智慧城市架构与平台浅析

２０１５年第１期　信息通信　ＩＮＦ０ＲＭＡＴ１０Ｎ＆ＣＯＭ　ＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　２Ｏ１５　（总第１４５期）　（Ｓｕｍ．Ｎｏ　１４５）　智慧城市架构与平台浅析　曹政　（湖北邮电规划设计有限公司，湖北武汉４３００００）　摘要：智慧城市利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和　谐、可持续成长。文章探索从框架上对智慧城市进行概念构建。　关键词：智慧城市；系统架构；技术体系　中图分类号：Ｆ２９９．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３－１１３１（２０１５）０１—０２４５—０２　１什么是智慧城市　随着全球物联网、新一代移动宽带网络、下一代互联网、　云计算等新一轮信息技术迅速发展和深入应用，信息化发展　正酝酿着重大变革和新的突破，向更高阶段的智慧化发展己　成为必然趋势。随着世界城市化、全球经济一体化和服务型　经济的发展，城市在发展过程中获得了经济、政治和科技文化　等方面的更多控制权。城市的经营、组织以及交通、水、能源　和通讯等核心基础设施系统正在被整体定位；城市环境、公用　事业、城市服务、公民和产业发展，可充分利用信息通信技术　（ＩＣＴ）进行智慧地感知、分析、集成，能够应对地方在行使　经济调节、市场监管、社会管理和公共服务职能中的相关活动　的需求，创造一个更好的生活、工作、休息和娱乐环境，使城市　变得更加“智慧”，并实现持续的繁荣。为此，ＩＢＭ提出了“智　慧城市”的崭新理念。　２智慧城市总体框架　智慧城市简单说就是通过信息技术，使城市“硬设施”和　“软环境”都智慧起来，让市民享受富裕生活，平安生活，幸福　生活，快乐生活。　２．１总体框架　“智慧城市”总体框架包括智慧基础设施、智慧资源、智慧　产业和智慧运行四部分，以及保障智慧城市建设和运行顺畅　的安全保障体系和制度、标准、规范。要实现“智慧城市”就必　须构建新一代信息基础设施，加快城市基础设施智能化转型，　并对城市中所有的信息系统进行综合集成与整合应用，综合　利用信息、知识、经验等资源和智能技术，使城市管理精确高　效、城市服务及时便捷、城市运行安全可靠、城市经济智能绿　色、城市生活安全舒适。　智慧基础设施是通过建设高速宽带泛在的新一代信息基　础设施，同时推进智能交通、智能管网等城市基础建设，形成　高度一体化、智能化的新型城市基础设施。　智慧运行是通过加强物联网、云计算、视频等技术手段在　城市运行中的应用，实现“智慧城市”运行监测和智能安保应　急，提高精准管理能力，使城市运行更加安全高效。　智慧资源管理是通过智能能源、水资源、土地资源的管理，　实现城市的可持续发展。　智慧产业是通过打造以云产业和数字内容产业为代表的　信息产业、以现代物流和电子商务为代表的智慧服务业、以智　能制造为代表的智慧工业、以设施农业和精准农业为代表的　智慧农业，提高信息技术对经济发展的贡献率使经济发展更　智慧。　２．２技术体系　智慧城市无疑是靠信息技术支撑而成的系统，信息技术　在智慧城市中起到桥梁作用，渗透到社会科学，地理科学，规　划和结构中。智慧城市至少包含１３项关键技术。　（１）宽带聚合网ＢｃＮ：集成的下一代无线有线网络，聚合　话音，数据，互联网，通信和广播业务；　（２）ＨＳＤＰＡ与无线宽带网ＷｉＢｒｏ：无线互联网技术，使用　户在手机上的多媒体内容体验达到ＰＣ上同样的效果；　（３）泛在传感器网络：为具有感知能力的小型嵌入式设备　间提供泛在的通信环境；　（４）ＦＴＴｘ：光纤通信直达用户处所；　（５）ＲＦＩＤ：由ＲＦＩＤ标签和ＲＦＩＤ读写器构成的自动辨识　物体身份的技术：　（６）ＩＰｖ６：互联网的网络层协议，ＩＰｖ４的后继者。