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費斯托/FESTO
【中國智能制造網(wǎng) 市場分析】目前我國正處在快速的城市化進程中，城市規(guī)模不斷擴大，在促進經(jīng)濟、社會、人文發(fā)展和拉動國家整體發(fā)展水平上都起到非常重要的作用。然而，隨著城市環(huán)保、節(jié)能、交通、產(chǎn)業(yè)轉型等壓力上的日益增加，亟需新的城市發(fā)展模式與管理工具來提升城市發(fā)展水平。
伴隨著信息技術的快速發(fā)展與廣泛應用，“智慧城市”的概念呼之欲出。越來越多的城市在“十二五”規(guī)劃中提出了把建設智慧城市作為轉變發(fā)展方式，所以未來智慧城市建設將在我國掀起一輪新的高潮。智慧城市作為信息技術與城市建設的結合，涉及技術眾多。文章主要論述了我國智慧城市的技術基礎，并根據(jù)我國當前的環(huán)境分析了智慧城市應用的局限性與技術瓶頸，從而提出了創(chuàng)新技術才是創(chuàng)建智慧城市的關鍵。
文化物質的積累、科學技術的進步都是伴隨著城市而逐漸演變的，而城市大發(fā)展的動力慢慢變成智慧的成果，就是大眾人民可以不間斷的享受創(chuàng)新技術帶來的服務與產(chǎn)品，目前智慧城市的建設已經(jīng)得到了國家的重視和各個政府的大力的推動。
越來越多的智慧城市將呈現(xiàn)在民眾的面前，所謂智慧城市是指根據(jù)科學合理的城市發(fā)展理念，根據(jù)新一代的信息技術，在泛在互聯(lián)網(wǎng)和信息全面感知的基礎上，實現(xiàn)人、物、城市功能系統(tǒng)之間無縫連接與協(xié)同聯(lián)動的智能自感知、自優(yōu)化，從而對民生、環(huán)保、公共安全、城市功能、商務活動等多種城市需求做出智能的響應，形成具備可持續(xù)內(nèi)生動力的安全、便捷、高校、綠色的城市形態(tài)。智慧城市實現(xiàn)的是城市系統(tǒng)的優(yōu)化升級，使城市各系統(tǒng)根完善、更智能、更協(xié)調、更發(fā)達，使城市中的人和物更智慧、更和諧，使城市中的人生活更幸福。
智慧城市三大技術基礎
智慧城市的建設需要技術創(chuàng)新、民眾意識、政府管理等各方面共同作用，而其中技術創(chuàng)新是建設智慧城市的基石。“信息”是智慧的核心，因此“信息技術”是支撐智慧城市的核心技術。
通信技術廣泛化讓智慧城市擁有了神經(jīng)系統(tǒng)
一個人要將看見的、聽見的、觸摸到的各種信息傳遞到大腦，需要有遍布全身的神經(jīng)系統(tǒng)。對于智慧城市來說，擁有這樣的神經(jīng)系統(tǒng)，是實現(xiàn)智慧的根本要求。泛在的通信網(wǎng)絡就像城市的神經(jīng)系統(tǒng)，只有有了它，信息才有可能通達。
互聯(lián)網(wǎng)技術的普及，讓智慧的能力貼近普通民眾
在有互聯(lián)網(wǎng)技術以前，信息處理只是聚集在少數(shù)專用機房里的大型計算機設備的事情，和普通的民眾關系不大。雖然信息可以傳遞，但信息傳遞的范圍有很大限制，遠不能到達城市的末梢?；ヂ?lián)網(wǎng)技術從根本上改變了人類獲取和處理信息的方式，使得任何一個普通民眾都能夠隨意獲取和產(chǎn)生信息，智慧的能力只有真正貼近了普通民眾，智慧的城市才有可能實現(xiàn)。
嵌入式技術的發(fā)展，讓智慧的能力擴展到物
從技術層面來看，“智慧城市”是以網(wǎng)絡信息為基礎的城市信息體系，其智慧能力的差別來自于對信息獲取能力的差別，智慧的城市不僅需要更多的人能夠隨時獲取和產(chǎn)生信息，城市里的各項基礎設施也需要能夠進行信息的自動采集、動態(tài)監(jiān)管。從技術角度來看，就是各種各樣的設備需要具備獨立運算和聯(lián)網(wǎng)的能力，嵌入式技術的發(fā)展使得這些成為可能，因此嵌入式技術是智慧城市的技術基礎之一，它使得智慧的能力從人擴展到物品。
