1、智能城市及應(yīng)用蘇科華，李婕，富宏博計(jì)算機(jī)學(xué)院武漢大學(xué)武漢市，湖北省，中國(guó)電子郵件：，，摘要：基于“數(shù)字城市”，“智慧城市”廣泛應(yīng)用于民生，環(huán)保，公共安全城市服務(wù)等領(lǐng)域。本文主要著眼于近幾年的研究和“智慧城市”的概念，總結(jié)“智慧城市”和“數(shù)字之間的關(guān)系城市”之間的關(guān)系，提出了應(yīng)用系統(tǒng)的主要內(nèi)容，以及“智慧城市”建設(shè)的重要性和難度，并為其在中國(guó)智慧城市發(fā)展中的影響作了簡(jiǎn)短聲明。關(guān)鍵詞：數(shù)字城市,智慧城市,智能地球,物聯(lián)網(wǎng)第一章 簡(jiǎn)介2008年11月6日，在紐約的外交關(guān)系委員會(huì)上，彭明盛作為IBM的CEO發(fā)表

2、了講話(huà)，發(fā)布“智慧地球：下一代領(lǐng)導(dǎo)人議程”，并明確提出了“智慧地球”的概念。1月28日，由美國(guó)商界領(lǐng)袖舉行的“圓桌會(huì)議”上，彭明盛再次推著“智慧地球”的概念，它已收到來(lái)自?shī)W巴馬的積極回應(yīng)。2009年2月24日， 在IBM論壇期間，錢(qián)大群成為IBM在大中國(guó)區(qū)總裁，并于2009年8月7日公布了“智慧地球”的最新策略，當(dāng)溫家寶總理在無(wú)錫市互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)視察物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，他提出在傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)“物聯(lián)網(wǎng)”閱讀中國(guó)，我們需要提前規(guī)劃未來(lái)，并早做核心技術(shù)的突破，。智慧城市是IBM的重要策略，主要關(guān)注下一代信息技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用，從感應(yīng)器嵌入和裝備到醫(yī)院，電網(wǎng)，鐵路，橋梁，隧道，道路，建筑物，水系統(tǒng)，

3、大壩，油氣管道和世界上每一個(gè)角落的其他方面，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)形成“物聯(lián)網(wǎng)”。然后，我們可以通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算整合物聯(lián)網(wǎng)。在這種情況下，人們可以以動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行更細(xì)致的管理生產(chǎn)和生活，實(shí)現(xiàn)全球智能的狀態(tài)，最終達(dá)成的“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)=智能星球“。這些年來(lái)，以“智能星球”的概念被向前推，智能城市，智能電網(wǎng)和智能企業(yè)已先后被提議作為智能星球的重要組成部分。智能城市，不僅是一個(gè)典型的應(yīng)用智能的星球，也是最熱門(mén)的話(huà)題之一，最前沿的問(wèn)題，已引起廣泛關(guān)注。近年來(lái)，從倫敦到臺(tái)北，從紐約到新加坡，一個(gè)接一個(gè)智慧城市的建設(shè)項(xiàng)目在世界各地蔓延。第二章 智慧城市“智慧城市”是由IBM定義，為利用信息和通信技術(shù)來(lái)感知，分

4、析和運(yùn)行中的整合城市核心系統(tǒng)的關(guān)鍵信息。同時(shí)，智慧城市可以做出各種不同的需求，包括日常民生，環(huán)保，公共安全和城市服務(wù)，工商業(yè)活動(dòng)的智能響應(yīng)。 總之，“智慧城市”是“智慧地球”適用于特定地區(qū)，實(shí)現(xiàn)城市的信息化和一體化管理的實(shí)際做法。它也可以說(shuō)是智能規(guī)劃思路、建設(shè)智能模式、智能的管理方法，以及智能發(fā)展方式的有效結(jié)合。通過(guò)城市地理、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等系統(tǒng)，以及數(shù)字和信息處理和應(yīng)用的城市基礎(chǔ)設(shè)施和基本環(huán)境的數(shù)字化網(wǎng)格化管理，我們可以實(shí)現(xiàn)智能化城市管理和服務(wù)，從而推動(dòng)更多現(xiàn)代城市高效，更便捷，和諧的運(yùn)作。智慧城市的結(jié)構(gòu)包括感知層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，它可以使未來(lái)的世界越來(lái)越明晰、可衡量、越來(lái)越多的互連

