云技術(shù)在海南智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用研究

王兆慶+賀勇+孫超雄

摘 要：云計(jì)算可為智慧城市建設(shè)提供技術(shù)和管理保障，為智慧城市數(shù)據(jù)中心的建設(shè)提供一條必經(jīng)之路。智慧城市是將高速、智能、高科技融合為一體的，以多應(yīng)用、多行業(yè)、復(fù)雜系統(tǒng)組成的綜合體，是城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。智慧城市建設(shè)在海南省已啟動(dòng)，文中主要介紹了云計(jì)算的概念與特點(diǎn)，并針對(duì)云計(jì)算技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，探討了海南萬寧市智慧城市建設(shè)的解決方案。

關(guān)鍵詞：智慧城市；云計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；解決方案

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2015）10-00-02

0 引 言

目前，全世界有300多個(gè)城市在建設(shè)智慧化城市，智慧城市被普遍認(rèn)為是在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的支撐下，形成全面透徹感知、寬帶互聯(lián)、智能融合的應(yīng)用和大眾創(chuàng)新、開放、協(xié)同為特征的一種新型信息化的城市形態(tài)。作為探索新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措，2012年11月我國(guó)開始進(jìn)行智慧城市試點(diǎn)建設(shè)。在2013年1月住建部啟動(dòng)首批90個(gè)國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作之后，8月又公布第二批103個(gè)智慧城市試點(diǎn)名單，這意味著中國(guó)智慧城市試點(diǎn)數(shù)量增至193個(gè)。在首批智慧城市試點(diǎn)名單中，萬寧是海南唯一入選的試點(diǎn)城市。

萬寧市在智慧城市建設(shè)中已確定了未來發(fā)展理念：打造“一張網(wǎng)”、構(gòu)建“兩片云”、服務(wù)“三種人”?！耙粡埦W(wǎng)”指的是物聯(lián)網(wǎng)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)據(jù)大平臺(tái)，打造滲透到社會(huì)各個(gè)角落的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；“兩片云”意在構(gòu)建服務(wù)于社會(huì)各個(gè)層面的云計(jì)算中心，以保護(hù)并開發(fā)良好的生態(tài)環(huán)境的藍(lán)天白云；服務(wù)“三種人”是云技術(shù)功能的實(shí)現(xiàn)，為常住居民、商務(wù)人士、休旅人員提供“貼心、順心、安心”的服務(wù)。在推進(jìn)智慧城市建設(shè)中，萬寧市遵循“政府主導(dǎo)、社會(huì)投入、產(chǎn)業(yè)先行、基礎(chǔ)保障、4G體驗(yàn)、WiFi優(yōu)先”的實(shí)施路線圖，最終使之成為國(guó)內(nèi)通信質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)帶寬和綜合服務(wù)最具競(jìng)爭(zhēng)力的地區(qū)之一。云計(jì)算中心可以聚合多個(gè)應(yīng)用平臺(tái)，提高資源利用率，智慧城市云的建設(shè)以最優(yōu)方案提供高效的信息資源服務(wù)，選擇云計(jì)算技術(shù)平臺(tái)將助力萬寧智慧城市建設(shè)的發(fā)展[1]。

1 云計(jì)算技術(shù)

自2006年“云計(jì)算”（cloud computing）概念提出至今，在短短幾年中，已完成了技術(shù)名詞到技術(shù)應(yīng)用的快速發(fā)展，“云計(jì)算”通過借助網(wǎng)絡(luò)空間，將分散在不同區(qū)域的計(jì)算機(jī)資源虛擬化，進(jìn)行重新配置，具有按需獲取、超強(qiáng)計(jì)算能力和巨大存儲(chǔ)空間超級(jí)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，資源云涵蓋了分布式計(jì)算、并行計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為用戶提供軟件和服務(wù)。

在云計(jì)算環(huán)境下，用戶的使用觀念也會(huì)發(fā)生徹底的變化：從“購(gòu)買產(chǎn)品”到“購(gòu)買服務(wù)”轉(zhuǎn)變，因?yàn)樗麄冎苯用鎸?duì)的將不再是復(fù)雜的硬件和軟件，而是最終的服務(wù)。在服務(wù)方面，主要以提供用戶基于云的各種服務(wù)為主，共包含三個(gè)層次：其一是SaaS軟件，即服務(wù)，這層的作用是將應(yīng)用主要以基于 Web 的方式提供給客戶；其二是PaaS平臺(tái)，即服務(wù)，這層的作用是將一個(gè)應(yīng)用的開發(fā)和部署平臺(tái)作為服務(wù)提供給用戶；其三是IaaS基礎(chǔ)設(shè)施，即服務(wù)，這層的作用是將各種底層的計(jì)算（比如虛擬機(jī)）和存儲(chǔ)等資源作為服務(wù)提供給用戶， 云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)圖

