智慧城市:大数据、互联网时代的城市治理(第5版)
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第三节 物联网技术在政府部门的应用

从技术特点来看,物联网技术的主要作用是“感知”。因此物联网技术比较适用于政府部门的监测类业务,特别是对自然环境和人造物品的自动监测。

一、应用现状

目前,物联网技术在公安、自然资源、生态环境、交通运输、海关、市场监管、应急管理、林业等政府主管部门得到初步应用,取得了良好的效果。

1. 物联网技术在公安部门的应用

对于公安部门,物联网技术可以应用于罪犯识别和追踪、出入境管理、车辆监控、监狱周界安防、公民身份认证、重大活动安保、公务枪支管理等方面。

在罪犯识别和追踪方面,把视频监控和图像识别结合起来,根据犯罪嫌疑人的体貌特征,智能探头可以在人群中识别出罪犯,锁定之后可以对罪犯进行持续跟踪。2012年4月,京沪高铁段的上海虹桥站、天津西站、济南西站启动建设人脸识别系统,以协助公安部门抓捕在逃罪犯。今后,应逐步把传统探头升级改造为具有对人脸、人体特征、车牌号等自动识别功能的智能探头,实现联网监控和自动报警,提高对嫌疑人员和嫌疑车辆的跟踪水平,快速抓捕犯罪嫌疑人、在逃犯和暴恐分子等。

人脸识别技术

人脸识别技术是一种远距离、用户非配合状态下的快速身份识别技术,可以从监控视频图像中实时查找人脸,并与人脸数据库进行实时比对,完成快速的身份识别,实现智能预警的目的。2006年,北京站和北京西站就曾引进了静态取相的人脸比对识别系统。该系统正式投入使用一个多月后,就有100多名犯罪嫌疑人因为该系统而落入了法网。2008年北京奥运会开幕式应用了人脸识别系统,证明实名制的开幕式入场券的确是其本人所有,这是奥运历史上第一次使用人脸识别技术。2009年,首都机场的工作人员通道就启用了人脸识别门禁系统,对进出此通道的工作人员进行检查,以防止他人冒用员工证进入机场控制区。2010年,广州高考考场首次全面启用人脸识别系统,防止替考现象,同时也为忘带准考证的考生提供了不小的方便。2011年,北京天坛医院在各个挂号窗口也都安装了人脸监控设备。如果识别系统监控到某人在一周内多次反复挂号,那么医院就会把他列入黑名单。

在出入境管理方面,公安部推出了“电子护照”。在车辆监控方面,RFID技术已在上海世博园区车辆管理领域得到成功应用。在监狱周界安防方面,利用物联网技术可以探测到越狱行为并自动发出报警。在公民身份认证和重大活动安保方面,第二代居民身份证、许多国家重大活动证件都已经采用了RFID技术。在公务枪支管理方面,利用物联网技术建立“智能枪柜”(如图3-7所示),可以实现对公务枪支的有效管理。

图3-7 智能枪柜

2. 物联网技术在自然资源部门的应用

对于自然资源管理部门,物联网技术可以应用于地质勘查、土地监察等方面。

2019年11月,自然资源部印发了《自然资源部信息化建设总体方案》,提出运用传感器等现代物联网技术,构建全天候监测与预警的感知体系,形成实时、快速的自然资源感知能力。

徐州市国土资源局在2009年就开始采用物联网、地理空间信息技术等来建立矿产资源与矿区土地一体化管理系统,实现了地表数据和地下规划数据、现状数据的“一张图”管理,为矿产储量动态监测、土地塌陷分析、村庄搬迁分析等提供了科学依据。

太原市国土资源局于2010年开始尝试用物联网来开发基本农田保护系统、地政和矿政管理等,将每块基本农田、每个私挖滥采点联网,从而实现全天候监控。

深圳市规划和国土资源委员会于2011年开通了基于物联网的土地监察数字平台,集违法判定智能化、监察过程透明化、应急反应快速化于一体,真正做到了“看得见、办得了、管得住”。

3. 物联网技术在生态环境部门的应用

对于生态环境部门,物联网技术可以应用于工业污染源自动监测、核辐射自动监测、空气污染自动监测、江河湖泊水质自动监测、海洋环境自动监测等方面。

“国控重点污染源自动监控能力建设项目”是环保部2005年启动的一项全国性的节能减排、提高环境质量的重大举措。该项目总投资超过80亿元。目前已建成省、市级污染源监控中心306个,共对12 665家工业企业的排污情况实施了自动监控。

2011年10月以来,北京等城市接连出现雾霾天气,许多市民呼吁将雾霾元凶PM2.5纳入国标强制监测。通过建立PM2.5自动监测网,就可以实时地采集城市各监测点的PM2.5浓度值,如图3-8所示。

图3-8 雾霾天气(a)和监测PM2.5浓度的传感器(b)

