智慧城市物联网与云计算技术的应用

所属栏目:计算机网络论文 发布日期:2020-07-18 10:14 热度:

 

  智慧城市是最近几年提出的一个全新概念,它以物联网、云计算等技术作为依托,通过相关基础设施的构建,实现城市可持续发展的目标。在智慧城市的建设过程中,物联网技术和云计算技术具有不可替代的作用,并成为智慧城市不可或缺的组成部分。因此,研究物联网和云计算技术在智慧城市中的应用,对于促进智慧城市的发展具有重要的现实意义。

智慧城市物联网与云计算技术的应用

  1智慧城市中物联网技术的应用

  物联网是智慧城市建设中不可或缺的重要技术之一,该技术在智慧城市中的应用主要体现在如下几个方面:

  1.1在智慧交通中的应用

  交通是城市得以持续发展的根本,而目前大部分城市的交通都或多或少的存在一些问题,智慧交通的出现使这些问题迎刃而解。智慧交通是智慧城市的重要组成部分之一,即借助先进的技术,改善行人、车辆和道路之间的关系,从而达到改善交通运输环境的目的。物联网技术在智慧交通中的应用体现在如下几个方面:1.1.1智能公交系统公交车作为城市的“生命线”,其重要性不言而喻,智能公交利用物联网的RFID(射频技术)和传感器技术,可以实时了解并掌握公交车所处的位置,从而实现路线提醒等功能。按照公交车的营运特点,利用智能调度系统,可以对线路、车辆进行规划调度,从而使车辆排班实现了智能化。1.1.2共享单车共享单车是一种新型的交通工具租赁业务,它以自行车为载体,对城市道路的通过率进行最大限度地利用,给城市居民出行提供了极大的便利。在共享单车上,配有GPS定位的智能锁,或是NB-IoT模块,能够将相关的数据实时传给服务平台,从而对所有的单车进行精确定位,掌握其使用状态。1.1.3车联网车联网即车辆物联网,以行驶的车辆作为感知对象,借助先进的RFID、传感器和通信等技术,实现车与车、车与路、车与人之间的网络连接,从而进一步提升车辆的驾驶水平,确保行车的安全性、舒适性、高效性,由此能够大幅度提高交通通行效率,减少交通事故的发生。1.1.4智能信号灯在城市中的交叉路口加装雷达装置,可以对路口的车流量、车速、车距以及行人等进行实时监测,并将监测到的数据信息传给控制中心,这样便可对路口处的交通信号灯进行动态调控,从而提高车辆通行率,减少信号灯空置时间。1.1.5智慧停车随着城市的快速发展,使建设用地不断减少,很多城市都出现停车资源紧张的现象,这在一定程度上影响了正常的交通出行,停车难、停车效率低等问题越来越普遍。智慧停车的出现,使上述问题得到有效缓解。智慧停车以停车位资源为依托,利用地磁感应、摄像头等装置,可以实现车牌识别、车位查询及与预定以及APP自动付费等功能,为人们出行停车提供了便利。

