城市的最终目标是实现城市管理的数字化、智能化。通过硬件系统和定制的软件系统，可以获取城市的动态信息，从而促进城市管理的科学化、智能化运作。信息技术的发展直接推动了第四次工业革命，随之而来的便是智慧城市，如果没有信息技术的加持，那么城市就很难实现信息化。有了信息技术我们的城市管理就会变得便捷和科学，信息技术处理问题不仅比人更加及时而且存储量也更大，所以信息技术为基础的智慧城市的出现，会让我们的城市更加可持续发展，它的普及也会使日常通勤更加便利，可以在家参与城市管理，可以打造新型的数字城市公共空间，增强社会联系。二、功能应用需求分析（1）建立一个管理平台：智慧城市要想完成建设不是一朝一夕能够完成的，因为我国不仅人口众多，而且地域广阔，建设用的周期也会很长，所以我们只能先根据现有的信息技术手段，建立一个管理平台，平台建立完成之后，城市中的各个部门在进行数据的共享就会变得非常简单。（2）在日常管理中的应用：借助监控系统和现代信息技术，管理者可以快速了解城市的基础设施和道路拥堵情况，为城市管理制定下一步的规划设计。城市基础设施、医疗、商业和交通条件都是城市管理者需要考虑的问题。（3）面向市民个人的应用：随着新兴信息技术的不断深入，城市信息化建设也在不断发展。同时，我们应该能够向公众提供各种各样的软件应用。实际应用包括AR地图导航、电子政务APP、智慧出行、智慧安防等。3.2构建智慧城市系统需要用到的物联网关键技术（1）传感器技术传感器技术是智慧城市建设中实现自动控制和测试的重要组成部分。它能把测得到的信息转换为人们根据某些规则可以感觉到的信息。在智慧城市建设中常用的传感器有路面状况传感器、激光雷达传感器。如图3.1、3.2所示：图3.1路面状况传感器图3.2激光雷达传感器（2）J2EE平台J2EE平台的受众人群较多，不仅有供应商再用，还有一部分企业员工、企业客服等很多不同类型的业务人员再用，所以就导致了一个问题，J2EE平台技术具有复杂性。由于受众人群的类型不同，所以不得不在J2EE平台技术的设计过程中加入中间层的概念，在中间层引入了系统的不同的功能概念并且也阐述了企业系统的相关功能环境。有了中间层的引入，能够使得智能城市交通监控指挥管理系统中不同人群的需求，在J2EE平台的开发技术中，EIS用于智能城市交通控制系统的数据管理，是智能城市交通控制系统的核心内容。J2EE结构如图3.3所示：图3.3J2EE结构（3）车牌识别技术车牌识别是从复杂的背景中提取和识别行驶中的车牌，并通过车牌提取，图像预处理，特征提取和车牌字符识别等技术识别车牌号，颜色和其他信息。车牌识别系统如图3.4所示：图3.4车牌识别系统图（4）数据库技术数据库技术主要包括：数据、数据库管理系统以及数据库系统等。数据库技术是为了解决数据存储的难点应用而来的，有了数据库技术，我们在智慧城市中采集到的城市资源信息便有了存储的地方，数据库技术使得人们进行数据存储更加快捷，也成为了当代信息技术中不可少的一门技术。第四章智慧城市中交通控制系统的实施与测试4.1智慧城市交通控制系统设计案例近几年，随着城市化的不断发展，城市面临一个很棘手的问题，那便是交通问题。不过呢，交通问题不光在我们国家每天发生，在国外尤其是发达国家的大城市那更为常见，所以交通问题成为每个城市不得不重视并且要解决的一个问题。我们国家的国情是大杂居小聚居，城市更加聚集，所以问题尤为严峻。我国近几年经济和科技都飞速发展，所以城市化进程变的更快，交通问题严峻且日趋严重，解决交通堵塞问题已经成为一件刻不容缓的事了，这几年社会上有很多关于解决拥堵问题是声音，其中一种是加宽城市道路，这个方法是最原始也是理论上很可行的一个方法，但是不得不面临是现实问题就是，我国虽然地域广大，但是毕竟人口也是众多，所以土地资源是非常紧缺的，而且加宽道路的周期也比较长和费用也是很昂贵。因此，缓解交通拥堵的有效方法是要合理的疏导，利用智慧城市交通控制的技术手段对道路的交通进行有效调控。4.2智慧城市交通控制系统模块（1）智慧城市交通控制系统应构建以下部分：道路基础设置信息系统、信号灯路口信息管理系统、动态视频监控数据采集系统、交通车辆定位指挥系统，如图4.1所示：图4.1智慧城市交通控制系统模块图整个智慧城市交通控制系统拓扑结构如图4.2所示：图4.2智慧城市交通控制系统拓扑图4.3智慧城市交通控制系统硬件实施（1）智慧城市交通控制系统硬件实施的设备清单表如表4-1所示：序列号设备名称单位数量1汽车辆32激光雷达传感器台33距离传感器台34手机部35机动车信号灯个86高清网络快球摄像机台67存储主机个48车牌识别摄像头个510摄像机立杆个411终端设备个412显示屏个4表4-1设备清单表

