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关键词：智慧城市 信息系统 关键能力 物联网 云计算
中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0031-02
1 城市信息化的发展趋势
信息化时代瞬息万变，移动互联网、物联网、云计算技术方兴未艾，其增长速度超出人们的想象。互联网应用从只能读取内容的Web 1.0时展到人们可以参与共享内容的Web 2.0时代，再到现在已悄然迈进的智能化的Web 3.0时代；管理信息化应用从关注组织内部事务处理到关注组织内部工作流程，又在向组织内外协同处理的诉求发展。人们的信息化生活、生产活动逐渐从封闭、单一走向开放、智能，正迈向协同处理、信息智能的时代。城市作为人们生活和生产的载体，将无可避免地与信息产业技术发展趋势相结合，从而衍生出具备智能的城市级信息系统。智慧城市信息系统作为信息产业新技术融合的产物，将控制和协同城市居民的生活和生产活动，使之更加便捷、高效、安全、和谐。
可以将城市比作一个有机的生物体，而将其信息系统比作生物体的神经系统。高等生物的神经末梢感受体内、体外环境的信息，通过周围神经传递到中枢神经进行整合加工，再经周围神经控制、协调生物体内部各系统的功能以及生物体和外部环境的平衡。物联网感知和控制终端是智慧城市的神经末梢，宽带通信基础网络构成周围神经系统，而云计算数据中心作为城市智慧的大脑，三者共同构成智慧城市信息系统，以协调城市这个庞大的生物体各系统的运转，以及城市和自然环境的平衡。城市将愈发依赖于这种高度互联、高度协同的智慧信息系统。
2 智慧城市的概念和关键能力
智慧城市是以智慧技术、智慧产业、智慧人文、智慧服务、智慧管理、智慧生活为特征的城市发展新模式，是信息化向更高阶段发展的表现，具有以更强的集中智慧发现问题、解决问题的能力，因而具有更强的创新发展能力。我们认为，智慧城市是物联网行业应用的综合性集成，并通过感知数据的统一集中管理、海量信息的智能化处理，形成面向城市管理、控制与服务的应用模式。其建设和发展目标是围绕城市的可持续发展，提供全面感知的、有效控制的高效管理和优良服务。
智慧城市应具备以下三个信息化关键能力：
（1）信息的全面感知能力
城市中布有大量的感知终端，通过传感器网络，在运行、服务中捕获到人们生活、生产以及城市环境的多种信息元数据。
（2）海量的数据处理能力
具备海量的跨部门、跨行业异构数据的存储能力，能够对海量异构数据进行高效分析、计算和处理的能力，并且能够构建基于数据分析和知识管理的智能应用能力。
（3）智能的管理服务能力
在形成支撑智慧城市的行业智能应用的基础上，建立面向服务的智慧城市综合应用的统一公共管理平台，为居民生活和各行业生产提供普适的、智能的应用与服务。
3 物联网和云计算技术
智慧城市信息系统是一个面向城市管理、控制与服务的体系，它统一集中各行业数据与信息资源，为跨部门、跨行业建立协同处理和智能控制平台（见图1）。
对智慧城市关键能力的分析可以看到，物联网和云计算能够为构建智慧城市信息系统提供技术支撑，它们在宽带通信基础网络的支撑下构成智慧城市信息系统的信息感知端和信息处理端。一方面，物联网渗透入各行业，提供全面的城市感知和控制网络。另一方面，云计算数据中心提供面向各个物联网行业应用的集成，面向用户和终端提供整体的智慧城市应用服务平台。两者之间由普遍覆盖的宽带通信网络在平台与终端之间提供网络环境支撑。云计算构架在宽带通信网之上，物联网将主要依赖宽带通信网来实现有效延伸，通过云计算模式可以支撑具有业务一致性的物联网集约运营。
3.1 物联网技术在智慧城市中的应用
物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络衍生，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知、识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。物联网的网络架构可以分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层对物理世界感知、识别并控制。网络层实现信息的传递。应用层在对信息计算和处理的基础上实现在各行业的应用。物联网的关键技术包括传感与RFID融合技术、识别与环境感知技术、物联网节点及网关技术、物联网通信与频管技术、物联网接入与组网技术、物联网软件与算法、物联网交互与控制、物联网计算与服务等。
