基于物联网的我国市政管理研究毕业论文.docx

山西财经大学毕业论文基于物联网的我国市政管理研究毕业论文目录第一章 导论11.1研究背景及意义11.1.1我国市政公用服务面临严峻挑战11.1.2市政公用事业是物联网在我国发展的切入点之一11.1.3“数字市政”改善我国市政公用事业现状之路21.2国内外相关实践与研究31.2.1国外实践与研究31.2.2国内实践与研究41.3本文研究的思路、方法、内容及框架5第二章 理论分析72.1将物联网技术应用于我国市政公用事业的必要性分析72.1.1市政公用事业概念及基本特征72.1.2市政公用事业现状有待改善82.2将物联网应用于我国市政公用事业的可行性分析92.2.1政策扶持力度明显92.2.2经济环境前景乐观102.2.3技术环境日趋成熟112.3总结12第三章 案例分析123.1“数字市政”定义和诞生123.2“数字市政”建设目标133.2.1总体目标133.2.2具体目标133.3“数字市政”建设方案143.3.1设计思想143.3.2框架结构153.3.3建设意义164总结17参考文献18山西财经大学毕业论文基于物联网的我国市政管理研究第一章 导论1.1研究背景及意义1.1.1我国市政公用服务面临严峻挑战伴随着改革开放的步伐，我国城市化不断加快，截至2008年年末，我国的城镇人口从1978年的1.72亿增加到6.07亿，2008年我国城市化水平已达到45.68%。在城镇人口不断增加的同时，市政公用事业的建设和发展也比较迅速，但是随着各种市政公用设施和项目的兴建，市政设施的日常管理和安全运行也面临着日益复杂的局面。大规模的地下管网和地上市政基础设施错综复杂，再加上缺乏完整、权威的设施信息化资料和有效的安全监测预警机制，靠着以往经验管理的方式很难保证这些市政设施的正常运作，爆管、挖断等安全事故时有发生，给人民正常生活带来不便，有时甚至会造成严重的人员和财产损失。同时对于一些突发性事件，管理部门难以做出科学、准确的判断和处置，导致不能快速反应，给城市安全运行带来隐患。如何加强市政设施的管理，维护城市的安全运行已成为城市管理者所面临的严峻挑战，因此，城市管理者急需一种有效的管理手段，改善我国市政公用服务的现状，使之更好地服务于众多的城镇居民。1.1.2市政公用事业是物联网在我国发展的切入点之一物联网产业目前虽仍处于零散应用的产业启动期，但由于其巨大的发展潜力，中国、美国、日本、欧盟、新加坡等世界各国家和地区都给予了大力支持和关注。美国总统奥巴马曾表示，大力发展物联网将是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。我国政府也十分重视物联网的发展，早在1999年就启动了传感技术的研究，温家宝于2009年提出的“感知中国”理念更是标志着政府对物联网产业的关注和支持力度已提升到国家战略层面。结合我国实际情况和物联网的发展现状，2009年11月20日，工业和信息化部部长李毅中在全国装备工业“两化”融合典型经验座谈会上首次明确表示，传感网、物联网的发展将优先选择重点工业领域、市政公用事业、公共安全、工业控制、医疗卫生等领域。至此，将市政公用事业作为物联网在我国发展切入点的政策已经明确，国家政策和相关科研机构的大力支持和倡导，更将促进物联网的快速发展。1.1.3“数字市政”改善我国市政公用事业现状之路在我国市政公用事业面临困境的情况下，“数字市政”，走进了人们的视野，即利用物联网技术实现市政设施的“物物相连”的一种管理模式，作为一种新的市政管理模式被人们寄予厚望。物联网在市政公用事业中的应用，可实现对市政设施有效的监控和管理，全面改善市政公用事业的现状。通过一张覆盖所有市政设施的地上和地下设施传感网络，市政管理者们可以对原本分属各行业的市政公用设施进行全方位、全时段监控管理、运行调度和应急指挥，管理者们将更容易建立全局观念，从而提高城市管理的有效性和城市资源优化配置水平。再者，市政公用事业被当成物联网在我国发展的切入点，将物联网技术应用于市政公用事业必定会得到政策的支持和鼓励。