浅谈物联网和云计算下的智慧城市信息处理

浅谈物联网和云计算下的智慧城市信息处理

赵乐宇 方中敏 叶志朋

山东英才学院 邮编： 250104

摘要：本研究旨在探索基于物联网（IoT）和云计算的智慧城市信息（SCI）处理技术，推动智慧城市建设朝着有效共享、互联互通的方向发展，基于智慧城市各领域智慧建设中的信息孤岛构建SCI系统。SCI系统应用层的智慧环境监测、智慧交通、智慧防疫分别设计，提出了一种云计算虚拟机资源分配方法（CC-VMRA方法）的多目标优化算法，并进一步分析和仿真物联网和云计算技术在智慧城市信息系统中的应用，进行性能验证。

关键词：智慧城市，物联网，云计算，智慧城市信息系统，智慧防疫

前言：随着科学技术的飞速发展，人们的生活水平也有了显着的提高，“智慧城市”一词自2009年提出以来，其发展备受关注。在经济全球化的推动下，各国城市化进程明显加快，城市化率逐年提高。然而，过快的城市化进程也给全球资源环境带来了巨大压力。其中，资源短缺，环境污染，交通拥堵，等“城市病”日益突出，并已成为困扰城市建设的首要问题]。由于城镇化的快速发展受到新技术、创新能力、制度和管理水平等因素的影响，城市的健康可持续发展受到上述多重因素的制约。因此，智慧城市信息技术的发展与提升成为相关领域众多学者关注的焦点。

一、计算机信息技术在城市建设中的重要性探究

智慧城市作为新型城镇化的表现形式之一，在一定程度上是信息技术发展的必然结果。智慧城市建设也是城市产业结构的优化升级。通过信息全面透明感知、信息广泛安全传递、信息智能高效处理，提高城市管理运行效率，提升城市服务水平，促进城市发展。城市的可持续、跨越式发展最终将构建新型城市发展形态，使城市实现自动感知和有效决策调控，让市民感受智慧城市带来的智慧服务和应用。信息技术是智慧城市的基础设施，物联网和云计算无疑是其建设的两大核心技术热点。物联网技术基于射频识别(RFID)和其他传感设备。物联网技术可以建立感测装置和因特网，实现信息通信和交换机之间的联系，并通过网关的IoT建立用于对象识别和跟踪智能管理环境。物联网的主要特点是有效感知、广泛互联、深度智能分析处理、个性化体验。云计算作为一种基于互联网的新型软硬件服务模式，旨在通过最小的管理成本和可配置的计算资源，如服务器、信息中心、网络等，为用户提供快速、动态、易于扩展的虚拟化资源服务和应用。只需一个简单的终端设备即可通过身份验证，然后应用软件和硬件服务，如桌面系统和开放平台，软件、硬件和数据都在云计算中心。随着物联网和云计算技术的发展，其应用领域越来越广泛，对于智慧城市的发展建设，在道路交通、城市基础设施建设、医疗服务、物流服务等领域有更直观的展示。以物联网、云计算等新一代技术为核心的智慧城市建设理念已成为未来城市发展的全新模式。作为城镇化发展的必然产物，智慧城市建设从技术和管理的角度来看也是可行的，有利于提升城市信息化管理水平，促进国家高端产业的发展。

综上所述，智慧城市的建设离不开物联网和云计算技术的支撑，但随着各领域智能化的发展，信息孤岛的情况越来越严重，使得智慧城市的建设正朝着有效共享、互联互通的方向发展，具有极其重要的意义。

二、物联网在智慧城市建设中的地位

SCI系统所依赖的物联网感知层提供多种类型、海量的多种信息源。需要建立统一的数据访问和采集机制，为人们的社会经济生活提供异构、多维、海量、多时相、多观测的模型信息，这已被多方研究。借鉴国外多个物联网智慧城市项目联盟的数据，实现公司发展与城镇化快速发展的紧密关联，知识管理能力通过企业的信息通信技术能力间接提高了联盟的灵活性。利用物联网技术推动城市基础设施建设，使城市经济持续增长，人民生活水平显着提高。在深度学习中使用卷积神经网络(CNN)来考虑智慧城市公共建设设计过程中的疏散功能；发现模型训练后疏散过程耗时最短，对智慧城市建设有较好的效果。沃森等人综合分析物联网智慧城市的现有成果和基础，对知识型城市经济中大数据驱动的决策过程进行讨论和估计；研究发现，物联网虽然为智慧城市建设做出了巨大贡献，但仍不能满足智慧城市发展的需要^[1]。