物联网的应用渗透智慧城市的方方面面，可以为智慧城市信息系统的感知和控制提供全面支持。这些应用概括起来有：（1）工业，如生产过程控制、供应链管理、能耗控制等。（2）农业，如农作物精细灌溉、生长环境监测、农产品流通追溯等。（3）商业，如自动贩卖机、POS终端等。（4）金融服务，如“金卡工程”、二代身份证等。（5）交通，如交通流量监控、交通信号控制、电子收费、定位导航、车辆状况诊断等。（6）电力，如智能变电站、智能用电、配电自动化等。（7）医疗卫生，如远程诊断、医疗废物监控等。（8）教育，如图书信息推送、远程教育等。（9）家居，如门禁、安防、电气设备远程控制等。（10）环境，如有害物质监测、气候环境监测等。
3.2 云计算技术在智慧城市中的应用
社会经济和信息化大发展，尤其是移动互联网和物联网应用的发展，提出了对海量信息的处理与低成本、普适化、智能化应用的需求。云计算因这些需求快速发展，获得了显著的商业成功。云计算是一种新的计算方法和商业模式，即通过虚拟化、分布式存储和并行计算以及宽带网络等技术，按照“即插即用”的方式，自助管理计算、存储等资源能力，形成高效、弹性的公共信息处理资源，使用者通过公众通信网络，以按需分配的服务形式，获得动态可扩展信息处理能力和应用服务。如果从计算效用的角度来看，云计算通过虚拟化技术形成可管理的弹性的资源池，充分提升机群的CPU和存储的利用率，又通过分布式存储技术和并行计算技术，充分利用机群并行处理的强大计算能力和快速响应能力，并通过中间件层对上层应用透明。构建智慧城市一体化智能控制服务平台，需要处理对城市各方面的生活、生产活动以及环境的感知数据，运用统计学、机器学习、专家系统和自动规划等多种方法，从原始数据中挖掘相关信息，提炼出信息中蕴涵的知识，发现规律，提供智能的城市管理、控制和服务。对海量信息的快速处理和智能挖掘需要巨大的存储能力和计算能力，云计算的海量数据分布式存储和并行处理能力为实现人工智能提供了重要的途径。
4 智慧城市信息系统的总体框架
智慧城市的总体框架，包括物联网感知和控制层、云计算数据中心、数字化平台、管理中心和应用五个层次。
（1）普遍部署的物联网感知终端对城市系统和环境进行感知与采集，通过宽带通信网络对感知信息进行传送；（2）在云计算数据中心对信息进行汇聚、提取和处理；（3）在数字化平台实现行业集成的应用接口整合；（4）通过业务管理平台实现用户、业务、数据、安全、认证、授权和计费等管理功能；（5）最后实现各行业的应用服务。另外，标准、法规的完善和全局的统筹规范有利于保障整个信息系统的管理和控制，保证智慧城市的建设和运营，使系统真正具有智能运营、交付和服务能力。
5 智慧城市信息系统的网络拓扑
智慧城市信息系统是智能的开放的系统，其网络拓扑以城市数据中心为核心，以物联网终端为触角，由内而外分为六层。
（1）城市数据中心包括网络数据中心、业务数据中心和用户数据中心，共同构成城市数据系统。各种终端、传感器和网络捕获的多种信息元数据汇集到城市数据中心，利用云计算分布式数据存储和并行计算技术支撑专家系统、机器学习和自动规划，对数据进行分析和处理，对网络、业务、终端提供协同和智能的一致性控制、服务和管理支撑，从而构建城市级的人工智能系统，使管理、控制和服务具有智能的特性。（2）云存储、云计算和云网络设备构成的云资源系统为城市信息系统提供云计算的能力，使其具有强大的计算能力与共享服务能力。其中，云交换机和云路由器是一种新型可编程、可虚拟化、自适应和智能调度与资源共享构成的精简架构，即智能交换机和智能路由器，可以支持各种协议，实现接入普适化和控制智能化。（3）能力引擎系统提供资源和支撑能力的开放使用。其中，数据分析能力基于特定的计算规则，对结构化数据和非结构化数据进行计算处理，以期从海量信息中得到规律性的认识。（4）智能接入网关将传感器终端接入云中，屏蔽不同传感器终端的差异，进行不同终端接入的智能适配，实现统一接入。由于各种终端拥有的资源不同且动态变化，需要智能接入网关层进行自动发现识别和智能适配。（5）终端指感知和控制，以及应用服务获取的末端设备，广义的包括PC、手机、传感器、云终端以及各类具有计算与通信能力的设备（如：相机、电视机、播放器、冰箱、空调、洗衣机等）。
6 智慧城市发展建议
智慧城市的建设和发展需要现代信息通信技术支撑，需坚持开放合作与自主创新相结合，突破海量数据处理、智能终端系统、智慧化产业支撑平台等关键技术。
另一方面，也需要依靠政府和行业主管部门制定发展规划和扶持政策以大力推进智慧城市建设，从而构建良好的产业发展环境和配套措施，建设宽带、普遍部署的通信基础网络。同时，需要推动跨行业联合制定统一的标准体系研究，实现通信、数据、信息、应用、服务的协同。此外，还需要通过立法和监管，实现数据共享，提高信息管理水平，建立数据的隐私保护和信息安全管理机制。有了以上四个方面的共同保障，才具备打造一流的智慧城市服务环境，汇聚规模化的产业集群，实现规模经济和现代服务的条件。
参考文献
[1] 邹佳佳，马永俊.智慧城市内涵与智慧城市建设[J].无线互联科技，2012（4）：69-71.
