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智慧城市

来源:互联网 作者:佚名 发布时间: 2018-11-02

一、什么是“智慧城市”?

智慧城市是以互联网、物联网、通信网、移动网等网络组合为基础,以智慧技术高度集成、智慧产业高端发展、智慧服务高效便民为主要特征的城市发展新模式。 

◆ “智慧城市”在广义上指城市信息化。即通过建设宽带多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源、建立电子政务、电子商务、劳动社会保险等信息化社区,逐步实现城市国民经济和社会的信息化,使城市在信息化时代的竞争中立于不败之地。

◆ 智慧城市将人与人之间的P2P通信扩展到了机器与机器之间的M2M通信;通信网+互联网+物联网构成了智慧城市的基础通信网络;并在通讯网络上迭加城市信息化应用。


二、智慧城市建设的必要性

“智慧城市”是一种发展城市的新思维,政府通过智慧城市建设推进城市生产、生活和管理方式创新,解决城市发展过程中面临问题,提升政府服务价值,创造产业经济价值,体现民生社会价值,最终达到“强政、兴业、惠民”的目标。各级政府的积极推进是智慧城市建设的推动力,通过“智慧城市”建设,转变经济发展方式,提升基础设施水平;解决城市交通拥堵、环境保护、节能减排、城市安全、资源发展瓶颈等问题;政府利用信息化手段提升政务执行效率,提高为民服务的水平。

三、智慧城市的总体架构


智慧城市总体架构包括业务架构、数据架构、应用架构、基础设施架构、安全体系、标准体系、产业体系等设计内容。此架构对智慧城市建设的核心要素及要素间关系进行整体性、抽象性的描述。


 智慧城市体系结构



 保障体系

保障体系包括组织流程保障、政策保障、资金保障、人才保障、组织保障、法律保障等“智慧城市”的建设保障。

 标准体系

标准体系包括“智慧城市”各个组成部分的建设标准, 《GBT 28181-2016 公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》、《YDB 134-2013智慧城市总体框架和技术要求》、《GBT+36333—2018智慧城市+顶层设计指南》、《国家智慧城市(区、镇)试点指标体系(试行)》、《“智慧城市”建设指南》、《地市级信息互联互通共享交换规范》、《地市级信息管理设计指导》、等标准可以作为参考依据。

 关键技术

“智慧城市”关键技术包括物联网相关技术、云计算相关技术、智能技术、应用技术、ICT技术、空间信息技术、运维管理技术等。

 信息基础支撑

信息基础支撑包括感知设施、网络传输、数据仓库、应用支撑、高性能计算、海量存储、信息安全等。

 产业体系

“智慧城市”应用的背后是智能设备和技术,必然涉及通信设施、网络设备、传感设备、软件、计算设备、海量存储、信息安全设备等信息基础支撑。它们构成了一条长长的产业链。包括物联网产业、通信产业、软件产业、光电产业、工业设计产业等共同构成智慧城市产业体系并支撑智慧城市应用体系的运行。智慧产业包括如物联网制造业、物联网服务业等新兴技术产业,还包括第一产业、第二产业、第三产业等传统产业的信息化改造。

 应用体系

“智慧城市”应用体系主要在政府城市管理和民生服务的智慧应用,包括智慧政务、智慧安全、智慧交通、智慧安居、智慧医疗、智慧园区、智慧农业等。

四、智慧城市的体系架构



智慧城市体系结构在城市通信基础资源之上分为四层:感知层、通信层、数据层、应用层,同时各层与城市信息化数据系统进行对接。城市基础资源主要是指光缆网、城域网、互联网、移动网等网络基础资源。智慧城市建设的基础为通信网络,可以为承载智慧城市的各项应用提供高速、安全、可靠的传输通道。智慧城市体系架构如下图所示:


 智慧城市体系架构图


四层分别描述如下:

感知层:

智慧城市感知层是指利用RFID、传感器、摄像头、二维条码、遥测遥感等传感设备和技术,实现对城市中人与物的全面感知。感知层是智慧城市技术体系的首要环节,主要进行信息的采集处理,为智慧城市的高效运行提供基础信息。感知层是人的感知延伸,它扩大了人的感知范围、增强了人的感知能力,极大的提高了人类对外部世界的了解水平。

感知方式是根据被感知的信息类型,继而采取相对应的感知技术及方法。目前主要的信息类型有:数字信息、原始信息以及其他相关信息。智慧城市通过身份、位置、多媒体和状态感知等多种相结合的感知方式,实现信息从汇聚阶段向“人—人”、“人—物”、“物—物”之间协同感知和泛在融合。

通信层:

