關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧城市；安防檢測系統(tǒng)

0 引言

在當前全球范圍內(nèi)，城市化進程迅猛推進與社會變遷驅(qū)動下，智慧城市已成為破解現(xiàn)代城市困境的關鍵策略。在城市化進程不斷深化的背景下，交通堵塞、環(huán)境惡化、能源消耗及公共安全等問題接踵而至，迫切需要創(chuàng)新性解決方案。智慧城市構(gòu)想即是在此情況下應運而生，其充分運用尖端的信息與通信技術，以深度整合和共享城市數(shù)據(jù)資源，推動各領域的智能化轉(zhuǎn)型為目標，進而實現(xiàn)提升城市治理效能和服務質(zhì)量[1-2]。其中，物聯(lián)網(wǎng)技術在智慧城市藍圖中扮演核心角色。其實際應用中可為各類設備、傳感器和網(wǎng)絡的無縫連接提供渠道支持，有效實現(xiàn)設備間的即時溝通與協(xié)作，極大地增強數(shù)據(jù)流動性和效率[3]。通過物聯(lián)網(wǎng)的力量，管理者在實際工作中可運用先進的數(shù)據(jù)分析技術和智能決策引擎，高效收集并傳輸海量信息，同時為決策過程提供實時、精確的信息支持，同時物聯(lián)網(wǎng)技術的實際應用有助于提出針對性的優(yōu)化策略[4]。

物聯(lián)網(wǎng)技術在智慧城市中具備廣闊的應用前景，其不僅顯著提升安防監(jiān)控系統(tǒng)的效能，同時可作為城市安全防護體系中不可或缺的重要組成部分，有力保障市民生活的安寧。

1 智慧城市及物聯(lián)網(wǎng)技術概述

1.1 智慧城市特點

智慧城市的核心理念在于巧妙融合信息技術和通信科技，以創(chuàng)新方式提升城市治理和公共服務的效能，進而形成全新的發(fā)展路徑[5]。在智慧城市建設目標實現(xiàn)過程中，關鍵在于整合并共享各類城市多元化數(shù)據(jù)資產(chǎn)，從而推動城市智能化進程與可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。智慧城市的核心特征表現(xiàn)為高度的數(shù)字化、智能化、生態(tài)友好以及公眾參與。首先，數(shù)字化體現(xiàn)在將城市各層面轉(zhuǎn)化為可數(shù)據(jù)化的信息，并在物聯(lián)網(wǎng)技術支持下形成一張無縫的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和高效管理；其次，智能化依托于人工智能、大數(shù)據(jù)分析及智能決策支持系統(tǒng)等技術，通過智能化手段對城市管理進行優(yōu)化，切實提升決策效率；再次，智慧城市的綠色可持續(xù)特性強調(diào)在建設過程中，必須將環(huán)保意識作為工作導向，優(yōu)先考慮資源的高效利用和環(huán)境保護，最大限度地保障城市的長期繁榮；最后，參與性原則倡導市民深度參與城市規(guī)劃和決策，共同塑造宜人且充滿活力的生活空間。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術概述

物聯(lián)網(wǎng)技術的核心在于其能依托傳感器設備對周圍環(huán)境進行深入探查，并通過精密的通信網(wǎng)絡將收集的數(shù)據(jù)無縫傳輸至云端或中心處理平臺，從而實現(xiàn)對實體世界的實時監(jiān)控、管控和優(yōu)化目標。物聯(lián)網(wǎng)技術的架構(gòu)嚴謹，具體分為4個層次：物理層主要負責設備部署和原始數(shù)據(jù)采集，為整個系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)輸入；感知層在獲取原始數(shù)據(jù)后，進行初步處理和格式化，為數(shù)據(jù)進一步傳輸提供便利支持；網(wǎng)絡層作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵?，采用有線和無線等多種通信方式，為數(shù)據(jù)交流提供高效穩(wěn)定的通道；應用層則是物聯(lián)網(wǎng)技術實際應用價值的主要體現(xiàn)，為不同智能應用和服務提供必要的支持。

