智慧城市的技術體系

智慧都市的技術體系從技術角度而言，智慧都市是一種多層次構造的復雜系統(tǒng)，它是以一種中心平臺為基礎，以及之上的多個應用子系統(tǒng)構成的復雜而龐大的系統(tǒng)。1.1智慧都市頂層設計的規(guī)定智慧都市是由多領域、多類別、多級系統(tǒng)構成的龐大系統(tǒng)。它需要解決不同領域、不同系統(tǒng)、不同類型的海量數據。它含有新老系統(tǒng)配合使用、技術發(fā)展快速、外部鏈接關系多、內部構造復雜、科研和建設周期長、需要為其它系統(tǒng)提供廣泛的信息支持和服務等特點。因此做好智慧都市的體系架構的頂層設計是非常重要的。智慧都市的體系架構要含有下列特性：（1）可擴展性涉及：系統(tǒng)構造的可擴展性、系統(tǒng)容量的可擴展性以及網絡的可擴展性。智慧都市是一種建設周期很長的項目，在建設和維護整個生命周期內，隨著技術不停的發(fā)展可能會有不同的技術和系統(tǒng)需要接入到智慧都市平臺中，因此智慧都市平臺必須含有非常好的可擴展性。（2）兼容性涉及：對原有系統(tǒng)的兼容性和對不同行業(yè)、不同領域系統(tǒng)的兼容性。我國都市的信息化建設已經達成了一種相稱的水平，現(xiàn)在已經存在有諸多的信息系統(tǒng)。在智慧都市建設中不可能將原有系統(tǒng)推到重來，因此智慧都市平臺對原有系統(tǒng)必須含有兼容性。同時智慧都市是一種包含多領域和多行業(yè)的系統(tǒng)，因此必須含有對不同系統(tǒng)和不同格式數據的兼容性。（3）安全性智慧都市中的安全性涉及平臺本身的安全性、數據的安全性以及通信的安全性。智慧都市平臺對于都市的日常運行、應急解決等起著至關重要的作用，如果平臺受到病毒和黑客的侵擾那么后果是不堪構想的。因此智慧都市平臺的安全性至關重要，它直接影響到智慧都市的發(fā)展和運行。智慧都市中數據的安全性也非常重要。智慧都市平臺中存儲著政府、公司、行業(yè)以及個人等海量的信息數據，這些數據涉及到諸多的國家機密、商業(yè)機密以及個人隱私。因此智慧都市平臺必須有足夠的安全方法確保數據在傳送、存儲等各個環(huán)節(jié)的安全性，確保不會被不法分子竊取。（4）可靠性智慧都市平臺必須含有很高的可靠性，這是在異常和危險狀況下系統(tǒng)生存的核心。智慧都市平臺本身是一種復雜的分布式系統(tǒng)，因此這里的可靠性涉及軟件系統(tǒng)的可靠性、硬件的可靠性以及網絡的可靠性。（5）可管理性智慧都市平臺是一種龐大的系統(tǒng)，涉及到諸多的子系統(tǒng)和網絡，因此易操作和易管理的特性是智慧都市平臺的核心特性之一。智慧都市平臺應能提供業(yè)務管理、配備管理、故障檢測和性能監(jiān)視等基本的功效。使系統(tǒng)在發(fā)生故障時能盡快的得以診療和修復。系統(tǒng)要易于操作，方便于減少運行維護成本。1.2智慧都市體系架構智慧都市的體系架構自下而上分為：感知層、通信層、數據層、應用層；以及完善的原則體系和安全體系。體系架構以下圖所示：圖1智慧都市體系架構感知層是智慧都市實現(xiàn)其“智慧”的基本條件。感知層含有超強的環(huán)境感知能力和智能性，通過RFID、傳感器、傳感網等物聯(lián)網技術實現(xiàn)對都市范疇內基礎設施、環(huán)境、建筑、安全等的監(jiān)測和控制，為個人和社會提供無處不在的、無所不能的信息服務和應用。通信層是智慧都市中的信息高速公路，是將來智慧都市的重要基礎設施。將來都市的通信網絡應當是由大容量、高帶寬、高可靠的光網絡和全城覆蓋的無線寬帶網絡所構成，為實現(xiàn)都市的智慧化奠定良好的基礎。同時，讓市民“隨時、隨處、隨需”都能夠寬帶上網，并且能夠享有網絡電視、高清電視、高清視頻通話等寬帶業(yè)務。數據層的核心目的是讓都市更加“智慧”，在將來的智慧都市中，數據是非常重要的戰(zhàn)略性資源，因此構建智慧都市的數據層是智慧都市建設中非常重要的一環(huán)。數據層重要的目的是通過數據關聯(lián)、數據挖掘、數據活化等技術解決數據割裂、無法共享等問題。數據層包含各行業(yè)、各部門、各公司的數據中心以及為實現(xiàn)數據共享、數據活化等建立的市一級的動態(tài)數據中心、數據倉庫等。應用層重要是指在感知層、通信層、數據層基礎上建立的多個應用系統(tǒng)。