智慧城市通信层主要完成所有感知控制网络的接入,同时提供安全、可靠、准确、及时的数据传送,实现更全面的互联互通。通过各种形式的高速率高带宽的通信网络工具,将各种电子设备、组织和政府信息系统中收集和储存的分散信息及数据连接起来,进行交互和多方共享。从而更好地对环境和业务状况进行实时监控,从全局的角度分析形势并实时解决问题,使得工作和任务可以通过多方协作来得以远程完成。

由于处于下层的感应层设备种类繁多,数据接口也千差万别,因此网络层在满足多种业务接入需求的同时必须具备丰富的数据接口,处理层所需的海量数据也由网络层完成传送,这就要求网络层必须具备超大容量的网络传送能力。结合以上两方面的需求,可将智慧城市的网络层分为接入层和传送层。智慧城市各种应用的网络传送主要差别在接入层,传送层对于各种应用基本没有差异。

①传输层解决方案

在智慧城市阶段,传输层以分组化和智能化实现数据感知、降低网络复杂度和运营成本,同时简化网络层次和增加网络的智能特性。

网络IP化,传送层所承载的IP数据业务发展迅速,特别是宽带、IPTV、视频业务的发展,对传送网络提出了新的要求:传送网络能适应这种海量增长的带宽需求,并可以进行快速灵活的业务调度,完善便捷的网络维护管理。为了适应这些新的需求,传送网络分组化是必然趋势。

智能化表现在两个方面,一是体现传送网各个层面的智能控制,如波分、以太网和IP层等等,每个层面通过动态信令、协议来完成网络的自动选路和自动配置。二是传送各层之间的互动,特别是分组层(以太网、IP)与光层(波分、OTN)的互动,从而实现能进行数据感知的传送网,在提高网络的自动化程度和利用率,减少业务响应时间的同时,增加用户满意度,降低网络运维成本。

②接入层解决方案

接入网主要是宽带化和无缝移动性。

在有线接入领域“全光网络”已经广泛铺开,考虑带宽需求、覆盖范围和成本等因素,FTTH也成为网络建设的主要方式。

在无线接入领域,HSPA、WiMAX、LTE和AIE等技术将推动移动接入宽带化的发展,同时,手机的智能化和PC的移动化将大大促进宽带需求。

未来时间内,多种接入技术将和谐共存。从带宽、覆盖范围、移动性和成本等综合考虑,没有任何一种技术能满足智慧城市所有的应用场景,多种技术接入之间的无缝移动将成为关键。

数据层:

数据层将感知层获取的原始数据(包括温度、湿度、视频等)按照智慧城市领域模型,整合到相应的领域数据库中,同时采用ETL数据仓库技术,按照时间维度、空间维度等进行城市信息仓库的建立。运用具有高吞吐率和高传输率的数据存储技术、大数据分析技术和云数据库进行数据存储、处理和分析,从而能够满足上层应用业务需求。

云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统,并借助SaaS、PaaS、IaaS等先进的商业模式把这一强大的计算能力分布到终端用户手中。云计算技术是实现智慧城市的关键技术,它为智慧城市的业务和应用提供虚拟的、强大的计算、存储能力。

应用层:

应用层直接面向智慧城市的最终用户,提供多样化的应用和服务。智慧城市三大核心领域应用系统——智慧城市管理、智慧产业、智慧民生,位于架构的应用层,通过与知识层的城市综合数据共享平台进行数据交互,实现各自的业务功能。

在整个智慧城市信息通信系统架构中,应用信息系统属于最上层的应用层。在应用层,需要建设智慧城市统一支撑平台,实现各类信息资源之间的关联、整合、协同、互动和按需服务。所有的智慧服务和应用都部署在统一支撑平台之上。

统一支撑平台需要提供分层、开放的体系架构,提供模块化设计,方便各种智慧应用的部署;屏蔽底层各种网络的差异;利用云计算技术,为智慧服务提供处理能力集和存储能力集;抽象出标准的服务能力,为智慧服务提供标准接口集,开放API供服务调用;提供统一的业务展现门户和统一的管理平台。


 智慧城市总体框架

五、智慧城市的应用系统



智慧城市的应用系统主要包括:智慧城市平台系统、平安城市子系统、智能交通子系统、数字城管子系统四部分。

5.1智慧城市平台系统

智慧城市平台系统的建设,是以“统一网络、统一资源、统一安全、统一机房、统一管理”为方针,依托于数据中心,集成基础数据、信息服务、应用服务于一体的一个综合管理、服务、运营的平台。

智慧城市平台系统的建设,为智慧应用系统建设和部署提供一个集约、高效的基础架构环境,其主要建设内容包括:

