物联网概论第八章感知城市

物联网概论,第8章 感知城市 物联网在城市综合管理中的应用,目 录,8.1 感知城市概述,8.2 感知城市的基本内容,智能楼宇,8.3 感知城市案例,学习目标,1）掌握“感知城市”的主要内容 2）了解“感知城市”的相关技术应用 3）了解城市信息化与“感知城市”之间的关系,8.1 感知城市概述,什么是“感知城市”,“感知城市”以城市信息化建设为基础，以实现智能城市为目标，以城市或城市带为对象，以先进的信息技术为手段，寻求对大面积、整体性、综合性与复杂性的多领域信息化应用。,8.1 感知城市概述,“感知城市”的体现,“感知城市”是城市信息化中应用的高级发展阶段，它要求在推进生产、生活与公共服务应用的同时，推动城市产业融合和产业结构优化升级，完善公共服务体系，提升城市综合服务功能，实现智能城市。具体落实在电子政务、电子商务、食品安全、公众保健、节能减排、水资源管理、智能交通、公共卫生医疗、城市安保等各领域的综合信息化水平的提升。,8.1 感知城市概述,“感知城市”的实施基础,在“感知城市”系统中，传感器监测与采集各方所需数据是第一步；运用整合技术在信息平台上进行数据处理、聚类、分析和应答，参照各类流程或数学模型提出解决方案，提供决策辅助支持是第二步；后台支撑还涉及事件与流程的联动整合、虚拟化应用与联控调节、业务流程优化等。,8.2 感知城市的基本内容,感知城市的技术内容,“感知城市”在技术上将充分利用新一代传感器、标识系统、云计算机、有线与无线网络等技术，以整合化、系统化的方式管理城市的运行，让城市的各功能系统彼此协调运作，为市中企业提供优质服务和创新空间，为市民提供品质更高、功能更强、更多样化与个性化的服务。,8.2 感知城市的基本内容,城市信息化,感知城市的基础是城市信息化，其内容主要包括通信网络与信息资源建设、城市管理与运行、社会和社区综合服务以及产业发展和经济运行四个方面。,网络与信息资源建设,城市管理与运行,产业发展和经济运行则,社会和社区综合服务,8.2 感知城市的基本内容,智能城市与城市信息化的目标,透彻感知-指通过城市中遍布各处的智能设备收集感测数据，使所有涉及城市运行和生活的各个重要方面都能够被有效地感知和监测起来；,互联互通-指通过网络及城市中各种感知工具的连接，整合成一个大系统，使所收集的数据能整合起来成为更有意义的信息，形成城市运行的全面影像，使城市管理者和市民能更好地进行管理和生活。,8.2 感知城市的基本内容,智能城市与城市信息化的目标,更深入的智能化-在以上基础上，通过传感器、先进的移动终端、高速分析工具等，实时收集并分析城市中的所有相关信息，以便政府及相关机构及时做出决策并采取实时与适当的措施。,8.2 感知城市的基本内容,城市信息化发展的三个阶段,城市信息基础设施建设阶段,城市信息化的初级应用阶段,城市信息化的重点应用阶段,8.2 感知城市的实现,新工具、新技术的支持,大量数据的收集,感知城市实现的技术要求,8.2.1移动城市-“感知城市”的基础,移动城市的建设背景,感知城市必须以一个覆盖全城的移动化、泛在化和个性化的强大的通信与计算网络为支撑，这就是当前“移动城市”或“无线城市”的建设重点。 互联诞生以来，全球信息高速公路的大规模建设已实现了有线网络的大普及，故当前各国大都市的信息化基础设施建设的重点，就转移到无线通信网络上。,8.2.1移动城市-“感知城市”的基础,移动城市的体系架构,以无线网络为核心的泛在感知与泛在计算网的大范围建设和部署的基础上，以应用为导向，构建移动化、个性化、智能化、可定制的信息服务系统，增强业务互动，提供可运营的良性发展的城市信息化模式的需求。 为达到这样的需求，移动城市在系统架构上，可分为用户终端、接入网、综合业务平台、服务和应用4个层面。,8.2.1移动城市-“感知城市”的基础,8.2.1移动城市-“感知城市”的基础,移动城市的典型特征,应用的整合联动,信息资源的广泛集成和深度加工,泛在化业务覆盖,8.2 感知城市的实现,移动城市建设内容,（1）基础设施建设 国内一、二线城市信息化基础设施的建设已具相当规模。进一步建设的内容包括： 宽带有线/无线网络广泛覆盖，提供城市任何区域的高可用高速率的信息传输与交互； 基于传感器、监控探头、智能识别等技术的信息采集终端部署到城市的各必要位置，搜集对城市服务、管理、防灾、应急、安全等各方面的信息； 智能小区、智能大厦随处可见，整个城市的重点地区与交通枢纽都处于一种可管可控的状态； 移动智能终端已大面积普及，成为移动城市应用的基本载体，以更贴近城市生产/生活的方式承载城市的一切业务。,8.2 感知城市的实现,移动城市建设内容,（2）平台建设 移动城市需要综合业务平台的支撑。进一步的建设方向是：信息加工的深度和广度进一步加强，城市信息共享交换平台广泛应用，支持政府信息、企业信息、信用体系信息、个人信息、空间信息等多方面多领域信息资源的安全可控可信发布、融合与协同。 综合业务平台则可以基于高效的信息获取手段和信息整合资源，结合后台预测、智能分析、决策支持等功能，不断地推出新的智能应用，并不再局限于简单的城市搜索和查询服务，使城市管理、建设、应急、调控等各方面能力全面提升。