智慧城市應用局限性
目前的智慧城市應用大多是一些處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮唵螆鼍?，簡單?shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸模式雖然有一定的領域，但碰到一些復雜的領域就無法應對了。在我們的現(xiàn)實世界中，還有很多復雜的情況，需要不同類型節(jié)點協(xié)同進行智能計算的應用領域。而且這些簡單的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸只能簡單的局限于對數(shù)據(jù)的安全性、實時性和可靠性的要求均不高的領域，萬一出現(xiàn)數(shù)據(jù)被盜用、篡改等情況，也不會造成很嚴重的后果。但對于一些數(shù)據(jù)錯誤、丟失、延時，將會造成重大損失的領域，如：醫(yī)療手術控制、火車交通控制、大型機械設備運轉控制等，由于拘束的限制，這樣的領域物聯(lián)網(wǎng)都還沒有觸及。
目前智慧城市典型應用中，設備一般在較為適宜的環(huán)境下工作，而現(xiàn)實環(huán)境中則會有相當一部分的應用要求設備工作在相當惡劣的環(huán)境下進行操作，甚至有些特殊行業(yè)的設備可能面臨高溫和低溫、瞬間溫度劇變等惡劣環(huán)境，而目前我們的傳感器技術尚無法達到這點。我國目前智慧城市應用已初見規(guī)模，但是多也不過數(shù)千個節(jié)點共同工作，還遠遠沒有達到數(shù)萬、數(shù)十萬、數(shù)百萬海量節(jié)點規(guī)模，伴隨著節(jié)點規(guī)模的增加，節(jié)點、網(wǎng)絡的接入能力和數(shù)據(jù)處理能力要求將呈指數(shù)級增加，故對節(jié)點組網(wǎng)速度、節(jié)點管理、協(xié)議性、數(shù)據(jù)并發(fā)等技術特點提出了全新的要求。
智慧城市技術瓶頸
以上分析的智慧城市應用存在的局限性，很大程度上都是由于技術瓶頸所引起的。解決技術瓶頸、才能打破局限，擴展需求，將使智慧城市具有更加廣闊的發(fā)展空間。目前我們主要存在四方面的技術瓶頸。
其一，傳感器技術瓶頸。如何推出更小、更強、更便宜的傳感器。智慧城市發(fā)展首要是大量布置各種傳感器，使這些傳感器與物品緊密地結合在一起，成為物品的一部分，因此傳感器不僅要微型化，而且這樣微型化的節(jié)點不但要擁有相當?shù)奶幚砟芰?，還需要能耗低，然而這樣小型高性能的傳感器目前只能用于的領域，尚無法大規(guī)模應用。
其二，通信網(wǎng)絡技術瓶頸。如何做到既大容量又高性能。智慧城市中很多的應用都將是無人干預的自動操作，其與人的通信行為有很大的不同。從規(guī)模上來看，可能要面對上千萬、乃至上億的海量節(jié)點，規(guī)模將遠超過原有的通信規(guī)模。
其三，平臺處理技術的瓶頸。如何做好海量感知信息的處理和管理。如何及時處理海量感知信息，是智慧城市發(fā)展面臨的另一個技術瓶頸，隨著智慧城市建設的深化，需要綜合運用云計算等技術推進平臺處理技術不斷發(fā)展，解決海量數(shù)據(jù)的存儲、歸類、處理、檢索需求才能打破這種局限。
其四，安全性技術瓶頸。如何應對更為復雜的物聯(lián)網(wǎng)安全問題。目前階段，信息的安全問題其實并未引起足夠的重視，其實安全問題是智慧城市發(fā)展中要解決的關鍵問題之一，它將直接決定智慧城市的發(fā)展前景。
大力推動感知技術的發(fā)展
智慧城市首先需要通過感知世界來獲取信息，感知技術的發(fā)展是智慧城市發(fā)展的前提，感知技術其實包含了兩種不同的技術：傳感器和無線傳感網(wǎng)。感知技術需要不斷向著高性能、低能耗、微型化、低成本方向發(fā)展，才能為實現(xiàn)各種智慧城市應用提供豐富的想象空間，擴大智慧城市應用的范圍。傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。
