智慧城市的技术体系

智慧都市的技术体系从技术角度而言，智慧都市是一种多层次构造的复杂系统，它是以一种中心平台为基础，以及之上的多个应用子系统构成的复杂而庞大的系统。1.1智慧都市顶层设计的规定智慧都市是由多领域、多类别、多级系统构成的庞大系统。它需要解决不同领域、不同系统、不同类型的海量数据。它含有新老系统配合使用、技术发展快速、外部链接关系多、内部构造复杂、科研和建设周期长、需要为其它系统提供广泛的信息支持和服务等特点。因此做好智慧都市的体系架构的顶层设计是非常重要的。智慧都市的体系架构要含有下列特性：（1）可扩展性涉及：系统构造的可扩展性、系统容量的可扩展性以及网络的可扩展性。智慧都市是一种建设周期很长的项目，在建设和维护整个生命周期内，随着技术不停的发展可能会有不同的技术和系统需要接入到智慧都市平台中，因此智慧都市平台必须含有非常好的可扩展性。（2）兼容性涉及：对原有系统的兼容性和对不同行业、不同领域系统的兼容性。我国都市的信息化建设已经达成了一种相称的水平，现在已经存在有诸多的信息系统。在智慧都市建设中不可能将原有系统推到重来，因此智慧都市平台对原有系统必须含有兼容性。同时智慧都市是一种包含多领域和多行业的系统，因此必须含有对不同系统和不同格式数据的兼容性。（3）安全性智慧都市中的安全性涉及平台本身的安全性、数据的安全性以及通信的安全性。智慧都市平台对于都市的日常运行、应急解决等起着至关重要的作用，如果平台受到病毒和黑客的侵扰那么后果是不堪构想的。因此智慧都市平台的安全性至关重要，它直接影响到智慧都市的发展和运行。智慧都市中数据的安全性也非常重要。智慧都市平台中存储着政府、公司、行业以及个人等海量的信息数据，这些数据涉及到诸多的国家机密、商业机密以及个人隐私。因此智慧都市平台必须有足够的安全方法确保数据在传送、存储等各个环节的安全性，确保不会被不法分子窃取。（4）可靠性智慧都市平台必须含有很高的可靠性，这是在异常和危险状况下系统生存的核心。智慧都市平台本身是一种复杂的分布式系统，因此这里的可靠性涉及软件系统的可靠性、硬件的可靠性以及网络的可靠性。（5）可管理性智慧都市平台是一种庞大的系统，涉及到诸多的子系统和网络，因此易操作和易管理的特性是智慧都市平台的核心特性之一。智慧都市平台应能提供业务管理、配备管理、故障检测和性能监视等基本的功效。使系统在发生故障时能尽快的得以诊疗和修复。系统要易于操作，方便于减少运行维护成本。1.2智慧都市体系架构智慧都市的体系架构自下而上分为：感知层、通信层、数据层、应用层；以及完善的原则体系和安全体系。体系架构以下图所示：图1智慧都市体系架构感知层是智慧都市实现其“智慧”的基本条件。感知层含有超强的环境感知能力和智能性，通过RFID、传感器、传感网等物联网技术实现对都市范畴内基础设施、环境、建筑、安全等的监测和控制，为个人和社会提供无处不在的、无所不能的信息服务和应用。通信层是智慧都市中的信息高速公路，是将来智慧都市的重要基础设施。将来都市的通信网络应当是由大容量、高带宽、高可靠的光网络和全城覆盖的无线宽带网络所构成，为实现都市的智慧化奠定良好的基础。同时，让市民“随时、随处、随需”都能够宽带上网，并且能够享有网络电视、高清电视、高清视频通话等宽带业务。数据层的核心目的是让都市更加“智慧”，在将来的智慧都市中，数据是非常重要的战略性资源，因此构建智慧都市的数据层是智慧都市建设中非常重要的一环。数据层重要的目的是通过数据关联、数据挖掘、数据活化等技术解决数据割裂、无法共享等问题。数据层包含各行业、各部门、各公司的数据中心以及为实现数据共享、数据活化等建立的市一级的动态数据中心、数据仓库等。应用层重要是指在感知层、通信层、数据层基础上建立的多个应用系统。智慧产业、智慧管理和智慧民生构成的智慧应用层，增进实现“产业发展、功效提高、民生幸福”的智慧都市。