,8.2 感知城市的实现,移动城市建设内容,（3）制度的完善 相关法律法规将进一步完善。后台信息平台的信息标准规范建设会逐步制定完成，各政府部门和企业单位会采用的统一数据格式和标准与信息平台进行交互，使数据的后期处理更为便利。同时信息化发展带来的信用、个人隐私与安全等问题，也会得到更有效的解决，使市民对移动城市业务更为放心。,8.2 感知城市的实现,移动城市建设内容,（4）改善公众服务 移动城市将为本地和外来人口的生活、出行与工作带来巨大的改变。城市信息服务完善发达，百姓能随时随地使用自己移动信息化设备中的应用系统达到完成衣、食、住、行、育、乐等日常事务的目的。,8.3 感知城市案例,韩国泛在城市（U-City）建设规划 日本的智能城市试验计划 美国的感知城市研究 费城w-City规划与实施,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,韩国泛在城市（U-City）内容与国家发展目标,韩国的U-Korea计划旨在建立泛在社会（Ubiquitous Society）,即在国民的生活环境中，建立和部署智慧型网络（如IPv6、宽带网、USN等），最新技术应用（如DMB、车联网、RFID）等先进信息基础建设，让公众能随时随地享有科技成果服务，最终目的，除运用IT科技为民众创造衣、食、住、行、育、乐等各方面无所不在的便利生活服务，也希望扶植IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,泛在城市（U-City）计划内容,韩国“下一代都市发展计划”即U-City计划，是建立高科技产业、现代服务业与制造业之间的跨产业合作，支持都市发展。特色是以产业为拉动、以竞争力培育为导向、各城市间开展差异化实验的大型城市信息化建设项目。,涉及技术包括宽带聚汇网（Broadband Convergence Network）、泛在传感计算网（Ubiquitous sensor-based computing Network）、各种RFID应用、家庭组网技术、无线宽带技术（WiBro）、数字多媒体广播（Digital Multimedia Broadcasting）、车载信息系统Telematics）、地理信息系统（GIS）、卫星定位系统、基于位置服务系统（Location Based System）、智能卡系统确、视频会议技术（Video Conference Technologies）等。,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,韩国U-City计划示意,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,泛在城市（U-City）计划的确实施主体,韩国在新技术研发与产业培育上，均采用官产学研结合的体制，以市场和经济效益为驱动，政府强势组织、行政支持是其最显著的特点。如政府机构有信息通信部（Ministry of Information and Communication,MIC）等，主管土木工程设计规范与标准的工程与运输部（Ministry of Construction and Transportation, MOCT）；产业界有韩国电信（KT）、三星（Samsung）、国企Korea Land Corp和SDS等重量级厂商，以及韩国各试点城市的大学和相关研究机构。,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,首尔,“u-首尔政策”目标是打造“一个让民众拥有高质量生活、一个干净及具有吸引力的都市”，提供包括“u-新市镇、u-明洞数字媒体街、u-导游服务、u-公交车信息服务、u-清洁车管理、移动入口网站服务、u-清溪川”等u化服务，促使首尔更具国际竞争力。,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,u-恩平地区新市镇,首尔,u-明洞数字媒体街,u-清溪川,u-清洁车管理服务,u-导游服务,u-公交车信息服务,移动入口网站服务,韩国首尔市智能街道上的多媒体信息牌示意,u-公交车信息服务示意,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,仁川高科技松岛新都（u-Songdo）,这是韩国大力推动的全新贸易港区，建造了国际机场、港口、物流中心、科技园区、住宅区等。 仁川自由经济区由松岛、永宗及青罗三个区组成，定位于不同的发展形态，松岛主要发展u-IT、知识经济等尖端高科技；永宗主要发展交通、空运等物流中心；青罗主要发展高尔夫球场、复合式运动公园等休闲度假中心。,仁川高科技松岛新都（u-Songdo）,（a）基础建设层 主要进行无线、宽带网络基础设施建设。主要建设泛在网u-Network及泛在城市控制中心。