城市大腦基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)研究

駱正茂，邵佳靚，黃家麒

（浙江安防職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 溫州 325016）

0 引言

城市大腦系統(tǒng)不只是各個(gè)政務(wù)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單集成,根據(jù)整體智治和高效協(xié)同思想,政府部門在設(shè)計(jì)城市大腦系統(tǒng)時(shí)首先要從整體的角度來(lái)做頂層設(shè)計(jì),功能上要求統(tǒng)一規(guī)劃、數(shù)據(jù)及傳輸接口要統(tǒng)一設(shè)計(jì),由于城市大腦系統(tǒng)龐大,實(shí)施過(guò)程中需分期。 為了實(shí)現(xiàn)事務(wù)處理的高效協(xié)同,在設(shè)計(jì)城市大腦系統(tǒng)時(shí),要打破各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋趬?實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、安全共享、集約建設(shè),對(duì)數(shù)據(jù)的采集和處理要設(shè)計(jì)統(tǒng)一表單、統(tǒng)一路由,讓人與人、人與系統(tǒng)、系統(tǒng)與系統(tǒng)間更有效的協(xié)同辦事,達(dá)到城市運(yùn)行的“智慧”狀態(tài)。

1 城市大腦系統(tǒng)總體架構(gòu)

城市大腦系統(tǒng)架構(gòu)共分為四層,分別是基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐、數(shù)據(jù)中臺(tái)及數(shù)據(jù)駕駛艙和大聯(lián)控中心?；A(chǔ)設(shè)施平臺(tái)包括計(jì)算安全池和移動(dòng)互網(wǎng)、城市感知系統(tǒng)和城市連接系統(tǒng)構(gòu)成。 其中,計(jì)算安全池是由可信服務(wù)器集群、虛擬化軟件和計(jì)算池可信管控軟件組成,池化管理服務(wù)器集群的CPU、內(nèi)存、硬盤等計(jì)算資源要求提供具有可信免疫能力的虛擬可信服務(wù)［1-2］。數(shù)據(jù)中臺(tái)為各種業(yè)務(wù)邏輯模塊提供數(shù)據(jù)服務(wù),數(shù)據(jù)駕駛艙和大聯(lián)控中心為用戶提供操作界面。 城市大腦的核心基礎(chǔ)是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐平臺(tái),該平臺(tái)包括數(shù)據(jù)集成平臺(tái)和數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)。 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)為上層的數(shù)據(jù)中臺(tái)［3］和數(shù)據(jù)駕駛艙提供多元化的數(shù)據(jù)支持。

2 數(shù)據(jù)集成平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)集成平臺(tái)主要從相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸、交換、格式轉(zhuǎn)換方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源整合和安全共享,核心功能是數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享。 數(shù)據(jù)交換平臺(tái)通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐將各個(gè)參加節(jié)點(diǎn)部門的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)中心,實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、可靠信息傳輸、共享數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換等功能。

2.1 共享數(shù)據(jù)推送交換技術(shù)

2.1.1 共享數(shù)據(jù)推送交換模型

共享數(shù)據(jù)推送交換技術(shù)采用前置機(jī)加靜態(tài)直報(bào)方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,該數(shù)據(jù)共享模型如圖1 所示。 在每個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)前置交換節(jié)點(diǎn),數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)(靜態(tài)直報(bào)平臺(tái))將各前置交換節(jié)點(diǎn)相連,從而實(shí)現(xiàn)跨委辦局間的數(shù)據(jù)共享。 以民政、公安、衛(wèi)計(jì)及人社幾個(gè)部門數(shù)據(jù)交換為例,共享數(shù)據(jù)靜態(tài)直報(bào)可打通幾個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)各政府部門間的數(shù)據(jù)交換共享。 數(shù)據(jù)交換平臺(tái)模型如圖1 所示。

圖1 數(shù)據(jù)交換平臺(tái)模型

2.1.2 共享數(shù)據(jù)推送交換模式設(shè)計(jì)