  1.2在智能电网中的应用

  关于智慧城市中物联网及云计算技术的应用孙光辉(连云港深港石化能源科技有限公司江苏省连云港市222000)EPRI(美国电力科学研究院)对智能电网进行如下定义:由具备自动化功能的输配电系统组成的电力系统,以高效、可靠的方式实现电网运作,能够快速响应电力市场及企业业务需求,为用户提供经济、可靠的电力服务。我国的专家学者认为,智能电网就是电网智能化,它以通信网络作为依托,借助传感技术、测量技术以及先进的控制方式和决策系统,实现电网的安全、稳定、可靠、高效、经济运行。在智能电网中,物联网技术的应用主要体现在如下几个方面:1.2.1继电保护借助物联网技术,能够对外界气象条件下的电力杆塔以及线路受力情况进行实时感知,并将这部分信息进行及时反馈,当发现杆塔或是线路的受力情况接近临界状态时发出报警提示,并向安装在杆塔上的调节装置下达指令,使其动作,从而达到缓解受力的目的,直至维修人员赶至现场进行更换。当电力线路覆冰之后,物联网技术能够对冰层的厚度进行感知,并对覆冰产生的危害进行评估。同时,物联网技术的应用,还能对电网内部的运行状况进行实时感知,如线路中电压或是电流的变化情况,据此对可能发生的故障进行预测,采用网络重构的方法,对潮流分布加以改变,从而达到抑制故障发生的目的。物联网技术在智能电网中的应用,使电网具备了自愈功能,当某些元件发生问题后,会被自动隔离出去,保证其它元件不受影响,避免造成大面积停电。1.2.2用电信息采集在智能电网中,对物联网技术进行应用后,能够进一步提高需求侧的管理水平。早期的电力系统在设计时,为满足用电峰谷的要求,使得电网本身的容量比较大,但在夜晚时分电力用户对电能的使用量相对较少,电站也会随之停止发电,从而导致电网中的部分容量闲置。智能电网的出现使这一情况得到有效改善,这与物联网技术的应用有着密不可分的关联。如利用智能电表可以制定动态的电费计量方案,从而反映出不同时间段内的发、输电成本,并使电力用户在新能源发电时,增加用电量,达到缓解峰谷用电压力,保持电网供需平衡的目的。1.2.3电力设备状态监测RFID、无线传感网络是物联网的关键技术,可以利用这些技术对物体进行识别和监测。比如,将RFID与GPRS技术进行结合后,能够对智能电网中输变电设备进行同步管理,为设备的运行状态监测提供智能化手段。同时,利用物联网的架构体系,并在相应的电力设备上加装传感器装置,可以对设备的运行状态进行采集,从而实现设备的实时监控,提高设备的运行稳定性和可靠性。

  1.3在智慧医疗中的应用

  智慧医疗是智慧城市的重要组成部分之一,与城市居民的健康密切相关。在智慧医疗中,物联网技术的应用主要体现在如下几个方面:1.3.1医疗器材与药品监管用于疾病治疗的器材和药品是监控管理的重点内容之一,为提高监管效率和水平,可以利用物联网中的RFID技术,对器材和药品进行监管,由此可有效防止医疗安全问题的发生。同时,RFID技术还能对药品进行跟踪监测,有助于降低管理成本。此外,通过与医疗机构、物流公司的合作,并基于RFID技术建立追踪系统,摘要:本文从智慧交通、智能电网、智慧医疗三个方面,对智慧城市中物联网技术的应用进行分析,随后依托云计算技术,对智慧城市规划云平台的构建进行论述。期望通过本文的研究能够促进智慧城市的发展有所帮助。关键词:智慧城市;物联网;云计算技术能够对医疗垃圾进行全程跟踪,避免非法处理的情况发生。1.3.2数字医院构建在数字化医院的构建过程中,可将物联网技术应用到如下环节:(1)病患基础信息管理。电子健康档案能够为医生制定诊疗方案提供可靠的依据,根据档案中记录的病患信息,可避免用错药物的情况发生,同时还能自动提醒护士巡查和发放药品。(2)医疗急救管理。在一些比较特殊的情况下,如无法联系到患者家属、危重病患等,可利用物联网的RFID技术,对病人的身份进行快速确认,包括姓名、年龄等基础信息以及以往的发病史,从而为急救工作的开展争取时间。

  1.4远程医疗监护

  通过RFID、传感器等技术,能够对人的活动进行自动识别和监测,除了可以确定正常的维护之外,还能在出现危险时提供帮助。该技术的成本相对较低,不会涉及到个人的隐私,被监测对象不需要穿戴额外的装置,从而使远程医疗监护成为可能。

