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城市是人類文明進步的重要標志,是社會物質和精神財富生產、積聚和傳播的中心。社會、經濟和科學技術的進步加快了城市化的進程,而城市化發展的水平又直接關系到人類社會經濟的健康發展。人類社會經濟的發展經歷了資源經濟、資本經濟和知識經濟三個階段。在當前這個知識經濟時代,以信息技術為代表的科技進步使我們這個時代的經濟社會生活發生了新的巨大變化,信息化的程度和水平已經成為衡量城市發展綜合實力和文明程度的主要指標,信息化正在成為城市一切領域進步和發展的根本動力[1]。在城市信息化進程中,數字城市成了推進城市信息化的標志性工程,這是有著深刻背景的。就社會背景而言,國家的信息化催生數字城市,解決城市面臨的全球性問題呼喚數字城市,這是需求牽引;就技術背景而言,地球空間信息技術的迅速發展促進城市數字化,國家信息基礎設施建設推進城市數字化,這是技術推動。數字城市正是在這樣的背景下發展起來的[2]。實踐表明,數字城市在推動政府管理創新和提高政府科學決策水平、提高城市信息化水平和樹立良好的城市形象、開拓地理信息產業新領域和推動經濟社會發展、促進全社會的文明進步和改變公眾工作學習生活方式等方面,確實起到了很好的作用。但是,“數字城市”建設還存在許多制約城市信息化進一步發展的問題。其一,信息獲取手段的自動化程度低,實時性差,更新慢,導致“數字城市”與“現實城市”脫節;其二,缺乏統一規劃,整體推動力量薄弱,信息不能共享,系統之間不能互連互通互操作,導致重復建設,造成浪費;其三,智能化程度差,數據多但用不上,有數據但用不好,有信息但找不著,有系統但不好用,影響整體效能的發揮。造成這種狀況的原因是多方面的,既有政策、體制和機制方面的問題,也有技術方面的問題。物聯網、云計算和網格技術的出現,為解決“數字城市”面臨的上述問題提供了機遇。怎樣利用物聯網技術解決對城市的實時感知和實現“數字城市”與“現實城市”無縫連接的問題,怎樣利用云計算技術來解決多源異構海量數據處理的問題和增強智能服務的能力,怎樣利用網格技術解決信息資源共享的問題和實現協同工作,這些都是學界和業界思考的問題。“數字城市”往何處去?由“數字城市”到“智慧城市”正是在這種情況下呼之欲出的。智慧讓城市更美好,城市讓生活更美好!這是全社會的心聲。
2智慧城市與數字城市的關系目前,全國有一百多個城市都在建設“數字城市”基礎地理空間信息共享平臺,許多城市依托數字城市基礎地理空間信息共享平臺建設的電子政務已投入使用,東部沿海城市啟動了數字城市的全面建設。與此同時,智慧城市的理念和規劃也紛紛推出,這就涉及到智慧城市的理念、特點及其與數字城市的關系。
2.1智慧城市的理念智慧,指對事物能認識、辨析、判斷處理和發明創造的能力,或指學習、記憶、思維、認識客觀事物和解決實際問題的能力,其核心是思維能力。而這就必須具備更透徹的感知、更全面的互聯互通和更深入的智能化服務等智慧的要素。智慧城市,簡單地說就是讓城市更聰明,本質上是讓作為城市主體的人更聰明。它是通過互聯網把無處不在的被植入城市物體的傳感器連接起來形成的物聯網,實現對現實城市的全面感知,利用云計算技術對感知信息進行智能處理和分析,實現網上“數字城市”與“現實城市”的無縫連接,并發出指令,對包括政務、民生、環境、公共安全、城市服務、工商活動等在內的各種需求做出智能化響應和智能化決策支持。
2.2智慧城市的特征智慧城市“智”在哪里?這是大家非常關心的問題。關于這個問題,目前眾說紛紜,但還是可以歸納為以下六句話[3],即透徹感知、全面互聯、深度整合、協同運行、智能服務和激勵創新。這6個方面中的每個方面都是十分重要的。沒有對現實城市的全面、綜合透徹感知和對城市運行的各種信息系統的實時感測,就不可能有面向現實城市的正確判斷和決策;沒有無所不在的傳感器的全面互聯并實現感知數據的智能傳輸和存儲,就不可能發揮透徹感知的后續作用;沒有對多源異構空間數據的深度整合,就不可能從海量數據中獲取知識,也不可能提供一致性數據服務,信息共享將成為一句空話;沒有基于網格環境的城市各個要素、單元和系統及其參與者的組織和高效的協同運行,就不可能達到城市運行的最佳狀態;沒有云計算這種新的智能服務模式,就不可能為人們提供各種不同層次、不同要求的低成本、高效率的個性化服務;沒有激勵創新機制,就不可能為政府、企業和公眾提供科技和業務創新及尋找新的經濟增長點的實驗平臺,也就不可能為城市經濟社會發展提供源源不斷的動力。
2.3智慧城市是數字城市的演化智慧城市與數字城市兩者一脈相承。數字城市是城市的數字化,智慧城市是數字城市的智慧化,是數字城市功能的延伸、拓展和升華。這里,使用“演化”一詞是采用隱喻方法,以達爾文的“生物進化”隱喻數字城市的科學演化、技術演化和工程演化[4]。在科學層面上,數字城市可以理解為“現實城市”(存在物)的“數字空間”,而智慧城市則可視為“數字城市”的“智能空間”,其科學目標是實現由數字到信息再到知識的轉化;從技術層面看,智慧城市是數字城市的物聯化、智能化,是現實物理世界、互聯網虛擬世界與物聯網智能世界這“三個世界”的無縫連接、相互疊合構成的面向未來的全新城市形態;從工程角度看,“現實城市”建設、“數字城市”建設和“智慧城市”建設都屬于工程活動的范疇,由“現實城市”工程到“數字城市”工程再到“智慧城市”工程,本質上是工程演化過程。城市建設的科學演化、技術演化與工程演化是相互關聯的。所以,智慧城市與數字城市既有連續性又有差異性,數字城市是數字化的城市,智慧城市是智慧化的城市,數字化是基礎,智慧化是靈魂。當然,這并不等于說只有建設好了數字城市才能建設智慧城市,正像有的學者認為的那樣,智慧城市與數字城市具有并行性,所以智慧城市也可以稱之謂智慧數字城市[5]。
3數字城市如何向智慧城市演化實現數字城市向智慧城市的演化,首先要有一個總體解決方案。如圖1所示,智慧城市的總體架構由智慧基礎設施層、智慧服務公共支撐層、智慧服務層和智慧服務應用層等組成。圖1 智慧城市總體架構由智慧城市的總體架構可知,實現數字城市向智慧城市的演化有以下3個關鍵技術。