铺建大量无线基站（AP），通过Wi-Fi、紫蜂（Zigbee）等进行无线数据传输；铺建IT路灯，将RFID/USN技术应用于交通、安防与家庭保健等领域；最后通过宽带汇流网（BcN）将声音、影像等传送到家庭。u-City宽带速率最低为100Mbps。 在u-City城市控制中心方面，通过遍布各地的传感器搜集城市中的公用设施、环境、交通等重要信息，处理后传送到市政、医院、警署等服务机构。例如城市中发生漏水，感知器将信息报给控制中心，市政府则派员修理，等等。 （b）信息层 构建一批信息平台，包括建立展览馆及微型u-City。提供u-Home、u-Office、u-Shop、u-Cafe等无所不在的物联网应用，让民众体验未来生活方式；在微型u-City内则提供u-Street、u-Square、Traffic Transfer等，让民众感受u化的好处。,仁川高科技松岛新都（u-Songdo）,（c）服务层 主要提供地面设施、地下设施、智能交通系统、环境监控、犯罪预防、灾害预防等六个领域，内容包括u-Government、u-Urban Management、u-Transport、u-Home、u-Work、u-Education、u-Shopping、u-Healthcare、u-Secuity等诸多应用。 （d）产业层 主要培育相关物联网产业，由韩国通信部（MIC）通过RFID/USN等示范计划培育相关产业，内容包括城市供水管网管理与水量控制、道路交通管理、交通事故监控等示范性应用。,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,济州岛,济州岛是韩国著名的旅游观光胜地，针对这一特点，重点发展其智能交通服务系统，提供包括Telematics、u-Ticket、u-Museum、u-Fishfarm等一系列物联网应用，以更多的u化服务与应用来提升其旅游观光的知名度。,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,Telematics服务,车用信息服务的建设包括汽车导航服务、紧急救援服务、济州旅游服务、休闲服务、购物服务、文化服务等六项中心服务、并整合其它服务项目为一体。对象还包括如消防车、警车、邮政车、公交车等公用车辆，并建立车载信息服务系统中心。,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,u-Ticket服务,计划提供更智能的票务服务，主要用于雕塑园区的售票管理，以纪录进入该园区旅客的简单信息，让旅客快速进入园区。u-Ticket实际一是门禁系统，旅客购买的带RFID的门票靠近读取器，通过前台票务管理系统，就能读取门票相关信息，包括旅客数量、价格等信息，传送到后台的数据库系统，以便日后计算统计入园人数等信息，让销售者能统计到哪些景点是吸引旅客的地方。,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,u-Museum服务,主要用于多媒体导游，自动介绍每件展品，旅客不需跟随导游，可按自己的观赏速度与兴趣察看自己喜欢的文物信息。 u-Museum的操作，需要租用图8-6所示的带有RFID的读取器及播放器，当旅客接近具有RFID读取器的景点时，将手中播放器靠近RFID读取器，再按下读取键，屏幕就显示该景点的导览说明，通过蓝牙耳机播放对应景点说明。,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,u-Museum的感应式电子导游器,8.3.1 韩国泛在城市（U-City）,其它城市,韩国u-city推动示范点的城市还有釜山、大田及东滩面等，这些城市中，均由产业龙头与地方政府合作规划。如韩国电信（KT）就与釜山市政府签署u-city合作协议，KT的重点建设项目包括：随时随地对货物进行追踪管理的港埠（U-Port）、智能型交通管理系统（U-Traffic）以及能让公众体验无所不在环境展示中心（U-Convention）等。釜山市政府计划投入8,500至9,600亿韩圆打造未来科技城，预计2010年可创造15万亿韩圆的产值。,8.3.2 日本的智能城市试验计划,日本智能城市试验计划简介,日本的发展策略是：将各类应用的规模化试验作为重点，因物联网相关理论均已成熟，单项技术应用也都通过，但城市应用是在复杂环境中的整合应用，需要进行规模化的试验，取得实际数据。同时这一进程还涉及大量非技术因素，如管理组织问题、公众接受的心理问题、示范宣传问题等，只有这些问题得到综合解决后，相关技术才能大面积推广。,8.3.2 日本的智能城市试验计划,福冈市的共通ID实证,日本经济产业省（METI）开展了“数字小区示范试验”（Digital Community Demonstration Experiment)计划，选择福冈市进行共通ID实证，其目的是为提高九州岛大学校园内教职员IC卡使用效率，并通过实证其使用范围至商店、企业与私家住宅等。