三、云计算在智慧城市建设中的地位

云计算主要体现在智慧城市作为城市数据中心的建设，是SCI系统的核心，已被众多学者研究。利用三维地理信息系统（GIS）和云计算技术的新型政务服务平台，实现智慧城市平台上城市信息的三维分析和可视化；该系统可以对智慧城市中的城市灾害和环境保护、智能交通、城市资源中心进行更准确的监测和评估。传统的云计算方式虽然可以提供最大的计算和存储设施来支持数据处理，但其时延相对较高，因此将边缘计算应用于智慧城市建设；最后，发现在边缘设备上处理原始物联网数据在延迟方面是有效的，以无缝方式为智慧城市决策者提供上下文感知。云计算环境中面临的数据安全问题，并介绍了云计算中一些最重要的安全威胁，以及如何应对这些威胁的关键建议，包括安全标准和认证、服务提供商审计、安全应用程序编程接口(API)、传输层保护、身份验证、加密密钥管理和云服务协议。用于实现智慧城市的技术通常基于云计算，但这种技术伴随着不可靠的延迟、缺乏移动性支持和位置感知；并将雾计算应用于智慧城市，探索智慧城市的研究趋势和发展方向

^[2]。

综上所述，物联网和云计算是智慧城市建设的关键技术支撑。这两项核心技术在智慧城市建设中的应用研究较多。物联网和云计算虽然广泛应用于智慧城市建设，但在智慧城市中的具体应用尚不明确，缺乏成熟的理论体系和完备的指标要求。因此，本研究对SCI系统的具体应用层、网络层、感知层进行分析，对智慧城市建设具有重要意义。在对智慧城市信息处理进行分析后，提出了一种基于多目标优化算法的CC-RMRA方法。将提出的算法与PMH和CGA进行比较后]，发现所提算法的物理节点数较少，方差不高于0.0024。这是因为该算法使用相同数量的物理节点，实现了更高的服务器资源利用率，精度更高，方差更小。此外，更大程度上提高了服务器资源的有效利用率，减少了活跃物理服务器的数量，达到了更多的节能效果。因此，提出的多目标组合优化CC-RMRA算法可以大大减少智慧城市信息系统中物理服务器的数量，使服务器集群达到更好的负载均衡效果。时延要求小于10ms，说明本研究中用于SCI处理的Zigbee协议在时延和丢包率方面均能满足要求。

四、物联网和云计算下的智慧城市信息处理应用浅析

CC-VMRA方法中的多目标优化算法可以大大减少SCI系统中物理服务器的数量（小于20），方差不高于0.0024，可以使服务器集群达到更好的负载均衡效果。此外，SCI系统中IoT网关使用的Zigbee协议丢包率远低于0.1%指标，时延小于10ms。因此，本研究构建的SCI系统具有低延迟、高利用率的特点，可为后期智慧城市建设提供实验参考。可以使服务器集群达到更好的负载均衡效果。此外，SCI系统中IoT网关使用的Zigbee协议丢包率远低于0.1%指标，时延小于10ms^[3]。因此，本研究构建的SCI系统具有低延迟、高利用率的特点，可为后期智慧城市建设提供实验参考。可以使服务器集群达到更好的负载均衡效果。此外，SCI系统中IoT网关使用的Zigbee协议丢包率远低于0.1%指标，时延小于10ms。因此，本研究构建的SCI系统具有低延迟、高利用率的特点，可为后期智慧城市建设提供实验参考。

5. 结束语

随着城市化进程的加快，一些社会问题不断涌现，如交通拥堵、城市管理效率低下、环境监测体系不完善等。本研究采用物联网和云计算，通过设计智慧城市的智慧环境监测、智慧交通、智慧防疫等应用，构建SCI系统。对SCI系统中云计算和物联网技术的性能分析表明，本研究多目标组合优化的VM部署算法可以大大减少SCI系统中物理服务器的数量，使服务器集群能够实现更好的负载平衡效应。此外，物联网网关使用的Zigbee协议在时延和PLR方面都达到了更高的要求，为后期搭建SCI系统提供了实验参考。

参考文献：

1. 汪芳,张云勇,房秉毅,等.物联网、云计算构建智慧城市信息系统[J].移动通信,2011(15):49-53.

2. 冉奇.关于利用物联网和云计算来构建智慧城市信息系统的浅析[J].中国新通信,2013,000(019):40-40.

3. 庄礼鸿,郑力新.基于物联网和云计算的智慧城市信息系统:.