新型智慧城市“三中心一平臺”的構建和技術框架

文｜張永民

新型智慧城市是以為民服務全程全時、城市治理高效有序、數據開放共融共享、經濟發(fā)展綠色開源、網絡空間安全清朗為主要目標，通過體系規(guī)劃、信息主導、改革創(chuàng)新，推進新一代信息技術與城市現代化深度融合、迭代演進，實現國家與城市協調發(fā)展。

隨著國家治理體系和治理能力現代化的不斷推進，在全面貫徹“創(chuàng)新、協調、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念中，城市被賦予了新的內涵，對智慧城市建設提出了新的要求。國家互聯網信息辦在全面調查和摸清全國智慧城市建設情況的基礎上，面對智慧城市建設遇到的新挑戰(zhàn)和新要求，提出了新型智慧城市的概念，并且牽頭組織國家發(fā)改委等26個部委聯合推動新型智慧城市建設。

新型智慧城市是以為民服務全程全時、城市治理高效有序、數據開放共融共享、經濟發(fā)展綠色開源、網絡空間安全清朗為主要目標，通過體系規(guī)劃、信息主導、改革創(chuàng)新，推進新一代信息技術與城市現代化深度融合、迭代演進，實現國家與城市協調發(fā)展。

智慧城市“三中心一平臺”的構建

習近平總書記指出：“網絡的實質是互聯、信息的價值是互通”。智慧城市建設的關鍵是互聯互通。智慧城市“三中心一平臺”（Smart City NetworkCentre DataCentre ManagementCentre FirstI nformationPlatform，以下簡稱“SCC3I”）是遵循習近平總書記的指示建設智慧城市的關鍵和重中之中。智慧城市“三中心一平臺”系指“智慧城市網絡融合與安全中心”、“智慧城市大數據中心”、“智慧城市管理與運行中心”、“智慧城市公共信息一級平臺”，簡稱“三中心一平臺”（SCC3I）?！叭行囊黄脚_”是智慧城市的心臟和大腦，沒有“三中心一平臺”，所謂“智慧城市”將無從談起?！叭行囊黄脚_”是實現網絡互聯、信息互通、數據共享、業(yè)務協同，消除“信息孤島”和避免重復建設所必須和根本的基礎設施，是智慧城市規(guī)劃與建設必須首要解決的問題。

智慧城市“三中心一平臺”（SCC3I）的構建原理源于“全球信息柵格”（GIG）。在1999年9月美軍國防信息系統局向國防部提交了一份建設全球信息柵格（Global Information Grid，簡稱“GIG”）的建議報告，在報告中提出GIG要實現計算機網、傳感器網、作戰(zhàn)平臺、武器平臺之間的綜合集成。GIG的目標是集成涉及作戰(zhàn)的所有信息，包括偵察、智能、戰(zhàn)斗、后勤、運輸、醫(yī)療等，通過實時計算和通信完成信息的收集、處理、存儲、分發(fā)、管理、安全、保障等功能。提高以戰(zhàn)為核心的信息集成能力，提供單一的、集成的、安全的、端到端的信息系統。美軍已將全球信息柵格（GIG）技術應用于科索沃、阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭中，展現出強大威力。同時，“全球信息柵格”（GIG）技術已在美國、英國、日本、韓國、新加坡等國家智慧城市建設中得到廣泛應用，取得了顯著成效。

在智慧城市建設中應用“信息柵格”的目的就是能對現有互聯網進行良好應用和管理，消除“信息孤島”?！靶畔鸥瘛睂⒎稚⒃诓煌乩砦恢蒙系馁Y源虛擬為一個空前的、強大的、復雜的、巨大的“單一系統”，以實現網絡、計算、存儲、數據、信息、平臺、軟件、知識和專家等資源的互聯互通和全面的共享，從而大大提高資源的利用率，使得用戶獲得前所未有的互聯網應用能力。

“三中心一平臺”創(chuàng)新的將網絡中心（NC）、數據中心（DC）、管理與運行中心（MC），基于“一級平臺”（FIP）集成為一體化。通過互聯網與專網的融合構成一個智慧城市“虛擬化的超級復雜巨系統”。實現網絡資源、計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、平臺資源、軟件資源、知識資源、專家資源等的全面共享。將“全球信息柵格”（GIG）技術應用于智慧城市的“三中心一平臺”是信息與系統集成基礎設施的應用創(chuàng)新。其主要內容如下：

1. 智慧城市網絡融合與安全中心

智慧城市網絡融合與安全中心以構建新型智慧城市柵格網為核心要素。實現電子政務外網、公共互聯網（包括電信、移動、聯通等運營商網絡）、智慧城市無線網、智慧城市物聯網（包括公安視頻專網）之間的網絡互聯和傳輸信息及數據的互通，以及網絡與信息的安全保障。智慧城市網絡融合與安全中心的建立，將有效避免各大網絡運營商各自獨立建設各自的網絡中心（機房），造成各個網絡運營商網絡之間無法通過各自網絡中心實現互聯和融合。