5、和互操作性，并日益智能化。 第三章 智慧城市和數(shù)字城市之間的關(guān)系數(shù)字城市是指以遙感（RS），全球定位系統(tǒng)（GPS），地理信息系統(tǒng)（GIS）等空間信息技術(shù)為主要手段，構(gòu)建數(shù)字城市地理信息框架，建立城市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)。并通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，我們可以補(bǔ)充的開(kāi)發(fā)和集成各種地理信息，并實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)和每個(gè)操作的其他方面。智慧城市是全面的數(shù)字城市，建立在可視化和可衡量的城市管理和運(yùn)營(yíng)情報(bào)的基礎(chǔ)上。也就是說(shuō)，傳感器裝備到各種物體，形成物聯(lián)網(wǎng)，并通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的融合?？偠灾?，智能城市是數(shù)字城市結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品。第四章 智慧城市應(yīng)用的主要建設(shè)內(nèi)容智能城

6、市將成為城市發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)。一般來(lái)說(shuō)，智能城市的建設(shè)可以分為三個(gè)層次，包括公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，公共平臺(tái)建設(shè)，應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)。在這三個(gè)層面，應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)顯得尤為重要，并贏得了全國(guó)各地的高度關(guān)注。目前，除了國(guó)防和國(guó)家安全應(yīng)用，智慧城市已應(yīng)用于各個(gè)方面。(1) 無(wú)線(xiàn)城市的建設(shè)在強(qiáng)大的光纖網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和Wi-Fi、網(wǎng)格和WiMAX的技術(shù)的進(jìn)一步延伸下，可以建立無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，無(wú)線(xiàn)廣基站將覆蓋整個(gè)城市。它可以為市民，企業(yè)，外來(lái)訪(fǎng)客，游客和政府機(jī)構(gòu)提供城市管理和服務(wù)體系和帶寬的許多功能。這些功能包括移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控，移動(dòng)視頻會(huì)議，移動(dòng)調(diào)度應(yīng)急響應(yīng)和應(yīng)急通信。（2）智能家居的建設(shè)傳感器設(shè)備，包括射頻識(shí)別

7、裝置、紅外傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等，可與因特網(wǎng)相結(jié)合，形成物聯(lián)網(wǎng)。然后在生活中的所有項(xiàng)目可以作為一個(gè)終端到被帶入網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)的相互作用實(shí)現(xiàn)的機(jī)電設(shè)備的集中遠(yuǎn)程和終端控制，可以方便用戶(hù)識(shí)別和管理。例如，實(shí)現(xiàn)智能家居可以方便我們實(shí)現(xiàn)照明和電器的智能控制，以及收到的家用報(bào)警信息的智能通知。與此同時(shí)，無(wú)論是在室內(nèi)還是室外，我們都可以受益于智慧城市的信息技術(shù)成果。（3）智能交通的建設(shè)根據(jù)自己的需求和交通情況，每個(gè)城市可以利用傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段改變傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，并建立智能交通管理系統(tǒng)，包括自適應(yīng)交通信號(hào)（自動(dòng)控制流量根據(jù)指示燈流時(shí)間）控制系統(tǒng)，城市交通控制系統(tǒng)等。在這一點(diǎn)上

8、，智能交通管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和運(yùn)營(yíng)的整合，并為智能城市系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)的提供全面支持。（4）智能公共服務(wù)和社會(huì)建設(shè)管理在日常生活中，對(duì)于人們的投訴、要求協(xié)助、社會(huì)事務(wù)等方面的個(gè)人管理，我們可以建立一個(gè)社會(huì)化服務(wù)體系，可以覆蓋整個(gè)城市，市場(chǎng)化運(yùn)作的智能化管理。在此基礎(chǔ)上，我們能為城市綜合規(guī)劃、應(yīng)急、社區(qū)管理提供基礎(chǔ)平臺(tái)服務(wù)，并把政府變成一個(gè)一站式的服務(wù)體系。在這種情況下，政府可以收集和分析在城市地區(qū)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，向公眾提供更快速和敏捷的服務(wù)。在這一點(diǎn)上，市民可以通過(guò)電話(huà)、PDA、個(gè)人計(jì)算機(jī)和DV上傳信息，并實(shí)現(xiàn)事態(tài)實(shí)時(shí)查詢(xún)。（5）智慧城市管理的建設(shè)基于對(duì)未來(lái)城市無(wú)處不在網(wǎng)絡(luò)上，我

