基于數(shù)據(jù)共享融合的城市超級APP架構(gòu)研究與設(shè)計

摘 要：智慧城市在現(xiàn)有城市信息化的基礎(chǔ)上，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，為普通民眾提供了一個安全、舒適、便利的生活環(huán)境。在我國，2016年前后各級地方政府陸續(xù)響應(yīng)國家號召，堅持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，依托云計算中心和大數(shù)據(jù)平臺，建設(shè)具有地方特色的智慧城市門戶APP，目標(biāo)是用一個手機(jī)APP即可暢享所有城市服務(wù)。本文首先介紹了智慧城市發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題，接著針對城市超級APP的功能架構(gòu)進(jìn)行研究，最后給出實現(xiàn)超級APP的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：智慧城市；超級APP；云計算；大數(shù)據(jù)

中圖分類號：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）04-0016-004

Research and Design of Urban Super APP Architecture Based on

Data Sharing and Fusion

ZHONG Da

（State Grid Info-telecom Great Power Science and Technology Co.，Ltd.，F(xiàn)uzhou 350003，China）

Abstract：On the basis of the existing city informatization，smart city makes full use of the new generation of information technology such as internet of things，cloud computing and mobile internet to provide a safe，comfortable and convenient living environment for ordinary people. In China，around 2016，local governments at all levels have responded to the national call，adhered to the concept of innovation，coordination，green，open and shared development，relying on cloud computing center and large data platform，to build a smart city portal APP with local characteristics，the goal is to enjoy all urban services with a mobile APP. This paper first introduces the development status and existing problems of smart city，then studies the functional framework of urban super APP，and finally gives the key technologies to realize super APP.

Keywords：smart city；super APP；cloud computing；big data

0 引 言

早在2009年9月，美國中西部愛荷華州的迪比克市與IBM就共同宣布，將建設(shè)美國第一個“智慧城市”，一個由高科技充分武裝的60000人社區(qū)。通過采用一系列IBM新技術(shù)“武裝”的迪比克市將完全數(shù)字化，并將城市的所有資源都連接起來（水、電、油、氣、交通、公共服務(wù)等等），因此可以偵測、分析和整合各種數(shù)據(jù)，并智能化地對市民需求做出響應(yīng)，服務(wù)于市民?，F(xiàn)階段，對智慧城市共同的理解是在現(xiàn)有城市信息化的基礎(chǔ)上，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，為普通民眾提供一個安全、舒適、便利的生活環(huán)境。

1 智慧城市發(fā)展概述

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[1]趨于成熟，人類社會開始步入以網(wǎng)絡(luò)為支撐搭建的城市“神經(jīng)”網(wǎng)絡(luò)，使信息流通更加高效便捷，體現(xiàn)了全面覆蓋、充分感知的智能性；智慧城市推進(jìn)城鎮(zhèn)化的步伐，提高醫(yī)療、交通、教育等服務(wù)質(zhì)量，將城市資源與城鎮(zhèn)共享，體現(xiàn)了普惠性；智慧城市要求在城市工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的同時，更加的宜居，適合人類的生存，提高環(huán)境、生活質(zhì)量，提高清潔能源使用，減少有害物質(zhì)排放、節(jié)能減排，在不同區(qū)域間形成“能源流”，使資源得到優(yōu)化配置，體現(xiàn)了高效性；智慧城市對城市管理提出了更高的要求，需要在信息互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，支撐政府、企業(yè)和居民的決策，體現(xiàn)了精細(xì)性；同時智慧城市也支撐著新興產(chǎn)業(yè)的孵化和管理的創(chuàng)新，體現(xiàn)了現(xiàn)代性。

1.2 存在問題

盡管各區(qū)域選擇的智慧城市建設(shè)路徑有差異，但在發(fā)展建設(shè)的過程中存在相似的問題。

1.2.1 重復(fù)建設(shè)，存在信息孤島

在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，我國信息化建設(shè)過程中追求見效快、重硬件輕軟件的問題長期存在。當(dāng)前，盡管許多城市都建立辦公自動化（OA）系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)（MIS）和地理信息系統(tǒng)（GIS），但各系統(tǒng)往往缺乏互聯(lián)互通和信息共享，信息孤島現(xiàn)象普遍存在。不同部門間信息傳遞不暢，大大降低了工作效率，造成大量資源浪費。[2]