2、智慧城市大數據中心

智慧城市大數據中心建設以形成新型智慧城市大數據的“總和”為核心要素。建立一體化的數據存儲環(huán)境，將分析決策所需的大量數據從傳統的操作性環(huán)境中分離出來，將分散的、重復的、難于訪問的操作數據轉換成集中統一的、有價值的知識數據。大數據中心為不同來源的數據提供了一致的數據視圖，將不同介質、不同組織方式的數據集成轉換成為一個一致的分析型數據環(huán)境。大數據庫中的數據量是巨大的。

3. 智慧城市管理與運行中心

智慧城市管理與運行中心以新型智慧城市綜合資源的匯聚共享和跨部門的協調聯動，以及高效精準管理與安全可靠運行為核心要素。實現智慧城市網絡、數據、信息的集成與應用的展現、監(jiān)控、管理、運營、服務的功能。智慧城市管理與運行中心與智慧城市網絡融合與安全中心和智慧城市大數據中心，實現網絡互聯、信息互通、數據共享、業(yè)務協同。實現信息資源共享和智慧城市管理與運行的指揮及調度。

4. 智慧城市公共信息一級平臺

智慧城市公共信息一級平臺（以下簡稱“一級平臺”）以新型智慧城市各類信息資源的調度管理和服務化封裝，支撐智慧城市管理與公共服務的智慧化功能為核心要素。應用智慧城市“信息柵格”技術，構建新型智慧城市一體化信息服務平臺。即“一級平臺”的建設目的，就是為了實現智慧城市涉及政府政務信息、城市管理信息、社會民生信息、企業(yè)經濟信息各行業(yè)級二級平臺、業(yè)務級三級平臺和應用系統（包括：智慧政府、智慧管理、智慧民生、智慧產業(yè)）之間建立信息互聯互通、數據共享交換、業(yè)務功能協同。促進智慧城市全社會信息資源的開發(fā)與利用。避免在一個城市范圍內政府各部門之間，政府與社會、企業(yè)、公眾之間形成一個個的“信息孤島”，造成在網絡融合、信息交互、數據共享、功能協同時的障礙和瓶頸，以及資源上重復配置的浪費。

國家互聯網信息辦提出以“方法、網絡、數據、運行、平臺、標準”六大核心要素，基于“三中心一平臺”的新型智慧城市系統工程指導、方法、框架。

一是以構建一個“開放的框架體系結構”為核心要素。新型智慧城市是一個復雜巨系統，需要遵循體系建設規(guī)律，運用系統工程方法，構建開放的框架體系，通過“強化共用、整合通用、開放應用”的思想，指導各類新型智慧城市建設和發(fā)展。

二是以建立一套統一的“新型智慧城市標準體系”為核心要素。標準化是新型智慧城市規(guī)范、有序、健康發(fā)展的重要保證，需要通過政府主導，結合各城市特色，分類規(guī)劃建設內容及核心要素，建立健全涵蓋“建設、改革、評價”三方面內容的標準體系。

三是以建設“網絡融合與安全中心”為核心要素。構建共性基礎“一張網”。為了實現城市的精確感知、信息系統的互聯互通和惠民服務的無處不在，要構建一張?zhí)斓匾惑w化的城市信息服務柵格網，夯實新型智慧城市建設的基礎。

四是以建設“大數據中心”為核心要素。建立一個應用數據、經驗數據、知識數據的大數據體系。海量數據是新型智慧城市的特有產物，要建立一個開放共享的數據體系，通過對數據的規(guī)范整編和融合共用，實現并形成數據的“總和”，進而有效提高決策支持數據的生產與運用，進一步提升城市治理的科學性和智能化水平。

五是以建設“管理與運行中心”為核心要素。建立一個高效的城市管理與運行指揮中心。為更好對城市的市政設施、公共安全、生態(tài)環(huán)境、宏觀經濟、民生民意等狀況有效掌握和管理，需要構建新型智慧城市統一的運行中心，實現城市資源的匯聚共享和跨部門的協調聯動，為城市高效精準管理和安全可靠運行提供支撐。

六是以建設“公共信息一級平臺”為核心要素。建立一個通用功能平臺。為有效管理城市基礎信息資源，提高系統的使用效率，要構建一個通用功能平臺，實現各類信息資源的調度管理和服務化封裝，進而支撐城市管理與公共服務的智慧化。

