李永剛

（陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西省咸陽市 712000）

近年來，智慧城市這一概念不斷出現(xiàn)在大眾視野中，涵蓋了城市建設(shè)中的方方面面，包括城市基礎(chǔ)建設(shè)、城市醫(yī)療服務(wù)、教育發(fā)展、供電服務(wù)等，特別是在有了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加持后，城市居民生活的便捷性有了大幅度提升。它主要利用信息采集、傳輸、分析和處理等操作，對目標(biāo)物體或環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，進(jìn)一步提高智慧城市建設(shè)的質(zhì)量和管理效率，從而推動現(xiàn)代化城市朝著更高效、更舒適、更便捷的方向發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通俗來講就是利用相關(guān)技術(shù)在各個(gè)城市指定區(qū)域安裝由物聯(lián)網(wǎng)支持的傳感器和信息傳輸設(shè)備，這些傳感器和信息傳輸設(shè)備之間會形成一個(gè)通用的“物聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)，便于對目標(biāo)物體的位置和相關(guān)信息進(jìn)行處理。同時(shí)，通用的“物聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)具備以下兩個(gè)特點(diǎn)：

（1）該系統(tǒng)是利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的；

（2）和物聯(lián)網(wǎng)不同，現(xiàn)有的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)中，每個(gè)互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的終端是分開的[1]。

2 智慧城市的主要目標(biāo)

建設(shè)智慧城市是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，目的就在于提高城市各方面發(fā)展的效率，特別是加強(qiáng)城市治理的能力，這一舉措將對城市發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。實(shí)現(xiàn)這一目的將有利于政府對該城市的發(fā)展工作進(jìn)行完善。有了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持后，城市各方面的發(fā)展都將轉(zhuǎn)化為可視化的信息，幫助政府更好地了解該城市的工作狀況，從而提升城市規(guī)劃的合理性。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐智慧城市建設(shè)

在當(dāng)前信息時(shí)代快速發(fā)展的背景下，智慧城市建設(shè)是離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持的，它將成為城市建設(shè)中信息采集和執(zhí)法管理的重要手段，這將推動城市管理、城市建設(shè)朝著更智能、更精細(xì)、更便捷的方向發(fā)展。

為了推動信息化建設(shè)，我國各級政府部門也積極地運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來提高工作效率，構(gòu)建了相對成熟的電子政務(wù)系統(tǒng)。這就相當(dāng)于搭建了一個(gè)政府和民眾之間的信息橋梁，可以說是推動智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵了。政府人員利用電子政務(wù)系統(tǒng)，對民眾反映的信息進(jìn)行收集匯總、整理分析，便于能及時(shí)給出解決問題的措施，這將大大提高政府的服務(wù)質(zhì)量和行政效率。

另外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用還增強(qiáng)了政府部門與部門之間的溝通效率，實(shí)現(xiàn)了各部門之間的信息交互。同時(shí)，相關(guān)政府部門可以利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器對當(dāng)前城市運(yùn)行的現(xiàn)狀進(jìn)行感知，通過感知數(shù)據(jù)，來及時(shí)調(diào)整規(guī)劃方案和決策，避免資源和人員的浪費(fèi)[2]。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用

4.1 城市基礎(chǔ)設(shè)施

城市基礎(chǔ)建設(shè)是智慧城市建設(shè)的重要組成部分，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對這一部分進(jìn)行監(jiān)測，能確保城市基礎(chǔ)建設(shè)的有序進(jìn)行，使其更好地為人民服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對城市的街道、便民設(shè)施、水壓水質(zhì)等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，并將云計(jì)算平臺和銀行管理系統(tǒng)結(jié)合起來，對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和存儲，一旦出現(xiàn)問題便可及時(shí)提出解決措施。

4.2 城市政務(wù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用對政府職能的完善是十分有利的，可以促進(jìn)政府朝著智能化、信息化方向發(fā)展，通過對有效數(shù)據(jù)的反饋和分析，來提高公共管理的效率和水平。另外，在面對突發(fā)事件時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用可以讓政府部門及時(shí)做出反應(yīng)，安排人員救援和物資輸送，這是其它技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的。