根據(jù)上述思想,設(shè)計(jì)的新數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的架構(gòu)如圖2 所示。 平臺(tái)分為提供方業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)、中心交換節(jié)點(diǎn)和使用方交換節(jié)點(diǎn)。 提供方業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)能過(guò)前置機(jī)與提供方的業(yè)務(wù)系統(tǒng)交換橋接相連,將業(yè)務(wù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)抽取到交換庫(kù)中進(jìn)行存放,通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)抽取。 另外,前置機(jī)還提供手動(dòng)管理模式,通過(guò)文件接口實(shí)現(xiàn)交換文件導(dǎo)入交換庫(kù)［4］。

圖2 共享推送數(shù)據(jù)交換模式設(shè)計(jì)

使用方業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)交換橋接與使用方的前置機(jī)相連,通過(guò)文件接口或數(shù)據(jù)庫(kù)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的抽取。提供方交換節(jié)點(diǎn)的前置機(jī)與使用方交換節(jié)點(diǎn)的前置機(jī)通過(guò)中心交換節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換。 其中,提供方交換節(jié)點(diǎn)的前置機(jī)提供交換接口與中心交換節(jié)點(diǎn)的采集服務(wù)連接,通過(guò)數(shù)據(jù)連接、消息中間件或Web 服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)持久層的數(shù)據(jù)交換服務(wù),最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集服務(wù)。 使用方交換節(jié)點(diǎn)通過(guò)本身的交換接口與中心交換節(jié)點(diǎn)的分發(fā)服務(wù)相連,通過(guò)數(shù)據(jù)連接、消息中間件或Web 服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)持久層的數(shù)據(jù)交換服務(wù),最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)［5］。

這種數(shù)據(jù)資源交換體系總體框架還應(yīng)包括信息庫(kù)系統(tǒng)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐及應(yīng)用服務(wù)。 信息庫(kù)系統(tǒng)代表參與交換各部門的實(shí)際業(yè)務(wù),業(yè)務(wù)庫(kù)是各部門的實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)。 交換平臺(tái)包括各部門的前置機(jī)上的交換橋接子系統(tǒng)和交換信息庫(kù)、信息交換總線以及交換管理子系統(tǒng)。 各交換節(jié)點(diǎn)還要提供交換庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)交換信息、清洗比對(duì)整合、基礎(chǔ)信息和元數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ),用于支持上層應(yīng)用。 應(yīng)用服務(wù)層主要依賴信息資源層的數(shù)據(jù)對(duì)外提供各種應(yīng)用服務(wù)。 這種共享數(shù)據(jù)推送交換技術(shù)從數(shù)據(jù)提供、數(shù)據(jù)采集、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交換、數(shù)據(jù)分發(fā)和數(shù)據(jù)獲取5 個(gè)方面實(shí)現(xiàn)各類政務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成閉環(huán)管理,為上層的業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.2 共享推送共享數(shù)據(jù)推送交換在數(shù)據(jù)采集上的應(yīng)用

2.2.1 交換前置機(jī)設(shè)計(jì)

交換前置機(jī)系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、前置交換共享庫(kù)、應(yīng)用適配器和橋接系統(tǒng)構(gòu)成。 部門交換前置機(jī)的操作系統(tǒng)采用Windows Server 或CentOS 系統(tǒng)。 部門交換前置機(jī)安裝MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)作為部門前置交換信息庫(kù)。 部門前置交換信息庫(kù),即為部門業(yè)務(wù)信息采集庫(kù),通過(guò)橋接系統(tǒng)將部門信息導(dǎo)入部門業(yè)務(wù)信息采集庫(kù)。 應(yīng)用適配器系統(tǒng)負(fù)責(zé)自動(dòng)從部門前置交換信息庫(kù)提取數(shù)據(jù)發(fā)送到信息交換總線,同時(shí),從信息交換總線上獲取信息并存儲(chǔ)到部門交換信息庫(kù)。 部門交換前置機(jī)上的橋接系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)部門業(yè)務(wù)信息庫(kù)與部門交換信息庫(kù)之間的信息交換橋接功能。