1.2.2 缺少對數(shù)據(jù)資源的深度挖掘

在智慧城市傳統(tǒng)的整體架構(gòu)中，數(shù)據(jù)的采集和整合是城市智慧的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，打破各行業(yè)系統(tǒng)的信息壁壘，多層面數(shù)據(jù)融合，需要解決數(shù)據(jù)資源的利用問題，這也正是智慧城市建設(shè)中缺失的環(huán)節(jié)。目前，通信運營商及平臺提供商在數(shù)據(jù)獲取方面缺乏主動性和引導(dǎo)性，城市運行過程中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)是雜亂無章的，而且部分行業(yè)數(shù)據(jù)存在一定的保密性，操作起來難度加大。這使得數(shù)據(jù)資源的價值體現(xiàn)的不明顯。

2 城市超級APP架構(gòu)研究

2.1 總體架構(gòu)

充分應(yīng)用“大云物移智”等新技術(shù)，打造智慧城市大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，全面發(fā)展“能源流+信息流+資金流”的全供應(yīng)鏈，建成以廣泛覆蓋、全面感知、互聯(lián)互通、開放共享、統(tǒng)一便捷為特征的智慧城市，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、政務(wù)、公共服務(wù)等多維度的融合，提升城市數(shù)字化、可視化、云服務(wù)化和智能化。總體架構(gòu)包含：一個入口、兩大中心、三大體系、五類應(yīng)用，一個入口即智慧城市超級APP，兩大中心即城市云數(shù)據(jù)中心和城市運營管控中心（城市大腦），三大體系包括感知網(wǎng)絡(luò)體系、安全防護(hù)體系和支撐保障體系，五類應(yīng)用包括智慧政務(wù)、智慧交通、城市安全、城市管網(wǎng)、綠色低碳。城市超級APP總體架構(gòu)如圖1所示。

2.2 建設(shè)內(nèi)容

2.2.1 一個入口

在智慧城市建設(shè)中，通過城市超級APP，圍繞“全國級標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)+本地化特色服務(wù)”，分層構(gòu)建智慧城市服務(wù)體系，深耕屬地化城市服務(wù)，用一個手機(jī)APP串聯(lián)所有城市服務(wù)，涵蓋信息發(fā)布、政務(wù)辦理、信息查詢、醫(yī)療衛(wèi)生、教育培訓(xùn)、就業(yè)服務(wù)、社會保障、交通出行、文化旅游等功能，最終實現(xiàn)具有本土特色的全面城市服務(wù)，使人民的獲得感、幸福感、安全感更加充實，更有保障，更可持續(xù)。

2.2.2 兩大中心

（1）云數(shù)據(jù)中心。云服務(wù)已成為數(shù)據(jù)中心下一階段的主要業(yè)務(wù)形態(tài)，集團(tuán)通過與國內(nèi)外知名企業(yè)共建產(chǎn)業(yè)生態(tài)，重點面向政府、央企、能源及工業(yè)客戶提供智慧城市、能源互聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的云生態(tài)服務(wù)?？商峁┌鳈C(jī)托管、資源出租等IDC基礎(chǔ)服務(wù)，減少IDC客戶建設(shè)數(shù)據(jù)中心和基礎(chǔ)設(shè)施的成本。

（2）城市運營管控中心。依托當(dāng)?shù)馗咝阅苡嬎慊A(chǔ)設(shè)施、地理信息系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺，建設(shè)智慧城市的神經(jīng)中樞——城市運營管控中心。利用云計算[3]、大數(shù)據(jù)[4]、物聯(lián)網(wǎng)、移動應(yīng)用、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，打通政府各部門、各系統(tǒng)之間的信息壁壘，包括公安、交通、消防、情報、反恐等多部門數(shù)據(jù)，以及車輛移動GPS數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)、BIM建筑模型數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、攝像頭采集畫面等多類型數(shù)據(jù)。從市政設(shè)施分布、公安消防車輛運行態(tài)勢、交通運行情況、巡邏案件分布等多個角度，對城市各領(lǐng)域運行數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度可視分析，提升城市管理者資源統(tǒng)籌效率和管理決策能力。