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【关键词】 NB-IoT 物联网智慧小区
前言：
目前建设的大多数智慧小区，都是只完成了部分单独智能化的系统，如小区安防系统，小区门禁系统、物业管理系统、智能家居系统等，但是这些系统的智能化建设只是局部封闭的独立系统，众多系统各自为政，各厂家的产品缺乏统一规划，造成后期与其它系统的对接难度高，无法做到资源与业务全面整合。在此基础上建设的智慧小区系统扩展性差，系统之间无法实现交互，并不能算是真正意义上的智慧小区。本文探讨如何运用先进的NB-IoT物联网、云计算、大数据技术，建立起沟通小区内部居民与居民、居民与物业中心、居民与外部社会等多重综合信息交互平台，打造出安全、舒适、高效、节能的生活环境和具有可持续发展能力的现代智能化住宅小区。
一、NB-IoT技术概念及特点
基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things， NB-IoT）是一种物联网实现技术，同蓝牙、WIFI、ZigBee一样，属于物联网的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级[1]。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（LPWA）[2]。NB-IoT具备四大特点：
一是海量连接，NB-IoT单扇区支持5万个连接，是传统接入数的50-100倍；
二是深度覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍，预期能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方；
三是低功耗，NB-IoT终端模块的电池待机时间可长达10年；
四是低成本，NB-IoT模块的成本低于2G模块的成本，大规模应用后预期可到10元以内。
二、NB-IoT应用背景
移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上，相比蓝牙、WIFI、ZigBee等短距离通信技术，移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性，能够带来更加丰富的应用场景，将成为物联网的主要连接技术。
2016年6月16号， NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄带蜂窝物联网）作为3GPP R13一项重要课题，其对应的3GPP协议相关内容获得了RAN全会批准，正式宣告了这项受无线产业广泛支持的NB-IoT标准核心协议历经2年多的研究终于全部完成。
2016年7月15日，中国电信开始启动800M LTE 4G网络建设，这是国内第一张低频LTE网络，并且将在2017年上半年实现全网覆盖，为NB-IoT物联网技术的应用奠定了良好的网络基础。
因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，使其可以广泛应用于多种应用场景，如智慧城市、智慧交通、智慧物流、车联网、智慧医疗、智慧工业、智慧农业、智慧家庭、智慧教育、智慧小区等。
三、NB-IoT在智慧小区应用实现方法
3.1智慧小区应用场景设计
针对智慧小区应用，需要制定相关完整的场景体验和场景智能解决方案，给用户提供一整套智能组合产品解决方案而不仅仅是一个个单独的智能产品。目前在智慧小区里面的应用场景有：
公共安全防范：小区安防系统（视频监控、红外探测、电子巡更等）、出入口管理系统（人员出入管理、车辆出入管理及车位管理、可视对讲、电梯智能控制、智能信报箱等），居民报警系统（门窗入侵报警、紧急报警按钮、煤气泄露报警、烟感报警、漏电报警、漏水报警等），应用现代化综合安全防范技术，建立小区全面的安全防范体系。
物业管理系统（公共信息和互动系统、远程抄表、智能井盖、智能路灯、给排水监测、地库送排风监测、电梯监测等），通过嵌入各种信息化手段，提升了物业公司的管理水平，为物业工作人员和居民之间提供全方位的沟通手段，搭建即时、畅通的互动桥梁，达到了提高物业服务水准，降低物业管理成本的目的。
智能家居系统（电子门锁、灯控及调光、空调、窗帘、音响、智能净水、智能空净、灌溉、健康监控、智能网关等），使居民的家居生活智能化、人性化、安全、方便、快捷，享受高贵、舒适的环境。
目前已有一些厂家实现了在产品出厂时预置NB-IoT通讯模块（如三川智慧、宁波水表厂生产的物联网水表、百富科技生产的移动POS机等），这些已经预置NB-IoT通讯模块的产品可直接接入NB-IoT网络中，其它产品则需要进行NB-IoT通讯模块的升级改造，实现对以上场景中所需底层数据的深度覆盖和海量采集。
3.2智慧小区公众服务云平台设计
为实现智慧小区建设的终极目标，需要构建部署智慧小区公众服务云平台，它是为智慧小区其它系统相关应用的建设提供基础性的软硬件平台。使用云计算模式进行平台搭建并提供服务，采用标准开放的平台接口，完成小区内多个系统集中建设与维护，实现数据统一存储，节省用户软硬件平台投资。在智慧小区公众服务云平台上统一对各个系统的数据进行处理和交互，之后再利用大数据和人工智能的技术定制和优化用户体验。以大数据为核心，实现小区内各个系统信息分析和联动的需求，同时采用多级权限管理，为物业提供物业统一管理服务系统应用，为居民提供智慧小区APP应用。
智慧小区公众服务云平台是为广大小区居民提供全方位、立体式生活服务的平台。平台聚焦小区物业、小区商圈、居民互动、居家养老等服务，通过信息化技术手段整合社会力量，组织公共资源，提供小区公众服务，最终实现为居民提供更优质的信息化服务。