试想，覆盖在传感网中的市政设施如果能实时地将数据传回到数据处理中心，那么一旦某一处市政设施出现异常，工作人员就能及时收到警报并进行处理，提升管理人员的应急能力，而且，实施全面监控管理后，每一个点的情况都能及时的回馈到工作人员手中，不仅可以实时的对各类安全事故进行处理，而且可以更全面、准确地预测各处市政设施的运行情况，防患于未然。1.2国内外相关实践与研究1.2.1国外实践与研究物联网，英文名称“Internet of Things”，这一概念最早于1999年由麻省理工学院（MIT）提出，之后国际电信联盟（ITU）在2005年11月17日举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，正式给出了物联网的定义：“By embedding short-range mobile transceivers into a wide array of additional gadgets and everyday items ,enabling new forms of communication between people and things ,and between things themselves.”即在任何时间、任何地点通过物联网可以实现人与人（通过PC和非PC），人与物，物与物之间的通信。物联网的基本功能包括:智能控制，信息识别，位置监测和动态监测功能等。由于物联网仍没有形成一个完整的产业链，国外物联网应用仍是零散应用为主，其业务应用领域有智能物流、公共服务，工业监测、智能交通、环境保护、食品安全、医疗健康等。在物联网的层次划分上，国外把物联网的层次划分为：物理接触层、网关、信息处理系统及网络。物理接触层又划分为类别识别终端、感应器及控制系统等。类别识别终端比如RFID,可以通过物品RFID标签，识别出物品的规格、产地、物理属性等;感应器则用来感知某些特定的指标，如温度、湿度、光照、气压等;控制系统则是使物品具备智能化的关键。网关层的作用是将物理接触层采集的信息转化为网络能够识别的信息，在这里等同于识读设备和网关设备。信息处理系统相当于台式电脑或者手机等具有局部信息处理功能的系统以及更大规模的集中式信息处理系统。这里的网络代表更广范围的通信网络，包含各种传输网络。物联网的应用模式按照其业务属性可分为：公共服务模式、垂直应用模式、行业共性平台模式。公共服务模式即是针对公共服务开展业务，以实现对公共服务网络的管理，例如供水、供热、城市交通等相关领域，这也是国外物联网应用中一个较为成熟的领域；垂直应用模式是指针对一个特定的企业或者行业开展业务，满足特定的行业和企业要求，例如电力，石油、铁路、公路的企业应用;而行业共性模式是一类行业及其相关的行业和企业，例如物流相关领域，医疗相关领域等。1.2.2国内实践与研究对于物联网，与其说是一个外来事物，还不如说它本身就是“中国制造”，只不过当初物联网在我国的正式名称是“传感网”。1999年，也就是在MIT刚刚提出物联网概念的时候，我国就已经启动了传感网技术的研究，且研发水平处于世界前列，并已成为世界传感网领域的标准主导国之一。较高的科研水平和有力的政策支持，在很大程度上促进了我国物联网的应用，尤其在市政公用、公共安全、精准农业等领域的应用水平处于世界前列，济南的“数字市政”就是我国物联网在市政公用事业中应用的一个典型案例。在对物联网层次的划分上，我国目前的划分方式是由无锡传感网研究中心提出的，这一点与国外的划分存在一定的区别。按照无锡传感网研究中心的划分方案，物联网包括三个层次：感知层、网络层和应用层。(如图1-1)感知层，相当于物理接触层，用来识别物体，感知相关信息；网络层，接收感知层的信息，并对信息进行传递和处理；应用层，在感知层和网络层的支撑下，将物联网扩展到具体的层次上，例如，智能交通、市政管理、精准农业等。图1-11.3本文研究的思路、方法、内容及框架1.3.1研究思路本文的整体写作思路是先提出问题，再提出解决方案，再分别从理论和实证的角度来验证方案的可行性及必要性，最后得出结论。 首先分别介绍我国市政公用事业和物联网发展应用的现状，得出在市政公用事业中应用物联网技术是改善我国市政建设现状的出路的结论。