(1)基础网络设施建设

(2)计算资源池建设

(3)网络安全设计

(4)集中运维管理平台设计

(5)机房建设

5.2平安城市子系统

平安城市子系统按照因地制宜、突出重点、统一规范、分层推进的思路,实现全县治安数字高清视频监控全覆盖,建成县局、派出所分级,点、线、面三类的公共安全技术防控体系。

切实提高城市防范、打击违法犯罪和处置突发公共事件的能力,增强城市减灾、 防灾、救灾能力,提升人民群众的生活品质。

全面构筑人防、物防、技防一体化的全天候、全方位、立体化的社会公共安全防控 体系,提升全县社会公共安全管理的科技含量和政法机关驾驭复杂社会公共安全的能力,不断增强广大人民群众的安全感和满意度,为建设富裕和谐的现代化城市提供强大的科技保障。

5.3智能交通子系统

通过对智能交通各子系统的建设,利用先进的通讯、计算机、自动控制、视频监控技术,按照各系统工程的原理进行系统集成,使得交通组织管理、交通工程规划、交通信号控制、交通检测、交通电视监控、及信息提供系统有机地结合起来,通过计算机网络 系统,实现对交通的实时控制与指挥管理,运用先进的网络技术,使得信息获取快速、实时、 准确,提高了交通控制的实效性。通过对城市智能交通管理指挥系统的应用使交通管理系统中人、车、路以及车辆之间的关系变得更为和谐有效,使城市的交通更为流畅和有序。

5.4数字城管子系统

依托无线通信技术、空间信息技术、行业实体库技术、工作流技术、计算机网络技术等先进技术手段,实现城市部件和事件管理的数字化、网络化和空间可视化,创新城市管理模式,再造城市管理流程,建立一套科学完善的监督评价体系,提高城市管理水平,构建和谐社会,提升城市品味。

数字化城市管理系统基础设施平台主要包括网络与通信系统、工作站、服务器、存储与备份系统、网络安全系统及相关系统软件部署等。

六、智慧城市基础平台及架构


6.1智慧城市基础平台

作为智慧城市的信息枢纽,服务共享与数据交换平台可同时支持纵向和横向的信息交换与共享,是整合智慧城市系统的基础设施。

在智慧城市的数据中心,服务共享与数据交换平台负责实现智慧城市统一平台与平安城市、智慧交通、电子政务、智慧医疗、数字环保等应用平台的对接。它将已按照平台标准处理后的多方数据集中至中心平台,再以统一标准对外提供数据服务,使数据按一定业务规则成为可复用的信息资源服务。同时,以服务总线(ESB)及消息组件(Messaging)支持接入(接出)多通道的消息,使城市内的各类消息可以在总线上流转,实现跨行业、跨机构的信息共享,帮助中心平台对城市数据进行综合、全面的分析与监管,及时感知城市运行状态并做出智能化响应。

纵向层级方面,可通过构建省、市、区县三级服务共享与数据交换平台实现信息的多级共享,实时、自动地上传数据、下达标准,为各级行政单位提供决策依据,从而强化智慧城市的作用范围和联动效果,提升各类行业应用的工作效能。


 智慧城市服务共享与数据交换平台功能图


6.2智慧城市基础平台架构

智慧城市基础平台建设包括计算资源、存储资源、网络资源。同时部署一套管理平台,其通过和资源池各个资源管理模块的接口对资源池中的各种资源进行管理,可以管理的自己包括虚拟化后的计算资源、分布式存储资源以及传统的物理机资源、磁阵资源、网络资源以及他们之下的物理设备进行运营管理,也可以对第三方软件进行运营管理,用户的私有应用软件进行管理。

同时平台中的部分物理主机单独分配给各地市自己独立支配使用,通过云计算管理平台对用户的角色进行分级管理,保证省市管理人员之间的独立性。云平台和周边网元的连接方式为:下连各地市的业务平台,需要平台支持专线、互联网等多种接入方式,同时需要对各接入节点留有相应的接口。

七、智慧城市的可持续长期发展



7.1通过国家层面评定及认可

国家住建部颁发的《国家智慧城市(区、镇)试点指标体系(试行)》,政府可让专业、有经验的团队,为城市设编制适合当地新型城镇化及智慧城市建设的顶层设计、协同开展专项项目;最后可借助通过智慧城市指标体系考核、申请国家级智慧城镇试点示范授牌等方式,得到国家及有关部委的认可。

7.2得到国家级专家的评价及指导

“智慧城市”建设,也需要得到国家层面专家的专业意见。同时也得到业内专家的认同和评定;有多行业、多领域和多层次的专家体系,为智慧城市予以持续的指导建议;将有效地改进智慧城市现有运行体系等,最终促进城市的健康发展。

7.3当地创新及产业促进长期发展

制度创新、模式创新、金融创新、社会各要素和资源积极参与、企业创新成果引入,以智慧城市为发展依托,通过产业集聚带动人口集聚,进而实现智慧城市及周边地区的快速崛起,真正成为“智慧城市”的新型智慧城市发展模范。


编辑:许中堂

 技术服务部 


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