解决ＩＰ　地址数量的问题；　（７）上下文感知计算：设备可以获取和识别周边环境的信　息，决定在特定的时间、地点、时间、人群提供不同的服务；　（８）增强现实ＡＲ：研究真实世界和计算机产生的数据的　组合方法：　（９）片上系统ＳｏＣ：在一颗芯片上集成尽可能多的计算机　部件；　（１０）ＧＩＳ：地理信息系统，基础数据；　（１１）ＧＰＳ：全球定位系统，位置服务；　（１２）远程信息服务Ｔｅｌｅｍ￣ｉｃｓ：用通信设备，实现传送、接　收和储存信息的服务；　，　（１３）中间件中的仿真技术：连接软件构件或者应用的计　算机软件，支持复杂的分布式应用。　３智慧城市系统架构　智慧城市的架构包括五个层次：可感知的基础设施层、三　网融合的通信层、智慧城市数据层、云计算平台、智慧城市应　用端。　３．１可感知的基础设施层　可感知的基础设施层主要包括感知设备，感知传输网络　以及一些其他硬件组成。感知设备识别物体、采集信息，感知　传输网络将信息汇聚到网关，以便传输到主干网络。该层解　决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传　感器、探头等设备，采集外部物理世界的数据，然后通过ＲＦＩＤ、　条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。　感知方式按照采集信息的类型可以分为视频，传感器和　ＲＦＩＤ与条码等四种。　（１）视频。视频数据主要通过摄像头完成，摄像头将采集　到的数据传送到视频服务器（如ＤＶＲ，ＮⅥ　），访问视频信　２４５　信息通信　息就可以直接访问视频服务器得到。　（２）传感器。传感器网络由传感器节点和传感器网关组　成。传感器节点主要负责信息的采集并将其他如光信号、电信　号、化学信号转变为电信号并发送给传感器网关。传感器网　关负责将传感器的节点信息收集起来，再一起发送给传感器　信息的接收者。　Ｚｉｇｂｅｅ是部署无线传感器网络的新技术。它是一种短距　离、低速率无线网络技术，是一种介于无线标记技术和　ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ之间的技术提案。Ｚｉｇｂｅｅ一词源自蜜蜂群在发现花　粉位置时，通过跳ＺｉｇＺａｇ形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的　目的。借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速　率的近程无线网络通信技术。　（３）ＲＦＩＤ。ＲＦＩＤ，射频识别，又称电子标签，是一种通信　技术，可通过无线点讯号识别特定目标并读写相关数据，而无　需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。ＲＦＩＤ标　签分被动，半被动，主动三类。　（４）条码。二维码是用特定的几何图形按一定规律在平面　分布的黑白相间的矩形方阵记录数据符号信息的新一代条码　技术，由一个二维码矩阵图形和一个二维码号，以及下方的说　明文字组成，具有信息量大，纠错能力强，识读速度快，全方位　识读等特点。　３．２三网融合的通信层　通信层利用软交换技术将电信网，互联网，电视网融合，　包含技术的融合、业务的融合和产业的融合等多方面的内容。　智慧城市通信层主要用来传递信息。通信层将感知层获取的　信息进行传递，类似于人体结构中的神经系统。通信层建立　在“三网融合”的基础之上。　软交换作为“三网融合”的下一代网络关键技术，在继承　的基础上实现了突破，在各个业务网络之间融入了互通的思　想。软交换体系以分组网作为交换平台，通过媒体网关将各　种终端和网络接入核心分组网络，通过标准化协议连接７号　信令系统和计费／维护／操作系统，通过计算机软件编程的方式　对各种媒体流进行协议转换，采用开放接口标准是业务、控制　和传输分离。　软交换系统是基于分层网络结构模型的，网络从纵向划　分为４层：边缘接入层、核心传输层、控制层和业务层。　