基于大數(shù)據(jù)的智慧城市技術(shù)體系架構(gòu)研究

李建 鐘雅瑾 劉佳

摘要：城市作為人們生活和生產(chǎn)的載體，必然與信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢相結(jié)合，從而產(chǎn)生一個智能化的城市級信息系統(tǒng)。智能城市信息系統(tǒng)作為信息產(chǎn)業(yè)新技術(shù)集成的產(chǎn)物，將控制和協(xié)調(diào)城市居民的生活和生產(chǎn)活動，使其更加方便、高效、安全、和諧。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；智慧城市；技術(shù)體系架構(gòu)

前言

我們身處物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術(shù)的不斷應(yīng)用發(fā)展階段，同時，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，未來城市將承載我國2/3的人口。運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)手段破解城市發(fā)展難題，實施城市智能化應(yīng)用，發(fā)展智慧城市已成為城市可持續(xù)發(fā)展的必由之路。物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，催生了智慧城市，新智慧城市是新技術(shù)與新型城鎮(zhèn)化深度融合的產(chǎn)物，是可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

1大數(shù)據(jù)的概念和架構(gòu)

大數(shù)據(jù)又稱為海量資料，指所涉及的數(shù)據(jù)量規(guī)模龐大到無法在可承受的時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)具有以下4個特點：一是大量化，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)存儲量大和數(shù)據(jù)增量大；二是多樣化，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)來源多和數(shù)據(jù)格式多；三是海量的數(shù)據(jù)流呈現(xiàn)高速化的特點；四是價值密度低。大數(shù)據(jù)中心對于新型智慧城市建設(shè)具有重要的意義，大數(shù)據(jù)中心應(yīng)能對政務(wù)活動和服務(wù)、公共服務(wù)與生產(chǎn)經(jīng)營活動提供支撐，應(yīng)具有數(shù)據(jù)服務(wù)功能，網(wǎng)站和APP等形式的智慧城市應(yīng)用功能和自身的管理運營支撐保障功能，并基于此提出了一種智慧城市大數(shù)據(jù)中心的分層架構(gòu)。該大數(shù)據(jù)中心的總體架構(gòu)由大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施層、大數(shù)據(jù)服務(wù)層、大數(shù)據(jù)應(yīng)用層、應(yīng)用服務(wù)網(wǎng)關(guān)與支撐保障分系統(tǒng)組成。

2智慧城市的關(guān)鍵技術(shù)和總體架構(gòu)

智慧城市技術(shù)從頂層設(shè)計到具體的技術(shù)細(xì)節(jié)是以海量的城市數(shù)據(jù)作為核心支撐的，故大數(shù)據(jù)技術(shù)是智慧城市關(guān)鍵技術(shù)的核心，大數(shù)據(jù)技術(shù)又包括數(shù)據(jù)感知技術(shù)（傳感器技術(shù)）、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)活化技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和數(shù)據(jù)安全技術(shù)，除此之外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也是智慧城市建設(shè)的核心技術(shù)之一。智慧城市的總體架構(gòu)可以清晰地展現(xiàn)智慧城市的建設(shè)路徑，它包含感知層、通信層、數(shù)據(jù)層、安全層和應(yīng)用層。，感知層采用RFID標(biāo)簽、芯片、攝像頭、傳感器和GPS等不同技術(shù)采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通信層通過移動通信技術(shù)與IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使電信網(wǎng)、電視網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)走向融合，形成天地一體化的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)化的信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)層是在城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上運用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享、整合和統(tǒng)計分析，為管理和決策提供支撐。安全層從信息系統(tǒng)的安全保護(hù)角度出發(fā)提出安全體系的設(shè)計思路和安全防護(hù)策略。應(yīng)用層包括智慧的產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系、智慧的城市管理體系、智慧的民生保障體系等。