在智慧城市構(gòu)建過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術扮演著不可替代的角色。憑借其技術特性，物聯(lián)網(wǎng)技術能夠?qū)崿F(xiàn)設備間的無縫連接，實時收集和分析城市的全方位數(shù)據(jù)，為城市管理者做出正確決策提供技術支持。同時，物聯(lián)網(wǎng)技術利用自身的智能化優(yōu)勢，對城市設施與資源進行優(yōu)化和調(diào)節(jié)，推動城市運行效率和服務質(zhì)量不斷提升。此外，在物聯(lián)網(wǎng)技術的支持下，城市各部門和行業(yè)的協(xié)同合作能力得到顯著提升，有效促進信息開放和整合，實現(xiàn)推動城市治理現(xiàn)代化水平增長目標。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術在城市公共安全方面的應用

2.1 應用于視頻監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)技術在視頻監(jiān)控體系中展現(xiàn)出強大的潛力，其革新了公共安全監(jiān)控方式，顯著提升了監(jiān)控系統(tǒng)的運行效能和精確度。該技術在實際應用中通過集成高性能攝像頭和感應器，構(gòu)建了全面的監(jiān)控網(wǎng)絡，可以對公園、街道交叉口等城市關鍵區(qū)域進行實時監(jiān)控。同時，所有監(jiān)控資料可即時傳輸至數(shù)據(jù)處理中心進行深度剖析和管理。通過融合人工智能和先進的圖像解析技術，該系統(tǒng)還能實現(xiàn)智能識別并即時報告任何潛在的異常行為或安全隱患，幫助管理者迅速響應和處理，從而提升整體公共安全水平。

2.2 應用于安全預警系統(tǒng)中

物聯(lián)網(wǎng)技術在安防預警領域中同樣發(fā)揮關鍵作用，能構(gòu)建出全天候的安全監(jiān)控網(wǎng)。通過將傳感器和監(jiān)測裝置進行無縫連接，有效確保城市內(nèi)安全相關數(shù)據(jù)的實時收集和深入分析。預警系統(tǒng)能根據(jù)預先設定的策略和算法，在識別出危險風險時及時發(fā)出預警。例如，集成火災探測器、煙霧感應器和溫度監(jiān)控設備，系統(tǒng)能實時監(jiān)控建筑內(nèi)部的火災風險，一旦風險升級，即提前啟動警報，顯著增強城市對潛在危機的防御力，減少事故發(fā)生概率。

2.3 應用于緊急救援中

物聯(lián)網(wǎng)技術在緊急救援中發(fā)揮重要的價值作用，能顯著提升應急響應的敏捷性和效果?；谖锫?lián)網(wǎng)技術的應急救援系統(tǒng)在實際應用中整合了緊急呼叫、追蹤和通信等功能，實現(xiàn)對城市整體的實時監(jiān)控。它能即時捕捉突發(fā)事故或危急事件的發(fā)生地點及關鍵數(shù)據(jù)，并迅速將相關信息傳輸至救援指揮中心。這種系統(tǒng)有效地提高了救援隊伍的定位速度，使其能夠在最短時間內(nèi)準確評估并滿足現(xiàn)場的救援需求。

同時，將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于公共安全管理領域同樣具有重要意義。它通過實時監(jiān)控公共場所，預警潛在風險，并能迅速響應任何緊急救援需求，顯著強化了城市的安全防線，為城市居民的生命和財產(chǎn)安全提供了強大的保障。更重要的是，物聯(lián)網(wǎng)技術的融入推動了安全服務向智能化和便捷化方向發(fā)展，極大地提升了居民的生活安全感和舒適度，為構(gòu)建宜居、安全的城市環(huán)境奠定了堅實基礎。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的安防監(jiān)測系統(tǒng)方案設計

3.1 安防監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)設計

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市安防監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建在多元智能架構(gòu)之上，包括物聯(lián)網(wǎng)云端運算平臺、數(shù)據(jù)庫服務器、移動終端設備、數(shù)據(jù)交換節(jié)點、交通監(jiān)控設施、氣候檢測系統(tǒng)以及火災預警系統(tǒng)等關鍵組件。整體架構(gòu)如圖1所示。