3.1傳感器網與物聯網感知感測技術傳感器網與物聯網技術,是智慧城市實時獲取現實城市各類信息的基礎。包括天基、空基、地基、海基的傳感器網獲取的地理空間數據,連接被植入城市物體和運行信息系統的傳感器形成的物聯網獲取的感知、感測數據,通過互聯網傳輸到智慧城市云計算中心進行整合處理并存儲管理。沒有實時、動態的現實城市的海量數據,智慧城市就成了無源之水、無本之木。所以,網絡與傳感技術把數字城市與現實城市緊密聯系在一起。
3.2云計算技術云計算是智慧城市海量數據處理的智能平臺,對上提供虛擬支撐,包括計算虛擬化和存儲虛擬化。云計算是一種新的計算模式,它通過虛擬化技術把計算資源、數據資源等管理起來,組成一個龐大的資源池,并將其作為服務通過互聯網傳輸給用戶。“云”就像是一個“發電廠”,只是它提供的不是電力,而是計算機的計算、應用和管理能力的服務。只要通過網絡進行連接,并得到授權,你就可以使用這些能力和資源。
3.3網格技術網格(Grid)指第三代Internet,或下一代web。不同于Internet和web,Grid的特點是:資源的范圍更加廣泛,具有很強的分布性、更復雜的異構性;共享更具目的性,引入了虛擬組織(Virture Origion,VO)的概念,而且具有動態性和可伸縮性;強調協同解決問題的能力以及服務的有序性和可控性。對于智慧城市而言,網格技術主要解決4個問題:其一,系統集成,指已建(或歷史遺留)分布異構城市空間信息系統的網格化集成,實現已建系統的互聯互通互操作;其二,信息整合,指多源異構地理空間信息的集成、融合與同化,從而從海量數據中獲取知識,提供無縫連接的一致性城市地理信息服務;其三,資源共享,指廣義信息資源共享,即一切都是服務的理念,如DaaS(數據即服務)、SaaS(軟件即服務)、KaaS(知識即服務)、PaaS(平臺即服務)等等;其四,協同工作,指網格上多個節點協同運行,共同解決城市重大而復雜的問題。這些問題正是由數字城市到智慧城市必須解決的。可以肯定地說,傳感器網與物聯網感知感測、云計算和網格等技術的發展必將讓城市更加智慧。
關鍵詞:云計算;智慧城市;資源整合;數據中心;城市架構
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)32-7783-03
Abstract: The fast progress of urbanization in our country has produced many social problems, such as increasing population, complicated public security management, the lack of resources, traffic congestion, and environmental pollution have. Seriously affected the urban life. Wisdom city provides a new train of thought and solutions for the city problems and new ideas and practices of urban development are also put forward for the next generation. In construction of wisdom city, cloud computing data center is the core, building independent design of wisdom city deviating from the application system of public cloud services, which has become an important way of thinking in current development of wisdom city. The paper will focus on cloud computing in the application of the wisdom city construction.
Key words: Cloud computing; Wisdom city; Resources integration; The data center; The city architecture
1 概述
在信息化浪潮的沖擊下,智慧城市已經成為現代城市發展的新理念、新思路。智慧城市將涵蓋城市生活的方方面面,有著極為廣闊的應用場景,如教育、醫療、社保、娛樂等城市基礎服務,城市突發事件的應急管理、交通運輸、社會治安管理、水電管網等城市基礎管理,金融、傳媒、物流等各種行業服務。智慧城市將全面提高城市各項職能,提升城市居民生活水平,為城市插上智慧的翅膀,讓城市生活更加美好。
智慧城市的建設有著大數據量的存儲需求、高訪問量的社會公共查詢需求、多系統的綜合管理需求和多用戶的資源分享需求等,但現有的計算機已經不能解決這些問題。而云計算的出現為智慧城市的發展提供了新的契機,它可動態的調節計算資源、實現大量信息數據的存儲與共享。通過云計算可以解決智慧城市中數據海量、隨時更新并且實時性要求非常高的計算問題。因此,智慧城市的建設和實現需要云計算,政務管理、交通管理,智能醫療、教育服務、居民生活等具體應用就更加離不開基于云計算的數據計算與處理平臺。
2 云計算應用于智慧城市的優勢
2.1 平臺層的統一和高效能
通過現代城市中互聯網基礎設施服務的構架模式,將城市中的多臺服務器組成“云端”,通過云操作系統的調度,向智慧城市中的各個子系統提供一個統一的運行支撐平臺。它將內存、I/O設備、存儲和CPU等計算機資源整合成一個虛擬的資源池,為整個城市提供所需要的存儲資源和虛擬服務器等服務。與此同時,可借助云計算平臺的云操作系統對資源池內的資源進行有效的切割、調配和整合,以滿足大數據量的存儲需求、高訪問量的社會公共查詢需求、多系統的綜合管理需求以及多用戶的資源分享需求等,優化資源分配,提高工作效能。對于智慧城市終端用戶來說,有了統一的云計算服務平臺,便可直接通過智慧城市門戶官網、智慧城市APP等完成所需服務,而不必關注智慧城市各個子系統的運行模式,使城市生活更加簡單。
2.2 業務/資源調度管理
