基于物联网的城市公共设施智能控制模型设计实现
熊杨婷
摘 要： 针对城市公共设施智能化程度低，控制模块设计复杂的问题，设计一种基于物联网的城市公共设施智能化模型。所设计的模型通过研究物联网系统特点与结构，把城市需要改进的实际因素利用平台模式的物联网体系进行采集与运算，从而得到智能化优化方案并传递给系统终端用户进行实现。实验根据Linux仿真软件和C语言模拟智慧城市画面，将优化后的城市公共设施加入到原程序中，最终分析出所设计的系统有很高的运行度，控制精度较高。
关键词： 物联网； 公共设施； 智能化平台模式； Linux仿真软件
中图分类号： TN711?34； TP391.4 文献标识码： A 文章编号： 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
为了解决城市公共设施智能化低的问题，全世界已有非常多的城市正在使用城市公共设施智能化系统[1]。我国一线、二线城市也已经有了提升城市公交设施智能化的相关建议，争取打造出高水平智慧城市。城市公共设施是智慧城市的首要优化对象，并在逐渐进行公共设施优化。智慧城市的建设是不同国家不同城市之间人文竞争的重要条件。智慧城市物联网系统平台非常庞大，所涉及到的技术也非常多，涵盖了居民生活的方方面面。为此，设计一种基于物联网的城市公共设施智能化模型。
1 基于物联网的城市公共设施智能化设计研究
1.1 结合物联网对于城市智能化的模型设计
根据物联网的特点与基本结构，设计基于物联网的城市公共设施智能化系统，建设智慧城市模型设计要求可分为以下三种：
（1） 基于物联网产业进程的建设；
（2） 基于信息基础设施建设为通常的建设；
（3） 基于社会应用为突破的建设。
模型可以表示为：
式中：和分别代表物联网体系因数；代表城市特征空间的智能因子；和分别代表中相应的城市类间散度矩阵和类内散度矩阵；和分别代表城市维度空间数据样本集合和网络攻击行为的特征属性点。
考虑到互联网在当代城市中的普遍应用性，物联网对于设计城市公共设施智能化系统来说是极其重要的，基于物联网产业进程的建设成为系统重点设计项目。智慧城市公共设施建设的关键技术包括：物联网智能感应技术、计算机控制技术、数据存储技术[2]，利用这些技术采集并整合物联网系统中大量的城市公共设施数据，开发出利用物联网来优化城市公共设施的智能化模型并提出设施优化与解决方案，其约束方程为：
该方案将结合各种物联网应用来实现城市公共设施的智能模式，能够切实解决城市智能化不全面等问题，进而帮助建设高等智慧城市，加快我国城市发展。
1.2 基于物联网的城市公共设施智能化逻辑结构设计
基于物联网的城市公共设施智能化逻辑结构，根据物联网的运行方式设计出六大构架以对城市公共设施进行优化，基逻辑结构如图1所示，它是一种平台模式系统，包括识别层、网络层、任务层、应用层、用户交流层和标准以及安全准则层。物联网基础下的城市公共设施的特征向量集为：
式中：代表Rossle混沌系统参数迭代的平均长度需要满足的约束条件；代表物联网背景下城市问题造成的干扰；代表Rossle混沌系统的全局城市公共设施智能化信息特征向量。城市公共设施智能化控制模型为：
式中：代表物联网的设备标記；代表引入松弛变量；代表高斯径向基函数；代表资源利用最小化原则；代表带约束的最小值；代表城市优化因子。做进一步调整，则：
针对实际应用整合信息，设计出系统工作流程，如图2所示，物联网系统在城市公共设施智能化逻辑中的地位是处理端，包含进行数据的处理和识别。
识别层用来对城市公共设施的物联网数据进行智能辨认、采集及实时控制，该层通过物联网系统功能将真实城市连接到系统的网络层和应用层。
网络层由关键网络节点和输入节点组成，用来完成数据通信工作，收发识别层的真实城市并转化为重要数据[3]，网络层通常通过电信通道和互联网传递，由于它提供至少3个汇合网络端口，因此也可使用专门设立的特殊功能性网络。
任务层通常进行物联网数据整理，并基于物联网数据建立智慧城市应用平台，通常作用是对基础任务进行数据运算与展示、电信传播与宣传、物联网系统应用展示以及城市公共设施任务与优化实施。
应用层通常是对智慧城市中各行业给出的公共设施智能化方案进行应用，涵盖以下三类：应急平台即防应急指挥平台，其应用广电网，包含速传消防平台、速传急救平台以及城市稳定化平台；数字化体系即数字化城管平台，其应用互联网，包含数字化交通平台、数字化农业以及工业平台等；自动化系统即重型企业自动化节能平台，其应用电信网，包含自动化农业和自动化公共任务平台。