智慧城市“三中心一平臺”規(guī)劃與建設原則，應遵新型智慧城市六大核心要素。遵循統一專項規(guī)劃、統一標準設計、統一建設實施的原則。“三中心”可以設置于一個物理環(huán)境中，在邏輯上則根據功能需求完全分開，“一平臺”是實現“三中心”網絡互聯、信息互通、數據共享、業(yè)務協同綜合集成的可視化展現與應用的信息環(huán)境。

智慧城市技術框架

在“三中心一平臺”規(guī)劃與建設的基礎上，國內外多數智慧城市采用面向服務的技術架構（SOA Service Oriented Architecture)，使用廣泛接受的標準(如XML和SOAP)和松耦合設計模式，基于SOA的技術架構和開放標準將有利于整合來自相關系統的信息資源，并對將來與新建第三方系統平臺，應用和信息資源進行整合提供手段，構建易于擴展和可伸縮的彈性系統。

1. 智慧城市技術框架分別為十一個方面：

1）網絡層：包括互聯網、電子政務外網、無線網絡、物聯網。

2）設施層：包括云平臺、云數據、應用軟件、網絡中心、數據中心、管理與運行中心、設備機房、基礎設施、其他設備等。

3）云存儲層：包括業(yè)務級應用數據庫、行業(yè)級主題數據庫、城市級大數據庫。

4）共享組件虛擬服務器層：主要由兩個層次構成，包括支撐共享組件層和基于SOA架構基礎中間件層。云支撐組件由七個部分組成：數據交換組件、統一認證組件、門戶組件、系統管理組件、資源管理組件和分析（OLAP）展現組件。

——數據交換組件：提供了數據適配器、數據組件、路由管理、配置工具等應用服務支撐服務；

——統一認證組件：提供了身份管理、認證管理、日志管理、登錄管理等支撐服務；

——門戶組件：提供門戶網站模板、內容管理、展現組件、協同辦公應用服務支撐；

——報表組件：提供了，報表定制、統計分析、展現管理、報表管理等報表工具的應用支撐；

——系統管理組件：提供了權限管理，日志管理、配置管理、接口管理等系統管理的應用支撐；

——資源管理組件：提供了數據分類、目錄管理、標準管理、編碼管理、元數據等應用支撐服務。

——分析（OLAP）展現組件：提供模型管理、模型構建、展現組件、數據連接等應用支撐服務。

5）基于SOA架構基礎中間件包括MOM、J2EE、LDAP、PORTAL、等基礎運行支撐環(huán)境。

6）平臺及系統應用層：由城市級一級平臺、行業(yè)級二級平臺、業(yè)務級三級平臺及應用組成。

7）展現層：提供了智慧城市統一平臺應用門戶（含APP），為用戶進行信息查詢和信息互動提供統一的入口和展示。

8）標準與規(guī)范層：標準與規(guī)范層包含了系統的標準規(guī)范體系內容。

9)法律法規(guī)及標準規(guī)范體系：法律法規(guī)及標準規(guī)范體系貫徹于整個體系架構，是整個項目建設的基礎，并指導其他平臺系統的建設。

10)管理及運營維護體系：是智慧城市“一級平臺”的兩個支柱之一，貫穿于整個體系架構各層的建設過程中，并指導其他平臺系統的建設。

11)安全體系：智慧城市技術框架的安全規(guī)范，貫穿于整個體系架構各層之中，并指導信息平臺及數據庫安全系統的建設。

2、智慧城市技術框架的特點

1）采用分層結構模式。智慧城市公共信息平臺總體結構，采用分層的模式，從滿足整體需求出發(fā)，根據系統建設的設計原則和技術路線，采用面向對象、面向服務、面向模式的系統架構設計方法作指導，描述智慧城市一級平臺系統軟件系統的整體結構，系統總體架構以系統業(yè)務服務為核心，形成智慧城市信息平臺整體結構的完整架構模型。

2）統一框架結構易于擴展和部署。智慧城市公共信息平臺總體結構采用統一組件結構，簡化了應用的結構，避免因為存在不同的應用結構所可能引起的不易集成的可能性。采用統一的組件結構，使得將來容易增加新的應用。統一開發(fā)新應用，可降低開發(fā)成本，保證應用的兼容性和集成性。

3）統一大數據易于利用。通過智慧城市一級平臺與網絡融合中心、大數據中心的互聯互通和信息集成，以及通過網絡融合與行業(yè)級二級平臺及主題數據庫的集成整合，為決策問題和提供服務的應用支撐，實現智慧城市社會管理和民生公共服務。

利用智慧城市技術框架來整合現有資源，以解決信息平臺及應用系統建設中資源共享與協同工作難、重復建設和資源浪費嚴重的問題，實現信息平臺及應用系統之間相關信息的共享與同步。