云計算將大量資源集中到一個公共資源池中,通過多主租用的方式實現資源的共享。與此同時,云平臺管理軟件將公共資源池中的資源根據智慧城市中應用的具體需求情況進行動態調整,包括增大或減少資源的要求。彈性的云服務可使用戶在任何時間都能得到所需求的資源,這樣既實現資源的多用戶共享,也有效地提高了資源的利用率。
2.3 安全控制管理
云計算,將計算資源與存儲資源分離,并實現了多個用戶對同一公共資源池的共享使用。但在多用戶對同一資源進行共享使用時,就涉及到了用戶的個人信息管理、用戶存儲數據管理等各種安全問題;同時,眾多用戶共享同一公共資源池, 對資源池中的數據安全提出了更高的挑戰。在云計算環境下, 基礎資源的集中化規模化管理, 使得原本存在于客戶端的安全問題更多的轉移到數據中心。從專業化角度,用戶可以借助云數據中心的專業人員和安全機制來保障業務的安全性, 而不用為此耗費自己過多的資源和精力, 全面降低了安全風險。
3 基于云計算的智慧城市架構
3.1 基于云計算的政務管理平臺――智慧政府
智慧政府是智慧城市發展的核心動力,政府信息資源可通過政務管理平臺實現資源的優化配置和高效利用,而其功能的實現也依賴于云計算的支撐。傳統的基于設備的資源共享系統具有很多局限性,如文件傳送、公共數據中心運維管理等無法實現高效率的使用與共享。
基于云計算的政務管理平臺不僅向公眾提供了可參與的網絡平臺,還可保證公眾的訴求有良好的回應。通過政務管理平臺,公民可以自助滿足對政府服務的各種需要,這些服務以開放公用的方式集中在云端,公眾可通過網站、APP等各種手段享受智慧政府的各種服務。因此,智慧政府可通過云計算這個大平臺來改善自身運作能力和運作效率,為智慧城市的建設提供核心動力。
3.2 基于云計算的交通應用支撐平臺――智慧交通
交通堵塞已經成為影響城市和諧健康發展的重大問題,傳統的交通管理手段面臨大量的信息孤島問題,已經不適合如今的城市,結合目前城市交通現狀和需求,打造一套基于云計算的城市交通支撐平臺將是交通事業發展的必然選擇,也是實現智慧交通的必經之路。
智慧交通指的是交通信息系統、通訊網絡、定位系統和智能化分析與選線的交通系統的總稱。智慧交通依靠城市交通基礎設施中的傳感器,可以將整個城市的車流量、道路狀況、天氣、溫度、交通事故等大數據量的信息實時收集起來儲存在“云”端,通過云計算中心動態的分析并計算出最優的交通指揮方案和車行路線,并將這些信息通過無線通信、有線廣播、電子顯示屏、互聯網、車載器等方式向出行者、駕駛員,從而保障人與車、路、環境之間的信息交互,進而提高交通系統的效率。
3.3 基于云計算的醫療服務支撐平臺――智慧醫療
智慧醫療通過打造以電子健康檔案為中心的區域醫療信息平臺,實現患者與醫務人員、醫療機構、醫療設備之間的互動。智慧醫療將打破傳統的醫學思維方式,改變醫療服務繁雜的現狀,確立以患者為核心的醫療服務方式,規范、簡化醫療環節。
智慧醫療可以整合現有醫療機構的設施,形成統一的“醫療云”,并收集醫療機構的號源統一存儲在“云端”,使公眾可以通過網絡、電話、APP等各種渠道進行預約掛號,解決“一號難求”的問題;公眾可按預約的時間前往醫院就醫,免去了醫院排隊的時間;智慧醫療還可以推出“市民健康卡”,市民通過“健康卡”進行自助掛號、自助繳費、自助打印檢查結果等自助操作,市民更可以通過“健康卡”進行診間繳費,在醫生開出檢查單的同時就可完成繳費,之后患者便可直接去做檢查或者拿藥,極大的優化了就醫流程,提高了醫療行業的效率;遠程醫療可使病人在普通醫院享受到大醫院專家醫生的診療服務。
3.4 基于云計算的教育支撐平臺――智慧教育
智慧是教育永恒不變的追求,教育的目的就在于啟迪人們的智慧,新一代信息技術的發展使教育有了新特征,教育本身被賦予了智慧的內涵,以智慧的教育啟迪智慧,是教育信息化的必然之路,也是現代教育發展的新階段。
智慧教育并不是信息技術與傳統教育的簡單累加,它需要以智慧學習環境為技術支撐、以智慧教學方法為催化促導,以智慧學習為根基。我國教育信息化發展到現在仍然不能實現智慧教育主要是因為教學方法單一,不能很好的利用各種教育資源豐富教育手段,改善教育方法;教學環境孤立,優質教育資源共享困難;學生學習僅僅局限于教師教授,不能很好的利用互聯網上的各種資源進行自主學習。云計算的出現為智慧教育帶來了希望與可能,是智慧教育實現智慧的所在。云計算的核心在于計算與存儲功能的虛擬化、集中化,可實現教學資源的快速統整與共享,改善教育現狀。
基于云計算的教育支撐平臺將全面整合教育系統中的各種優質教學資源、平臺、應用等,構建一個統一的智能開放架構的云計算平臺,為用戶提供租用或免費服務,滿足用戶通過各種終端應用完成教學、學習、管理、科研、社會交往等各方面的需求,實現教育信息、獲取教學資源、開展教學互動、統計教育信息與數據、形成科學決策、實施教育評價、開展協同科研等系列教育活動。
3.5 基于云計算的居民生活應用平臺――智慧社區
智慧社區可實現社區內的充分聯通,達到人與物、人與人的全方位交流,有助于解決民生問題,以及日漸復雜的城市管理問題。
云計算技術將全面整合社區內的物業、家居、監控、醫療、教育等各種資源,集成物業服務、家居服務、醫療服務、教育服務、安保服務等業務,集中智能化處理社區中的各種資源信息,向社區居民提供各種信息和應用服務,實現社區服務的高效運行,為住戶提供一種安全、舒適、方便、快捷和開放的信息化生活空間。全面提高居民生活水平,打造最優秀的城市單元,解決城市管理難題。
4 云計算應用于智慧城市建設的意義
4.1 云計算讓城市更加智能化
云計算平臺以其空前強大的數據分析計算能力,成為智慧城市的“大腦”,全面協調城市生活的各個方面,實現對城市中海量數據的計算以及存儲,并可提高城市中各種資源利用率,節約智慧城市建造成本。智慧城市包含城市生活的各個方面,是一個多應用、多行業、多系統組成的復雜的綜合體。在智慧城市的建設中,累積了大量數據信息,并且在城市的多個應用系統之間存在資源共享與信息交互的需求。智慧城市的各個應用系統均需要存儲在“云”中的各種數據,用于實現各自功能。如此眾多而繁復的系統需要多個強大的信息處理中心來進行各種信息、各種數據的處理,所以說,云計算的特點能滿足智慧城市建設的要求。