智慧產業(yè)、智慧管理和智慧民生構成的智慧應用層，增進實現(xiàn)“產業(yè)發(fā)展、功效提高、民生幸?！钡闹腔鄱际?。市民能夠通過多個終端訪問這些系統(tǒng)，市民能夠親自體驗到都市生活的幸福與和諧。（1）感知層智慧都市中的感知層又可分為感知對象子層、感知單元、傳感網絡、接入網關子層。圖2智慧都市感知層感知對象子層感知對象重要是指物理世界中的“物”，例如需要監(jiān)測的設施和設備、在智慧交通中的車輛、智慧物流中的物品、在智慧社區(qū)中被監(jiān)控的人，甚至在遙感測繪中的地球表面空間都是被感知對象。感知單元感知單元是指含有數據采集功效的，用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數據的設備和網絡。采集的數據能夠涉及各類物理量、標記、音頻、視頻數據等。數據采集設備涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實時定位設備等。傳感網絡由傳感設備構成的傳感網，涉及通過近距離無線通信方式構成的無線傳感網以及其它的傳感網。在智慧都市體系中規(guī)定每個感知設備都能夠尋址，都能夠通信，都能夠被控制。接入網關接入網關重要負責將感知層接入到智慧都市的通信層中，可能做的解決涉及合同轉換、數據轉換等工作，這取決于感知層和網絡層采用的技術。（2）通信層智慧都市的通信層是以“寬帶、無線、泛在、融合”為特性的智慧一體化網絡。實現(xiàn)高起點、高原則面對將來信息網絡，增進電信網、互聯(lián)網、廣播電視網的融合，滿足智慧都市發(fā)展規(guī)定。將來網絡的發(fā)展不僅規(guī)定更高的寬帶速度、更便捷的接入方式、更深程度的融合還要支持人與機器（或物體）間以及機器到機器間通信，最后形成智慧一體化的網絡基礎設施。我國的通信事業(yè)通過十余年的快速發(fā)展，移動通信、互聯(lián)網等技術已比較成熟，基本能夠滿足智慧都市中數據傳輸的需要。通信層是智慧都市體系架構中發(fā)展最佳、也較為完善的一部分。圖3智慧都市通信層（3）數據層都市本身是典型的數據密集環(huán)境，都市的運行涵蓋環(huán)境檢測、都市交通、公共服務、居家生活、經濟商務、健康管理、公共安全等諸多方面，海量的數據在不停被生產出來。更充足、更智能地發(fā)揮數據的作用是智慧都市將來發(fā)展的必然趨勢。因此智慧都市的數據層是智慧都市體系架構中的核心。圖4智慧都市數據層數據層采用云計算的架構模式。數據層體系構造重要分為3層：都市數據中心、都市基礎庫和都市的云服務。都市數據中心：數據中心作為將來智慧都市的重要基礎設施，重要涉及計算機、存儲設備、網絡設施、數據庫和軟件等物理資源。數據中心運用虛擬化和云計算技術將大量相似類型的資源構成同構或靠近同構的資源池。資源的虛擬化避免了硬件異構的特性，并被動態(tài)分派和動態(tài)調節(jié)。都市基礎庫：都市基礎庫是智慧都市中的基礎的信息資源，是其它應用的基礎數據。智慧都市中通過授權的顧客能夠訪問和共享這些數據。都市云服務：重要為智慧都市的各級顧客提供涉及政務云、行業(yè)云和公共云在內的云服務。都市云服務將以服務的形式為顧客提供軟件、應用和計算資源等，顧客不再關心軟件的購置、安裝和升級維護，根據租用服務的實際使用狀況進行付費。（4）應用層智慧都市應用層由智慧產業(yè)型應用、智慧管理型應用和智慧民生型應用構成，增進實現(xiàn)“產業(yè)發(fā)展、功效提高、民生幸?！钡闹腔鄱际小D5智慧都市應用層1.3智慧都市原則體系為了推動智慧都市有關產業(yè)的快速、健康發(fā)展，必須有統(tǒng)一的技術和接口原則。智慧都市不僅涉及某些基礎性的核心技術并且與應用親密有關，因此，智慧都市的原則體系中分為技術基礎原則和應用原則兩個部分。圖6智慧都市原則體系對于在智慧都市中已有的技術和原則我們盡量的進行引用，例如通信層所涉及的電信行業(yè)原則已經相對的完善和成熟，我們將直接引用不在制訂。制訂原則過程中，堅持以擁有自主知識產權的技術為核心，廣泛聽取各方意見，形成大家承認的原則體系，使原則真正起到推動產業(yè)發(fā)展的作用。（1）技術基礎原則體系通用規(guī)范部分通用規(guī)范部分重要定義智慧都市技術中的名詞術語、體系架構以及需求分析等。