在理论分析中，分别从政策、技术以及经济的角度分析物联网在我国市政公用事业当中应用的可行性及必要性；在实证分析中，结合济南的“数字市政”方案，从实证角度讲述其带来的效益。最后，得出结论，在市政公用事业中应用物联网不仅有助于改善我国市政公用事业的现状，而且有助于物联网产业在我国的长远发展。1.3.2研究方法文献研究法，通过全面收集和研究相关文献资料，了解目前我国物联网以及市政公用事业的发展现状及发展趋势，得出本文结论。实证研究法，通过实证研究，了解物联网在市政公用事业中应用的前景及现状，本文选择了一个有代表性的城市济南。系统研究法，由于市政公用事业本来就是一个提供公共服务的系统，所以在本文的论证中应用了系统研究法来系统地分析物联网应用的可行性及必要性。1.3.3研究内容及框架本文共四章，具体内容如下：导论，本章介绍选题背景、意义、相关文献的综述，还有本文研究的思路、方法和内容。理论分析，分别从物联网和市政公用事业的角度论证物联网在市政公用事业中应用的可行性及必要性。实证论证，结合济南市“数字市政”的建设思路，系统地论证本文的论题。总结和展望本文研究框架如图1-1所示，图1-2第二章 理论分析2.1将物联网技术应用于我国市政公用事业的必要性分析2.1.1市政公用事业概念及基本特征市政公用事业，有狭义和广义之分，本文中所指的市政公用事业是指“提供某种基本的公共服务并且受政府规制的行业”，包括电力、供气、供水、排污、城市照明、环境卫生等。至于广义的市政公用事业所包含的铁路、邮政、教育、卫生和医疗等则不再本文研究范围之列。市政公用事业具有以下特征：公益性、地域性、网络性。公益性，因市政公用事业提供的产品和服务在很大程度上与城镇居民的收人水平、消费水平以及生活质量直接相关；地域性，市政公用事业所提供的产品和服务面向的区域是有限的，即只服务于管网或者路网等终端所覆盖的区域；网络性，许多市政公用事业具有生产、输送、销售等业务垂直一体化的特点，其中网络输送业务是核心业务，许多产品只有通过物理网络才能进入消费领域。2.1.2市政公用事业现状有待改善改革开放以来，城市化进程的加快，使得我国城镇人口急剧增加，但是与之相应的市政公用事业的发展还远远滞后于城市发展的需求。很多城市都在积极地加大市政设施的建设力度，虽然市政设施的增加在一定程度上缓解了市政公用事业的压力，但是也在另一方面加大了管理上的难度。对于我国大部分城市来说，市政公用事业的管理中都存在以下问题：管线规模日益庞大 随着城市发展的需要，原有的管线已难以承受越来越大的负荷，各种原有和新建的管线的规模已越来越庞大。管理方式相对粗放落后，人员素质偏低 市政公用事业上的投入仍集中在市政实施的兴建上，但是其管理水平却没有得到有效地提升。管线情况复杂，协调难度大 由于地下管线种类繁多，建设时又不能严格执行安全规范，各种管线的叠加、交叉现象严重，且管线的产权又分属不同的单位，难以实现有效协调。安全运行形势严峻 由于管理水平和技术的局限，市政体系中各种管线的信息完备率和准确率都难以保证，再加上日益增大的负荷，市政设施的安全运行形势严峻。 通过上述研究，可以发现我国市政公用事业的现状不容乐观，急待改善，在这样的状况下，本人认为利用物联网技术全面改善我国的市政现状十分必要。2.2将物联网应用于我国市政公用事业的可行性分析2.2.1政策扶持力度明显我国一直都十分重视物联网的发展及应用，且扶持力度明显逐渐增大：1999年，我国启动了物联网关键技术之一的传感网的技术研究。在世界传感网领域，我国是标准主导国之一，传感网标准体系已经形成了初步框架。2006年，“物联网”被明确列入国家中长期科学技术发展规划(2006一2020年)中。2009年8月， “感知中国”的理念的提出标志着政府对物联网产业的关注和支持力度已提升到国家战略层面，这一理念于温家宝总理在视察江苏无锡我国传感网研究中心时提出。2009年11月3日，温家宝总理发表了题为让科技引领中国可持续发展的讲话，再次强调科学选择新兴战略性产业的重要性，并指示要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发。2009年11月，是我国物联网发展政策转向明朗的一个标志。