平台支持平滑扩展，可根据客户需求和资金投入预算，分阶段部署，平滑扩容升级。提供与城市其它公共信息平台对接的接口，实现对政府部门、相关系统、各类数据信息资源的横向互联与纵向互通，拓展数据交换共享服务，例如⑿∏的公共信息和互动系统与政府的政务服务系统对接、小区的电梯监测系统与安检部门系统对接、小区的安防系统与公安部门系统对接、小区的居民健康大数据与城市医疗系统对接等，全面提升政府管理水平、物业公司的服务质量和居民的生活质量。
3.3智慧小区公众服务云平台系统安全保障
NB-IoT使用专门的号码段以及专用的物联网专网，可得到电信级的QoS服务质量保证、网络安全、电信级计费、大数据服务保障。电信运营商提供感知层、网络层、应用层的全面安全防护，解决了物业公司系统运行维护的后顾之忧，物业公司可腾出精力更加专注于为居民服务，居民也可尽享全面安全无忧的智慧生活。
四、结束语
综上所述，使用NB-IoT物联网技术将建设安全、舒适的小区环境；建立高效、科学、便利的物业管理体系；提供方便、快捷、经济的信息通讯服务；打造温馨、舒适、便利、科学和数字化视听一体化的现代智能家居环境系统，避免了重复投资，满足了政府、物业公司、居民等多方的需求。
参 考 文 献
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【关键词】智慧城市物联网云计算
1 城市信息化的发展趋势
信息化时代瞬息万变，移动互联网、物联网、云计算技术方兴未艾，其增长速度超出人们的想像。互联网应用从只能读取内容的Web 1.0时展到人们可以参与共享内容的Web 2.0时代，再到现在已悄然迈进的智能化的Web 3.0时代；管理信息化应用从关注组织内部事务处理到关注组织内部工作流程，又在向组织内外协同处理的诉求发展。人们的信息化生活、生产活动逐渐从封闭、单一走向开放、智能，正迈向协同处理、信息智能的时代。
城市作为人们生活和生产的载体，将无可避免地与信息产业技术发展趋势相结合，从而衍生出具备智能的城市级信息系统。智慧城市信息系统作为信息产业新技术融合的产物，将控制和协同城市居民的生活和生产活动，使之更加便捷、高效、安全、和谐。
可以将城市比作一个有机的生物体，而将其信息系统比作生物体的神经系统。高等生物的神经末梢感受体内、体外环境的信息，通过周围神经传递到中枢神经进行整合加工，再经周围神经控制、协调生物体内部各系统的功能以及生物体和外部环境的平衡。物联网感知和控制终端是智慧城市的神经未梢，宽带通信基础网络构成周围神经系统，而云计算数据中心作为城市智慧的大脑，三者共同构成智慧城市信息系统，以协调城市这个庞大的生物体各系统的运转，以及城市和自然环境的平衡。城市将愈发依赖于这种高度互联、高度协同的智慧的信息系统。
本文首先分析智慧城市的概念和关键能力，提出由物联网和云计算等技术支撑的智慧城市信息系统的总体框架，进而探讨智慧城市信息系统的网络拓扑，最后就建设智慧城市给出技术发展和政策环境等方面的建议。
2 智慧城市的概念和关键能力
智慧城市是以智慧技术、智慧产业、智慧人文、智慧服务、智慧管理、智慧生活为特征的城市发展新模式，是信息化向更高阶段发展的表现，具有以更强的集中智慧发现问题、解决问题的能力，因而具有更强的创新发展能力。
我们认为，智慧城市是物联网行业应用的综合性集成，并通过感知数据的统一集中管理、海量信息的智能化处理，形成面向城市管理、控制与服务的应用模式。其建设和发展目标是围绕城市的可持续发展，提供全面感知的、有效控制的高效管理和优良服务。
智慧城市应具备以下三个信息化关键能力：
(1)信息的全面感知能力
城市中布有大量的感知终端，通过传感器网络，在运行、服务中捕获到人们生活、生产以及城市环境的多种信息元数据。
(2)海量的数据处理能力
具备海量的跨部门、跨行业异构数据的存储能力，能够对海量异构数据进行高效分析、计算和处理的能力，并且能够构建基于数据分析和知识管理的智能应用能力。
(3)智能的管理服务能力
在形成支撑智慧城市的行业智能应用的基础上，建立面向服务的智慧城市综合应用的统一公共管理平台，为居民生活和各行业生产提供普适的、智能的应用与服务。
3 物联网和云计算技术
智慧城市信息系统是一个面向城市管理、控制与服务的体系，它统一集中各行业数据与信息资源，为跨部门、跨行业建立协同处理和智能控制平台，如图1所示。对智慧城市关键能力的分析可以看到，物联网和云计算能够为构建智慧城市信息系统提供技术支撑，它们在宽带通信基础网络的支撑下构成智慧城市信息系统的信息感知端和信息处理端。一方面，物联网渗透入各行业，提供全面的城市感知和控制网络。另一方面，云计算数据中心提供面向各个物联网行业应用的集成，面向用户和终端提供整体的智慧城市应用服务平台。两者之间由普遍覆盖的宽带通信网络在平台与终端之间提供网络环境支撑。云计算构架在宽带通信网之上，物联网将主要依赖宽带通信网来实现有效延伸，通过云计算模式可以支撑具有业务一致性的物联网集约运营。
物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络衍生，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知、识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。
物联网的网络架构可以分为三层：感知层、网络层和应用层，如图2所示。感知层对物理世界感知、识别并控制。网络层实现信息的传递。应用层在对信息计算和处理的基础上实现在各行业的应用。
物联网的关键技术包括传感与RFID融合技术、识别与环境感知技术、物联网节点及网关技术、物联网通信与频管技术、物联网接入与组网技术、物联网软件与算法、物联网交互与控制、物联网计算与服务等。
物联网的应用渗透智慧城市的方方面面，可以为智慧城市信息系统的感知和控制提供全面支持。这些应用概括起来有：
(1)工业，如生产过程控制、供应链管理、能耗控制等。
(2)农业，如农作物精细灌溉、生长环境监测、农产品流通追溯等。
(3)商业，如自动贩卖机、POS终端等。
(4)金融服务，如“金卡工程”、二代身份证等。
(5)交通，如交通流量监控、交通信号控制、电子收费、定位导航、车辆状况诊断等。
(6)电力，如智能变电站、智能用电、配电自动化等。