2.2.3 三大體系

（1）安全防護(hù)體系。以網(wǎng)絡(luò)安全保障為核心，通過“規(guī)劃、實施、檢查、評估”的持續(xù)改進(jìn)，建立健全“防御、監(jiān)測、打擊、治理、評估”五位一體的網(wǎng)絡(luò)空間安全保障與綜合治理體系。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)空間基礎(chǔ)設(shè)施層安全防護(hù)體系，落實基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)管職責(zé)，保障關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、通信設(shè)施、數(shù)據(jù)中心、計算中心、終端設(shè)備的運行安全；建設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測預(yù)警平臺，構(gòu)建主動防御和監(jiān)測預(yù)警體系，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全運維與協(xié)同防御指揮，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全管理“看得見、用得好、管得住”。

（2）感知網(wǎng)絡(luò)體系。推進(jìn)智慧多功能桿建設(shè)，完善物聯(lián)感知手段。加快集照明控制、Wi-Fi天線基站、視頻監(jiān)控管理、廣告屏播放、城區(qū)環(huán)境實時監(jiān)測、緊急呼叫、水位監(jiān)測、充電樁和井蓋監(jiān)測等功能于一體的智慧多功能桿建設(shè)，形成共建共享、集約高效的城市物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式。通過多表集抄的廣泛應(yīng)用，建設(shè)跨行業(yè)能源運動動態(tài)數(shù)據(jù)集成平臺，完善煤、電、油、氣領(lǐng)域信息資源共享機(jī)制，打造城市能源感知網(wǎng)絡(luò)。建立開放式城市感知平臺，加強(qiáng)感知數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理和共享共用，以及感知設(shè)備的規(guī)范化接入和數(shù)據(jù)匯聚，形成智慧城市全量信息視圖。

（3）支撐保障體系。按照“政府主導(dǎo)、合力推進(jìn)、立足產(chǎn)業(yè)、發(fā)展應(yīng)用、基礎(chǔ)先行、創(chuàng)新引領(lǐng)、開放合作、注重實效”的基本原則，通過加強(qiáng)四大保障——規(guī)劃保障、運維保障、人才隊伍保障、模式創(chuàng)新保障，為智慧城市建設(shè)提供全方位支撐服務(wù)，切實確保智慧城市建設(shè)成效。規(guī)劃保障即通過頂層設(shè)計，為智慧城市建設(shè)提供一攬子整體解決方案和建設(shè)規(guī)劃，運維保障即提供全方位信息通信運維服務(wù)，人才隊伍保障即提供覆蓋信息通信咨詢、設(shè)計、建設(shè)、運營、運維等信息化專業(yè)人才隊伍。

2.2.4 五類應(yīng)用

（1）智慧政務(wù)。按照“硬件集中、平臺集約、共建共享”的原則，云、網(wǎng)、端、數(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展的思路開展政務(wù)信息化的建設(shè)工作。通過城市超級APP，為普通民眾提供高效的行政事務(wù)網(wǎng)上辦理功能，涵蓋優(yōu)撫殘補申領(lǐng)、醫(yī)保社保繳費、交通違章處理、不動產(chǎn)辦理等事項；為政府提供一個便捷、可靠、安全的內(nèi)部移動辦公平臺，提升機(jī)關(guān)辦公效能，提高信息共享能力，加強(qiáng)過程管控和流程監(jiān)控，實現(xiàn)機(jī)關(guān)工作的規(guī)范化、程序化、透明化。

（2）智慧交通?；凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+汽車+新能源”創(chuàng)新思維構(gòu)建智慧車聯(lián)網(wǎng)，采用物聯(lián)網(wǎng)、地圖導(dǎo)航、移動通信、硬件加密等信息新技術(shù)，構(gòu)建面向政府、企業(yè)、租車、物流、保險等行業(yè)的專業(yè)車聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺，結(jié)合國家電動汽車應(yīng)用推廣、公務(wù)車輛及公務(wù)出行改革的契機(jī)，提供綜合出行智能服務(wù)平臺及運營解決方案。