感知層部分感知層部分重要涉及智慧都市中動態(tài)感知層的有關原則，重要涉及到傳感器接口、組網合同、接入原則、統(tǒng)一標記和安全原則等。通信層部分通信層是智慧都市中原則較為完善和發(fā)展最佳的一種部分，有大量的國際和國內原則。在智慧都市原則體系中，這部分重要是引用現(xiàn)有原則，不再重新制訂。數據層部分數據層部分涉及的原則重要有云計算本身、信息描述、信息存儲和云安全的原則。接口部分接口部分涉及：網絡接口、數據接口、中間件接口和顧客接口。測試規(guī)范部分測試規(guī)范涉及系統(tǒng)的系統(tǒng)測試、一致性測試、互操作測試。（2）應用原則體系應用原則部分重要涵蓋的是各行業(yè)的原則。智慧都市涉及到諸多行業(yè)的應用，各行業(yè)的原則制訂狀況各不相似，有的已有大量的原則存在，有的原則相對較少；另外在智慧都市中還要考慮跨專業(yè)、跨單位和跨地區(qū)的多域協(xié)同運行和管理的狀況。因此，在制訂應用原則時，我們會堅持盡量引用和修改現(xiàn)有原則，對于現(xiàn)有原則沒有涉及到的技術再重新制訂新的原則，并加強跨地區(qū)、跨單位的多域協(xié)同運行時的原則制訂。1.4智慧都市信息安全體系（1）智慧都市信息安全體系總體架構圖7智慧都市安全體系架構智慧都市信息安全體系在安全基礎設施的基礎上，從技術和管理雙方面為智慧都市提供安全保障。在技術層面上，從物理與環(huán)境安全、系統(tǒng)安全、網絡安全和數據與應用安全四個方向建立全方面的安全防護體系。并針對智慧都市的感知層、通信層、數據層、應用層上各自特有的安全隱患分別實施對應的解決方案，實現(xiàn)對智慧都市的層層防控。借此保護涉及智慧都市整體建設體系，保障智慧都市的安全。（2）智慧都市信息安全基礎設施圖8智慧都市信息安全基礎設施智慧都市安全基礎設施是整個體系的技術基礎，提供了多個智慧應用場景下普遍、大量需要用到的安全技術，涉及容災體系、密鑰管理、數字證書、等級保護體系等，是其它各維度的基礎。智慧都市安全基礎設施建設以整合提高現(xiàn)有資源為重要方式，建立邏輯上統(tǒng)一的容災恢復中心、監(jiān)控應急中心、密鑰管理中心、安全管理中心、身份管理中心和安全評測中心等六大安全中心。（3）智慧都市信息安全技術防護信息安全技術防護涉及物理域環(huán)境的安全，系統(tǒng)的安全，網絡的安全、以及數據與應用的安全。物理與環(huán)境安全涉及：環(huán)境安全、設備安全、災難恢復防止幾個方面。系統(tǒng)安全重要涉及：防病毒技術、主機安全加固、操作系統(tǒng)安全三個方面。網絡安全涉及：網關殺毒、防火墻、入侵檢測幾個方面。數據與應用安全：包含數據庫加密和數據庫備份等技術。（4）智慧都市信息安全管理體系智慧都市的安全保障體系是全方位的，需要全社會的主動配合以及各職能部門的互相協(xié)調。有必要建立或健全安全管理體系和組織體系，完善安全運行管理機制，明確各職能部門的職責和分工，從技術、管理和法律等多方面確保智慧都市的正常運行。完善信息安全組織體系成立以政府職能部門為主的“智慧都市”安全管理機構，強化和明確其職責；在健全信息安全組織體系的基礎上，切實貫徹安全管理責任制。明確各級、各部門作為信息安全保障工作的負責人；技術部門主管或項目負責人作為信息安全保障工作直接負責人，強化對網絡管理人員和操作人員的管理。加強信息安全配套建設消除信息安全風險隱患，把好涉密計算機和存儲介質、內部網絡對外接入、設備采購和服務外包三個重要的管理關口。對政府信息系統(tǒng)和涉及重大民生及都市公共服務重要系統(tǒng)，建立與之配套的數據災備中心。加強對涉密信息的監(jiān)督管理對有關單位將涉密信息存儲在聯(lián)網計算機上并違反規(guī)定上互聯(lián)網，將涉密信息暴露在互聯(lián)網上的要及時糾正，并對有關人員進行教育和解決。對網上公布的信息進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)泄密事件，將危害控制在最小的范疇內，使保密制度得到有效的執(zhí)行和貫徹。建立健全信息安全制度制訂整個都市的安全方針、安全方略以及整體的安全戰(zhàn)略規(guī)劃；針對市一級信息安全管理制訂對應管理制度和規(guī)范；規(guī)定基礎網絡和重要信息系統(tǒng)運行、使用單位根據本身