  2智慧城市中云计算技术的应用

  在智慧城市的建设过程中,规划是重要的前提和基础,为提高规划水平,可依托强大的云计算技术,构建一个智慧城市规划云平台。

  2.1平台架构

  该平台采用当前流行的B/S架构进行搭建,编程语言为Java,在平台的开发过程中,集成多种先进的技术,如WebGIS技术、数据库技术、无线通信技术等等。整个平台共分为以下几个层次:基础层、数据层、应用层、接口层、认证层。2.1.1基础层这是整个平台的基础,由相关的硬件设备组成,如各类服务器、数据存储设备、网络通信设备等等。该层为平台的稳定运行提供了硬件支撑,所有的硬件设备选用的都是性价比较高的产品,在降低平台开发成本的同时,进一步提升了平台的运行可靠性。2.1.2数据层整个平台的正常运转离不开相关数据的支撑,数据层的主要作用是为平台提供相关数据。由于智慧城市规划过程中需要使用的数据类型比较多,并且数据都来自于不同的部门。为给数据存储提供便利,平台只对自身产生的数据和用户上传的数据进行存储,其它的数据则可借助调用接口进行使用。2.1.3应用层该层是整个平台较为重要的组成部分之一,包含多个引擎,如数据转换、地理信息处理、空间要素、消息队列等等,应用层的主要作用是为接口层提供后台支撑。2.1.4接口层该层的主要用途是实现平台的基础服务功能,并对外发布与智慧城市规划有关的信息,完成信息共享。具体包括以下服务:数据转换、消息通信、版本管理等等。2.1.5认证层这是整个平台的集成接口,采用当前较为完善的安全技术,如CA证书等,并利用身份识别和授权访问,实现单点登录。

  2.2平台的功能模块

  本次构建的云平台,能够为用户提供多种功能,具体如图1所示。2.2.1管理功能模块该模块具备多项管理功能,可以对账户、项目、文件、权限、成员进行管理,能够为用户搭建有利于智慧城市规划项目开展的环境。在该平台当中,不同的账户涉及不同的项目,各个项目的成员有所差别,每个成员对文件的使用权限也不一样。所以,在对该功能模块进行设计时,引入基于角色的访问控制技术,由此使同一个用户可以兼具多个不同的角色,进而拥有不同的权限,操作更加灵活。2.2.2消息通信模块该模块具备如下功能:规划项目内和项目外的数据信息实时共享、系统通知等。在对该模块进行设计时引入社交功能,从而使城市规划编制各个环节中产生的动态信息能够即时传播,其实现方法为RabbitMQ加WebSTOMP。2.2.3GIS模块该模块包括如下功能:地图加载与实时显示、规划创意表达、GIS文件操作等。GIS功能模块可以借助强大的互联网为用户提供Web服务,如地图显示、规划创意表达等。2.2.4数据处理模块该模块具备如下功能:在线收集和统计数据、在线展示专题与提交成果、成果存储到数据库等。在智慧城市规划中,数据是相关工作开展的基础和依据,由于各大城市的规划都呈现出纵深发展的趋势,从而使得规划时需要具有时空属性的数据,并且使用的数据类型不断增多,数据量也随之增大。该功能模块可以对现有的城市规划数据进行整合,从而为用户提供具有高时效性的规划数据,不但能缩短数据收集与整理时间,而且还能为规划决策提供强有力的数据支撑。平台可以通过对GP服务的调用,完成在线收集数据,并借助JS开源库对收集到数据进行统计分析,从而实现专题展示。2.2.5在线规划模块该模块是整个平台的核心,具体包括如下功能:规划要点在线计算与提示、规划冲突在线检测等。对于智慧城市规划而言,相关方案的编制依据除了规范标准之外,还有上位规划,如法定图则等。该功能模块可以将上述要求以推送的方式发给用户,并根据规则辅助规划方案的编制。

  2.3应用效果

  本次开发的智慧城市规划云平台,以先进的云计算技术为依托,利用通信、地理信息等技术,融入即时消息通信机制,对城市规划过程中产生的大数据进行收集整理,为智慧城市规划提供数据支撑。平台能够进行在线分析,使信息得到实时共享,它的应用为智慧城市的建设提供了强有力的技术支撑。

  3结论

  综上所述,智慧城市的建设是一项较为复杂且系统的工作,由于其中涵盖的内容比较多,所以必须以先进的物联网和云计算技术作为支撑,以此来提升智慧城市的整体水平。未来一段时期,要加大对物联网和云计算的研究力度,通过优化改进,使其更加完善,从而更好地为智慧城市建设服务。

  参考文献

  [1]陈立冠.基于云计算技术的“智慧教育云”服务体系的建设研究[J].自动化与仪器仪表,2018(2):123-124.

  [2]项斌.安防大数据在智慧城市建设中的深度应用与地位[J].中国安全防范技术与应用,2019(12):176-178.

  《智慧城市物联网与云计算技术的应用》来源:《电子技术与软件工程》,作者:孙光辉

文章标题:智慧城市物联网与云计算技术的应用

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