信息通信技術(shù)在數(shù)字化城市管理中的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)

王 征，劉 峰，賈志勇（.華信郵電咨詢設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 004；.中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司，北京00048；.中國電信浙江公司金華分公司，浙江 金華 000）

0 前言

數(shù)字化城市管理是指運(yùn)用先進(jìn)的城市管理理念和科學(xué)的管理方法，應(yīng)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、3S技術(shù)等信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確、高效、全時段和全方位的城市管理。通過數(shù)字化城市管理，將使城市管理在管理方法上實(shí)現(xiàn)手段創(chuàng)新，對于提升城市的管理水平效果明顯。為進(jìn)一步提升城鄉(xiāng)建設(shè)水平，促進(jìn)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)成果在城市信息化中的應(yīng)用，“十二五”期間，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部將在全國各個有條件的城市大力推廣數(shù)字化城市管理。

縱觀數(shù)字化城市管理的實(shí)現(xiàn)，將充分運(yùn)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、3S技術(shù)等多種現(xiàn)代化信息技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的城市管理和物聯(lián)網(wǎng)理念，實(shí)現(xiàn)城市管理現(xiàn)代化的目標(biāo)。大容量、寬帶化、數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為數(shù)字化城市管理提供了完善的基礎(chǔ)平臺。而隨著物聯(lián)網(wǎng)概念和實(shí)際應(yīng)用的不斷推廣，信息通信技術(shù)也將逐步從單一的特定行業(yè)或者企業(yè)的閉環(huán)應(yīng)用向行業(yè)間及不同區(qū)域間的應(yīng)用進(jìn)行過渡，實(shí)現(xiàn)使用和管理信息的共享，最終實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域、行業(yè)和企業(yè)之間的開環(huán)應(yīng)用。總之，信息通信技術(shù)的應(yīng)用將使一體化的數(shù)字化城市管理全面實(shí)現(xiàn)。

本文將結(jié)合數(shù)字化城市管理的一些實(shí)際應(yīng)用建設(shè)，對信息通信技術(shù)在其中的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行論述與分析。

1 數(shù)字化城市管理體系結(jié)構(gòu)和價值

根據(jù)數(shù)字化城市管理的體系框架，系統(tǒng)架構(gòu)在層次模型之上，由下而上可分為基礎(chǔ)平臺層、數(shù)據(jù)資源層、業(yè)務(wù)支撐層、應(yīng)用系統(tǒng)層和用戶層5個層面，如圖1所示。

圖1 數(shù)字化城市管理標(biāo)準(zhǔn)體系框架示意

數(shù)字化城市管理系統(tǒng)底層基礎(chǔ)平臺層是支持系統(tǒng)運(yùn)行的必要的軟硬件平臺；數(shù)據(jù)資源層包含了系統(tǒng)的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；業(yè)務(wù)支撐層是支持系統(tǒng)運(yùn)行的支撐中間件；應(yīng)用系統(tǒng)層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用；用戶層涵蓋所有的數(shù)字化城市管理使用者，包括信息采集員、監(jiān)督中心、指揮中心、各專業(yè)單位、各級領(lǐng)導(dǎo)和綜合部門，以及社會公眾等。通過集中統(tǒng)一的管理，各種終端用戶通過不同方式接入到數(shù)字化城市管理的各個應(yīng)用系統(tǒng)。另外通過一系列的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和信息安全體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化城市管理的規(guī)范建設(shè)和安全運(yùn)營。

通過對數(shù)字化城市管理標(biāo)準(zhǔn)體系框架的分析，可以看到無論是基礎(chǔ)平臺層的網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)、主機(jī)存儲和備份系統(tǒng)、信息安全系統(tǒng)、呼叫中心系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和大屏顯示系統(tǒng)等硬件，操作系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等軟件，還是數(shù)據(jù)資源層和業(yè)務(wù)支撐層的數(shù)據(jù)中心存儲和中間件，以及應(yīng)用層的GPS定位監(jiān)控子系統(tǒng)，都需要現(xiàn)代化的信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效的保障。信息通信技術(shù)在數(shù)字化城市管理中有著重大的價值體現(xiàn)。

a）增強(qiáng)發(fā)現(xiàn)和處理能力。通過視頻監(jiān)控技術(shù)和部件、事件編碼系統(tǒng)，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)，可以讓監(jiān)管機(jī)構(gòu)快速、準(zhǔn)確地了解城市運(yùn)行暴露的問題，以實(shí)現(xiàn)對問題的快速發(fā)現(xiàn)和處置。

b）管理方式更加精確。采用網(wǎng)格管理法和城市部件、事件管理法相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)城市管理空間細(xì)化和管理對象的準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)城市管理工作的精細(xì)化。

c）部門責(zé)任得到強(qiáng)化。綜合應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，建立一個城市管理的監(jiān)督指揮平臺，實(shí)行快速、科學(xué)、有效的城市管理，協(xié)調(diào)各相關(guān)管理和職能部門。