從用戶角度而言，這三層服務(wù)之間的關(guān)系是獨(dú)立的，因?yàn)樗鼈兲峁┑姆?wù)是完全不同的，而且面對(duì)的用戶也不盡相同。但從技術(shù)角度而言，云服務(wù)這三層之間的關(guān)系并不是獨(dú)立的，而是有一定依賴關(guān)系的，比如一個(gè) SaaS 層的產(chǎn)品和服務(wù)不僅需要使用到 SaaS 層本身的技術(shù)，而且還依賴 PaaS 層所提供的開發(fā)和部署平臺(tái)或者直接部署于 IaaS 層所提供的計(jì)算資源上，此外，PaaS 層的產(chǎn)品和服務(wù)也很有可能構(gòu)建于 IaaS 層服務(wù)之上[2]。云計(jì)算的“云”就是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源，它包括硬件資源（服務(wù)器、存儲(chǔ)器、CPU等）和軟件資源（如應(yīng)用軟件、集成開發(fā)環(huán)境等），本地計(jì)算機(jī)只需要通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個(gè)需求信息，遠(yuǎn)端就會(huì)有成千上萬的計(jì)算機(jī)為你提供需要的資源并將結(jié)果返回到本地計(jì)算機(jī)，這樣，本地計(jì)算機(jī)幾乎不需要做什么，所有的處理都由云計(jì)算提供商所提供的計(jì)算機(jī)群來完成。

云計(jì)算為智慧城市建設(shè)提供技術(shù)和管理的保障。通過架構(gòu)即服務(wù)（Iaas）的構(gòu)建模式，將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心不同架構(gòu)、不同品牌、不同型號(hào)的服務(wù)器進(jìn)行整合，通過云操作系統(tǒng)的調(diào)度，向應(yīng)用系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一的運(yùn)行支撐平臺(tái)。同時(shí)，借助于云計(jì)算平臺(tái)的虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)，可以有效的進(jìn)行資源切割、資源調(diào)配和資源整合，按照應(yīng)用需求來合理分配計(jì)算、存儲(chǔ)資源，最優(yōu)化效能比例。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的突出特點(diǎn)，是具備大量的基礎(chǔ)軟硬件資源，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)資源的規(guī)?；?，提高資源的利用率，降低單位資源的成本。另外，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)了資源的多租戶應(yīng)用。通過業(yè)務(wù)的歷史統(tǒng)計(jì)信息，配合業(yè)務(wù)和資源調(diào)度管理，可以有效提高資源的利用率[3]。

2 云技術(shù)在海南萬寧智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用研究

智慧城市是以多應(yīng)用、多行業(yè)、復(fù)雜系統(tǒng)組成的綜合體。多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)之間存在信息共享、交互的需求。各不同的應(yīng)用系統(tǒng)需要共同抽取數(shù)據(jù)綜合計(jì)算和呈現(xiàn)綜合結(jié)果。如此眾多繁復(fù)的系統(tǒng)需要多個(gè)強(qiáng)大的信息處理中心進(jìn)行各種信息的處理。要從根本上支撐龐大系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要考慮基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，建設(shè)智慧城市云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。萬寧市在智慧城市建設(shè)時(shí)同樣需要有一個(gè)以云計(jì)算技術(shù)支持的數(shù)據(jù)控制平臺(tái)，統(tǒng)一調(diào)配各類資源， 實(shí)現(xiàn)隨需應(yīng)變動(dòng)態(tài)伸縮的能力。

網(wǎng)絡(luò)是連接所有數(shù)據(jù)中心IT組件的唯一通用實(shí)體，構(gòu)建堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將為數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)永續(xù)、管理與運(yùn)維提供保障。通常來講，用戶的業(yè)務(wù)可分為多個(gè)子系統(tǒng)，彼此之間會(huì)有數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)互訪、數(shù)據(jù)訪問控制與隔離的需求，根據(jù)業(yè)務(wù)相關(guān)性和流程需要，采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)低耦合、高內(nèi)聚，保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性、可靠性、靈活擴(kuò)展性、易于管理。因此，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)方面，萬寧市加大了基礎(chǔ)建設(shè)，到2017年底，基本實(shí)現(xiàn)無線城市和寬帶城市。屆時(shí)光纖到戶百兆接入，寬帶全覆蓋（家庭平均接入帶寬達(dá)到20 Mb/s，出口帶寬國(guó)際和國(guó)內(nèi)分別達(dá)到1 Tb/s、 5 Tb/s），完成無線寬帶覆蓋城鎮(zhèn)化，構(gòu)建層次多樣、覆蓋縱橫、熱點(diǎn)數(shù)眾多的無線寬帶網(wǎng)絡(luò)，全面完成國(guó)家三網(wǎng)融合試點(diǎn)任務(wù)，提供按需接入的寬帶服務(wù)。根據(jù)智慧城市建設(shè)規(guī)劃，萬寧的重點(diǎn)推出3大類、17個(gè)子項(xiàng)目進(jìn)行招商，涵蓋智慧城市建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、智慧管理、智慧民生、智慧產(chǎn)業(yè)4個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，提出萬寧建設(shè)智慧城市的七大示范區(qū)：以萬城+濱海新區(qū)、興隆、神州半島、石梅灣、日月灣、山欽灣、奧特萊斯（萬寧芭蕾雨）為智慧城市建設(shè)示范區(qū)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各區(qū)域的特點(diǎn)，將這7個(gè)區(qū)域建設(shè)成為有特色的智慧城市示范區(qū)。萬寧這7個(gè)示范區(qū)也通過信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接[4]。

