基于物聯網的城市公共設施智能控制模型設計實現

熊楊婷

摘 要： 針對城市公共設施智能化程度低，控制模塊設計復雜的問題，設計一種基于物聯網的城市公共設施智能化模型。所設計的模型通過研究物聯網系統特點與結構，把城市需要改進的實際因素利用平臺模式的物聯網體系進行采集與運算，從而得到智能化優化方案并傳遞給系統終端用戶進行實現。實驗根據Linux仿真軟件和C語言模擬智慧城市畫面，將優化后的城市公共設施加入到原程序中，最終分析出所設計的系統有很高的運行度，控制精度較高。

關鍵詞： 物聯網； 公共設施； 智能化平臺模式； Linux仿真軟件

中圖分類號： TN711?34； TP391.4 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）24?0131?03

Abstract： For the low intelligent degree of the urban public facilities and the complicated design of the control module， an IoT?based intelligent model for urban public facilities was designed. By studying the characteristics and structure of the Internet of Things system， the designed model is used to acquire and calculate the actual factors needing to be improved in the city by means of Internet of Things system in platform mode， so as to get the intelligent optimization scheme， and transmit the scheme to the end user of the system for implementation. In the experiment， the image of the smart city is simulated on the basis of Linux simulation software and C language， and the optimized factors of the urban public facilities are added to the original program. The final analysis results show that the designed system has high running efficiency and high control precision.

Keywords： Internet of Things； public facility； intelligent platform mode； Linux simulation software

為了解決城市公共設施智能化低的問題，全世界已有非常多的城市正在使用城市公共設施智能化系統[1]。我國一線、二線城市也已經有了提升城市公交設施智能化的相關建議，爭取打造出高水平智慧城市。城市公共設施是智慧城市的首要優化對象，并在逐漸進行公共設施優化。智慧城市的建設是不同國家不同城市之間人文競爭的重要條件。智慧城市物聯網系統平臺非常龐大，所涉及到的技術也非常多，涵蓋了居民生活的方方面面。為此，設計一種基于物聯網的城市公共設施智能化模型。

1 基于物聯網的城市公共設施智能化設計研究

1.1 結合物聯網對于城市智能化的模型設計

根據物聯網的特點與基本結構，設計基于物聯網的城市公共設施智能化系統，建設智慧城市模型設計要求可分為以下三種：

（1） 基于物聯網產業進程的建設；

（2） 基于信息基礎設施建設為通常的建設；

（3） 基于社會應用為突破的建設。

模型可以表示為：

式中：和分別代表物聯網體系因數；代表城市特征空間的智能因子；和分別代表中相應的城市類間散度矩陣和類內散度矩陣；和分別代表城市維度空間數據樣本集合和網絡攻擊行為的特征屬性點。

考慮到互聯網在當代城市中的普遍應用性，物聯網對于設計城市公共設施智能化系統來說是極其重要的，基于物聯網產業進程的建設成為系統重點設計項目。智慧城市公共設施建設的關鍵技術包括：物聯網智能感應技術、計算機控制技術、數據存儲技術[2]，利用這些技術采集并整合物聯網系統中大量的城市公共設施數據，開發出利用物聯網來優化城市公共設施的智能化模型并提出設施優化與解決方案，其約束方程為：

該方案將結合各種物聯網應用來實現城市公共設施的智能模式，能夠切實解決城市智能化不全面等問題，進而幫助建設高等智慧城市，加快我國城市發展。

1.2 基于物聯網的城市公共設施智能化邏輯結構設計

基于物聯網的城市公共設施智能化邏輯結構，根據物聯網的運行方式設計出六大構架以對城市公共設施進行優化，基邏輯結構如圖1所示，它是一種平臺模式系統，包括識別層、網絡層、任務層、應用層、用戶交流層和標準以及安全準則層。物聯網基礎下的城市公共設施的特征向量集為：

式中：代表Rossle混沌系統參數迭代的平均長度需要滿足的約束條件；代表物聯網背景下城市問題造成的干擾；代表Rossle混沌系統的全局城市公共設施智能化信息特征向量。城市公共設施智能化控制模型為：

式中：代表物聯網的設備標記；代表引入松弛變量；代表高斯徑向基函數；代表資源利用最小化原則；代表帶約束的最小值；代表城市優化因子。做進一步調整，則：endprint

針對實際應用整合信息，設計出系統工作流程，如圖2所示，物聯網系統在城市公共設施智能化邏輯中的地位是處理端，包含進行數據的處理和識別。

識別層用來對城市公共設施的物聯網數據進行智能辨認、采集及實時控制，該層通過物聯網系統功能將真實城市連接到系統的網絡層和應用層。

網絡層由關鍵網絡節點和輸入節點組成，用來完成數據通信工作，收發識別層的真實城市并轉化為重要數據[3]，網絡層通常通過電信通道和互聯網傳遞，由于它提供至少3個匯合網絡端口，因此也可使用專門設立的特殊功能性網絡。