2 數(shù)字化城市管理應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

2.1 寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互

數(shù)字化城市管理系統(tǒng)將通過寬帶網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相關(guān)單位間的數(shù)據(jù)傳輸和信息資源共享，用戶可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理、查詢和信息發(fā)布等應(yīng)用?；诂F(xiàn)有城市中的基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)城域網(wǎng)絡(luò)和政務(wù)網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市管理平臺和外部的信息交互；通過業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和支撐網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)的對外接口和業(yè)務(wù)管理；利用有線接入網(wǎng)絡(luò)最終實(shí)現(xiàn)千兆到大樓、百兆到桌面；采用3G無線數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)移動辦公接入；通過設(shè)置防火墻或?qū)ｉTVPN設(shè)備，利用密匙加密、IPSec VPN、3G無線VPDN等安全接入技術(shù)保證通信安全。承載網(wǎng)絡(luò)中MPLS/VPN和VLAN的運(yùn)用將有效實(shí)現(xiàn)相關(guān)單位的安全訪問和控制。利用路由器或者專門的流量監(jiān)控設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)中的流量進(jìn)行監(jiān)控。

2.2 應(yīng)用系統(tǒng)云計算虛擬實(shí)現(xiàn)

根據(jù)住建部城市管理建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用服務(wù)器上安裝數(shù)字化城市管理的系統(tǒng)軟件和GIS等應(yīng)用軟件，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器包含了所有的應(yīng)用數(shù)據(jù)（見圖2）。系統(tǒng)運(yùn)行的軟件主要包括：數(shù)據(jù)庫軟件、應(yīng)用中間件、GIS軟件等。應(yīng)用系統(tǒng)則包括無線數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督受理、協(xié)同工作、大屏幕監(jiān)督指揮、應(yīng)用維護(hù)、地理編碼、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源管理、GPS定位監(jiān)控、部件在線更新、視頻監(jiān)控與共享系統(tǒng)和數(shù)據(jù)共享與交換等子系統(tǒng)功能模塊。

圖2 數(shù)字化城市管理應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)

在實(shí)踐中可采用冗余的高端服務(wù)器設(shè)置，通過集群技術(shù)實(shí)現(xiàn)多機(jī)并行系統(tǒng)處理，互為備份，保證系統(tǒng)平臺能夠長期、穩(wěn)定地不間斷工作，并減輕單臺服務(wù)器的工作負(fù)載。

而隨著云計算技術(shù)的成熟，在數(shù)字化城市管理中可以進(jìn)行云計算和云存儲的虛擬化應(yīng)用。云計算將數(shù)字化城市管理系統(tǒng)的PC服務(wù)器、小型機(jī)、存儲設(shè)備和軟件等資源形成一個巨大的資源池，用以提供不同配置的虛擬資源。通過虛擬化軟件將資源虛擬化，按照用戶需求動態(tài)創(chuàng)建虛擬資源，主要包括服務(wù)器虛擬化和存儲虛擬化等，并實(shí)現(xiàn)對物理資源的管理，提供統(tǒng)一的界面供用戶和管理員進(jìn)行方便管理和應(yīng)用。

通過漏洞掃描與檢測技術(shù)，以及快速主機(jī)存活掃描、操作系統(tǒng)識別、智能化端口服務(wù)識別、黑客模擬攻擊、入侵風(fēng)險評估等多種掃描技術(shù)的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)快速、高效、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)安全隱患并在短時間內(nèi)修復(fù)，最大限度地降低系統(tǒng)安全風(fēng)險。

2.3 視頻監(jiān)控和智能化識別

在數(shù)字化城市管理中，視頻監(jiān)控技術(shù)將有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的監(jiān)控。利用寬帶城域網(wǎng)和接入網(wǎng)絡(luò)將分散、獨(dú)立的圖像采集點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)跨地域、全范圍的統(tǒng)一監(jiān)控、存儲、管理和資源共享，為城市管理決策者提供全新、直觀的管理工具，提高工作效率。