(7)医疗卫生，如远程诊断、医疗废物监控等。
(8)教育，如图书信息推送、远程教育等。
(9)家居，如门禁、安防、电气设备远程控制等。
(10)环境，如有害物质监测、气候环境监测等。
目前物联网的发展存在“信息孤岛”现象，其在各个行业、各个小地域的应用互相隔离，不能形成城市范围的一体化协作平台。究其原因除，社会经济层次上的困难外，主要是标准化程度较低，缺乏统一的中间件接口，以及各部门、各行业应用融合所带来的海量信息存储和计算的压力，而云计算技术为后者提供了很好的解决方案。
3.2云计算技术在智慧城市申的应用
社会经济和信息化大发展，尤其是移动互联网和物联网应用的发展，提出了对海量信息的处理与低成本、普适化、智能化应用的需求。云计算因这些需求快速发展，获得了显著的商业成功。
云计算是一种新的计算方法和商业模式，即通过虚拟化、分布式存储和并行计算以及宽带网络等技术，按照“即插即用”的方式，白助管理计算、存储等资源能力，形成高效、弹性的公共信息处理资源，使用者通过公众通信网络，以按需分配的服务形式，获得动态可扩展信息处理能力和应用服务。
如果从计算效用的角度来看，云计算通过虚拟化技术形 成可管理的弹性的资源池，充分提升机群的CPu和存储的利用率，又通过分布式存储技术和并行计算技术，充分利用机群并行处理的强大计算能力和快速响应能力，并通过中间件层对上层应用透明。
构建智慧城市一体化智能控制服务平台，需要处理对城市各方面的生活、生产活动以及环境的感知数据，运用统计学、机器学习、专家系统和自动规划等多种方法，从原始数据中挖掘相关信息，提炼出信息中蕴涵的知识，发现规律，提供智能的城市管理、控制和服务。对海量信息的快速处理和智能挖掘需要巨大的存储能力和计算能力，云计算的海量数据分布式存储和并行处理能力为实现人工智能提供了重要的途径。
云计算模式在显著提高资源利用率的同时，降低了对用户终端的要求。往往一个采用嵌入式芯片的终端就能承担起用户终端的功能，用户可以通过简单的终端来获得服务器端强大的计算、存储和应用程序资源。因此，云端高性能计算的支持可以降低传感器终端的复杂性，减少终端功耗，简化终端计算系统的软件结构，使复杂的协同、上下文感知、自适应策略等功能放在云中实现，从而使终端的智能能够得到显著提高。
4 智慧城市信息系统的总体框架
智慧城市的总体框架如图3所示，包括物联网感知和控制层，云计算数据中心、数字化平台、管理中心和应用五个层次。
(1)普遍部署的物联网感知终端对城市系统和环境进行感知与采集，通过宽带通信网络对感知信息进行传迭；
(2)在云计算数据中心对信息进行汇聚、提取和处理；
(3)在数字化平台实现行业集成的应用接口整合；
(4)通过业务管理平台实现用户、业务、数据、安全、认证、授权和计费等管理功能；
(5)最后实现各行业的应用服务。
另外，标准、法规的完善和全局的统筹规范有利于保障整个信息系统的管理和控制，保证智慧城市的建设和运营，使系统真正具有智能运营、交付和服务能力。
5 智慧城市信息系统的网络拓扑
智慧城市信息系统是智能的开放的系统，其网络拓扑如图4所示，以城市数据中心为核心，以物联网终端为触角，由内而外分为六层。
(1)城市数据中心包括网络数据中心、业务数据中心和用户数据中心，共同构成城市数据系统。各种终端、传感器和网络捕获的多种信息元数据汇集到城市数据中心，利用云计算分布式数据存储和并行计算技术支撑专家系统、机器学习和自动规划，对数据进行分析和处理，对网络、业务、终端提供协同和智能的一致性控制、服务和管理支撑，从而构建城市级的人工智能系统，使管理、控制和服务具有智能的特性。
(2)云存储、云计算和云网络设备构成的云资源系统为城市信息系统提供云计算的能力，使其具有强大的计算能力与共享服务能力。其中，云交换机和云路由器是一种新型可编程、可虚拟化、自适应和智能调度与资源共享构成的精简架构，即智能交换机和智能路由器，可以支持各种协议，实现接入普适化和控制智能化。
(3)能力引擎系统提供资源和支撑能力的开放使用。其中，数据分析能力基于特定的计算规则，对结构化数据和非结构化数据进行计算处理，以期从海量信息中得到规律性的认识；事务处理包括基于工作流的业务流程和管理流程实现过程；业务控制根据预先设定的规则，对网络组织、业务控制、应用适配、服务交付等进行策略管控；智能分发能力指在免打扰或无察觉的状态下，基于对象的感知状态信息、感知对象的实时需求，动态提供服务与控制行为，向对象提供透明访问方式的个性化、智能化服务。
(4)资源控制节点基于分布式架构技术，屏蔽系统内部复杂的物理和逻辑结构，实现自适应负载均衡能力、带宽汇聚能力、分布式存储能力、动态资源调度能力，实现不同业务与不同能力引擎的适配，形成自动智能调度，可动态管理网络中云计算、云存储资源及各种能力引擎服务器；可根据访问对象的地理位置、服务需求，并考虑负载均衡、成本效益等因素，动态智能地分配最合理的服务资源给对象。
(5)智能接入网关将传感器终端接入云中，屏蔽不同传感器终端的差异，进行不同终端接入的智能适配，实现统一接入。由于各种终端拥有的资源不同且动态变化，需要智能接入网关层进行自动发现识别和智能适配。
(6)终端指感知和控制，以及应用服务获取的末端设备，广义的包括PC、手机、传感器、云终端以及各类具有计算与通信能力的设备(如：相机、电视机、播放器、冰箱、空调、洗衣机等)。
网络智慧生活应用范文4
【关键词】智慧校园 高校校园网络 网络安全
【中图分类号】G647 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）04-0049-01
一 智慧校园的现状
1.智慧校园及其特征
浙江大学在2010年信息化“十二五”规划中，曾经提出建设一个令人激动的“智慧校园”，这个智慧校园蓝图描绘的是：无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。简言之，就是一个安全、稳定、环保、节能的校园。