３－３智慧城市资源数据层　数据层组要用来管理通信层上传到数据中心的数据。主　要分为三个部分：数据访问控制层，数据路由层和主从数据库。　３．４云计算平台　云计算平台包括四个部分：客户端，软件即服务，平台即　服务和基础设施即服务。　构建的城市云计算平台具有以下特点：　是一种动态、易扩展的虚拟化计算服务：　通常通过互联网Ｉｎｔｅｍｅｔ提供；　用户无需知道、精通或控制云计算的基础架构；　组成与分类：软件服务，平台服务和基础设施服务。　云计算（Ｃｌｏｕｄ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）是能够提供动态资源池、虚拟　化和高可用性的下一代计算模式。云计算管理平台可以为用　户提供“按需计算”服务。　云计算平台一般由客户端，软件即服务，平台即服务和基　础设施即服务等组成。　２４６　曹政：智慧城市架构与平台浅析　客户端指ＰＣ上的浏览器，移动设备终端和Ｔｖ等设备。　用户通过客户端，通过互联网就可以使用云计算平台特供的　服务。　软件即服务它是一种通过Ｉｎｔｅｍｅｔ提供软件的模式，厂商　将应用软件统一部署在自己的服务器上，客户可以根据自己　实际需求，通过互联网向厂商定购所需的应用软件服务，按定　购的服务多少和时间长短向厂商支付费用，并通过互联网获　得厂商提供的服务。　平台即服务（ＰａａＳ）实际上是指将软件研发的平台作为一　种服务，以软件即服务（ＳａａＳ）的模式提交给用户。　消费者通过Ｉｎｔｅｍｅｔ可以从完善的计算机基础设施获得　服务。这类服务称为基础设施即服务（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｓ　ａ　Ｓｅｒ．　ｖｉｃｅ，ＩａａＳ）。　３．５智慧城市应用端　应用端是指将智慧城市的技术运用实际和终端设备。应　用端是智慧城市的“社会分工”一一结合行业需求，实现广泛　智能化。包括两大部分，应用和终端。　智慧城市应用端利用经过分析处理的感知数据，为用户　提供丰富的特定服务。智慧城市的应用可分为监控型￡物流　监控、污染监控）、查询型（智能检索、远程抄表）、控铕　型‘智能…　交通、智能家居、路灯控制）和扫描型（手机钱包、高速公路不　停车收费）等。终端包括ＰＣ，平板电脑，ＰＤＡ，智能手机，电视　等。　智慧城市的应用主要包括智慧经济体、智慧的市民、智慧　的流动力、智慧的环境、智慧的生活和智慧的六大部分。　主要终端设备有ＰＣ、平板电脑、ＰＤＡ、智能手机等。　（１）智慧的经济体。智慧的经济体主要有关城市的竞争力，　主要应用有智慧的人才市场、智慧的能源、智慧的建筑等；　（２）智慧的市民。智慧市民主要有关社会和人力资本，主　要应用有城市一卡通、智慧的教育；　（３）智慧的流动力。智慧的流动力主要关于交通和信息网　基础架构，国内和国际交往的便捷性，主要应用有智能轨迹管　理、智能物流、智能城市引导和智能交通等；　（４）智慧的环境。智慧环境：符合环保要求的污染治理与　资源管理，主要应用有智能电网和智能环保等；　（５）智慧的生活。智慧生活包括有质量生活的方方面面。　主要应用有智能养老、智能医疗、智能超市和智能家居等；　（６）智慧的。智慧主要是有关公众参与的层面，　由政治参与者的各方面组成，主要应用有电子政务、城市管理　和公共安全等。　参考文献：　【ｌ】王辉．智慧城市【Ｍ】　匕京：清华大学出版社，２０１０　［２］ＩＢＭ商业价值研究院．智慧地球［Ｍ】．北京：东方出版社，　２００９　［３】王海松，仲昱雯．节能城市：城市的智慧［Ｍ］．上海：格致出　版社，２０１１　［４】钱志新．大智慧城市［Ｍ】．南京：江苏人民出版社，２０１１　【５】ＩＢＭ．智慧的城市在中国［Ｍ】．ＩＢＭ智慧城市，２００９　［６】姜奇平．智慧时代正向我们走来［Ｊ】．互联网周刊，２０１０，１０（９）　【７】张永民．解读智慧地球与智慧城市【Ｊ］．中国信息界，２０１０　（１０）