云計算作為一種新的計算模式和服務模式,以其海量的存儲能力和可變化的計算能力著稱,并且它以服務的方式提供給用戶,使用戶能夠不同地點、不同時間、不同平臺上使用,極大的發揮了網絡資源的價值和優勢,減少了對終端平臺的依賴性。云計算對智慧城市的各類應用做出了有力支撐,以建設云計算為核心, 打造各類不同的云技術, 如電子政務云、醫療云、市政云、交通云、教育云、安全云、社區云、旅游云等, 已經成為智慧城市建設較為廣泛的應用模式。這將改革整個城市的發展模式,極大的提高城市的智慧程度,促進城市各個方面健康快速發展。
4.2 云計算有利于整合城市的信息資源,推動社會和經濟發展
城市各個領域之間是“相互依賴”的,是一種網狀關系。智慧城市的建設需要充分了解城市中的信息,分析城市各個領域之中改的網狀關系。智慧城市將城市中的人才流、物資流、信息流、資源流、資金流等信息儲存在云端,全面整合城市的信息資源。
融合是智慧城市的本質所在,它將信息技術與傳統產業相融合,在融合過程中將產生一系列的新型行業,如快遞、網絡運維管理、高端網站建設等,這些行業將間接推動城市傳統支柱產業的發展。在構建基于云計算平臺的智慧城市的過程中,需要先一步建立智慧政府,再以智慧政府為核心,解決交通、醫療、教育、居民生活等一系列社會管理服務問題。云計算為智慧城市的發展提供了更加廣闊的發展空間。
智慧城市需要各方協力推進,更需要注重整合相關信息資源。智慧城市建設要高度重視信息的挖掘、整合與再應用。而云計算作為一種新興的計算模式,其重要功能就是整合資源,為應用提供強大的支撐,是信息能夠全方面的共享,為預測和決策提供有力的智慧參考,從而提升政府的行政能力。 例如,城市在多年的建設中以及開發了多個電子政務、電子商務等應用平臺,這些系統中積累了大量有價值的資源。但這些平臺式相互獨立的,彼此之間沒有信息交互與資源共享。同時,大量而重復的系統平臺使得各行業出現了設備利用率低、管理成本高等問題。云計算中心的建設,能夠有效整合設備硬件資源和信息數據,支撐更大規模的應用,處理更大規模的數據,并且能夠對數據進行更深度的挖掘,從而為政府決策、企業發展、公眾服務提供更好的平臺。
4.3 降低信息共享的總體成本
云計算的突出特點,在于實現資源共享。采用云計算方案構建的智慧城市將提高城市基礎資源的利用率,有效的降低城市基礎設施的投資規模。此外,云計算還可以有效的節能能源,設備資源在夜間負載低時,可以將業務轉移到部分物理資源上,而將其他空閑的物理資源關機或轉入節能模式。云計算數據中心通過集中的資源管理,降低了日常維護工作量,大量的工作都轉移到后臺由專業人員完成,從而降低管理維護成本,提高管理效率。云計算數據中心通過資源整合、統一管理可以有效的降低信息資源共享的成本,降低了信息化的門檻,使更多的單位和企業走進信息化時代,提高工作效率。
4.4 智慧云將以多種形態支撐城市發展
信息是現代城市發展的基礎,人們對信息服務的要求不斷提高。相對于各行行業混雜的公眾云,行業云能夠提供更豐富、更有層次、更專業的信息服務,能夠深度挖掘行業數據信息,推動智慧城市的建設。如針對醫療設備、醫務人員、患者信息、電子病例等的醫療云,針對道路信息、車流量、天氣、溫度等的交通云,針對商業組織的市場情報與服務的商業云等。多個不同層次、不同大小的行業云形成一套有機的城市生態系統,支撐起智慧城市的建設,推進智慧城市的發展。
4.5 節約能源,讓城市綠色化
龐大的基礎軟、硬件資源將造成巨大的能源消耗,綠色而節能的使用這些資源是每個行業的必然追求,也是云計算發展的初衷之一。
云計算數據中心的模式是將公共資源池租給多個用戶使用,將多個硬件資源集中起來,使用專業合理的方式維護設備,降低能耗。同時,按需分配資源可有效的提高資源利用率。在夜間,數據中心整體負載降低的情況下,可將空閑資源轉入休眠模式或直接關閉機器,從而在最大程度上實現數據中心綠色、低碳的節能運行。
5 結束語
智慧城市的發展是現代化城市發展的必然趨勢,它將實現對城市生活環境的透徹感知、城市資源的全面調控、城市中各個部分協調配合、城市方方面面便捷運作、人和城市之間和諧共贏等。而云計算為智慧城市建設的關鍵點,更是智慧城市的“智慧”所在。大力發展以云計算數據中心為核心的智慧城市,是智慧城市建設的首選。
參考文獻:
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【關鍵詞】 NB-IoT 物聯網智慧小區
前言:
目前建設的大多數智慧小區,都是只完成了部分單獨智能化的系統,如小區安防系統,小區門禁系統、物業管理系統、智能家居系統等,但是這些系統的智能化建設只是局部封閉的獨立系統,眾多系統各自為政,各廠家的產品缺乏統一規劃,造成后期與其它系統的對接難度高,無法做到資源與業務全面整合。在此基礎上建設的智慧小區系統擴展性差,系統之間無法實現交互,并不能算是真正意義上的智慧小區。本文探討如何運用先進的NB-IoT物聯網、云計算、大數據技術,建立起溝通小區內部居民與居民、居民與物業中心、居民與外部社會等多重綜合信息交互平臺,打造出安全、舒適、高效、節能的生活環境和具有可持續發展能力的現代智能化住宅小區。
一、NB-IoT技術概念及特點
基于蜂窩的窄帶物聯網(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)是一種物聯網實現技術,同藍牙、WIFI、ZigBee一樣,屬于物聯網的一個重要分支。NB-IoT構建于蜂窩網絡,只消耗大約180KHz的帶寬,可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡,以降低部署成本、實現平滑升級[1]。
NB-IoT是IoT領域一個新興的技術,支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接,也被叫作低功耗廣域網(LPWA)[2]。NB-IoT具備四大特點:
一是海量連接,NB-IoT單扇區支持5萬個連接,是傳統接入數的50-100倍;
二是深度覆蓋,在同樣的頻段下,NB-IoT比現有的網絡增益20dB,覆蓋面積擴大100倍,預期能覆蓋到地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達的地方;