数字化校园正在慢慢改变着校园传统的教学、学习、生活方式和服务管理模式，智慧校园在此基础上，将更利于师生的发展。总的来说智慧校园具有以下特点：（1）智能化的监控与管理。以校园网络技术为支撑，各个教室及重要的地方均安装摄像头，可将发生的意外情况采集，发送到监控管理终端，最后采集的视频可提供一定的管理凭证。（2）信息服务宽广。众多学校覆盖的校园网或者CMCC，使师生走在哪里都能连上无线，随时随地上网学习、娱乐、工作，丰富了师生的生活。
2.高校智慧校园建设基本状况
目前，国内清华大学、华中理工学院、南京邮电学院、浙江大学等高校已启动了智慧校园的规划与建设。在数字化校园的基础上，通过与地理信息系统、物联网智能安全监控系统进行整合，实施智慧校园的建设，但还有许多高校因缺乏资金技术支撑及实践经验积累、深度挖掘不够等原因，并没有真正开展智慧校园建设。校园地理信息系统、物联网技术智能监控系统在高校的应用也还处于研究探索阶段。
二 校园网络安全问题
1.物理安全问题
物理安全是整个网络系统安全的根本。物理安全的问题主要包括：地震、水灾、火灾、雷击等自然灾害；硬件设施故障；人为操作失误；设备被盗、被毁或超负荷运转；线路盗用等。在建设成数字化校园时，电脑硬盘已经消耗了许多内存空间，再源源不断地输入新的信息，电脑及其他设备超负荷运转，如有时电脑会出现卡机的现象。
2.操作系统问题
操作系统存在的问题：（1）操作者不能及时地发现问题，遇到问题时只能被动处理；（2）使用者没有相应的安全保护意识，随意浏览网页下载东西，高校校园网络主要是为在校大学生提供服务，而学生在上网的时候非常容易出现一些网络潜在威胁。在这样的大背景下，一些携带木马或病毒的资源被学生浏览或下载之后就会在高校校园网络迅速传播，从而威胁到网络的安全。此外，当前大部分高校大学生缺少网络安全防范方面的认知，也是导致高校网络安全问题的关键隐患之一。
3.网络安全问题
第一，过度依赖一些单一的网络安全软件。有些信息可能会在校园网络内部传送中外泄，造成信息丢失，这是由于内部网络的不安全性造成的。这样管理者就不能及时地找到问题根源，从而无法实现内部网络的安全保障。
第二，操作系统漏洞利用、拒绝服务、身份假冒、密码猜测和恶意代码、病毒、黑客、非法入侵、带宽滥用等。
三 校园网络安全设计
1.物理安全设计
防盗、防毁、防电磁干扰、防电磁信息泄漏等，做好一切防护工作。设置机房适当的温度、湿度，做好清洁工作。
2.管理制度设计
设计有：（1）聘请专业人员操作、维护；（2）注重对管理人员的培训，学校可以在教师队伍中培养一批愿意兼职的网络管理人员，可以定期对教师培训；（3）缺乏有效的预警机制。国内互联网非常复杂，高校网络的威胁一直存在。因此，建设有针对性的安全应急策略，才可以在第一时间从容地解决突发的安全状况。与此同时，高校中重要的资料必须进行备份并且加密，防止校园网络遭受攻击丢失重要资料。
3.网络安全设计
首先，操作系统层安全设计。针对各种身份认证、访问控制、系统漏洞等问题，要设置账户级安全口令；对操作系统的安全配置问题、对操作系统的病毒威胁，我们要有主动的安全防护意识。其次，应用层安全设计。应用层安全是指应用系统安全可靠地运行。应用层安全主要包括应用系统访问控制安全、应用系统数据传输安全。最后，网络层安全设计。利用防火墙进行边界隔离与访问控制，利用入侵检测在防火墙边界隔离的基础上，进一步对数据进行全面的检测与分析，发现潜在的攻击行为，从而完善校园网络安全的预警机制。
四 结束语
综上所述，走在探索的道路上，寻求最佳的高校智慧校园网络安全的设计，为智慧校园的建设打下一个良好的基础，或许以后高校拼的就是网络，比的就是网络后台，及时更新网络，加大投资力度，培养管理人员与各级用户的安全保护意识，高校智慧校园网络应用系统的设计要求建立数据中心，完善数据备份，加强日志审计。加强网络安全设计方面的研究，加强防火墙以及一些其他网络安全设备（360，QQ管家）的维护应用。各大高校也要注意相应规章制度的建设，大家一起遵守、一起维护，才能减少不必要的问题产生，为我们带来更多的方便与安全。
参考文献
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随着计算机网络技术的发展，物联网技术逐渐被应用在社会生活的各个领域中，以物联网技术为基础的智慧社区就是应用物联网技术的典型案例，通过构建该智能社区，改变了社区居民传统的生活方式，同时也改变了社区的管理方式和服务方式，能够为社区居民提供多样性的、智能化的综合社区服务，是物联网技术发展和进步的体现。本文将对智慧社区的系统架构以及云系统平台进行分析，为实现以物联网技术为基础的智能社区提供思路和帮助。
【关键词】物联网技术 智慧社区 应用系统
社区是居民生活的基本单元，也是城市人口管理的重要模式，同时社区也是城市经济发展成熟的表现。由于受到多种因素的影响作用，目前我国城市的社区建设中还面临着一系列的问题，例如社区的兼容性和互联性较差，相关技术及产品的应用率低等，因此我国城市社区仍然未能实现全面的智能化，这与城市经济发展水平是不相协调的，无法满足城市居民的生活需求，因此构建以物联网技术为基础的智慧社区有利于提高城市社区居民的生活水平，具有重要的社会意义。
1 以物联网技术为基础的智慧社区
1.1 智慧社区的系统架构
根据智慧社区中物联网技术应用的不同特点，可以将智慧社区的系统架构分为设备层、应用层以及增值服务层。其中设备层就是由社区内部的相关电气设备以及智能化的家居系统中的电气设备所构成的，包括家庭安全防御设备、社区照明设备、社区摄像头、报警设备、可视化对讲设备、家庭智能终端以及社区停车场的相关管理设备等；而应用层主要包括智能家居及智慧社区两个不同的系统；而社区的增值系统可以是社区的物业，也可以是专门的服务提供商。
1.2 智慧社区的云系统
通过构建智慧社区的云计算平台，能够为社区服务与管理提供计算以及数据存储等功能，因此可以在很大程度上提高社^管理的智慧化程度。云系统的服务重点是为智慧社区中各个不同的子系统进行相应的技术支撑，同时也是提供数据的来源。云系统计算平台能够为智慧社区中的智能家居系统、智慧商务系统以及智慧养老和智慧安全防护系统等提供有效的云计算服务。