用户交流层是基于物联网的城市公共设施智能化系统为任务对象提供的一个操作界面，任务对象可利用网络、电话、应用软件互传、邮件等方式在用户交流层中与系统和智慧城市进行沟通，还可以对异地登录的任务对象进行身份验证和相关权限约束。
标准以及安全准则层使用的技术规范通常包括结构规范、通信规范、需求规范、安全规范、应用规范以及信息规范等。不同类别规范的差别在于通信准则、端口准则、应用准则、模拟准则以及校对准则等约束方式的不同[4]。该平台要求系统必须严格遵循国家现有的相关法律规定和相关行业规定，在这种前提下进行物联网系统的开发，并进一步涉及城市公共设施智能化系统的参数设定。
1.3 平台模式系统的设计
基于物联网的城市公共设施智能化系统采用针对任务的平台模式，平台模式则采用物联网系统结构进行设计，为具体的应用任务进行运算、设计、分配和应用等工作，平台各层利用云计算函数关系进行交互，采取依次处理任务的方式来实现各层模块的开发，赋予系统优异的拓展性能。平台模式系统的特点如下：
（1） 可进行大量数据任务快速处理：平台模式直接利用物联网系统功能对大量数据进行处理，完成基于大量数据处理任务，包括数据接收与通信、信息汇总与快存、信息沟通与发布等。
（2） 拥有真实事物与互联网实时沟通的能力：采用系统各层之间事先约束的技术规范与准则同各种物联网终端器的应用软件进行连接，利用应急系统、数字化体系、自动化系统来实现物联网应用之间的融合。
（3） 具备数据实时互传的能力：采取GPS定位、短信业务等居民在生活中普遍使用的互联时代技术，进行系统功能的统计以及公共设施智能化方案的节点分配，将系统的实现复杂程度降至最低等级。
2 测试实验
城市公共设施智能化设计是指通过现代化技术手段实现城市系统的优化运行，包括交通、运输、安全系统、任务系统等信息的获取，最终构建出一个智慧城市，来提高城市任务量、效率与承载量，以此减少城市建设和居民生活压力。虽然对城市公共设施智能化系统的仿真研究有很多，但这些研究均有漏洞，往往仅对特定应用画面进行重点解析，所得仿真实验结果并不具有广泛代表性。因此，本文的仿真实验针对上述问题对城市公共设施智能化系统进行仿真模拟，取得智慧城市画面应用模型，采用C语言编程软件开发仿真模型，在所得到的模拟画面中，选取针对城市公共设施智能化优化的画面方案，进而对智慧城市建模技术的真实性和有效性进行验证。本文使用Linux软件进行智能仿真模拟的软件实现，通常进行城市基础设置中医疗系统、运输系统、农业系统以及工业系统四种因素的验证，分析相关因素运行度的公式表示如下：
式中：，分别表示城市公共设施建设优化前后的相关因素运行阈值（无单位）；是阈值时序。在式（8）的计算中，将本文所设计的基于物联网的智能化系统与其他两种传统的城市公共设施建设系统进行对比，解析后所得到的结果如表1所示。表1中记录了3个系统对4种城市公共设施因素的运行度数据，其中，本文系统对医疗系统运行度高达0.978，对运输系统和农业系统的运行度为0.975，对工业系统的运行度为0.974，均为3个系统中的最高值，具有很好的真实性和有效性。基于社会应用为突破的系统各项运行度均低于0.802，真实性和有效性最差。
3 结 论
本文合理运用了物联网技术对于城市公共设施进行智能化设计，打造出了一个全新的智慧城市。通过进行物联网和智慧城市相关联系的研究，本文系统很好地将两者结合在一起，设计了一个基于物联网系统功能的城市公共设施平台模式与管理机制。通过实验数据可以知道本文系统有非常高的真实性和有效性，可以帮助解决城市问题。
参考文献
[1] 单娟.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].信息与电脑，2016（11）：26?27.
[2] 石东丽，谷跃辉.当前我国智慧城市建设中的问题与对策[J].科研，2015（5）：87.
[3] 高凡石.物联网技术对智慧城市建设影响研究[J].电视技术，2016，40（7）：45?48.
[4] 张溪，王伟，黄递全.面向智慧城市的物联网任务平台设计与应用[J].地理空间信息，2016，14（3）：13?14.
[5] 刘颖.物联网在农业中的应用及前景展望[J].信息与电脑：理论版，2016，6（6）：26.
[6] 邵云飛，吕炜.以电信运营商为主导的我国物联网产业协同创新一体化研究[J].管理学报，2016，13（2）：239?247.