三是低功耗,NB-IoT終端模塊的電池待機時間可長達10年;
四是低成本,NB-IoT模塊的成本低于2G模塊的成本,大規模應用后預期可到10元以內。
二、NB-IoT應用背景
移動通信正在從人和人的連接,向人與物以及物與物的連接邁進,萬物互聯是必然趨勢。然而當前的4G網絡在物與物連接上能力不足。事實上,相比藍牙、WIFI、ZigBee等短距離通信技術,移動蜂窩網絡具備廣覆蓋、可移動以及大連接數等特性,能夠帶來更加豐富的應用場景,將成為物聯網的主要連接技術。
2016年6月16號, NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄帶蜂窩物聯網)作為3GPP R13一項重要課題,其對應的3GPP協議相關內容獲得了RAN全會批準,正式宣告了這項受無線產業廣泛支持的NB-IoT標準核心協議歷經2年多的研究終于全部完成。
2016年7月15日,中國電信開始啟動800M LTE 4G網絡建設,這是國內第一張低頻LTE網絡,并且將在2017年上半年實現全網覆蓋,為NB-IoT物聯網技術的應用奠定了良好的網絡基礎。
因為NB-IoT自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優勢,使其可以廣泛應用于多種應用場景,如智慧城市、智慧交通、智慧物流、車聯網、智慧醫療、智慧工業、智慧農業、智慧家庭、智慧教育、智慧小區等。
三、NB-IoT在智慧小區應用實現方法
3.1智慧小區應用場景設計
針對智慧小區應用,需要制定相關完整的場景體驗和場景智能解決方案,給用戶提供一整套智能組合產品解決方案而不僅僅是一個個單獨的智能產品。目前在智慧小區里面的應用場景有:
公共安全防范:小區安防系統(視頻監控、紅外探測、電子巡更等)、出入口管理系統(人員出入管理、車輛出入管理及車位管理、可視對講、電梯智能控制、智能信報箱等),居民報警系統(門窗入侵報警、緊急報警按鈕、煤氣泄露報警、煙感報警、漏電報警、漏水報警等),應用現代化綜合安全防范技術,建立小區全面的安全防范體系。
物業管理系統(公共信息和互動系統、遠程抄表、智能井蓋、智能路燈、給排水監測、地庫送排風監測、電梯監測等),通過嵌入各種信息化手段,提升了物業公司的管理水平,為物業工作人員和居民之間提供全方位的溝通手段,搭建即時、暢通的互動橋梁,達到了提高物業服務水準,降低物業管理成本的目的。
智能家居系統(電子門鎖、燈控及調光、空調、窗簾、音響、智能凈水、智能空凈、灌溉、健康監控、智能網關等),使居民的家居生活智能化、人性化、安全、方便、快捷,享受高貴、舒適的環境。
目前已有一些廠家實現了在產品出廠時預置NB-IoT通訊模塊(如三川智慧、寧波水表廠生產的物聯網水表、百富科技生產的移動POS機等),這些已經預置NB-IoT通訊模塊的產品可直接接入NB-IoT網絡中,其它產品則需要進行NB-IoT通訊模塊的升級改造,實現對以上場景中所需底層數據的深度覆蓋和海量采集。
3.2智慧小區公眾服務云平臺設計
為實現智慧小區建設的終極目標,需要構建部署智慧小區公眾服務云平臺,它是為智慧小區其它系統相關應用的建設提供基礎性的軟硬件平臺。使用云計算模式進行平臺搭建并提供服務,采用標準開放的平臺接口,完成小區內多個系統集中建設與維護,實現數據統一存儲,節省用戶軟硬件平臺投資。在智慧小區公眾服務云平臺上統一對各個系統的數據進行處理和交互,之后再利用大數據和人工智能的技術定制和優化用戶體驗。以大數據為核心,實現小區內各個系統信息分析和聯動的需求,同時采用多級權限管理,為物業提供物業統一管理服務系統應用,為居民提供智慧小區APP應用。
智慧小區公眾服務云平臺是為廣大小區居民提供全方位、立體式生活服務的平臺。平臺聚焦小區物業、小區商圈、居民互動、居家養老等服務,通過信息化技術手段整合社會力量,組織公共資源,提供小區公眾服務,最終實現為居民提供更優質的信息化服務。
平臺支持平滑擴展,可根據客戶需求和資金投入預算,分階段部署,平滑擴容升級。提供與城市其它公共信息平臺對接的接口,實現對政府部門、相關系統、各類數據信息資源的橫向互聯與縱向互通,拓展數據交換共享服務,例如⑿∏的公共信息和互動系統與政府的政務服務系統對接、小區的電梯監測系統與安檢部門系統對接、小區的安防系統與公安部門系統對接、小區的居民健康大數據與城市醫療系統對接等,全面提升政府管理水平、物業公司的服務質量和居民的生活質量。
3.3智慧小區公眾服務云平臺系統安全保障
NB-IoT使用專門的號碼段以及專用的物聯網專網,可得到電信級的QoS服務質量保證、網絡安全、電信級計費、大數據服務保障。電信運營商提供感知層、網絡層、應用層的全面安全防護,解決了物業公司系統運行維護的后顧之憂,物業公司可騰出精力更加專注于為居民服務,居民也可盡享全面安全無憂的智慧生活。
四、結束語
綜上所述,使用NB-IoT物聯網技術將建設安全、舒適的小區環境;建立高效、科學、便利的物業管理體系;提供方便、快捷、經濟的信息通訊服務;打造溫馨、舒適、便利、科學和數字化視聽一體化的現代智能家居環境系統,避免了重復投資,滿足了政府、物業公司、居民等多方的需求。
參 考 文 獻
關鍵詞:智慧城市;物聯網技術;NB-IoT;5G
中圖分類號:TP391;TN929.5 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2017)07-00-04
0 引 言
智慧城市是以最新一代物聯網科技為基石打造的高度現代化的城市狀態。在互聯網媒體、AIP、Living Lab等途徑的輔助下,城市將具備無時不有的互聯、無處不在的感知,高度智慧型的應用以及全面協調可持續的創新等特征。其實質是將萬物互聯的思想理念通過現代信息技術在城市建設中予以實現,以期達到對城市的智能化管理,提高城市居民的生活品質,便利人們的日常生活。
物聯網即物與物相連的網絡,以傳統互聯網為框架,將網絡定義延伸至任意物品之間的通信和互聯。從技術手段層面上說,物聯網主要分為網絡層、應用層和感知層。感知層如同人類神經系統中的神經末梢,遍布低功耗傳感器,用于采集原始信息和起到對物體進行認知的作用。網絡層就好比人類的神經元,由四通八達的通信網絡組成,負責對“神經末梢”收集的信息進行傳遞和加工。應用層為用戶和物聯網之間搭建了一個橋梁,通過對市場需求的精確分析,為用戶提供智能化的應用。