考慮基于云計(jì)算IaaS架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，海南萬寧市的智慧城市建設(shè)以云計(jì)算數(shù)據(jù)中心為核心，打造獨(dú)立于多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的公共云，如設(shè)定政務(wù)云、交通云、教育云、安全云、社區(qū)云、旅游云、醫(yī)療云、生態(tài)云等，為各類下層應(yīng)用提供支持，通過云數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)七大示范區(qū)資源進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)配和管理，未來在示范區(qū)成功經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，云網(wǎng)覆蓋全市，新功能的云又增加到云平臺(tái)中，其架構(gòu)能后續(xù)擴(kuò)展支持其它云，云計(jì)算智慧城市架構(gòu)如圖2所示。

圖2 云計(jì)算智慧城市架構(gòu)圖

3 海南建設(shè)智慧城市的思考

海南建設(shè)智慧城市要從解決民生問題為中心，從創(chuàng)新的視角，以提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、改善環(huán)境、提高能源和資源利用率等為主。同時(shí)還要圍繞智能化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)智慧改造，新興智慧產(chǎn)業(yè)的培育，智慧政府建設(shè)，智慧化城市生活環(huán)境和管理，智能化公共服務(wù)體系等戰(zhàn)略重點(diǎn)領(lǐng)域，構(gòu)建城市公共信息平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、應(yīng)用平臺(tái)等信息化基礎(chǔ)設(shè)施。另外，海南與全國(guó)一樣仍然存在資源透支、環(huán)境污染、交通擁堵、就業(yè)困難、社會(huì)管理薄弱等問題，構(gòu)建智慧城市將成為應(yīng)對(duì)城市社會(huì)問題的重要途徑。

海南智慧城市建設(shè)，首先海南政府在信息化發(fā)展戰(zhàn)略上要有清晰的愿景和戰(zhàn)略眼光。同時(shí)，要有長(zhǎng)期建設(shè)發(fā)展的執(zhí)著，政府堅(jiān)持統(tǒng)籌規(guī)劃，持續(xù)克服各種阻力。其次，加大政務(wù)平臺(tái)和商務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，政府身體力行，引導(dǎo)信息化在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。再次，對(duì)現(xiàn)有資源整合統(tǒng)籌安排，統(tǒng)一才是有效解決互聯(lián)互通的辦法。

萬寧有海南最長(zhǎng)的海岸線，美麗的港灣，眾多島嶼，多彩的小海，特別是國(guó)家級(jí)的保護(hù)區(qū)大洲島，兩個(gè)風(fēng)光迷人、物產(chǎn)豐富的小海，如何做到既保護(hù)又能合理開發(fā)這寶貴的資源考驗(yàn)著頂層設(shè)計(jì)者，低碳和生態(tài)智慧城市是萬寧市優(yōu)先考慮的戰(zhàn)略級(jí)智慧城市建設(shè)規(guī)劃，萬寧進(jìn)行智慧城市建設(shè)的探索如果成功，將有效解決在建設(shè)國(guó)際旅游島大的背景之下，海南城鎮(zhèn)化建設(shè)問題、土地流轉(zhuǎn)問題、旅游服務(wù)問題、智慧民生問題。

海南是全中國(guó)的后花園，智慧城市建設(shè)決不能以犧牲生態(tài)為代價(jià)，必須以低炭環(huán)保為目標(biāo)，進(jìn)行數(shù)字生態(tài)城市建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]萬寧創(chuàng)建智慧城市，探索城鎮(zhèn)化發(fā)展新模式.[EB/OL].http：//news.qq.com/a/20130221/000916.htm

[2]王戩.云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展的分析[J]科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（28）：74.

[3]云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)[EB/OL].http：//www.chinacloud.cn/show.aspx？id=9087&cid=22

[4]萬寧創(chuàng)建智慧城市式[EB/OL].http：//news.focus.cn/hn/2013-10-13/4124760.html