此计划由NTT西日本公司、NTT DoCoMo、福冈市地铁、JR、松下、东芝等30多家企业参与，试验地点选择福冈市，并以九州岛岛大学学生、教职员、福冈市市町（包括福冈市、前原市、志摩町、二丈町）地方业者以及欲参与的居民为对象，进行大范围的共同ID实证试验。,8.3.2 日本的智能城市试验计划,日本福冈市的电子消费实证计划,电子消费（e-Consumption）实证计划是福冈市共通ID试验实证计划的一部分，利用跨平台的共通数字身分认证，让加入实证计划的会员能用同一个ID在十二个结盟商店的实体店铺以及虚拟平台上进行消费，各路商家也可通过平台进行会员管理。,8.3.3 美国的感知城市研究,美国因幅员辽阔，城市众多，且美国政府并不像韩国政府那样强势介入产业研发与技术推广，制订出各种官方规划与实验推进模式。故美国的智能城市多由一些大学、企业研发出相应模型，然后通过市场化方式导入。,8.3.3 美国的感知城市研究,著名的麻省理工学院感知城市实验室（MIT Senseable City Lab）针对城市资源与传感网络进行了结合研究。该项计划主要收集部署在城市各地的传感网络上装置所采集的数据，如：GPS装置、智能电话、WiFi装置、RFID设施等中的数据，然后其加以综合处理、分析后，向使用者提供共享的智能服务。,MIT的城市资讯共通平台计划,8.3.3 美国的感知城市研究,与美国东部的麻省理工学院的上述实验相似，西部旧金山的一家名为Sense Networks的公司也推出一套名为“城市感知”（CitySense）的服务，可通过GPS、WiFi定位技术与数据挖掘技术，实时MVE运算（The Minimum Volume Embedding Algorithm）分析技术等结合，提供消费者实时的夜生活热点地图。不仅能面向一般消费者，对企业而言，也可深入、量化地了解城市中人潮聚集的热点地图，作为店铺区位选择、户外广告设置与效益分析之工具。,旧金山消费热点导航,8.3.3 美国的感知城市研究,从GPS、WiFi定位系统发出的信号，可了解使用者所处位置，很容易地从统计角度分析出城市里人潮聚集之地，具体就能筛选出实时的热门夜生活区域分析、热点核心商家定位、实时特殊热点显示等。进一步还能提供“个性化热点推荐”功能，即通过分析多数消费者的消费偏好、历史数据，提供相关的个性化地点推荐，突破手机连网搜寻的困扰，此种应用就是所谓实际数据挖掘（Reality Data Mining）概念的应用。,旧金山消费热点导航,8.3.4 费城w-City规划与实施,背景,费城是全美无线网络发展脚步最快的城市之一，2004年全市有超过93个独立无线上网区，涉及饭店、书店、咖啡馆与其它公共区域。除了这些收费的商用无线上网服务外，还有部分热点提供免费无线上网区，包括位于爱心公园的费城市政大楼（the City of Philadelphia at Love Park）、富兰克林公园大道（Ben Franklin Parkway）、Reading Terminal以及市中心的宾州会议中心（Pennsylvania Convention Center）等。,8.3.4 费城w-City规划与实施,无线费城计划的预期效益,无线费城计划将对费城的发展带来深远影响，最重要的是能通过完备的无线网络设施，成为企业优先考虑进驻的城市，维持其世界级教育中心及观光景点的优势；同时还能利用无线网来改善公众服务的效率和质量。在战略上，市政府确立将无线费城计划视为投资该市人力资源（工作者、居民与儿童的未来）长期策略中不可或缺的一环。因此，无线费城计划的预期效益可归纳为以下4点：（1）提升公众素质（2）提升费城竞争优势（3）提升旅客服务质量（4）提供公众服务。,8.3.4 费城w-City规划与实施,无线费城项目的组织实施,费城市政府于2005年成立一个名为“无线费城推动组织”的非营利性组织，做为项目推进核心机构，由9位各界专家组成。而无线网络的规划、建设和维护则委托民间公司进行，规划在2006年夏完成全市无线网的建设并开始运营。 无线费城组织的服务类型分为居民的固定式和流动式服务（Residential Fixed & Nomadic Service）、企业标准型的固定式服务（Standard Business Fixed Service）、企业高级服务（Premium Business Service）、大学及远距学习的固定式和行、流动式服务（University & Distance Learning Fixed & Nomadic Service）、偶发性需求的流动式服务（Occasional Use Nomadic Service）、便携式政府可信服务（Secure Government Portable），以及固定式政府可信服务（Secure Government Fixed）等类型。,8.3.4 费城w-City规划与实施,小结,城市一直是发展创新科技应用的主要先驱，在全球竞争环境中，城市间的竞争往往比国家间更为激烈。在19世纪与20世纪，城市政府竞相铺设铁路和公路，企图以密集的交通网络促进工商业发达和改善民众生活；21世纪，城市政府基于相同的目的相继投入信息基础建设，并且从有线网络朝向无线宽带发展。,