9、們可以利用3G、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的寬帶或未來(lái)的4G網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，通過(guò)電子政務(wù)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，我們能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控中心、指揮中心和其功能的互操作性。在私有網(wǎng)絡(luò)，也可以通過(guò)傳送數(shù)據(jù)，攜手共進(jìn)，形成城市管理系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫管理。智能城市管理，可以實(shí)現(xiàn)城市網(wǎng)格化的管理和服務(wù)。在這種情況下，它可以通過(guò)智能收集和分析數(shù)據(jù)給我們帶來(lái)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、居民服務(wù)和活動(dòng)的有效管理。（6）智慧醫(yī)療的建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智慧醫(yī)療的應(yīng)用有很大的潛力，其可以幫助醫(yī)院實(shí)現(xiàn)智能醫(yī)療保健和醫(yī)用材料的智能化管理，并支持?jǐn)?shù)碼采集，處理，存儲(chǔ)，內(nèi)部醫(yī)療信息傳遞和共享。此外，它也能滿(mǎn)足智能化的管理和監(jiān)督的醫(yī)療信息、醫(yī)療設(shè)備和用品、智能化的管理

10、和監(jiān)督公共健康的需求，例如解決弱支撐醫(yī)療保健平臺(tái)，整體水平低醫(yī)療服務(wù)和醫(yī)療安全隱患等問(wèn)題。第五章 建設(shè)智慧城市的重點(diǎn)和難點(diǎn)隨著城市管理、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)在城市空間和功能布局、檢測(cè)事件、應(yīng)急響應(yīng)和公共信息服務(wù)的合理規(guī)劃斷上需求的不斷增長(zhǎng)，智慧城市的建設(shè)面臨著很大的困難，包括如下：（1） 管理，整合和大規(guī)模的城市時(shí)空數(shù)據(jù)發(fā)布目前，數(shù)字化城市信息系統(tǒng)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)源仍然過(guò)于簡(jiǎn)單，并經(jīng)常出現(xiàn)在簡(jiǎn)單的查詢(xún)和分析數(shù)據(jù)和表現(xiàn)風(fēng)格三維可視化，而不采取多源、多態(tài)數(shù)據(jù)的良好優(yōu)勢(shì)，以幫助決定對(duì)城市管理。特別是在當(dāng)前的城市信息系統(tǒng)，時(shí)空數(shù)據(jù)建模依然疲軟。存在于數(shù)據(jù)庫(kù)多態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和組織是準(zhǔn)靜態(tài)的解決方案，并且它不能滿(mǎn)足數(shù)字

11、實(shí)時(shí)更新、歷史重建和將來(lái)的實(shí)際需要預(yù)測(cè)。因此，靜態(tài)數(shù)字城市發(fā)展關(guān)鍵是融合多源異構(gòu)城市信息、城市地址碼、城市基礎(chǔ)設(shè)施和組件的管理，突破網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)。（2） 大規(guī)模的時(shí)空信息和高效的服務(wù)智慧城市的空間信息來(lái)自各種傳感器、控制器和運(yùn)算終端，并通過(guò)計(jì)算機(jī)和不同部門(mén)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)維護(hù)，因此如何管理和協(xié)調(diào)各種結(jié)構(gòu)和廣域分布的設(shè)備是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)構(gòu)建的服務(wù)平臺(tái)。另一方面，智能城市信息不僅包含了大量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如溫度，電壓，地理坐標(biāo)等，但也有很多非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如圖片，音頻和視頻文件。我們是否可以存儲(chǔ)和管理海量數(shù)據(jù)的有效將直接影響信息服務(wù)的性能。此外，大量的實(shí)時(shí)任務(wù)也需要對(duì)用戶(hù)請(qǐng)求做出快速響應(yīng)，其具有用于信息

12、服務(wù)的更高的要求。對(duì)于空間信息服務(wù)未解決的問(wèn)題，我們需要研究城市智能信息服務(wù)系統(tǒng)各級(jí)，提出有效的方法。（3） 異類(lèi)傳感器數(shù)據(jù)模型和表達(dá)事物的物聯(lián)網(wǎng)作為開(kāi)發(fā)智能城市的重要基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)也是智慧城市的重要組成部分。但作為傳感器平臺(tái)，觀察機(jī)制、流程、位置信息和技術(shù)要求的需求是不同的，如何構(gòu)建描述傳感器信息模型是一個(gè)技術(shù)難題。由于城市事務(wù)是常年漸變和突變的，如何觀察數(shù)據(jù)和檢測(cè)異常事件也是一個(gè)難點(diǎn)。第六章 結(jié)論及智慧城市展望在國(guó)際上，智能城市是中國(guó)的一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。目前，中國(guó)已經(jīng)取得了不錯(cuò)的發(fā)展，信息技術(shù)作為覆蓋地球上的智能，包括傳感器技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能信息處理技術(shù)的技術(shù)，我國(guó)有一定的研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)能力。在此基礎(chǔ)上，我們應(yīng)結(jié)合我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要增加材料，技術(shù)和人員基礎(chǔ)設(shè)施的投入。與此同時(shí)，我們應(yīng)該有計(jì)劃地選擇一些發(fā)展中國(guó)家的優(yōu)先事項(xiàng)，