（3）城市安全?！捌桨渤鞘小敝腔酃芸仄脚_立足當(dāng)前社會治安態(tài)勢和城市安全防范現(xiàn)狀與需求，以信息引領(lǐng)推進(jìn)城市管理創(chuàng)新，構(gòu)建“主動安防、信息安防、效能安防、和諧安防”的現(xiàn)代安防體系，有效提升公安機(jī)關(guān)的感知力、管控力、偵緝力、服務(wù)力。平臺通過整合公安業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和政府、銀行、校園等與維護(hù)社會治安穩(wěn)定關(guān)系緊密的重點單位監(jiān)控視頻資源，實現(xiàn)互聯(lián)、互通、互控，極大地拓展了平安城市視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，助力立體化治安防控體系建設(shè)。

（4）城市管網(wǎng)。針對城市管網(wǎng)系統(tǒng)，以全面支撐電纜、光纜、油氣管道等管網(wǎng)系統(tǒng)的全生命周期管理及通道資源管理為目標(biāo)，面向規(guī)劃設(shè)計、輔助工程建設(shè)、運維檢修、運行監(jiān)測等環(huán)節(jié)，基于專業(yè)城市管理地圖，提供管網(wǎng)系統(tǒng)精益化管理、數(shù)據(jù)采集入庫與管控、在線監(jiān)測、現(xiàn)場作業(yè)管理和綜合狀態(tài)評價等應(yīng)用產(chǎn)品和服務(wù)，實現(xiàn)管網(wǎng)生產(chǎn)過程自動化、業(yè)務(wù)管理流程化、數(shù)據(jù)源端唯一化、平臺應(yīng)用協(xié)同化、管理決策智能化，有力提升城市管網(wǎng)的精益化管理水平。

（5）綠色低碳。以綠色低碳環(huán)保為目標(biāo)，創(chuàng)建以綠色機(jī)關(guān)、綜合能源、充電樁、電能替代、生態(tài)云等為特征的低碳城市，為政府、能源消費者、能源運營商、能源產(chǎn)品商，提供綠色、安全、經(jīng)濟(jì)、高效的能源服務(wù)。實現(xiàn)對環(huán)保局、氣象局、水利局、農(nóng)業(yè)局、林業(yè)局等單位生態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，實現(xiàn)城市生態(tài)文明建設(shè)管理工作“看得見、算得準(zhǔn)、管得住”。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)和應(yīng)用需要貫穿城市超級APP應(yīng)用服務(wù)、運維、管理的全過程。通過標(biāo)準(zhǔn)化，加強(qiáng)城市超級APP應(yīng)用服務(wù)的規(guī)范化，可以提高城市超級APP平臺應(yīng)用服務(wù)的質(zhì)量，保證應(yīng)用服務(wù)的投資效益。通過開展標(biāo)準(zhǔn)化，加強(qiáng)管理的規(guī)范化，可以保障平臺上的應(yīng)用服務(wù)、運維工作按照安全規(guī)范的流程有序地進(jìn)行，它是全面推動各項工作的執(zhí)行依據(jù)。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，獲得的數(shù)據(jù)具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)，廣泛應(yīng)用于智能交通、智能建筑、定位導(dǎo)航、物流管理、數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計算、模式識別等各種智能技術(shù)，擴(kuò)充其在智慧城市的應(yīng)用領(lǐng)域。

3.3 云計算技術(shù)

云計算是一種基于網(wǎng)絡(luò)的、面向服務(wù)的計算新模式。它融合與發(fā)展了虛擬化、網(wǎng)絡(luò)，面向服務(wù)高效能計算和智能科學(xué)等新興信息技術(shù)，將各類計算資源虛擬化、服務(wù)化，構(gòu)成虛擬化計算資源的服務(wù)云池，并進(jìn)行統(tǒng)一的、集中的高效管理和經(jīng)營，使用戶通過云端就能隨時按需獲取計算資源服務(wù)，完成高效、低耗、低成本的計算活動。