摘 要： 针对城市公共设施智能化程度低，控制模块设计复杂的问题，设计一种基于物联网的城市公共设施智能化模型。所设计的模型通过研究物联网系统特点与结构，把城市需要改进的实际因素利用平台模式的物联网体系进行采集与运算，从而得到智能化优化方案并传递给系统终端用户进行实现。实验根据Linux仿真软件和C语言模拟智慧城市画面，将优化后的城市公共设施加入到原程序中，最终分析出所设计的系统有很高的运行度，控制精度较高。
关键词： 物联网； 公共设施； 智能化平台模式； Linux仿真软件
中图分类号： TN711?34； TP391.4 文献标识码： A 文章编号： 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
为了解决城市公共设施智能化低的问题，全世界已有非常多的城市正在使用城市公共设施智能化系统[1]。我国一线、二线城市也已经有了提升城市公交设施智能化的相关建议，争取打造出高水平智慧城市。城市公共设施是智慧城市的首要优化对象，并在逐渐进行公共设施优化。智慧城市的建设是不同国家不同城市之间人文竞争的重要条件。智慧城市物联网系统平台非常庞大，所涉及到的技术也非常多，涵盖了居民生活的方方面面。为此，设计一种基于物联网的城市公共设施智能化模型。
1 基于物联网的城市公共设施智能化设计研究
1.1 结合物联网对于城市智能化的模型设计
根据物联网的特点与基本结构，设计基于物联网的城市公共设施智能化系统，建设智慧城市模型设计要求可分为以下三种：
（1） 基于物联网产业进程的建设；
（2） 基于信息基础设施建设为通常的建设；
（3） 基于社会应用为突破的建设。
模型可以表示为：
式中：和分别代表物联网体系因数；代表城市特征空间的智能因子；和分别代表中相应的城市类间散度矩阵和类内散度矩阵；和分别代表城市维度空间数据样本集合和网络攻击行为的特征属性点。
考虑到互联网在当代城市中的普遍应用性，物联网对于设计城市公共设施智能化系统来说是极其重要的，基于物联网产业进程的建设成为系统重点设计项目。智慧城市公共设施建设的关键技术包括：物联网智能感应技术、计算机控制技术、数据存储技术[2]，利用这些技术采集并整合物联网系统中大量的城市公共设施数据，开发出利用物联网来优化城市公共设施的智能化模型并提出设施优化与解决方案，其约束方程为：
该方案将结合各种物联网应用来实现城市公共设施的智能模式，能够切实解决城市智能化不全面等问题，进而帮助建设高等智慧城市，加快我国城市发展。
1.2 基于物联网的城市公共设施智能化逻辑结构设计
基于物联网的城市公共设施智能化逻辑结构，根据物联网的运行方式设计出六大构架以对城市公共设施进行优化，基逻辑结构如图1所示，它是一种平台模式系统，包括识别层、网络层、任务层、应用层、用户交流层和标准以及安全准则层。物联网基础下的城市公共设施的特征向量集为：
式中：代表Rossle混沌系统参数迭代的平均长度需要满足的约束条件；代表物联网背景下城市问题造成的干扰；代表Rossle混沌系统的全局城市公共设施智能化信息特征向量。城市公共设施智能化控制模型为：
式中：代表物联网的设备标記；代表引入松弛变量；代表高斯径向基函数；代表资源利用最小化原则；代表带约束的最小值；代表城市优化因子。做进一步调整，则：
针对实际应用整合信息，设计出系统工作流程，如图2所示，物联网系统在城市公共设施智能化逻辑中的地位是处理端，包含进行数据的处理和识别。
识别层用来对城市公共设施的物联网数据进行智能辨认、采集及实时控制，该层通过物联网系统功能将真实城市连接到系统的网络层和应用层。
网络层由关键网络节点和输入节点组成，用来完成数据通信工作，收发识别层的真实城市并转化为重要数据[3]，网络层通常通过电信通道和互联网传递，由于它提供至少3个汇合网络端口，因此也可使用专门设立的特殊功能性网络。
任务层通常进行物联网数据整理，并基于物联网数据建立智慧城市应用平台，通常作用是对基础任务进行数据运算与展示、电信传播与宣传、物联网系统应用展示以及城市公共设施任务与优化实施。
应用层通常是对智慧城市中各行业给出的公共设施智能化方案进行应用，涵盖以下三类：应急平台即防应急指挥平台，其应用广电网，包含速传消防平台、速传急救平台以及城市稳定化平台；数字化体系即数字化城管平台，其应用互联网，包含数字化交通平台、数字化农业以及工业平台等；自动化系统即重型企业自动化节能平台，其应用电信网，包含自动化农业和自动化公共任务平台。