圖1：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能停車場系統(tǒng)

圖2：智能道閘框圖

圖3：基于CC2530 芯片的核心電路

4.3 城市安全

居民的日常生產(chǎn)、生活安全得到保障，可以說是一個(gè)城市建設(shè)的基礎(chǔ)了。在智慧城市建設(shè)中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以建設(shè)相應(yīng)的安全設(shè)施和應(yīng)急處理設(shè)備，一旦出現(xiàn)任何安全問題能及時(shí)發(fā)出警報(bào)，全面推動城市管理相關(guān)工作的展開。

4.4 城市環(huán)境

在當(dāng)前城市化水平不斷提升的背景下，一個(gè)成熟的物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，可以說是整個(gè)城市運(yùn)行管理的基石了。它除了能保證城市安全、提高政府部門工作效率外，還能為城市居民提供更便捷地服務(wù)，比如能通過網(wǎng)絡(luò)及時(shí)監(jiān)測并接收相關(guān)天氣狀況，還可以對各個(gè)路段的交通擁堵情況進(jìn)行查詢，便于居民及時(shí)調(diào)整出行計(jì)劃和路線。

4.5 城市交通

道路千萬條，安全駕駛第一條。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于城市交通中，可以幫助交通管理部門及時(shí)了解各個(gè)路段是否有交通事故發(fā)生。同時(shí)，居民出行時(shí)也可以通過手機(jī)了解到當(dāng)前出行路段是否擁堵，查看公交車達(dá)到站臺的時(shí)間等，為居民生活提供便捷。

4.6 城市生活

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被運(yùn)用到城市生活的方方面面，比如通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對幼兒園周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，保障幼兒安全，同時(shí)還可以將監(jiān)測信息傳遞到家長手機(jī)中，讓家長安心[3]。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市智能停車場設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

5.1 智能停車場總體設(shè)計(jì)架構(gòu)

在智能停車場規(guī)劃設(shè)計(jì)中，可應(yīng)用ZigBee 無線通信技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，對于車位信息，可采用紅外檢測技術(shù)進(jìn)行采集，當(dāng)車輛駛?cè)胪＼噲龊?，即可采集車位信號，?dāng)車位信號采集完成后，即可通過ZigBee 路由器將其傳遞至協(xié)調(diào)器，然后再通過串口與上位機(jī)進(jìn)行連接，進(jìn)而對車位信息進(jìn)行自動化管理。其總體設(shè)計(jì)如圖1 所示。

（1）智能道閘系統(tǒng)是由兩個(gè)模塊所組成的，包括RFID 刷卡模塊以及單片機(jī)模塊。

（2）在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，車輛檢測設(shè)計(jì)至關(guān)重要，對此，可應(yīng)用E18-D80NK 紅外檢測模塊，判斷停車位是否有車輛，然后再將所采集的信號傳遞至路由器，再通過路由器傳遞至上位機(jī)界面。

（3）ZigBee 技術(shù)的應(yīng)用成本比較低，并且能耗少，通過利用ZigBee 技術(shù)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，有利于提高數(shù)據(jù)傳輸便捷性。在ZigBee 網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建中，可采用多個(gè)路由器以及一個(gè)協(xié)調(diào)器，當(dāng)某個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，其他路由器能夠發(fā)揮作用，保證數(shù)據(jù)傳遞的連續(xù)性。

（4）上位機(jī)軟件能夠有效接收到從協(xié)調(diào)器中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析完成后，通過圖形界面展示，便于了解停車場實(shí)際情況。