（2）智慧城市交通控制系统实时感应控制工作流程图如图4.3、4.4所示：图4.3智慧城市交通控制系统实时感应控制工作流程图1

图4.4智慧城市交通控制系统实时感应控制工作流程图24.4智慧城市交通控制系统的软件体系结构我将我设计的智慧城市交通监控系统分为三个主要部分，他们属于B/S模式，在系统中，不同的部分各自有不同的作用，如：网络层可以给系统的使用者提供相应的功能，首先要在网络层把生成的请求传递到ApplicationServiceLayer，如果在处理的时候需要用到SQL等数据库进行操作，那么这时候，应用服务层就会像ExchangedateLayer发布相关呼叫数据交互层相关操作，然后在对返回的数据进行处理，最终传递给网络层进行展示，这样就完成了整个系统的业务流程。其中智慧城市交通控制系统的软件体系结构如图4.5所示：图4.5智慧城市交通控制系统的软件体系结构图4.5智慧城市交通控制系统设计一、设计思路（1）动态视频监控数据采集系统动态视频监控数据采集系统包含数据采集，数据分析、数据处理和采集点的信息管理四部分。动态监控数据采集流程如下所示：1．首先检索指定监控设备的视频，并将监控记录传输到数据库2．然后对采集好的监控数据进行数据分析与处理3．处理完成后，首先判断监控记录的数据是否已被处理，然后执行以下步骤：①如果处理未完成，则先保存当前处理记录数据，然后返回继续处理监控记录动态数据。②若是已经处理完毕，则执行下一步。保存处理后的监测记录，以备将来参考。回放并查看处理成功的监控记录的动态数据，确认无误后退出。如图4.6所示：图4.6动态监控数据系统示意图（2）信号灯路口信息管理系统现阶段我们绝大多数城市的交通信号灯还停留在固定秒数，那么就会带来一个很大的问题，那便是当没有车流的时候还停留在红灯状态，这样就会很大程度上浪费资源，我们可以通过车流来达到自动调控信号灯，来最大限度地避免上下班高峰期大面积交通堵塞的发生，这也是缓解城市交通堵塞的最佳处理方式。（3）交通车辆定位指挥系统如果需要查询车辆信息，则只需要城市道路管理员作为登录用户登录智能城市交通控制系统的主界面，然后单击系统右侧的车辆位置监控即可。4.6智慧城市交通控制系统实施与测试设计交通控制系统软件后，我们需要进行测试以发现该软件中的各种设计错误。有两种设计测试用例的方法：黑盒测试，也就是说，程序被视为黑匣子，无论程序的内部结构和处理方式如何，它都是在程序界面上执行的测试；白盒测试是将程序安装在透明盒中，并充分了解程序的结构和处理过程与黑盒测试相反。该系统选择第一种测试方法来设计测试用例，方法是通过程序界面比较输入和输出数据。如表4-2所示：

编号模块功能输入数据输出数据预期正确结果1交通流监测摄像头收集数据生成流量统计图表根据测试的数据生成流量统计图表，这样的统计能够帮助人们选择出行的时间。2视频监控监测摄像头收集数据数据传输显示器显示道路状态数据，如有异常，系统将会自动弹出窗口。表4-2测试用例表4.7智慧城市交通控制系统实施与测试结果（1）根据测试用例1进行交通流量监控，并根据从测试中获得的数据报告生成交通流量统计图，以便道路管理人员可以从图中直观地看到7天中哪一天的交通流量最大，例如统计数据，还可以帮助管理人员调节交通流量。具体测试如图4.7、4.8所示：图4.7交通流量监测图图4.8交通流量统计图（2）依据测试案例2进行动态视频监控采集测试，并在系统终端中设置用户名和密码。用户首先打开登录页面，输入通过键盘设置的用户名和密码，然后进入系统管理平台，然后用户可以在管理平台上查看城市道路状况。如图4.9、4.10所示：图4.9交通控制登录界面图图4.10交通监控软件界面图

总结要使智慧城市建设的顺利，必须紧紧依托于物联网技术，只有基础技术牢固，才能在建设过程中，系统才能更加稳定。与传统的城镇化对照，智慧城市最大的特点就是城市的调控更加智能，更加不需要人为的干预，而且智慧城市系统还有一个特点就是，智慧城市更需城市中各个部门的配合、分工协作。智慧城市打造成功之后，将会带来信息化、工业化、城镇化深度融合，城市也将会健康的可持续发展，到那时“大城市病”问题，也会迎刃而解。从而使得城市化有一个质的提高，城市管理人员的管理也会变的简单，城市中的市民生活幸福感也是满满。智慧城市交通控制系统采用传感器、云计算、网络技术、数据库技术和车牌识别技术，将系统管理、视频监控和报警融为一体。对政府而言，交通控制系统维护了城市秩序，简化了道路管理；对市民来说，这创造了一条通勤道路。智慧城市对于打造舒适顺畅的城市具有重要作用。发展至今，我国智慧城市建设工作虽然相比北欧等发达国家还有一定的差距，没有他们那么完善的体系，但是我国本身城市化进程要比他们晚，而且人口基数大，所以体系还没有完全的成型。我国现在需要努力做的工作还有以下这几个部分：支持信息化程度高的企业转型做智慧城市业务。在智慧城市建设中，除了要继续加强硬件设备的发展