一方面，工业和信息化部明确了物联网产业发展优先选择的示范领域，其中就包括市政公用事业;另一方面，国家发改委也将物联网纳入到了正在起草的新兴产业发展规划当中。2010年3月5日，温总理在十一届全国人大三次会议上明确指出“今年要大力培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用”。2010年4月，我国物联网标准联合工作组筹备会议在北京召开，联合工作组旨在整合国内物联网相关标准化资源，联合产业各方共同开展物联网技术的研究，推进物联网的标准化发展，加快应用进程。从上述事件我们可以看出，将市政公用事业作为我国物联网发展的切入点的政策已上升到国家战略的层面，有着国家相关政策和研究机构的大力支持和倡导。2.2.2经济环境前景乐观受2008年金融危机的影响，我国政府相继出台了四万亿元的投资刺激计划、十大产业振兴规划、加大科技投入、改善民生等一系列措施，这些政策的出台对金融危机后经济环境的好转起到了积极作用。2009年中国经济成功走出深度下滑的趋势以来，我国已将宏观调控的重心转移动了完善补充已出台政策和加快结构调整上来，在“促增长”的同时，更强调“调结构”，结构调整的相关措施中就有扶持培育新兴战略产业和增加公共基础设施建设投资等。一方面，物联网作为一个新兴的高科技产业，在产业结构调整的计划下自然是扶持培育的重点对象；另一方面，市政公用事业的建设也在基础设施建设的范畴，在很大程度上也会得益于我国产业调整的决策。同时，政府在民间资本进入公用事业投资的限制也在逐步放宽，这在很大程度上将更多的民间资本导入到市政公用事业的建设当中，大大降低了物联网应用市政公用事业的融资难度。我国作为世界第三大经济体，资金实力较为雄厚，有着充裕的资金投入到物联网产业中，各方的投资者也将目光转向了物联网产业。2009年11月7日，总投资超过2.76亿元的11个物联网项目在无锡成功签约，项目研发领域覆盖传感网智能技术研发、传感网络应用研究、传感网络系统集成等物联网产业多个前沿领域。根据赛迪顾问研究显示：2009年我国物联网产业的市场规模已达到430亿元，2010年将达到2000亿元，至2015年，物联网产业整体市场规模将达到7500亿元人民币，年复合增长率将达到30%（见图2-1）。图2-12.2.3技术环境日趋成熟 物联网的关键技术主要包括：RFID（射频识别技术）、云计算技术、传感技术、中间件技术。在物联网技术上我国的研发水平处于世界前列，尤其在传感技术上在全世界都具有重大的影响力。位于江苏无锡的中科院传感网研究中心早在1999年就启动了传感网的研究，相比其他国家更具优势。该院拥有2000多人的研发团队，先后投入数亿元，在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器端机、移动基站等方面取得了重大进展。在RFID技术上，我国也拥有较高的技术水平，现有的RFID企业已经达到100多家，同时，云计算和中间件技术也日益成熟中。2009年9月，全国信息技术标准化技术委员会在北京组建了传感器网络标准工作组，传感器网络标准工作组的成立标志着目前我国传感网标准体系己形成初步框架，对于解决物联网应用的标准化问题意义重大。各项技术的日益成熟和发展，标准化问题的有效解决，在很大程度上对物联网的应用起到了巨大的推动作用。2.3总结综上所述，物联网应用于我国的市政公用事业是可行的，对于全面改善我国城市实证现状，促进社会经济、文化发展，调整产业结构等都意义重大。下一章，我们将以济南市的“数字市政”建设构想，从实证角度论述物联网应用于我国市政公用事业的重大意义。第三章 案例分析3.1“数字市政”定义和诞生“数字市政”，是指利用物联网技术，对市政设施及相关系统的各方面数据进行全方位的信息化处理和应用，从而形成对市政公用行业的某一个或全部系统进行数字网络化管理、服务和决策的信息系统，简而言之，就是指城市市政管理的数字化。在我国面临市政设施安全运行和监管面临挑战的同时，各级政府部门将目光转向了物联网技术。在国家“十一五”规划和2006年国务院中长期纲要中，都将应用物联网技术实现城市管理信息化作为城镇化和城市发展的优先主题。