在實(shí)際應(yīng)用中，通過遙控技術(shù)在遠(yuǎn)程計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對城市重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行全天候的電視圖像監(jiān)控和存儲，經(jīng)過信息化網(wǎng)絡(luò)的傳送實(shí)現(xiàn)在中心監(jiān)視器、電視墻和遠(yuǎn)程VPN接入點(diǎn)的實(shí)時音視頻瀏覽?？蛻舳送ㄟ^B/S、C/S技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電視墻投放視頻的靈活控制，包括多畫面監(jiān)視、輪巡、設(shè)置功能和字幕疊加等；通過對云臺和鏡頭的遠(yuǎn)程實(shí)時控制，完成對圖像監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行變動。在信號的傳送上，利用互聯(lián)網(wǎng)VPN技術(shù)實(shí)現(xiàn)“虛擬專網(wǎng)”傳送，保證安全性。最終實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可視、可控、可調(diào)、可儲的目標(biāo)。

隨著3G技術(shù)的成熟和業(yè)務(wù)的開展，3G視頻監(jiān)控在數(shù)字化城市管理中可靈活實(shí)現(xiàn)。例如放置在車頂?shù)臄z像探頭可在水平360°、上下180°范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，對周圍方圓幾百米范圍內(nèi)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)控并錄像。攝像探頭采用紅外線技術(shù)，即便是夜間光線暗淡照樣能清晰拍攝。從而實(shí)現(xiàn)全方位、全時段的視頻監(jiān)控。另外隨著海量存儲和云計算技術(shù)的運(yùn)用，智能化識別技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，例如邊檢、越界車牌號的識別和人臉的識別等。

2.4 呼叫中心

數(shù)字化城市管理需要建立一個面向公眾的、開放的、標(biāo)準(zhǔn)的電子政務(wù)統(tǒng)一應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享。呼叫中心是公眾參與城市管理的重要平臺，是管理者和被管理者溝通的重要渠道，主要實(shí)現(xiàn)熱線服務(wù)、工作調(diào)度、相關(guān)業(yè)務(wù)單位聯(lián)絡(luò)等服務(wù)功能。

在實(shí)踐中，由于廣大市民對職能管理部門分工、公開電話以及一些公眾熱線號碼不是非常了解，往往會造成呼叫的不方便性。 而“統(tǒng)一接入，專線轉(zhuǎn)發(fā)”的智能化呼叫中心的通信技術(shù)模式很好地解決了以上難題。建立一個統(tǒng)一的面向用戶的多媒體呼叫中心平臺，進(jìn)行110、114、市民熱線等呼叫資源的整合，形成政務(wù)類服務(wù)熱線、治安和突發(fā)事件類服務(wù)熱線和便民類服務(wù)熱線的用戶服務(wù)界面的功能和業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，集中受理用戶的投訴與需求。呼叫中心流程示意圖如圖3所示。

圖3 呼叫中心流程示意

市民撥打現(xiàn)有任一熱線，匯總到統(tǒng)一的呼叫中心平臺，緊急問題由110指揮中心受理，通過電話通知責(zé)任單位；非應(yīng)急問題統(tǒng)一由數(shù)字城市管理部門進(jìn)行受理，通過任務(wù)單方式分發(fā)各專業(yè)單位；生活服務(wù)類由114等進(jìn)行受理；實(shí)現(xiàn)快速、便捷的使用和管理。

2.5 集群對講

數(shù)字化城市管理中有眾多的專業(yè)集群用戶，需要進(jìn)行一對一用戶群組間或更大的范圍內(nèi)的對講通話。例如政府及公共服務(wù)部門、大型企業(yè)集團(tuán)以及一些中小企業(yè)的共網(wǎng)集群等等。

隨著3G和CDMA1X、GPRS等網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和成熟，對講PTT（Push to Talk）技術(shù)就是為滿足用戶一點(diǎn)對多點(diǎn)的廣域通話對講，實(shí)現(xiàn)隨時隨地快速便捷溝通的一種新型應(yīng)用。通過運(yùn)營商廣覆蓋范圍的網(wǎng)絡(luò)資源、“蜂窩制”的通信模式以及完善的技術(shù)支持等，實(shí)現(xiàn)專業(yè)用戶所需的高性能、大容量、高速率的集群業(yè)務(wù)功能；使用網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)通道作為其信令和語音的傳輸載體，通過疊加于無線網(wǎng)絡(luò)上的集群通信交換機(jī)完成公網(wǎng)集群通信的呼叫控制和接續(xù)；實(shí)現(xiàn)不同組態(tài)、模式的呼叫和控制，以及短信和控制、管理等功能。

2.6 3S和位置服務(wù)

3S技術(shù)是全球定位系統(tǒng) （GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）的統(tǒng)稱。隨著技術(shù)的發(fā)展，GPS民用化的發(fā)展市場越來越廣闊。而我國也在加快步伐進(jìn)行獨(dú)立自主的“北斗”空間定位系統(tǒng)技術(shù)的研究和市場化應(yīng)用。芯片小型化技術(shù)的日趨成熟，使得GPS芯片組在縮小體積和降低耗電量等方面都取得很大突破。