用户交流层是基于物联网的城市公共设施智能化系统为任务对象提供的一个操作界面，任务对象可利用网络、电话、应用软件互传、邮件等方式在用户交流层中与系统和智慧城市进行沟通，还可以对异地登录的任务对象进行身份验证和相关权限约束。
标准以及安全准则层使用的技术规范通常包括结构规范、通信规范、需求规范、安全规范、应用规范以及信息规范等。不同类别规范的差别在于通信准则、端口准则、应用准则、模拟准则以及校对准则等约束方式的不同[4]。该平台要求系统必须严格遵循国家现有的相关法律规定和相关行业规定，在这种前提下进行物联网系统的开发，并进一步涉及城市公共设施智能化系统的参数设定。
1.3 平台模式系统的设计
基于物联网的城市公共设施智能化系统采用针对任务的平台模式，平台模式则采用物联网系统结构进行设计，为具体的应用任务进行运算、设计、分配和应用等工作，平台各层利用云计算函数关系进行交互，采取依次处理任务的方式来实现各层模块的开发，赋予系统优异的拓展性能。平台模式系统的特点如下：
（1） 可进行大量数据任务快速处理：平台模式直接利用物联网系统功能对大量数据进行处理，完成基于大量数据处理任务，包括数据接收与通信、信息汇总与快存、信息沟通与发布等。
（2） 拥有真实事物与互联网实时沟通的能力：采用系统各层之间事先约束的技术规范与准则同各种物联网终端器的应用软件进行连接，利用应急系统、数字化体系、自动化系统来实现物联网应用之间的融合。
（3） 具备数据实时互传的能力：采取GPS定位、短信业务等居民在生活中普遍使用的互联时代技术，进行系统功能的统计以及公共设施智能化方案的节点分配，将系统的实现复杂程度降至最低等级。
2 测试实验
城市公共设施智能化设计是指通过现代化技术手段实现城市系统的优化运行，包括交通、运输、安全系统、任务系统等信息的获取，最终构建出一个智慧城市，来提高城市任务量、效率与承载量，以此减少城市建设和居民生活压力。虽然对城市公共设施智能化系统的仿真研究有很多，但这些研究均有漏洞，往往仅对特定应用画面进行重点解析，所得仿真实验结果并不具有广泛代表性。因此，本文的仿真实验针对上述问题对城市公共设施智能化系统进行仿真模拟，取得智慧城市画面应用模型，采用C语言编程软件开发仿真模型，在所得到的模拟画面中，选取针对城市公共设施智能化优化的画面方案，进而对智慧城市建模技术的真实性和有效性进行验证。本文使用Linux软件进行智能仿真模拟的软件实现，通常进行城市基础设置中医疗系统、运输系统、农业系统以及工业系统四种因素的验证，分析相关因素运行度的公式表示如下：
式中：，分别表示城市公共设施建设优化前后的相关因素运行阈值（无单位）；是阈值时序。在式（8）的计算中，将本文所设计的基于物联网的智能化系统与其他两种传统的城市公共设施建设系统进行对比，解析后所得到的结果如表1所示。表1中记录了3个系统对4种城市公共设施因素的运行度数据，其中，本文系统对医疗系统运行度高达0.978，对运输系统和农业系统的运行度为0.975，对工业系统的运行度为0.974，均为3个系统中的最高值，具有很好的真实性和有效性。基于社会应用为突破的系统各项运行度均低于0.802，真实性和有效性最差。
3 结 论
本文合理运用了物联网技术对于城市公共设施进行智能化设计，打造出了一个全新的智慧城市。通过进行物联网和智慧城市相关联系的研究，本文系统很好地将两者结合在一起，设计了一个基于物联网系统功能的城市公共设施平台模式与管理机制。通过实验数据可以知道本文系统有非常高的真实性和有效性，可以帮助解决城市问题。
参考文献
[1] 单娟.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].信息与电脑，2016（11）：26?27.
[2] 石东丽，谷跃辉.当前我国智慧城市建设中的问题与对策[J].科研，2015（5）：87.
[3] 高凡石.物联网技术对智慧城市建设影响研究[J].电视技术，2016，40（7）：45?48.
[4] 张溪，王伟，黄递全.面向智慧城市的物联网任务平台设计与应用[J].地理空间信息，2016，14（3）：13?14.
[5] 刘颖.物联网在农业中的应用及前景展望[J].信息与电脑：理论版，2016，6（6）：26.
[6] 邵云飛，吕炜.以电信运营商为主导的我国物联网产业协同创新一体化研究[J].管理学报，2016，13（2）：239?247.