物聯網技術是實現城市信息化、智能化的必要工具和手段,而智慧城市也是物聯網行業發展的重要目標之一。二者相輔相成,相互促進。
1 NB-IoT技術
NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)即基于蜂窩的窄帶物聯網,作為傳統蜂窩網絡的升級,它可由電信運營商直接部署在傳統LTE網絡上,升級較為方便且只占用大約180 kHz的頻帶。即將到來的5G時代要求我們實現高可靠低時延的數據通信、移動寬帶的極大增強和萬物之間的信息互聯,而萬物互聯網的一個重點發展方向便是NB-IoT。
NB-IoT的誕生是為了迎合現階段物聯網部署對支持大系統容量大規模連接的強烈需求,它要求我們在盡可能降低信令開銷的同時,保證低成本低功耗設備在廣域網中實現高質量的蜂窩互聯。
物聯網組網技術分為有線和無線兩種類型,基于蜂窩網絡的NB-IoT屬于低功耗廣域網,即無線組網中的長距離無線通信技術。
NB-IoT上行鏈路采用了具有臥夭ㄌ匭緣SC-FDMA多址方式,使用BPSK或QPSK進行調制。為了使NB-IoT終端功耗盡可能降低以延長設備待機時間,上行鏈路引入了單頻傳輸模式,單頻傳輸模式共占用48個子載波,除了原來LTE網絡中規范的15 kHz子載波間隔,還重新加入了3.75 kHz的子載波間隔以求達到更大的系統容量。上行鏈路傳輸理論速率約在160~200 kb/s之間。與單頻模式對應的多頻模式子載波間隔為15 kHz,傳輸速率在160~250 kb/s之間。相比而言,多頻方式能達到更高的峰值速率,而單頻方式能有效降低終端功耗,實現更大的容量和更廣的覆蓋。
NB-IoT下行鏈路為了盡可能與現有LTE下行鏈路保持一致以便平滑升級,采用了間隔為15 kHz的OFDMA子載波,調制方式為QPSK,傳輸速率在160~250 kb/s間,最多有AP0和AP1兩個天線端口可以支持。
NB-IoT和傳統網絡相比具有更低的設備功耗、更廣的信號覆蓋、更低的硬件成本、更大的系統容量。
1.1 大容量
隨著物聯網設備數量的不斷增多,現有的TD-LTE和FDD-LTE網絡顯然無法繼續承擔連接這些設備的艱巨任務,網絡容量的增加刻不容緩。NB-IoT技術的引進使得網絡容量比現有的蜂窩網絡容量理論上增加了50~100倍,而將近十萬個設備可以在NB-IoT的一個基站覆蓋下使用。
1.2 廣覆蓋
NB-IoT室內覆蓋能力極強,測試結果顯示,NB-IoT在采用獨立部署模式的情況下,能達到約160 dB的覆蓋強度。在180 kHz傳輸帶寬下比傳統網絡增強了100倍的覆蓋能力,與WiFi等現有短距離傳輸技術相比更具有十分突出的優勢。可對廣大農村地區,工廠廠房,水庫河流,下水道等地域偏遠、信號不易覆蓋的地方進行深度覆蓋。
1.3 低功耗
NB-IoT設備功耗極低,由于網絡的覆蓋能力強,上行鏈路又加入了單頻模式,其極限發送功率比GPRS極限發送功率降低了約90%。同時芯片模塊在制造工藝的發展下進一步優化升級,實現了低功耗低電流運作,進一步延長了設備的待機時間,使位于高山荒漠等偏遠地區的傳感器設備在惡劣的自然環境下也能擁有數年之久的續航。
1.4 低成本
NB-IoT由于不僅具有速率低,功耗低,信令簡化等特點,其硬件成本也比傳統通信模塊低廉,芯片價格預計均為五美元,目前市場上3G通信模塊均為十幾美元,4G通信模塊則需二十多美元,因此低成本的NB-IoT設備將在市場上更具有價格競爭力。
2 NB-IoT網絡架構
NB-IoT網絡由NB-IoT終端,NB-IoT基站,NB-IoT核心網,NB-IoT云平臺和垂直行業中心組成,其網絡結構如圖1所示。
圖1 NB-IoT網絡結構
(1)NB-IoT終端
NB-IoT終端主要由各種物聯網通信設備組成,包含各種傳感器和嵌入式芯片,可以方便快捷地接入NB-IoT網絡中為用戶服務。
(2)NB-IoT基站
NB-IoT基站支持獨立部署、保護帶部署、帶內部署三種部署方式。獨立部署即NB-IoT網絡利用與LTE頻帶不相重疊的獨立頻帶進行部署,可以利用帶寬為200 kHz的GSM頻段進行NB-IoT網絡部署。保護帶部署指使用目前還沒有被開發的LTE網絡邊緣頻段中的180 kHz帶寬來部署網絡。帶內部署即直接使用LTE頻帶中的任意資源塊對網絡進行部署。基站的建設要充分考慮區域特點,在降低建設成本的同時提高資源利用率。
(3)NB-IoT 核心網
NB-IoT核心網負責NB-IoT基站和云之間的連接,它在移動性和安全性等方面的表現要大大優于傳統網絡,并且能夠高效進行流量調度和擁塞控制。
(4)NB-IoT 云平臺
NB-IoT云平臺負責對各種業務進行處理和調度,比如應用層協議棧的適配及對大數據的分析等。處理后的信息將會被傳遞給NB-IoT終端設備或垂直行業中心。
(5)垂直行業中心
垂直行業中心可對NB-IoT終端進行控制并監測業務數據。
3 基于NB-IoT的智慧城市應用
NB-IoT技術的業務適用范圍主要包括設備待機時間較久,信號覆蓋領域較廣,對時延敏感程度較弱,系統容量較大的低速率應用,相對而言更加適合靜態環境業務或需要實時傳輸數據的業務場景。
GSM聯盟識別了共7大類24小類的低功耗廣域網應用類型。
3.1 城市基礎設施
城市基礎設施包括智慧停車場、智能垃圾桶、智能公交車站、智能路燈管控等。以智慧停車系統為例,作為智慧城市的重要基石,智慧停車場雖然十分基礎但卻不可或缺。我國汽車制造業的蒸蒸日上與汽車市場的一片紅火密不可分。快速增長的汽車數量與有限的停車資源之間的矛盾愈演愈烈,停車難、停車貴成為了困擾萬千車主的心病。在不久的將來,智慧停車系統必然遍布大街小巷。
傳統智慧停車場可借助停車場安裝的智能感應裝置,與進入停車場的用戶智能手機進行數據通訊,用戶通過手機App將請求參數發送至停車場管理后臺,由后臺管理系統進行實時調度,將車位信息和導航信息傳回用戶手機,同時對停車場內所有行駛車輛進行跟蹤定位,合理疏導車流,以防發生事故。
由于停車場多處于商場負一層,網絡信號覆蓋較差,對于車主而言,需要實時接收到后臺系統的導航信息以保證行車安全,因此傳統網絡可能無法滿足用戶需求。