5.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.2.1 智能道閘

智能道閘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式如圖2 所示。

5.2.2 車位檢測和ZigBee 模塊

車位檢測是由兩個(gè)模塊所組成的，包括路由器模塊以及E18-D80NK 紅外檢測模塊，ZigBee 模塊是主要是由以下幾個(gè)部分所組成的：

（1）電源電路，可作為穩(wěn)壓器，能夠?yàn)楸嘲咫娐?、CC2530 芯片提供電壓；

（2）LED 模塊，通過LED 燈顯示情況，即可判斷電源連接情況以及組網(wǎng)情況；

（3）按鍵電路，可用于組網(wǎng)、復(fù)位測試中；

（4）串口電路，可接收紅外傳感器所發(fā)出的報(bào)文。

核心電路圖如圖3 所示。

5.2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（1）智能道閘軟件。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，首先完成系統(tǒng)初始化，在初始化操作成功后，即可等待是否有與系統(tǒng)相匹配的RFID 卡，如果有RFID 卡，則可啟動電機(jī)，打開倒閘，允許車輛駛?cè)胪＼噲?，并自動化?jì)時(shí)。當(dāng)車輛駛出停車場時(shí)，首先刷卡，啟動電機(jī)、打開倒閘，并對停車時(shí)長以及所需費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算。

（2）ZigBee 組網(wǎng)軟件。第一，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)程序。協(xié)調(diào)器能夠接收由路由器所傳遞的包含紅外數(shù)據(jù)的ZigBee 報(bào)文，然后再根據(jù)已設(shè)定的程序?qū)t外數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并傳輸至上位機(jī)界面。對于協(xié)調(diào)器，需設(shè)置PanID，如果路由器有相同PanID，則可加入至同一網(wǎng)絡(luò)中。在設(shè)備初始化操作完成后，對周邊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描，檢查是否有相同的PanID，如果沒有發(fā)現(xiàn)相同PanID，則可根據(jù)PanID 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)。如果有路由器需申請進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，則要求對PanID 進(jìn)行檢查，如果PanID 相同，則可發(fā)送命令，允許路由器進(jìn)入系統(tǒng)，同時(shí)還需分配16 位短地址，對新加入路由器的短地址做好詳細(xì)記錄。當(dāng)有信息傳遞至記錄表時(shí)，即可自動接收并處理。另外，協(xié)調(diào)器還可對網(wǎng)絡(luò)中的各類設(shè)備發(fā)送廣告命令，并將信息傳遞至指定設(shè)備。第二，路由器程序。路由器是由兩個(gè)模塊所組成的，包括紅外模塊以及ZigBee 模塊。其主要作用是接收從紅外模塊中所發(fā)出的信號數(shù)據(jù)。ZigBee 模塊的作用是創(chuàng)建ZigBee 網(wǎng)絡(luò)。在設(shè)備初始化操作完成后，對周邊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描，檢查是否有相同PanID 的協(xié)調(diào)器，如果協(xié)調(diào)器的PanID 相同，則可加入至網(wǎng)絡(luò)中。協(xié)調(diào)器可對路由器發(fā)送16 位短地址，然后再由路由器寫入至FLASH，通常情況下，短地址不會調(diào)整。當(dāng)路由器與紅外模塊連接后，即可接收由紅外模塊所傳遞的信號，并根據(jù)目的地址轉(zhuǎn)發(fā)。

（3）上位機(jī)客戶端。在該智能化停車場設(shè)計(jì)中，在軟件編寫設(shè)計(jì)中應(yīng)用C++語言。在上位機(jī)客戶端與協(xié)調(diào)器之間，可應(yīng)用USB 串口進(jìn)行連接，進(jìn)而讀取數(shù)據(jù)，上位機(jī)軟件在獲得所傳遞的數(shù)據(jù)后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，并根據(jù)解析結(jié)果進(jìn)行可視化處理。此時(shí)，上位機(jī)中即可顯示出停車場停車總量、車位占用數(shù)量等，同時(shí)還可對停車場環(huán)境溫度以及濕度進(jìn)行檢測記錄。

6 總結(jié)

綜上所述，本文主要對智慧城市建設(shè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了探究，并以智能停車場為研究對象，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究。物聯(lián)網(wǎng)為新型技術(shù)，通過將物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市建設(shè)進(jìn)行有效結(jié)合，能夠充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，促進(jìn)智慧城市建設(shè)發(fā)展。