4. 物联网技术在交通运输部门的应用

对于公路运输管理部门,物联网技术可以应用于汽车超速监测、货车超载检测、疲劳驾驶监测、车联网等方面。2011年7月,交通运输部交通运输重大科技专项项目之一“基于物联网的公路网运行状态监测与效率提升技术研究”项目启动。2012年7月,国家重大科技专项课题“面向公路智能交通系统的无线物联网总体技术研究”正式获科技部批准并启动。

车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础,按照约定的通信协议和数据交换标准,在车与车、车与路、车与行人之间进行无线通信和信息交换的网络。近年来,谷歌、百度等公司都推出了无人驾驶汽车。车联网是无人驾驶汽车普及的基础设施,是智能交通系统的重要组成部分。

对于海事部门,物联网技术可以应用于船舶识别、水上交通管制、海事设施运行监测、船员身份自动认证、船联网(如图3-9所示)等方面。

图3-9 船联网示意图

MarineTraffic网站通过各国海事部门采集了全球船舶动态信息。在MarineTraffic网站可以查看全球船舶。

目前,我国各级海事部门已经建立了一批船舶交通服务系统(VTS)、船舶自动识别系统(AIS)、闭路电视监控系统(CCTV)。2015年4月,中国交通通信信息中心建立了国家水上交通信息服务平台——宝船网,可为海事、搜救、渔业、边防、航运、船舶租赁、港口等提供综合信息服务。该平台以船舶位置为基础,是融合了全球电子海图、卫星通信系统、全球AIS数据资源、全球船舶数据资料和全球专业气象数据的综合信息服务平台,具有AIS船舶位置查询、船舶历史轨迹查询、全球海图操作、船队船舶管理、关注船舶管理、关注区域管理、实时台风预报信息发布、AWT海洋气象预报信息发布等功能。

对于民航部门,物联网技术可以应用于机场周界安防、空中交通管制、航班位置发布等方面。目前,上海浦东国际机场、重庆江北国际机场、无锡硕放机场等许多机场都建立了基于物联网的机场周界防入侵系统。在空中交通管制方面,利用雷达、飞行传感器等,实现了飞机位置、速度、姿态等自动监测,以便空中交通管制人员引导飞机进行起降。

近年来,国内外出现了FlightTrack、FlighTradar24、“航旅纵横”等一批可以让用户查看航班实时位置信息的App。

对于铁道部门,物联网技术可以应用于列车运行状态监测、铁道设备运行情况监测、电子客票、货物追踪等方面。为了保障列车行车安全,全路网都建立了铁路综合视频监控系统、铁路通信监控系统和列车防碰撞系统(ATP系统),其中铁路通信监控系统用来对铁路通信设备、线路(光纤)等进行远程控制和设备安全运行状态监控。如果列车超速,ATP系统就会自动提醒列车司机。如果列车司机没有采取减速措施,该系统则会自动刹车。该系统在发出警告和采取刹车时,会考虑到前方列车的速度和位置,以防止列车相互碰撞。广深铁路采用带有RFID的火车票,乘客可以刷票进出站。由于货运管理系统可以自动监测到货运列车位置,因而客户就可以知道某件货物在当前的位置。

5. 物联网技术在海关部门的应用

对于海关部门,物联网技术可以应用于车辆通关自动核放、电子关锁、电子围网、海关物流监控等方面。

2002年,深圳海关建立了公路口岸车辆自动核放系统,如图3-10所示。该系统主要应用RFID技术,集成了电子车牌、司机识别卡、电子地磅、电子栏杆、地感线圈、红绿信号灯、声音报警、LED显示、防闯关路障、红外感应、GPS和电子关锁通信设备等多项数据采集传感器和末端设备。车辆自动核放系统把以前每辆车的通关时间由2分钟缩减到了5~6秒,避免了堵车现象。2009年6月底,深圳海关辖下的盐田港与黄埔海关辖下的车检场在广东省内率先正式启用电子关锁卡口联网,两地卡口联网试点车辆逐步推广使用电子关锁。深圳海关还通过综合运用电子关锁、GPS、CCTV等技术手段实现了区域间的物流严密监控,建立起了电子围网。

图3-10 深圳海关公路口岸车辆自动核放系统

2012年10月,金关工程(二期)获准立项,将在金关工程(一期)项目建设基础上,通过顶层设计和科技创新,采用物联网、云计算等新技术,重点建设全国海关监控指挥系统、进出口企业诚信管理系统、加工和保税监管系统、海关物流监控系统等应用系统。

6. 物联网技术在市场监管部门的应用

对于市场监管部门,物联网技术可以应用于特种设备运行监测和安全监管、计量装置自动监测、食品安全溯源等方面。

2012年8月,国家质检总局与无锡市政府合作开展特种设备物联网应用示范项目。该项目是利用物联网技术对电梯、起重机、锅炉、压力容器、压力管道、厂车、大型游乐设施、客运索道8大类特种设备的运转情况进行实时监视,对安全隐患进行预警,对特种设备的运行维护情况进行监督。