GIS信息服務(wù)平臺以現(xiàn)代化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、GPS定位、GIS、數(shù)據(jù)庫等多種技術(shù)為依托，構(gòu)建一個高度集成化、網(wǎng)絡(luò)化，信息高度共享的綜合位置服務(wù)系統(tǒng)平臺，以滿足實(shí)時地理定位等要求。

在數(shù)字化城市管理中，位置服務(wù)系統(tǒng)將得到越來越多的運(yùn)用。采用GPS/無線技術(shù)在城管、物流、出租車、集團(tuán)客戶等方面實(shí)現(xiàn)多行業(yè)運(yùn)用拓展的公共運(yùn)營，也可以說是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的典型。表1示出了GPS系統(tǒng)車載終端主要功能。

位置服務(wù)系統(tǒng)由GPS定位系統(tǒng)和GIS地理信息系統(tǒng)組成。圖4以車輛監(jiān)控調(diào)度數(shù)字化管理為例，通過通信鏈路和呼叫中心系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控調(diào)度。

無線機(jī)房是車輛、乘客與管理中心的通信鏈路接入網(wǎng)關(guān)。通過無線和有線的數(shù)據(jù)專線實(shí)現(xiàn)鏈路通信。通常由通信運(yùn)營商的短消息中心、IP數(shù)據(jù)中心、語音接入中心組成。通過短消息與IP數(shù)據(jù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)管理中心與車載無線數(shù)據(jù)終端進(jìn)行交互；通過語音接入模塊實(shí)現(xiàn)語音接入電話的呼入與呼出。

表1 GPS系統(tǒng)車載終端主要功能

總管理中心是整個系統(tǒng)的核心和通信樞紐，實(shí)現(xiàn)與車載終端的信息交互、電話錄音、自助應(yīng)答與排隊(duì)，完成各種信息的分類、記錄和轉(zhuǎn)發(fā)，同時對整個網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行監(jiān)控管理。另外分中心實(shí)現(xiàn)異地分布式和分權(quán)限群組監(jiān)控管理。

圖4 位置服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用示意

工作站是整個系統(tǒng)中人機(jī)交互的前端平臺，通過將GIS技術(shù)、GPS技術(shù)、IP數(shù)據(jù)語音技術(shù)、Web技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理、信息管理、電召調(diào)度等。

另外，隨著GPSone和A-GPS等技術(shù)的成熟，在數(shù)字化城市管理中也可以進(jìn)行良好的應(yīng)用。無線網(wǎng)絡(luò)信號完全獨(dú)立于GPS，只要有手機(jī)信號的地方就可以實(shí)現(xiàn)空間定位。

2.7 智能交通

數(shù)字化城市管理的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對交通參與者的全方位、全天候和全過程的監(jiān)管和信息化服務(wù)支持。目前，城市交通擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重，交通智能化應(yīng)用迫在眉睫，智能交通管理系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，作為物聯(lián)網(wǎng)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)借助裝載在車輛上的傳感設(shè)備（RFID、傳感器、GPS等）收集相關(guān)屬性和信息，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)快速傳送，配合先進(jìn)的智能交通管理平臺、交通監(jiān)控系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能安全的交通運(yùn)營。

3 結(jié)束語

數(shù)字化城市管理以現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)施為依托，通過軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等信息技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建社會公眾服務(wù)和管理平臺。利用寬帶網(wǎng)絡(luò)、云計算虛擬化、視頻監(jiān)控和智能化識別、智能呼叫和對講、3S和位置服務(wù)等先進(jìn)的技術(shù)手段，使信息和通信技術(shù)在城市管理領(lǐng)域的應(yīng)用更為廣泛，由單純的城市管理內(nèi)部業(yè)務(wù)應(yīng)用向其他單位的應(yīng)用進(jìn)行延伸和拓展，層次也更為鮮明。

另外在今后的發(fā)展中，將納入先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)理念，無處不在的末端設(shè)備通過各種信息通信網(wǎng)絡(luò)和安全保障機(jī)制實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、應(yīng)用集成和安全的可控管理，實(shí)現(xiàn)城市管理網(wǎng)元的全方位傳感感知、通信傳輸和信息處理。

［1］王洋，樊銳蘭.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)踐及信息通信技術(shù) ［J］.數(shù)據(jù)通信，2011（1）：12-15.

［2］續(xù)合元.物聯(lián)網(wǎng)［J］.數(shù)據(jù)通信，2011（1）：3-4.

［3］修文群.數(shù)字化城市管理［M］.北京：中國人民大學(xué)出版社，2010.

［4］勇毅.智能交通車聯(lián)網(wǎng)概念迎來新機(jī)遇 ［J］.通信世界周刊，2011（4）：27.