在感知層方面，主要由基礎的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，包括交通、氣候和火災警報系統(tǒng)。作為感知層的核心，其在實際運行中主要利用先進的傳感技術實時采集并生成動態(tài)數(shù)據(jù)流，為網(wǎng)絡通信提供必要的數(shù)據(jù)信息。該層次可以靈活應對各類場所的獨特安全需求，所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡迅速輸送到云端運算平臺。在平臺中，數(shù)據(jù)經(jīng)過初步篩選和深度分析，隨后轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)存儲服務器，并按照預設邏輯進一步處理。

在網(wǎng)絡層級上，物聯(lián)網(wǎng)云平臺、數(shù)據(jù)庫服務器和網(wǎng)關協(xié)同工作，主要通過有線和無線網(wǎng)絡實時地傳輸數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)交通監(jiān)控系統(tǒng)與中央處理單元的無縫對接，主要采用無線模塊進行連接。氣候監(jiān)測系統(tǒng)則通過微處理器接口進行連接。另外，火災預警系統(tǒng)主要基于2.4GHz無線收發(fā)技術，確保與主控制器之間的即時通信。

在應用層方面，主要以移動終端設備為載體，通過定制化的應用程序（App） 或微信小程序在用戶移動設備上構(gòu)建高效的安全反饋平臺。該設計的主要目標在于提升公眾對安全問題的即時響應速度。App 可以提供設備狀態(tài)實時監(jiān)控、故障預警以及緊急情況的即時推送服務。新生成的數(shù)據(jù)資料將被同步存儲在云端數(shù)據(jù)庫服務器中，同時物聯(lián)網(wǎng)云平臺和終端設備可以方便地從數(shù)據(jù)庫獲取所需信息。

利用App和微信小程序的社交特性，可以有效構(gòu)建協(xié)作式安全反饋網(wǎng)絡。當子系統(tǒng)檢測到警報信號時，會立即通過云端信息傳遞系統(tǒng)，將信息推送給關聯(lián)的應用程序和小程序，等待用戶確認并采取行動。為進一步優(yōu)化響應流程，如果用戶在設定時間內(nèi)未做出反應，系統(tǒng)會自動啟動智能轉(zhuǎn)發(fā)功能，將警報信息傳遞給附近其他設備用戶，進而形成基于互助的安全反饋鏈路。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關鍵協(xié)議應用

網(wǎng)絡協(xié)議在物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位，各層級實際運行中為實現(xiàn)通信傳輸格式統(tǒng)一化以及規(guī)范化要求，需要通信協(xié)議提供必要支持，消除層級間差異性，實現(xiàn)萬物互聯(lián)、數(shù)據(jù)共享目標?；谏衔乃鲋腔鄢鞘邪卜辣O(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其各層級所需關鍵協(xié)議如圖2所示。

第一，感知層關鍵協(xié)議。感知層中的關鍵協(xié)議設計主要圍繞近距離通信網(wǎng)絡和遠程蜂窩網(wǎng)絡兩種架構(gòu)展開，以滿足不同的數(shù)據(jù)傳輸需求。在智慧城市安全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集任務中，近距離通信網(wǎng)絡主要依賴于RFID和ZigBee網(wǎng)絡實現(xiàn)。RFID協(xié)議作為其核心通信規(guī)則，專為RFID設備之間的短程交互設計，通信范圍限于幾米之內(nèi)。該協(xié)議詳細規(guī)定了RFID讀取器與標簽之間的頻率配置、編碼結(jié)構(gòu)、信號處理流程，以及標準化的命令接口操作，以確保各種RFID設備能夠?qū)崿F(xiàn)無縫連接。而ZigBee協(xié)議則專注于構(gòu)建Zig?Bee網(wǎng)絡，包括協(xié)調(diào)器的自動組網(wǎng)、終端設備的接入管理、網(wǎng)絡通信效率和數(shù)據(jù)安全等內(nèi)容，從而構(gòu)建完整的傳感器網(wǎng)絡協(xié)議框架。