3智慧城市的體系架構(gòu)及特性

具體內(nèi)容包括：①全方位感知層。運用智能傳感技術(shù)，實現(xiàn)對城市的全方位感知和采集信息。利用實時采集感知設(shè)備的各種屬性信息，全方位感知城市各種狀態(tài)信息的變化。②泛在網(wǎng)絡(luò)層。廣泛存在、無所不在的網(wǎng)絡(luò)，與一般意義上的互聯(lián)網(wǎng)、專用網(wǎng)相比而言，泛在網(wǎng)絡(luò)是人和人、人和物體、物體和物體之間的網(wǎng)絡(luò)，是無限和多方融合的網(wǎng)絡(luò)，通過泛在網(wǎng)絡(luò)將感知信息連接、交互、共享。泛在網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)是機(jī)器到機(jī)器的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、近程通信和RFID的短距離連接技術(shù)。全方位感知層和泛在網(wǎng)絡(luò)層依托物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)。③智能數(shù)據(jù)層。通過對感知及網(wǎng)絡(luò)傳輸收集到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成新的有價值的信息來解決各種城市發(fā)展問題，有利于制訂出更加有效的城市發(fā)展智慧決策。④創(chuàng)新應(yīng)用層。依托智能數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)融合、分析、決策，充分發(fā)揮人的創(chuàng)造力，實現(xiàn)各種創(chuàng)新應(yīng)用，走以人為本的社會化創(chuàng)新應(yīng)用之路，是智慧城市管理的需要。智能數(shù)據(jù)層和創(chuàng)新應(yīng)用層依托大數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。

4應(yīng)用關(guān)系

物聯(lián)網(wǎng)是通過無線傳感技術(shù)，將人和物體、物體和物體連接在一起，是包含實物的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)得益于傳感器、無線通信等關(guān)鍵技術(shù)的快速發(fā)展。傳感器方面，根據(jù)傳感器的工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器兩大類。近年來，傳感器在集成度和靈敏度等性能方面越來越成熟。在無線通信方面，無線通信技術(shù)5G是傳輸速率可以達(dá)到10Gbps的無線通信技術(shù)，屬于真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。5G具有低延時、低功耗、高傳輸速率和高可靠的特點，這些特點更好地滿足了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。預(yù)計未來幾年，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)千億量級。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵就在于將實物數(shù)據(jù)化、邏輯化關(guān)聯(lián)起來。大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，依托接入網(wǎng)絡(luò)而匯集，這些數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，不再只是人和人之間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還包括人和物體、物體和物體之間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，接入網(wǎng)絡(luò)超出了互聯(lián)網(wǎng)范疇，是物聯(lián)網(wǎng)上接入設(shè)備的數(shù)據(jù)，依托傳感技術(shù)，這些接入設(shè)備實時不間斷地產(chǎn)生著數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)大致歸為3類，即個人帶隱私的數(shù)據(jù)、公務(wù)服務(wù)數(shù)據(jù)、商業(yè)活動數(shù)據(jù)。新型智慧城市的定義、體系架構(gòu)和特征離不開物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)兩者相互依存，相互發(fā)展，密不可分。同時，又促進(jìn)了智慧城市的發(fā)展。由此可見，新型智慧城市是物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)在不斷應(yīng)用中的新興產(chǎn)物，必將帶來社會化的大變革。新型智慧城市是以城市為視角運用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用集合，將對未來城市的發(fā)展帶來翻天覆地的變化。

5應(yīng)用場景分析

政務(wù)信息資源的再整合，將線下分割的政府部門資源，統(tǒng)一到線上整合后的共享平臺上，實現(xiàn)部門之間的縱向和橫向的資源共享和互通。將人口庫、法人庫、電子證照庫等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫整合到統(tǒng)一平臺，并提供共享服務(wù)。將工商、人社、稅務(wù)等部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步規(guī)范利用，依據(jù)制訂的公共信息資源共享目錄提供相關(guān)信息資源。通過互聯(lián)網(wǎng)政務(wù)服務(wù)門戶、移動終端、智能觸摸終端這些交互途徑獲取企業(yè)或個人提交的申請，并對全過程提供查詢等服務(wù)。其中，移動終端隨著后期應(yīng)用的深入，將逐步成為智慧政務(wù)交互端的主力軍。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)手段對采集的信息資源進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘和加工處理，建立大數(shù)據(jù)綜合分析平臺，為實現(xiàn)政務(wù)決策智能化提供支持。依托大數(shù)據(jù)提供的智能決策，發(fā)揮人的主動性和創(chuàng)造力，發(fā)現(xiàn)其中的服務(wù)需求，實現(xiàn)從被動服務(wù)向主動服務(wù)轉(zhuǎn)變。制訂了政務(wù)服務(wù)事項實施清單要素、公共信息資源目錄信息、數(shù)據(jù)資源交換等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全技術(shù)體系，這兩大保障手段貫穿全過程。

結(jié)束語

總之，，政府應(yīng)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，為創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)造提供各種優(yōu)惠的政策，推動各行各業(yè)積極開展各項創(chuàng)新工作，孵化和培育一批大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等智慧城市相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)，吸取優(yōu)秀智慧城市建設(shè)項目的寶貴經(jīng)驗，同時結(jié)合傳統(tǒng)優(yōu)勢項目與智慧城市建設(shè)，著力打造智慧旅游、智慧農(nóng)業(yè)項目。

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