無線傳感網(wǎng)(WSN)是由部署在一定區(qū)域內(nèi)的大量傳感器節(jié)點組成的，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織的網(wǎng)絡系統(tǒng)。其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。無線傳感網(wǎng)核心技術主要集中于網(wǎng)絡拓撲控制技術、多跳可靠數(shù)據(jù)交互技術、信道資源調度技術、物理層技術、協(xié)同計算與處理技術、分布式信息感知技術等。無線傳感網(wǎng)以其智能化、低功耗、自組織的特性提供了全新的智能化通信、控制手段，是目前大范圍、低成本獲得傳感信息有效的解決辦法。其中無線傳感網(wǎng)關鍵技術包括：射頻識別技術(RFID)、IEEE802.15.4、Zigbee/ZigbeePro技術、Z-Wave技術、Wireless-HART技術、藍牙技術、NFC技術。
推動網(wǎng)絡能力增強
在當前智慧城市的初級階段，物聯(lián)網(wǎng)應用數(shù)量尚不大的情況下，現(xiàn)有網(wǎng)絡基本可以滿足物智慧城市的通信要求，但各種問題已經(jīng)開始逐步顯現(xiàn);隨著智慧城市發(fā)展的深化，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務數(shù)量擴大，網(wǎng)絡必將產(chǎn)生巨大壓力，甚至也可能進一步影響到現(xiàn)有的人與人的正常通信。因此需要對通信網(wǎng)絡的適應性進行研究，在現(xiàn)有網(wǎng)絡的基礎上，研究和開發(fā)適應和滿足智慧城市通信特征的網(wǎng)絡能力改進，以及與之相適應的通信網(wǎng)絡運維體系，主要的研究內(nèi)容包括以下幾個方面：網(wǎng)絡層業(yè)務特性管理、網(wǎng)絡資源分配機制、網(wǎng)絡性能優(yōu)化機制、靈活的QoS體系、靈活的網(wǎng)絡安力、移動性管理機制。其中IPv6技術與云計算機技術就是其中的主要技術，IPv6是InternetProtocolVersion6的縮寫，它是IETF(InternetEngineeri-ngTaskForce，互聯(lián)網(wǎng)工程任務組)設計的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議IPv4的下一代IP協(xié)議。
它具有更大的地址空間，IPv6中IP地址的長度為128位，并加入了對地址自動配置的支持;IPv6的地址分配遵循聚類的原則，對IP包結構進行了簡化，提升了路由轉發(fā)效率;增強了對組播及流控的支持，增加了對網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)加密，并對IP報文進行校驗，增強了網(wǎng)絡的安全性;可以較好地滿足物聯(lián)網(wǎng)海量節(jié)點、高安全性等應用特點的需求，是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡技術的發(fā)展方向。云計算將網(wǎng)絡上分布的計算、存儲、服務構件、網(wǎng)絡軟件等資源集中起來，基于資源虛擬化的方式，為用戶提供方便快捷的服務，它可以實現(xiàn)計算與存儲的分布式與并行處理。云計算的主要特征主要有這幾個方面：以高度可擴展的彈性方式交付服務;利用因特網(wǎng)技術和方法來開發(fā)和交付服務;資源虛擬化及資源的自動管理與配置;可實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的分布式并行處理;低成本并對用戶透明。
(原標題：三大技術奠定智慧城市創(chuàng)新發(fā)展)
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