NB-IoT的一個突出優勢就是比傳統LTE網絡覆蓋深度更深,基于NB-IoT技術的智慧停車系統通過對現有蜂窩網絡進行優化升級,無需重新部署,其信號覆蓋強度是GPRS網絡的100倍,是現有LTE網絡的10倍,接入能力更大大強于其他技術,即使在地下車庫也可以使車主實時不間斷地接收后臺信息。
車檢器采用NB-IoT硬件設備,具有超強的抗干擾能力,同時大大降低了設備成本,NB-IoT設備功耗較低,壽命長達數年之久。電池電量如果低于閾值,便會由數據中心及時發出預警,維修人員快速進行電池更換,平均一人僅半天就可更換100個電池。
3.2 工業物聯網應用
工業物聯網應用包括煤炭與石油的開采監控、設備的工作狀態監控、工廠作業安全監控等。城市的建設離不開工業的發展,而工業廠房的信息互聯既是安全作業的必然要求也是城市信息化的重要體現。工業互聯網是集高級分析,精確計算和傳感技術于一體的特殊互聯網。眾多密切關聯的工業系統之間需要時刻保持通訊,并對數據的收集和轉發進行統一管理。為了刺激工人的積極性以保證工廠的生產效率,需要對工廠進行實時監控,因此工業物聯網對網絡的可靠性有很高的要求。
目前以西門子為典型的工業控制系統均使用有線網絡,工廠會逐步在生產線上L試使用無線連接技術以優化制造流程,可是目前像WiFi這樣的無線連接技術的可靠性較低,存在嚴重的安全隱患。
NB-IoT的誕生為工業互聯網應用帶來了強有力的技術支持。由于NB-IoT網絡是由原LTE網絡升級而來,因此保留了4G網絡的安全性能。為保證使用者數據的安全,NB-IoT網絡還支持空口嚴格加密和雙向鑒權技術。基于NB-IoT窄帶集群的無線工廠解決方案使用了操作簡單易于管理的先進工業級設計,廠房內各類業務的不同需求都能得到完美的技術支持,以達到工業園區的智能互聯,機器運轉的安全監控及工人工作的效率監督。NB-IoT網絡可以為各類型的企業建立持續性強、可靠性高、安全性好、實時通訊的無線通信網絡,為工廠信息化打下堅實的基礎。
3.3 醫療行業的應用
醫療行業的應用包括智能穿戴設備、智能血壓計、智慧醫院、智能臨床監控等。在可以預見的未來,醫療行業也將成為物聯網技術大放異彩的舞臺。人工智能將把醫療服務業推上一個新高度。
醫療行業以智能血壓計為例,智能終端將測量數據通過無線網絡自動上傳至數據中心進行整理和分析,同時生成便于老人讀懂的健康分析和圖表報告并給出相關建議,分析結果被發送至用戶的手機App,使用戶可在任何時間任何地點獲取自己及家人的身體健康狀況。
傳統智能血壓計基于GPRS網絡進行數據傳輸,在許多信號覆蓋不好的地方,用戶數據不易發送至云端,嚴重影響用戶的使用體驗。
NB-IoT技術具有硬件價格低廉,功耗低的優勢,且其室內覆蓋性極好,遠遠強于GPRS網絡,能夠提供電信級的可靠接入。使用了NB-IoT技術的智能血壓計具有極強的抗干擾能力,即使在惡劣環境下也能及時將用戶的健康信息上傳。
3.4 城市公共事業
城市公共事業包括智能水表、氣表、電表等。在智能電、水、氣表等領域相關的公司和部門要求在延遲較低的情況下進行高頻次、高速率的通信。供電公司和供水公司等需要計算用戶的使用量并計費,同時對用戶線網進行實時監控以便發現安全問題,如漏水、漏電、漏氣可以及時應對處理。
以智能氣表系統為例,該系統由數據中心、數據采集器和戶機終端組成。數據中心負責對采集到的數據進行保存和分析,同時將分析結果返回給用戶。
數據采集器用于對用戶信息進行實時采樣、故障判斷,并將采集到的數據傳遞給數據中心。數據采集器與戶機終端之間采用多芯電纜完成消息傳輸。戶機有直讀遠傳戶表和燃氣泄漏報警器等。直讀遠傳戶表可將用戶使用量等數據直接反饋給用戶,當系統檢測到室內可燃氣體濃度超標時,報警器會鳴笛示警,閥門自動關閉,系統生成錯誤報告在屏幕上顯示。
由于這些智能氣表由電源供電,所以并沒有超低功耗和長電池使用壽命的需求,但傳統網絡的可靠性和容量則遠遠遜色于NB-IoT網絡。對于小區里的一幢公寓樓來說,少則有上百個智能氣表需要接入網絡,而隨著智能家居的普及,越來越多的設備都將接入網絡,傳統網絡資源將越發吃緊,為了服務更多用戶,NB-IoT網絡無疑是更好的選擇。另外從智能表需要進行高速傳輸和頻繁通信這兩個角度來說,NB-IoT也更加符合智能表的需求。
3.5 后勤保障
后勤保障包括智慧物流追蹤、智慧物流車輛調度等。伴隨著工業4.0發展理念的形成和“互聯網+”的新常態經濟模式的提出,我國現代化物流服務體系也在逐漸健全,低功耗傳感器等各種技術應用如雨后春筍般出現,智能化物流產業逐步取代了古老的物流模式。物流企業可以根據定位需要在運輸車、物流分揀站、物流倉庫安裝低功耗傳感器,將收集到的信息數據匯集成一個全新的物流信息云,形成連接人、貨、車及數據管理中心的全過程可視化物聯網追蹤體系。
由于智慧物流系統的數據采集和跟蹤大約只需100 Kb傳輸量,因此更適宜采用數據傳輸量較小的NB-IoT技術。基于NB-IoT技術的傳感器Y構簡單,安裝便利,無需布線就可接入網絡。NB-IoT與GPS技術相結合,能夠實現精度小于10m的定位,并且能夠在物流運送周期內進行實時監控。由于NB-IoT網絡由電信運營商經營,無需集中器或網關,對于廠商和業主來說,僅關心自己的核心業務即可,無需關心網絡維護,用戶可以更加靈活地獲取自己想要的數據。
3.6 智慧建筑
智慧建筑包括報警系統、采暖通風與空調系統等。建筑的智能化要求我們在建筑中加入溫濕度、安全、有害氣體等傳感器并定時將監測到的數據上傳,用戶可使用手機App遙控建筑內的各項環境參數使其達到適宜人居住的范圍。
以智慧建筑中的智慧空調系統為例,空調應當包含溫度控制,濕度控制,氣流速度控制,空氣潔凈度控制等幾個主要功能。對于居民住宅,空調系統需要時刻保持房間內的空氣濕度、環境溫度在一個合適的范圍內變化,而對于養殖場、農場等特殊場所,由于生產需要,必須讓環境內的各項參數按照一定的函數規律變化以增加產量,因此要支持人工設置變化函數的功能。