任務層通常進行物聯網數據整理，并基于物聯網數據建立智慧城市應用平臺，通常作用是對基礎任務進行數據運算與展示、電信傳播與宣傳、物聯網系統應用展示以及城市公共設施任務與優化實施。

應用層通常是對智慧城市中各行業給出的公共設施智能化方案進行應用，涵蓋以下三類：應急平臺即防應急指揮平臺，其應用廣電網，包含速傳消防平臺、速傳急救平臺以及城市穩定化平臺；數字化體系即數字化城管平臺，其應用互聯網，包含數字化交通平臺、數字化農業以及工業平臺等；自動化系統即重型企業自動化節能平臺，其應用電信網，包含自動化農業和自動化公共任務平臺。

用戶交流層是基于物聯網的城市公共設施智能化系統為任務對象提供的一個操作界面，任務對象可利用網絡、電話、應用軟件互傳、郵件等方式在用戶交流層中與系統和智慧城市進行溝通，還可以對異地登錄的任務對象進行身份驗證和相關權限約束。

標準以及安全準則層使用的技術規范通常包括結構規范、通信規范、需求規范、安全規范、應用規范以及信息規范等。不同類別規范的差別在于通信準則、端口準則、應用準則、模擬準則以及校對準則等約束方式的不同[4]。該平臺要求系統必須嚴格遵循國家現有的相關法律規定和相關行業規定，在這種前提下進行物聯網系統的開發，并進一步涉及城市公共設施智能化系統的參數設定。

1.3 平臺模式系統的設計

基于物聯網的城市公共設施智能化系統采用針對任務的平臺模式，平臺模式則采用物聯網系統結構進行設計，為具體的應用任務進行運算、設計、分配和應用等工作，平臺各層利用云計算函數關系進行交互，采取依次處理任務的方式來實現各層模塊的開發，賦予系統優異的拓展性能。平臺模式系統的特點如下：

（1） 可進行大量數據任務快速處理：平臺模式直接利用物聯網系統功能對大量數據進行處理，完成基于大量數據處理任務，包括數據接收與通信、信息匯總與快存、信息溝通與發布等。

（2） 擁有真實事物與互聯網實時溝通的能力：采用系統各層之間事先約束的技術規范與準則同各種物聯網終端器的應用軟件進行連接，利用應急系統、數字化體系、自動化系統來實現物聯網應用之間的融合。

（3） 具備數據實時互傳的能力：采取GPS定位、短信業務等居民在生活中普遍使用的互聯時代技術，進行系統功能的統計以及公共設施智能化方案的節點分配，將系統的實現復雜程度降至最低等級。

2 測試實驗

城市公共設施智能化設計是指通過現代化技術手段實現城市系統的優化運行，包括交通、運輸、安全系統、任務系統等信息的獲取，最終構建出一個智慧城市，來提高城市任務量、效率與承載量，以此減少城市建設和居民生活壓力。雖然對城市公共設施智能化系統的仿真研究有很多，但這些研究均有漏洞，往往僅對特定應用畫面進行重點解析，所得仿真實驗結果并不具有廣泛代表性。因此，本文的仿真實驗針對上述問題對城市公共設施智能化系統進行仿真模擬，取得智慧城市畫面應用模型，采用C語言編程軟件開發仿真模型，在所得到的模擬畫面中，選取針對城市公共設施智能化優化的畫面方案，進而對智慧城市建模技術的真實性和有效性進行驗證。本文使用Linux軟件進行智能仿真模擬的軟件實現，通常進行城市基礎設置中醫療系統、運輸系統、農業系統以及工業系統四種因素的驗證，分析相關因素運行度的公式表示如下：

式中：，分別表示城市公共設施建設優化前后的相關因素運行閾值（無單位）；是閾值時序。在式（8）的計算中，將本文所設計的基于物聯網的智能化系統與其他兩種傳統的城市公共設施建設系統進行對比，解析后所得到的結果如表1所示。表1中記錄了3個系統對4種城市公共設施因素的運行度數據，其中，本文系統對醫療系統運行度高達0.978，對運輸系統和農業系統的運行度為0.975，對工業系統的運行度為0.974，均為3個系統中的最高值，具有很好的真實性和有效性?；谏鐣脼橥黄频南到y各項運行度均低于0.802，真實性和有效性最差。

3 結 論

本文合理運用了物聯網技術對于城市公共設施進行智能化設計，打造出了一個全新的智慧城市。通過進行物聯網和智慧城市相關聯系的研究，本文系統很好地將兩者結合在一起，設計了一個基于物聯網系統功能的城市公共設施平臺模式與管理機制。通過實驗數據可以知道本文系統有非常高的真實性和有效性，可以幫助解決城市問題。

參考文獻

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[6] 邵云飛，呂煒.以電信運營商為主導的我國物聯網產業協同創新一體化研究[J].管理學報，2016，13（2）：239?247.endprint