2 以物联网技术为基础的智慧社区应用层
2.1 智慧家居的管理平台
智慧社区中的智能家居的管理平台主要是以社区中的家庭作为管理单位，将居民住宅作为平台，通过应用相关的物联网技术实现了家居生活中的相关设备以物联网技术的有效结合，进而实现了全面的信息交换，可以帮助社区居民更科学合理的进行时间安排与规划，同时还能够实现能源的节约利用，在对病人的照顾中也可以发挥巨大的作用，实现的全面化的智能安全防护。智能家居的管理平台当中主要由家居的安全防护系统、家庭医疗服务系统和智能化家电平台所构成。
2.2 社区的物联网管理平台
社区的物联网管理平台是在智慧家居系统的基础上进行扩展的结果，能够为社区居民提供更全面的社区服务，满足社区居民的不同生活需求。
2.2.1 一卡通系统
该系统功能的发挥以社区家庭中现有的宽带网络为依托，同时将小区中的门禁系统或者小区中停车场系统的RFID卡作为载体，实现了社区运营、管理与服务的一卡通。社区居民持有该卡能够享受到社区的各项智能化服务，例如社区中的相关物业服务、社区中的增值服务以及相关加盟商的会员服务等，极大的方便了社区居民的生活。
2.2.2 智能安全防护系统
该防护系统中包括了电子巡查功能、视频监控系统、智能门禁系统以及智能防盗报警系统等，可以实现对社区居民的全方位安全防护，进而为城市社区居民提供了一个非常安全和舒适的社区环境。该系统还能够同家居的安全防护系统相联系，当社区面临紧急情况时可以立即启动社区的应急系统，以最快的速度得到相关警力的支援，因此有效的维护了社区居民的安全。
2.2.3 社区智能医疗系统
该系统可以为社区居民建立以家庭为单位或者以个人为单位的健康电子档案、相应的电子病历等，并将以上信息纳入到数据库中，这样就能够为社区居民提供优质高效的智能化医疗卫生服务。同时将社区及家庭的医疗系统实施有效的结合，因此可以对社区的患者提供远程的病情监护，进而省去了患者奔波的环节，有效的提高了社区的医疗服务水平。
2.2.4 社区智能物业管理系统
该系统中将远程智能抄表系统、楼宇间对讲系统、报备与保修系统、社区停车场的管理系统以及来访客的管理系统等进行了有效的融合，因此可以为社区居民提供更全面的物业管理服务，不仅提高了物业服务的水平，同时还降低了物业管理人员的工作强度。
2.3 社区的网络服务平台
社区的网络服务平台建立在通信网络和宽带网络的基础之上，实现物业管理、政府机构以及社区居民之间的有效联系和信息沟通，实现了社区生活的智能化安全管理以及智能化办公，为社区居民提供了全方位的智能化服务。社区的网络服务平台当中将社区的物联网管理平台中的相关功能进行了融合与延伸，同时也为社区的商户提供了相关的智能化服务，有助于社区商户开展经营活动。
3 结语
本文以物联网技术为基础，构建了面向城市社区居民的智慧社区架构。智慧社区是计算机网络技术发展成熟并应用的必然趋势，也是未来城市社区的发展趋势，在智慧社区的建设过程中应该坚持以居民为中西，为社区居民提供智能化服务为目标，构建以物联网技术为依托的城市智慧社区，满足城市人民的生活需求，提高社区居民的生活水平，充分发挥物联网技术的作用。
参考文献
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[4]卢志俊，黄若函，周招洋.物联网技术在智能电网中的应用[J].电力系统通信，2015，09（17）：191-192
作者简介
樊雨微（1999-），女。现为陕西省西安中学学生。主要研究方向为环境污染治理。
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关键词 云计算；物联网；智慧校园
中图分类号：TP393 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）12-0050-03
智慧校园是数字校园发展的必然产物和阶段形态，而云计算（Cloud Computing）和物联网（The Internet of Things，IOT）这两个当前学术界、技术界的热点技术是相互联系、互为支撑的，二者对构建智慧校园发挥着重要作用，推进教育信息化的跨越发展。
1 云计算
狭义的云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义的云计算是指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务[1]。它是对并行计算、网格计算、分布式计算、效用计算、网络存储、虚拟化及负载均衡等技术的继承和发展。云计算的主要特征是虚拟化及对IaaS/PaaS/SaaS服务模式的创新。除此之外，云计算还有超大规模、高可靠性、通用性、可扩展性、按需服务等特征。其中提供资源的网络被称为“云”。随着云计算模式的逐渐发展和普及，学校、教育机构和个人的信息处理会逐渐迁移到云上，这将对校园网络应用带来积极的影响[2]。
2 物联网
2005年，国际电信联盟（ITU）在信息社会世界峰会上的《ITU互联网报告2005：物联网》正式提出并重新定义了“物联网”的概念，人们对物联网的认识也随着技术的发展不断完善。简而言之，“物联网”即物物相连的互联网。目前国内较为多见的定义为：物联网是指利用各种信息传感设备，如射频识别装置、红外传感器、全球定位系统、激光扫描等种种装置与互联网结合起来而形成一个巨大网络，其目的就是使所有物品都与网络连接在一起，使得识别和管理更加方便[3]。物联网通过传感技术、RFID、二维码技术、无线通信技术等信息感知技术将人与人之间的互联扩大到任何物品与物品之间的连通，成为今后“人、物、事”管理和流通的重要载体。
一般而言，物联网的体系架构包含3个层次：全面感知层、网络层、应用层。其中，感知层利用各种可用的感知手段实现物体动态的即时采集；网络层通过各种信息网络与互联网的融合将感知的信息实时、准确可靠地传递出去；应用层利用云计算等智能计算技术对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化控制，做出正确的决策，实现设备与人之间的交互[4]。物联网技术的核心特征是泛在的感知、互联互通与共享以及智能的服务[5]。