遠程蜂窩通信主要是通過網(wǎng)格狀無線網(wǎng)絡實現(xiàn)移動終端遠程連接目標，對于GPRS網(wǎng)絡模塊具有關鍵作用，在智慧城市安全系統(tǒng)中，其主要功能是提供定位服務和視頻監(jiān)控等信息傳輸。窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NBIoT）是蜂窩網(wǎng)絡中不可或缺的一部分，其協(xié)議明確了在蜂窩網(wǎng)絡中應用窄帶技術的方式，支持穩(wěn)定的連接、廣泛的地理覆蓋、低能耗和經(jīng)濟的成本效益，可直接部署在已有的GSM系統(tǒng)上。

第二，網(wǎng)絡層關鍵協(xié)議。網(wǎng)絡層的核心職責在于管理核心網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸流程和靈活路由策略，專注于智慧城市安防監(jiān)測系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)需求，通過巧妙結(jié)合TCP和RTP兩種協(xié)議實現(xiàn)。TCP作為基礎協(xié)議，主要功能是確保非實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，通過建立可靠的連接通道和嚴格的數(shù)據(jù)包驗證機制，最大限度地保障數(shù)據(jù)的完整性和準確性。而RTP則專注于實時數(shù)據(jù)傳輸，如音頻和視頻流，定義特定的封裝格式，并添加時間戳、序列號和負載格式等關鍵信息，其中時間戳用于同步節(jié)點間的數(shù)據(jù)交換頻率，序列號則可避免數(shù)據(jù)包丟失和亂序，負載格式則指示數(shù)據(jù)的解碼規(guī)則。

在動態(tài)路由控制方面，網(wǎng)絡層主要利用IPv4和IPv6兩種協(xié)議。IPv4作為路由協(xié)議的重要基礎，通過32位地址構(gòu)建共享的路由表，并利用調(diào)度算法動態(tài)更新，以實現(xiàn)對路由策略的靈活調(diào)整。IPv6作為IPv4的升級版，引入128位地址，提供更大的靈活性和效率。

第三，應用層關鍵協(xié)議。在應用層通信架構(gòu)中，關鍵協(xié)議包括HTTP和MQTT（消息隊列遙測傳輸協(xié)議）。HTTP作為互聯(lián)網(wǎng)的基礎協(xié)議之一，主要負責應用層端到端的數(shù)據(jù)交換和控制，在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，需要具備設備類型識別功能，以確保能夠正確解讀數(shù)據(jù)格式。HTTP通過狀態(tài)碼隱藏相關特征信息在報頭中，接收方首先解析報頭，然后請求服務器處理具體內(nèi)容。然而需要注意的是，HTTP基于TCP協(xié)議，采用請求-響應模式，每次數(shù)據(jù)傳輸都需要建立新連接，頻繁通信可能導致資源浪費，不利于實時數(shù)據(jù)的高效傳輸。

相比之下，MQTT是專為物聯(lián)網(wǎng)設計的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，功能與HTTP類似，但采用發(fā)布-訂閱模式，將消息發(fā)送者和接收者分為發(fā)布者和訂閱者，通過MQTTBroker實現(xiàn)多對多或一對一的信息傳遞，具體如圖3 所示。MQTT Broker作為核心組件，為所有MQTT Cli?ent（包括移動設備、傳感器、遙感終端等）提供消息分發(fā)服務，并保持與訂閱者的持久連接。當有消息發(fā)布時，Broker會立即將其分發(fā)給相關的訂閱者。MQTT 的簡化數(shù)據(jù)格式使其在實時數(shù)據(jù)傳輸中帶寬占用較少，可為異步和離線通信提供必要支持，即使設備離線，消息仍能有效傳遞，因此該協(xié)議在可靠性和效率方面更具優(yōu)勢。

4 總結(jié)

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術在智慧城市安防監(jiān)測系統(tǒng)中可發(fā)揮重要作用。技術人員在實際工作中應對現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)進行充分優(yōu)化，并合理利用相關關鍵協(xié)議，切實保障數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，為推動城市生活的便利性和安全性提升提供必要保障?/p>