同时，建设部也要求“以推广数字化城市管理作为构建和谐社会的主要抓手”。在这样趋势下，2010年3月，济南市政府决定建设全国一流的数字市政系统走“数字市政”之路。3.2“数字市政”建设目标3.2.1总体目标济南市的数字市政系统的总体目标围绕着“安全、服务、管理”三个方面展开，具体表述为：构建安全预警系统，提高应急智慧和快速反应能力，保障城市安全运行；建设服务质量监测系统，提高服务质量，保障服务供给持续平稳；推进城市信息化、数字化管理，提高行业管理水平。3.2.2具体目标围绕安全、服务、管理三方面的总体规划，济南市“数字市政”具体目标可概括为“四个一”:( 1) 建设一张完整的运行安全监控预警网络。通过对物联网技术的应用，在市政公用重点设施实施全过程、全时段的监控预警。压力、流量、温度等各种数据由数字市政监控监管中心实时监控，实现系统自动报警、预警，使得整个行业的安全运行可把握，可控制、可预测。( 2) 建设一张健全的服务质量监测监管网络。对公共产品服务质量信息即时感知、智能评估，有效互动，实现公共产品在区域间的科学合理配置，全方位监管和稳定供应。( 3) 建设一个完善的用户服务体系。在以用户为中心的服务宗旨下，建立完整的用户信息库，将与用户关联的各系统、各业务流程科学地连接在一起。通过健全服务质量监测体系，优化服务流程，提供从产品报装、缴费、维修、咨询、用户通知、事故信息发布等全方位、多载体的用户服务，为市民提供及时高效的优质服务。( 4) 建设一个创新的行业管理体系。通过信息化管理系统改变传统的管理模式：由经验管理转变为科学精细管理；由静态监管转变为动态透明监管；由被动受理转变为主动服务；由事后处理转变为主动预警。3.3“数字市政”建设方案3.3.1设计思想济南“数字市政”系统采用了系统整体化的设计思想，通过建立一个合理、开放和基于标准的市政资源基础管理平台，并提供业务协同服务、应用整合和信息交换服务、信息共享服务等，逐步完善和覆盖所有业务领域的应用系统。这种设计相对于传统设计的优点在于，它不仅能够在前端满足用户的个性化需求，同时能有效地实现后台管理的一体化，提高系统的标准化程度。3.3.2框架结构结合济南市市政的实际情况，济南市市政公用事业局设计的济南“数字市政”系统框架包括：（1）一个标准体系:数字市政标准体系。（2）三个平台: 市政资源基础数据管理平台;市政运行运营数据集成平台; 市政综合监督管理指挥决策平台。（3）一个市政专项业务管理应用系统群: 城市防汛综合管理信息系统;城市绿色照明智能管理系统;城市排水综合管理信息系统; 城市道桥设施管理信息系统; 城市燃气设施管理信息系统; 城市供水设施管理信息系统; 城市供热设施管理信息系统。（4）一个监控监管中心:数字市政监控监管中心。具体框架结构示例如图3-2所示，图3-13.3.3建设意义基于物联网技术，济南数字市政系统采用“自顶向下”的设计方法，实现了市政公用地上、地下基础设施的数字化和信息化管理。通过将市政公用相关水、电、气、暖等不同行业的基础设施、安全生产、实时监测、指挥调度、客户服务等都集成到一个平台上，实现了不同层面信息的一体化共享、交互和集成式管理，这样的管理模式将以最少的资金投入实现最高效的信息共享机制，使全市市政各行业都能在安全的前提下统一管理、调度和服务。同时，对市政各行业设施实时监控的数据都将按照统一的数据标准和规则集成到统一的中央数据库中，有效地集成和管理城市市政的运营数据，为市政全行业管理和规划提供依据。4总结本文在全面查阅有关物联网和我国市政公用事业相关文献的基础上，经过对我国市政公用事业和物联网发展现状的研究，认为应用物联网技术是解决我国市政公用事业管理现状的出路。之后，分别从理论和实证的角度对该结论进行论证：1. 理论分析 本人对结论的理论分析分别是从其可行性和必要性两个方面入手的：在必要性分析中，主要通过对我国市政公用事业现状的调查研究，验证应用物联网的必要性；在可行性分析中，分别从政策、经济和技术的角度对其可行性进行验证。最终得出结论：在理论上，在我国市政公用事业中应用物联网是可行且必要的。2. 实证分析 在实证分析中，应用了济南市“数字市政”的案例，通过对