物联网以互联网为基础，其终端可以是任何物品。将物联网技术应用于校园的信息化建设，可以有效提高其可视化程度、管理效能及安全防卫水平等[6] ，推进智慧校园的进程。
3 云计算、物联网在智慧校园建设中的应用
3.1 智慧校园
2008年，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一理念。2009年，奥巴马对该理念进行了积极的导向，使“智慧地球”这一概念得到高度关注。许多学者积极地将智慧地球引申到智慧校园，不仅在理论研究方面多角度解读智慧校园的内涵，而且在实践方面进行了积极的探索。
1）理论层面。综合学者对智慧校园的解读，可以认为智慧校园应具有以下特征：环境全面感知、网络无缝互通、海量数据支撑、开放学习环境、师生个[7]。
2）实践层面以浙江大学和南京邮电大学为高校代表。浙江大学信息化“十二五”规划，提出建设一个“令人激动”的智慧校园，这种智慧校园支持无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活[8]。南京邮电大学完成了一个相对完整的智慧校园规划，认为智慧校园的核心特征主要反映在三个方面：一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务；二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域，实现互联和协作；三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口[5]。
智慧校园作为数字校园发展的必然趋势和高端形态，云计算、物联网技术将智慧校园的建设落到实处，推动教育信息化的发展。
3.2 云计算、物联网在智慧校园建设中的应用
“智慧校园”的建设要以服务学校、服务教学、服务社会为方向，以深化应用、优化服务为核心，以业务协同、资源整合、信息共享为主线，以打造统一、高效、智能的管理服务平台和信息服务平台为重点，在前期数字校园的建设与发展的基础上，以物联网和云计算平台为依托，全而提升校园信息化应用与服务水平[4]。
云计算服务平台的搭建是智慧校园的重要支撑，是智慧校园“智慧”的体现。云计算平台是支撑智慧校园的高集成、高效率、高智能的网络数据平台，是结合虚拟化技术，以借助网络为载体提供基础架构、平台、软件等服务为形式，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算模式[9]。在智慧校园的云计算模式中，用户的数据存储和应用软件的运行都是在互联网的大规模服务器集群即“云”上，并由云计算的服务提供商负责管理和维护这些数据的安全和程序的正常运行，用户可以随时随地通过互联网访问、存储和读取数据、使用软件等。云计算作为具有革命意义的第五代计算范式，它以分布式计算与服务架构为基础，将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户提供按需服务。因此，利用云计算技术并综合统一标准规范搭建云计算服务平台实现数据的集成与共享，是消除“信息孤岛”并避免形成新的新的“信息孤岛”的有效形式。
物联网技术为智慧校园提供了一个开放、互动、协作的智能化综合信息服务平台，使师生全面地感知教学资源，有效地采集信息，获得智慧化的学习、教学、管理和生活服务，将学校打造成感知的、服务性的、环保节能的、安全稳定的智慧型校园[10]。将物联网应用到智慧校园的建设中，实现校园中物理对象的互联互通，使真实空间与虚拟空间有机融合，这样不仅能增强学习环境的真实性，而且拓展学习空间。这种多领域跨区域的资源整合能提供一种泛在的智慧学习服务，大大缩短空间距离，充分利用以及共享资源。并且通过传感器获得对校园环境的全面感知，实时对物体进行控制并反馈相关的信息，增加互联的深度和广度，使校园管理科学化、智能化、人性化和智慧化。当然，学校、教育机构和个人的信息处理都将迁移到云上，而云计算服务平台则通过对海量的感知数据和信息进行分析和处理，使智慧成为可能。
总之，智慧校园通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理，它通过物联网实现校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通，海量信息在物联网平台聚合而产生新的信息，从而给广大师生提供智慧化的业务和服务模式[11]。
4 对智慧校园的思考
智慧校园的建设应该是分阶段、分步骤有前瞻性地进行，既要避免盲目推进，又要规避认为技术等不成熟而停滞不前的倾向。智慧校园是数字校园发展的必然形态，要理性对待云计算、物联网在智慧校园建设中的应用。目前智慧校园的建设尚处于探索阶段，因此也面临很多问题。
1）标准规范问题，既有宏观的智慧校园建设标准规范，也有细节的标准规范，如标准不同的传感器及电子标签作为感知手段所感知的信息数据格式是不同的，这就导致兼容性的问题，给管理和控制带来难题。因此要制定统一规范的数据格式标准，实现跨平台统一管理。
2）安全性、可靠性问题，智慧校园建设涉及基础设施、系统运行及信息数据的安全性、可靠性，尤其是信息数据的安全性问题。将资源存储在云端，这些资源就涉及第三方并对第三方是完全透明的，而且在智慧校园中通过全面感知的数据的处理过程有很多环节，服务系统的成熟度以及对无线通信的广泛使用，都增大了信息泄漏的可能。因此，在智慧校园的建设中要建立完善的安全保密系统。
3）系统整合问题。智慧校园是在数字校园的基础上建立的，因此在智慧校园的建设中要考虑与原有基础设施兼容的问题，避免对数字资源的重复开发和浪费。
智慧校园作为一种“新生事物”，目前还处于摸索阶段，但它代表着未来校园的建设理念，其前景是广阔的。
参考文献
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