市民能够通过多个终端访问这些系统，市民能够亲自体验到都市生活的幸福与和谐。（1）感知层智慧都市中的感知层又可分为感知对象子层、感知单元、传感网络、接入网关子层。图2智慧都市感知层感知对象子层感知对象重要是指物理世界中的“物”，例如需要监测的设施和设备、在智慧交通中的车辆、智慧物流中的物品、在智慧社区中被监控的人，甚至在遥感测绘中的地球表面空间都是被感知对象。感知单元感知单元是指含有数据采集功效的，用于采集物理世界中发生的物理事件和数据的设备和网络。采集的数据能够涉及各类物理量、标记、音频、视频数据等。数据采集设备涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位设备等。传感网络由传感设备构成的传感网，涉及通过近距离无线通信方式构成的无线传感网以及其它的传感网。在智慧都市体系中规定每个感知设备都能够寻址，都能够通信，都能够被控制。接入网关接入网关重要负责将感知层接入到智慧都市的通信层中，可能做的解决涉及合同转换、数据转换等工作，这取决于感知层和网络层采用的技术。（2）通信层智慧都市的通信层是以“宽带、无线、泛在、融合”为特性的智慧一体化网络。实现高起点、高原则面对将来信息网络，增进电信网、互联网、广播电视网的融合，满足智慧都市发展规定。将来网络的发展不仅规定更高的宽带速度、更便捷的接入方式、更深程度的融合还要支持人与机器（或物体）间以及机器到机器间通信，最后形成智慧一体化的网络基础设施。我国的通信事业通过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足智慧都市中数据传输的需要。通信层是智慧都市体系架构中发展最佳、也较为完善的一部分。图3智慧都市通信层（3）数据层都市本身是典型的数据密集环境，都市的运行涵盖环境检测、都市交通、公共服务、居家生活、经济商务、健康管理、公共安全等诸多方面，海量的数据在不停被生产出来。更充足、更智能地发挥数据的作用是智慧都市将来发展的必然趋势。因此智慧都市的数据层是智慧都市体系架构中的核心。图4智慧都市数据层数据层采用云计算的架构模式。数据层体系构造重要分为3层：都市数据中心、都市基础库和都市的云服务。都市数据中心：数据中心作为将来智慧都市的重要基础设施，重要涉及计算机、存储设备、网络设施、数据库和软件等物理资源。数据中心运用虚拟化和云计算技术将大量相似类型的资源构成同构或靠近同构的资源池。资源的虚拟化避免了硬件异构的特性，并被动态分派和动态调节。都市基础库：都市基础库是智慧都市中的基础的信息资源，是其它应用的基础数据。智慧都市中通过授权的顾客能够访问和共享这些数据。都市云服务：重要为智慧都市的各级顾客提供涉及政务云、行业云和公共云在内的云服务。都市云服务将以服务的形式为顾客提供软件、应用和计算资源等，顾客不再关心软件的购置、安装和升级维护，根据租用服务的实际使用状况进行付费。（4）应用层智慧都市应用层由智慧产业型应用、智慧管理型应用和智慧民生型应用构成，增进实现“产业发展、功效提高、民生幸福”的智慧都市。图5智慧都市应用层1.3智慧都市原则体系为了推动智慧都市有关产业的快速、健康发展，必须有统一的技术和接口原则。智慧都市不仅涉及某些基础性的核心技术并且与应用亲密有关，因此，智慧都市的原则体系中分为技术基础原则和应用原则两个部分。图6智慧都市原则体系对于在智慧都市中已有的技术和原则我们尽量的进行引用，例如通信层所涉及的电信行业原则已经相对的完善和成熟，我们将直接引用不在制订。制订原则过程中，坚持以拥有自主知识产权的技术为核心，广泛听取各方意见，形成大家承认的原则体系，使原则真正起到推动产业发展的作用。（1）技术基础原则体系通用规范部分通用规范部分重要定义智慧都市技术中的名词术语、体系架构以及需求分析等。