構(gòu)建智能共享、融合創(chuàng)新的智慧城市

任杰

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，水質(zhì)監(jiān)測、空氣質(zhì)量監(jiān)測、智慧路燈等應(yīng)用層出不窮，豐富了城市治理手段，提升了人居環(huán)境。但一個個獨立的業(yè)務(wù)應(yīng)用形成了煙囪式的建設(shè)模式，感知數(shù)據(jù)難以共享使用，重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象也時有發(fā)生。

深圳某區(qū)在進行新一輪智慧城市建設(shè)總體規(guī)劃時，在充分調(diào)研、分析該區(qū)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的建設(shè)現(xiàn)狀及不足的基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施集約智能、信息資源共享開放、政務(wù)管理高效協(xié)同、民生服務(wù)主動便捷、產(chǎn)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級、數(shù)據(jù)融合跨界創(chuàng)新的智慧化發(fā)展體系目標(biāo)，制定了建設(shè)全區(qū)物聯(lián)網(wǎng)綜合感知平臺的任務(wù)。

平臺為強化城市精細化管理而建

收集智慧環(huán)水、智慧城管、智慧交通等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求，建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)綜合感知平臺，主要包括三大建設(shè)目標(biāo)：一是實現(xiàn)對全區(qū)各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一運維，對物聯(lián)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、統(tǒng)一展示、統(tǒng)一共享;二是向區(qū)大數(shù)據(jù)平臺及各委辦局應(yīng)用系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化的感知數(shù)據(jù)服務(wù)，支撐各類智慧應(yīng)用;三是為區(qū)領(lǐng)導(dǎo)直觀展示物聯(lián)設(shè)施建設(shè)情況，及人居環(huán)境、城市設(shè)施的實時狀態(tài)，為城市的日常管理、應(yīng)急處置提供重要決策依據(jù)。

同時，通過良好的建設(shè)模式和穩(wěn)健的平臺能力，為將來更多物聯(lián)設(shè)備的接入、更多物聯(lián)應(yīng)用的使用夯實基礎(chǔ)，不斷提升智慧城市治理水平。

建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)綜合感知平臺，實現(xiàn)感知物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備的統(tǒng)一管理，屏蔽物聯(lián)終端接入?yún)f(xié)議的復(fù)雜性，對各類監(jiān)測對象進行指標(biāo)項數(shù)據(jù)采集，并確保數(shù)據(jù)采集、分享過程的高效、穩(wěn)定、準(zhǔn)確，能夠?qū)⑽锫?lián)感知數(shù)據(jù)提供給大數(shù)據(jù)平臺或各委辦局業(yè)務(wù)系統(tǒng)，滿足各委辦局的業(yè)務(wù)管理和數(shù)據(jù)分析需要，以便區(qū)各職能部門建設(shè)的智慧應(yīng)用進行數(shù)據(jù)調(diào)用，強化城市精細化管理能力。

八大板塊構(gòu)成平臺整體架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)綜合感知平臺由物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺、物聯(lián)網(wǎng)運行管理平臺、業(yè)務(wù)能力支撐平臺、物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)中心、傳感網(wǎng)絡(luò)、傳感設(shè)備、信息安全保障體系及物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系等板塊組成。如圖1所示：

其中，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺由綜合展示子平臺組成，是政數(shù)局的信息展示平臺，是展示物聯(lián)感知工作建設(shè)成果的重要窗口。物聯(lián)感知綜合展示子平臺的展示內(nèi)容包括基本信息展示、總體態(tài)勢、詳細態(tài)勢、數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計等。

物聯(lián)網(wǎng)運行管理平臺由接入子平臺和運維子平臺組成。接入子平臺采用實時數(shù)據(jù)流式處理架構(gòu)，提供設(shè)備接入、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)存儲等功能。運維子平臺維護平臺運行所需要的各類配置信息，并提供各類采集數(shù)據(jù)的基本查詢功能，包括設(shè)備管理、監(jiān)測指標(biāo)管理、應(yīng)用配置、數(shù)據(jù)查詢等。

業(yè)務(wù)能力支撐平臺提供業(yè)務(wù)支撐及業(yè)務(wù)協(xié)同相關(guān)的各類組件服務(wù)，統(tǒng)一通用能力標(biāo)準(zhǔn)并提高復(fù)用度，主要提供統(tǒng)一身份認證、GIS展示服務(wù)、通知服務(wù)、圖表工具等應(yīng)用服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)中心由采集數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫兩類數(shù)據(jù)庫組成，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中采集、集中存儲、集中管理、集中使用等功能。

傳感網(wǎng)絡(luò)涵蓋了區(qū)內(nèi)傳感體系中使用的各種通信網(wǎng)絡(luò)方式，包含NB-IoT、2G、3G、4G、有線等方式。