空調作為南方家庭夏天消暑降溫的必備電器,其價格的高低是決定其能否進入普通百姓家庭的關鍵因素,如果一臺智能空調的價格高達數萬元,那么就失去了普及和便民的意義。現如今,市場上的普通空調動輒要四五千元,更不必說加入了3G、4G模塊和各種傳感器的智能化空調了。NB-IoT芯片價格低于2G主芯片,在大規模使用情況下,單塊成本可降至1美元,其模塊價格也僅需2美元,遠遠低于GPRS和3G、4G模塊。運營商維護成本較傳統網絡低許多,且政府會出臺相關政策提供一定的補貼,大大降低了智能空調的市場價格。
3.7 環境監控
環境監控包括污染、噪音、雨、風、河流流速、健康危害、數據搜集與實時監控等。我國幅員遼闊、河流、湖泊、地下水分布廣泛,需要對工業用水,農業用水以及飲用水等水質進行監控,且檢測標準不一,具有監測點多,監測面廣,監測量大等特點。
以水庫的水質檢測系統為例,水庫作為城市飲用水的大水缸,其水質關系著千萬群眾的身體健康。傳統的水質監測系統通過在水庫中投放很多嵌入水質監測傳感器的浮標來獲取該片水域的水質參數數據,并通過GPRS將數據傳回數據中心以供分析,以便及時監測水庫的水質情況。
分布于水庫中的傳感器數量多,分布面積廣,且水庫常常遠離居民區,運營商不可能大面積布網,信號的強度和覆蓋也是問題。
NB-IoT硬件的超低功耗和超長待機可以滿足傳感器在河流湖泊中長達數年的使用。NB-IoT創造性地引入了PSM (Power Saving Mode,PSM)模式,雖然終端設備依舊注冊在線,但信令卻不可達,從而使設備較長時間停留在一個深度睡眠的狀態以達到節省功耗的目的。同時NB-IoT在野外的超強覆蓋能力也決定了它是水庫水質監測系統的不二選擇。
4 結 語
隨著城市信息基礎設施建設的日漸成熟,人們對城市智慧化的需求也越來越迫切。對物聯網這一智慧城市的關鍵技術的研究更是箭在弦上。NB-IoT將改變物聯網M2M行業標準不統一的現狀,刺激物聯網產業迎來爆炸式發展。可以預見,在不久的將來,NB-IoT在智慧城市建設中扮演的作用會越來越重要,并就此開啟萬物互聯的新領域、新時代。
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凸顯四大意義
筆者在位于廣州市番禺區的國家數字家庭應用示范產業基地了解到,智慧家庭是物聯網的一種實際應用方式,主要承載家電控制、影視娛樂、信息文化服務等內容,能夠顯著提高生活的舒適性和便利性。
據番禺區區長樓旭逵介紹,該基地于2009年1月由工信部、廣東省、廣州市和中山大學合作建立。基地以廣東省提出的智慧家庭“嶺南模式”為基礎,即以有線電視為主通道,以電視機為家庭中心,以互動服務為導向,通過智能電視和智能網關等核心設備,實現各類電子產品在家庭融合。目前已形成了“四網(電信網、電視網、互聯網、電力網)整合、建設綜合業務家庭網,多屏互動、發展信息文化云服務”的發展路線。
目前,該基地已有入園企業238家,產值近60億元,匯聚專利超過1900項,產業集聚效應明顯,在技術研發、應用示范方面取得長足進步。基地的發展先后得到國家廣電總局、科技部、住建部、國家知識產權局的支持,并被廣東省確定為戰略性新興產業基地。該基地的快速發展顯示了智慧家庭產業的廣闊前景和重要意義。
一是有利于帶動電子信息產業深度轉型,推動產業集聚發展。國家數字家庭工程技術研究中心主任、中山大學教授羅笑南認為,智慧家庭與千家萬戶的生活息息相關,產業鏈涉及了內容創意、軟硬件、電信、互聯網、廣播電視服務等信息產業的許多方面,具有高融合性、高附加值的特點,增長速度很快,帶動效果顯著。預計到2020年我國智慧家庭產業規模可達5萬億元左右,能有效承接產業升級的需要。
二是有利于促進自主創新,在國際競爭中搶得先機。羅笑南表示,我國智慧家庭技術研究與歐美同步,在關鍵環節都可以掌握自主技術,可避免重復在電子信息很多領域受制于人的情況,既能節約向國外支付的專利費,又保障了國家信息安全。
三是有利于通過家庭內的“四網整合”推動“三網融合”取得實質性進展。中國工程院院士孫玉認為,通過家庭網關對外連接電信網、電視網和互聯網,對內連接一個基于電力線的家庭網絡,在家庭環境中實現“四網整合”,可形成支持通用物聯網的應用平臺。這種“四網整合”已在廣州的番禺、增城以及云浮市等地的數十萬戶家庭推廣應用,效果良好。工信部電子信息司視聽產品處處長梁峰認為,以智慧家庭為切入點,可以有效突破體制機制僵局,容易得到國家有關部門的共同支持,為“三網融合”開辟一條新的路徑。
四是有利于提高社會服務和管理水平,促進信息惠民和公共服務均等化。梁峰說,智慧家庭能夠實現教育、安全、醫保、娛樂、節能、環保等多種功能,可有效服務于民生、社會管理創新和維穩等工作。樓旭逵說,“嶺南模式”智慧家庭借助廣電播控平臺可管可控的優點,以實名制方式進行信息的傳遞和互動,將醫療服務、政務信息、社會關愛等送入百姓家,用電視機遙控器就可實現雙向互動。
受到“瓶頸”制約
在國家有關部門的大力推動下,我國智慧家庭產業發展勢頭良好,但仍面臨產業規模較小、推廣較慢等問題,與在國際競爭中搶占先機的迫切要求不相適應,而相關技術標準不統一是制約產業迅速發展壯大的主要“瓶頸”。
首先,多個智慧家庭標準工作組分屬不同的部門主管,亟待加強統籌。羅笑南介紹說,目前國家廣電總局、工信部、住建部、國家電力監管委員會等部門均有相應的數字電視標準工作組,但缺乏有力統籌,尚未形成合力。
其次,已經制定出來的多個標準之間缺乏系統的統籌歸類,兼容性不足。羅笑南表示,目前已有的智慧家庭標準有“閃聯”“E家佳”“廣聯”等。盡管各個標準均有可取之處,有的還上升為國際標準,但由于相互之間缺乏兼容性,市場接受度還不夠,推廣范圍有限。
廣州廣聯智慧家庭研究院副院長王召福表示,若不同品牌的家電產品采用不同的標準,智慧家庭就難以實現;而一項標準得不到普遍遵循,就不具備產業推廣的價值,智慧家庭產業也難以發展壯大。
推動標準統一
目前,歐美及日本、韓國、印度等都在大力推進智慧家庭發展,在產品、標準及專利方面展開激烈競爭,比如影響力較大的DLNA標準已吸引了近1000家各國企業成為會員。我國如果不加快行動,一旦被國外標準獲得主導地位就易陷入被動。
孫玉、羅笑南等專家建議,應盡快成立全國智慧家庭標準化技術委員會,統籌開展智慧家庭標準的統一化工作。他們表示,可以由國家標準化管理委員會聯合工信部、廣電總局、住建部、國家電力監管委員會等相關部門,統籌協調,研究制定統一的智慧家庭服務標準、控制標準、網絡標準,并上升為強制標準。