感知层部分感知层部分重要涉及智慧都市中动态感知层的有关原则，重要涉及到传感器接口、组网合同、接入原则、统一标记和安全原则等。通信层部分通信层是智慧都市中原则较为完善和发展最佳的一种部分，有大量的国际和国内原则。在智慧都市原则体系中，这部分重要是引用现有原则，不再重新制订。数据层部分数据层部分涉及的原则重要有云计算本身、信息描述、信息存储和云安全的原则。接口部分接口部分涉及：网络接口、数据接口、中间件接口和顾客接口。测试规范部分测试规范涉及系统的系统测试、一致性测试、互操作测试。（2）应用原则体系应用原则部分重要涵盖的是各行业的原则。智慧都市涉及到诸多行业的应用，各行业的原则制订状况各不相似，有的已有大量的原则存在，有的原则相对较少；另外在智慧都市中还要考虑跨专业、跨单位和跨地区的多域协同运行和管理的状况。因此，在制订应用原则时，我们会坚持尽量引用和修改现有原则，对于现有原则没有涉及到的技术再重新制订新的原则，并加强跨地区、跨单位的多域协同运行时的原则制订。1.4智慧都市信息安全体系（1）智慧都市信息安全体系总体架构图7智慧都市安全体系架构智慧都市信息安全体系在安全基础设施的基础上，从技术和管理双方面为智慧都市提供安全保障。在技术层面上，从物理与环境安全、系统安全、网络安全和数据与应用安全四个方向建立全方面的安全防护体系。并针对智慧都市的感知层、通信层、数据层、应用层上各自特有的安全隐患分别实施对应的解决方案，实现对智慧都市的层层防控。借此保护涉及智慧都市整体建设体系，保障智慧都市的安全。（2）智慧都市信息安全基础设施图8智慧都市信息安全基础设施智慧都市安全基础设施是整个体系的技术基础，提供了多个智慧应用场景下普遍、大量需要用到的安全技术，涉及容灾体系、密钥管理、数字证书、等级保护体系等，是其它各维度的基础。智慧都市安全基础设施建设以整合提高现有资源为重要方式，建立逻辑上统一的容灾恢复中心、监控应急中心、密钥管理中心、安全管理中心、身份管理中心和安全评测中心等六大安全中心。（3）智慧都市信息安全技术防护信息安全技术防护涉及物理域环境的安全，系统的安全，网络的安全、以及数据与应用的安全。物理与环境安全涉及：环境安全、设备安全、灾难恢复防止几个方面。系统安全重要涉及：防病毒技术、主机安全加固、操作系统安全三个方面。网络安全涉及：网关杀毒、防火墙、入侵检测几个方面。数据与应用安全：包含数据库加密和数据库备份等技术。（4）智慧都市信息安全管理体系智慧都市的安全保障体系是全方位的，需要全社会的主动配合以及各职能部门的互相协调。有必要建立或健全安全管理体系和组织体系，完善安全运行管理机制，明确各职能部门的职责和分工，从技术、管理和法律等多方面确保智慧都市的正常运行。完善信息安全组织体系成立以政府职能部门为主的“智慧都市”安全管理机构，强化和明确其职责；在健全信息安全组织体系的基础上，切实贯彻安全管理责任制。明确各级、各部门作为信息安全保障工作的负责人；技术部门主管或项目负责人作为信息安全保障工作直接负责人，强化对网络管理人员和操作人员的管理。加强信息安全配套建设消除信息安全风险隐患，把好涉密计算机和存储介质、内部网络对外接入、设备采购和服务外包三个重要的管理关口。对政府信息系统和涉及重大民生及都市公共服务重要系统，建立与之配套的数据灾备中心。加强对涉密信息的监督管理对有关单位将涉密信息存储在联网计算机上并违反规定上互联网，将涉密信息暴露在互联网上的要及时纠正，并对有关人员进行教育和解决。对网上公布的信息进行监控，及时发现泄密事件，将危害控制在最小的范畴内，使保密制度得到有效的执行和贯彻。建立健全信息安全制度制订整个都市的安全方针、安全方略以及整体的安全战略规划；针对市一级信息安全管理制订对应管理制度和规范；规定基础网络和重要信息系统运行、使用单位根据本身