傳感設(shè)備涵蓋了區(qū)內(nèi)各類感知應(yīng)用所需要使用的傳感器，如環(huán)保應(yīng)用類的傳感器、水務(wù)應(yīng)用類的傳感器、城管應(yīng)用類的傳感器等。

信息安全保障體系是在區(qū)內(nèi)智慧城市建設(shè)中，保障信息安全的體系。智慧城市建設(shè)要在保障信息安全的前提下進行建設(shè)。

物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系用以制定接入各類傳感設(shè)備的通信規(guī)范、數(shù)據(jù)規(guī)范，以及向上層應(yīng)用系統(tǒng)共享感知數(shù)據(jù)的接口規(guī)范等。

以用戶體驗為中心設(shè)計關(guān)鍵功能

物聯(lián)網(wǎng)綜合感知平臺，作為全區(qū)的基礎(chǔ)能力平臺，需要滿足業(yè)主對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)、管理的需求，保持穩(wěn)定可靠的運行狀態(tài)，提供良好的用戶體驗。為此，提出七大關(guān)鍵功能設(shè)計。

多網(wǎng)絡(luò)適配。多網(wǎng)絡(luò)適配技術(shù)應(yīng)支持3G、4G、NB-IoT、eMTC、5G、有線等多種網(wǎng)絡(luò)接入，支持異構(gòu)設(shè)備的泛化接入，適配多種主流物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，兼容各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境?？梢酝ㄟ^軟網(wǎng)關(guān)的方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、傳輸協(xié)議的適配。

多感知設(shè)備適配。多感知設(shè)備適配，應(yīng)支持接入各行業(yè)各種類傳感器，如溫濕度、有害氣體、位移、傾角監(jiān)測、地磁等多類型設(shè)備。設(shè)備的適配在平臺軟件層面體現(xiàn)在支持各類數(shù)據(jù)協(xié)議的解碼，要支持不同的設(shè)備數(shù)據(jù)協(xié)議解析處理，可以定義標(biāo)準(zhǔn)的解析接口，通過不同的實現(xiàn)處理程序，來實現(xiàn)能力的擴展。

海量設(shè)備高并發(fā)接入。海量設(shè)備高并發(fā)接入，通過負載均衡、虛擬化、容器化、分布式等技術(shù)，實現(xiàn)高吞吐量、低時延的海量設(shè)備接入能力。

不固定監(jiān)測因子存儲分析。需要接入的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)測因子數(shù)據(jù)是不固定的、需要不斷擴展的。采用輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，實現(xiàn)對字符串、數(shù)字、對象、數(shù)組等數(shù)據(jù)格式的封裝，支持在網(wǎng)絡(luò)、各編程語言實現(xiàn)的程序間傳遞數(shù)據(jù)，并支持不固定數(shù)據(jù)格式的擴展。以適應(yīng)適配各類已知或未知的感知設(shè)備接入時，引入的對不固定數(shù)據(jù)項內(nèi)容的監(jiān)測因子的采集、傳遞、存儲需求。

邊緣控制。某些應(yīng)用場景下需要對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行控制，可以在設(shè)備側(cè)通過控制邏輯實現(xiàn)，不必與云端進行實時交互。這將提升控制邏輯的處理效率，減輕云端的負荷，降低因網(wǎng)絡(luò)延時或中斷產(chǎn)生的風(fēng)險。

異常指標(biāo)分析。實時分析監(jiān)測因子數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常問題，第一時間通過軟件界面、短信、郵件等方式產(chǎn)生告警，為及時處置異常事件提供抓手。

設(shè)備故障分析。通過對設(shè)備上報數(shù)據(jù)的分析，及時發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障設(shè)備，通知運維人員及時排除設(shè)備故障。這是物聯(lián)網(wǎng)綜合感知平臺穩(wěn)定運行的重要保障。

按照以上的設(shè)計內(nèi)容，該區(qū)已成功實施物聯(lián)網(wǎng)綜合感知平臺的建設(shè)工作。目前，已接入數(shù)十類傳感器，為區(qū)內(nèi)智慧環(huán)水、網(wǎng)格化綜合管理系統(tǒng)等智慧應(yīng)用提供感知數(shù)據(jù)服務(wù)，并向市大數(shù)據(jù)局、市生態(tài)環(huán)境局提供感知數(shù)據(jù)服務(wù)，同時為區(qū)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)提供直觀展示城市狀態(tài)感知信息的時空視圖。

按照集約化、統(tǒng)籌建設(shè)的思路打造的物聯(lián)網(wǎng)綜合感知平臺，是智慧城市的核心能力平臺，已經(jīng)開始發(fā)揮其重要作用。隨著后續(xù)更多感知設(shè)備不斷接入，平臺功能將繼續(xù)擴展，全面提升城區(qū)智能感知水平，以智能化手段促進城市治理模式轉(zhuǎn)變、治理能力提升，進而成為萬物互聯(lián)下城市治理模式創(chuàng)新的示范。

（作者單位：中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司）