以电梯物联网应用示范为例,一旦电梯发生故障而有人员被困的情况发生时,就不再需要被困人员狂按报警键向外界求救,物联网可自动将故障信息发至维保人员,及时展开营救工作。借助电梯自动触发安抚语音播放,可以缓解被困人员的紧张情绪。计算机可以根据电梯历史运行情况对其维保工作是否到位进行逻辑判定,达到科学化、智能化监管的目的。

7. 物联网技术在应急管理部门的应用

对于应急管理部门,物联网技术可以应用于重大危险源自动监控、危险化学品运输车辆监控、非煤矿山安全生产监控、烟花爆竹销售监管、煤矿瓦斯浓度自动监测、矿山井下人员定位、地壳形变的自动监测、消防器材管理等方面,其具体应用领域示例如图3-11所示。

2012年5月底,北京市安全监管局印发了《北京市安全生产监管系统物联网应用示范工程建设工作方案》。目前,北京安全监管系统物联网应用示范项目已进入实施阶段。2011年6月,温州经济技术开发区安监局利用物联网技术对首批危化企业实现了危险源气体监测。

图3-11 物联网在应急管理部门的具体应用领域示例

对于煤矿安全监察部门,物联网技术可以应用于瓦斯浓度自动监测、井下人员定位等方面。

8. 物联网技术在其他政府部门的应用

物联网技术还可以应用于水利、气象、林草、邮政等部门。对于水利部门,物联网技术可以应用于水利工程水位、流量、流速的自动监测等方面。对于气象部门,物联网技术可以应用于温度、湿度、风力等的自动监测。在车辆上安装气象传感器,可以对沿途气象情况进行实时监测,成为“流动气象站”。

物联网技术在自然资源、生态环境、林草、水利、气象等与自然环境关系密切的政府部门以及公安、海关、交通运输、市场监管、应急管理等与人造物品关系密切的政府部门的应用前景非常广阔,如表3-1所示。

表3-1 一些政府部门的物联网应用领域

续表

二、发展对策

目前,许多政府部门对物联网技术有应用需求。有关政府部门应把物联网技术应用作为构建智慧政府的重要内容,推进物联网技术在电子政务领域的深度应用,加强对物联网产业的引导和扶持。

(1)把物联网技术应用作为构建智慧政府的重要内容。智慧政府是电子政务的大势所趋,而物联网技术是智慧政府的关键技术之一。有关政府部门应结合自身业务特点,大力开展物联网技术应用试点示范工作,提高行政管理和公共服务的自动化、智能化水平,促进行政管理和公共服务模式创新,实现从电子政府到智慧政府的转变。

(2)推进物联网技术在电子政务领域的深度应用。物联网技术不完全是新技术。在物联网概念出现以前,各类传感器、RFID等都已经出现,并在许多政府部门得到应用。政府部门要做的是对传统传感器、RFID应用系统进行升级改造,实现数据的自动采集、处理和分析,更好地支撑本部门的业务。另外,物联网技术不是一种孤立的技术,要把物联网技术应用和其他技术应用结合起来,如云计算、大数据、移动互联网。物联网采集上来的大量数据需要处理,这就需要云计算和大数据技术。物联网本身的数据传输,以及物联网应用系统客户端从普通电脑移至智能手机或平板电脑,需要移动互联网。

(3)加强对物联网产业的引导和扶持。物联网产业属于战略性新兴产业。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》提出,“促进物联网、云计算的研发和示范应用”。政府部门可以从以下几方面加强对物联网产业的引导和扶持:一是通过政府采购,开展物联网示范应用,带动企业乃至全社会的物联网应用,以应用来促进物联网产业的发展。二是建立类似《物联网产业引导和扶持方向目录》的指导性文件,对物联网核心技术攻关、物联网技术创新应用等方面进行资金支持。三是推动与物联网密切相关的传统产业的转型升级,包括传感器件、仪器仪表等行业。例如,仪器仪表行业通过增加物联网数据传输接口、远程控制功能等,实现传统仪器仪表向智能仪器仪表的转变,提高产品技术含量和附加值。又如,将单一功能的传感器升级为多功能传感器,可以使一些政府物联网实现“资源整合、共建共享”,减少财政开支,避免资源浪费。

2013年2月,国务院印发的《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》提出,应用物联网等新一代信息技术建设智慧城市,要加强统筹、注重效果、突出特色。

2017年6月,《工业和信息化部办公厅关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》提出,推广NB-IoT在公共服务领域的应用,推进智慧城市建设。以水、电、气表智能计量、公共停车管理、环保监测等领域为切入点,结合智慧城市建设,加快发展NB-IoT在城市公共服务和公共管理中的应用,助力公共服务能力不断提升。

2021年3月,十三届全国人大四次会议通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出,分级分类推进新型智慧城市建设,将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设,推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。