3.4 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)是一種規(guī)模大到在獲取、存儲、管理、分析方面大大超出傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣的數(shù)據(jù)類型和價值密度低四大特征。通過提升改造智能分析決策平臺，完善分析建模、模型運行、模型發(fā)布等能力，增加對大數(shù)據(jù)分布式計算的支持，滿足實時、離線應(yīng)用的分析挖掘需求，為智慧城市的分析決策應(yīng)用構(gòu)建提供基礎(chǔ)平臺支撐。大數(shù)據(jù)體系架構(gòu)圖如圖2所示。

3.5 微服務(wù)架構(gòu)模式

城市超級APP的系統(tǒng)架構(gòu)整體采用微服務(wù)架構(gòu)模式。這種微服務(wù)架構(gòu)模式支持以服務(wù)構(gòu)建應(yīng)用。把小的服務(wù)開發(fā)成單一應(yīng)用的形式，每個應(yīng)用運行在單一的進(jìn)程中，并使用HTTP/REST輕量級的API。微服務(wù)架構(gòu)模式給采用單體式編碼方式很難實現(xiàn)的功能提供模塊化的解決方案，因此，單個服務(wù)很容易開發(fā)、理解和維護(hù)。每個微服務(wù)具有獨立的部署，不再需要協(xié)調(diào)其它服務(wù)部署對本服務(wù)的影響，并且每個服務(wù)可以獨立擴(kuò)展。[5]

3.6 HTML5

HTML5賦予網(wǎng)頁更好的意義和結(jié)構(gòu)。更加豐富的標(biāo)簽將隨著對RDFa的微數(shù)據(jù)與微格式等方面的支持，構(gòu)建對程序、對用戶都更有價值的數(shù)據(jù)驅(qū)動的Web。基于HTML5開發(fā)的網(wǎng)頁APP擁有更短的啟動時間，更快的聯(lián)網(wǎng)速度，這些全得益于HTML5 AppCache，以及本地存儲功能。HTML5擁有更有效的服務(wù)器推送技術(shù)，更有效的連接工作效率，使得基于頁面的實時聊天，更快速的網(wǎng)頁體驗，更優(yōu)化的在線交流得到實現(xiàn)。

4 結(jié) 論

圍繞“優(yōu)政、惠民、興業(yè)”的總體工作目標(biāo)，堅持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，按照“統(tǒng)一平臺、綜合功能、面向大眾、優(yōu)政便民”的思路，各級地方政府正逐步依托當(dāng)?shù)氐脑朴嬎阒行暮痛髷?shù)據(jù)平臺，打破數(shù)據(jù)孤島，充分融合共享各委辦局的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，全力打造智慧城市超級APP，涵蓋信息發(fā)布、政務(wù)公開、交通出行、醫(yī)療衛(wèi)生、就業(yè)服務(wù)、社會保障、便民查詢等功能，滿足城市市民足不出戶即可完成日常生活相關(guān)的查詢、繳費、辦事、投訴等需求，同時將眾多政務(wù)應(yīng)用吸納整合為一體，創(chuàng)新服務(wù)模式，打造一個全天候一站式公眾服務(wù)平臺，目標(biāo)是用一個手機(jī)APP即可暢享所有城市服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭文書.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2017.

[2] 尹鋒.國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略中的“數(shù)據(jù)孤島”研究 [D].北京：中共中央黨校，2017.

[3] 楊善林，羅賀，丁帥.基于云計算的多源信息服務(wù)系統(tǒng)研究綜述 [J].管理科學(xué)學(xué)報，2012，15（5）：83-96.

[4] 程學(xué)旗，靳小龍，王元卓，等.大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和分析技術(shù)綜述 [J].軟件學(xué)報，2014，25（9）：1889-1908.

[5] 洪華軍，吳建波，冷文浩.一種基于微服務(wù)架構(gòu)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) [J].計算機(jī)與數(shù)字工程，2018，46（1）：149-154.

作者簡介：鐘達(dá)（1984-），男，漢族，廣西玉林人，工程師，學(xué)士，主要從事智慧城市研究工作。