交換前置機(jī)采用適配器技術(shù)接入到交換傳輸系統(tǒng),須支持HTTP 協(xié)議安全加密傳輸。 另外,交換前置機(jī)要提供圖形化的交換服務(wù)配置工具,配置、測(cè)試、部署交換服務(wù),支持多個(gè)交換服務(wù)并發(fā)運(yùn)行,管理與監(jiān)控接口,支持遠(yuǎn)程管理功能。

2.2.2 分布式前置交換式采集

對(duì)于信息化建設(shè)水平高,業(yè)務(wù)系統(tǒng)及業(yè)務(wù)信息庫(kù)完善的部門,安裝交換前置機(jī),將交換平臺(tái)與部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái),保證部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的獨(dú)立性,同時(shí)保證部門業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全。 交換前置機(jī)上安裝部門前置交換信息庫(kù),保存部門對(duì)外交換共享的數(shù)據(jù)和從交換平臺(tái)接收的數(shù)據(jù)。 部門業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)與前置交換數(shù)據(jù)庫(kù)之間通過(guò)信息交換橋接實(shí)現(xiàn)交換信息的實(shí)時(shí)同步。

2.2.3 人工上傳集中式交換采集

對(duì)于信息化建設(shè)基礎(chǔ)相對(duì)較差,業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)不完善的部門,采用人工上傳/下載的方式實(shí)現(xiàn)集中式交換。 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),利用信息交換交換中心的數(shù)據(jù)上傳網(wǎng)站,部門將需要交換的信息以XML、文本文件、EXCEL 文件形式上傳到交換中心,交換中心配置的適配器將上傳的數(shù)據(jù)發(fā)送到信息交換平臺(tái),并經(jīng)信息平臺(tái)發(fā)送到相應(yīng)部門。 接收數(shù)據(jù)時(shí),由交換平臺(tái)負(fù)責(zé)生成數(shù)據(jù)交換文件保存到指定的目錄,部門通過(guò)數(shù)據(jù)上傳網(wǎng)站下載所需數(shù)據(jù)文件。

3 數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

城市大腦數(shù)據(jù)來(lái)源復(fù)雜,用戶量大,為了提高數(shù)據(jù)資源的管理效率,需要對(duì)已有的基礎(chǔ)信息資源和共享信息資源進(jìn)行梳理、編目,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)目錄開(kāi)放、發(fā)布,供各政府部門檢索、瀏覽、交換,最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享［5］。

3.1 數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)分為用戶、目錄服務(wù)中心和政務(wù)系統(tǒng)。 目錄服務(wù)中心分為目錄服務(wù)系統(tǒng)和目錄管理系統(tǒng),相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在目錄內(nèi)容服務(wù)信息庫(kù)和目錄內(nèi)容管理信息庫(kù)。 各政務(wù)系統(tǒng)分為共享區(qū)和業(yè)務(wù)區(qū),其中共享區(qū)劃分為編目系統(tǒng)和共享信息服務(wù)系統(tǒng),數(shù)據(jù)分別存放在部門目錄內(nèi)容信息庫(kù)和部門共享信息庫(kù)中,這些目錄信息是從部門業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中進(jìn)行提取。最終通過(guò)數(shù)據(jù)集成共享技術(shù)向目錄服務(wù)中心提供編目數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)資源目錄管理工作流程

數(shù)據(jù)資源目錄管理用戶分為局委辦用戶和公眾用戶。 考慮到數(shù)據(jù)安全及應(yīng)用的合理性,其他機(jī)關(guān)單位在使用數(shù)據(jù)目錄前,需要在平臺(tái)上做申請(qǐng),后臺(tái)需要走領(lǐng)導(dǎo)審批流程。 審核授權(quán)后,后臺(tái)實(shí)現(xiàn)接口訪問(wèn)管控,如控制頻率限制、提供自動(dòng)化的巡檢、通知機(jī)制確保平臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)接的正常運(yùn)行。

3.3 編目系統(tǒng)的編碼規(guī)則設(shè)計(jì)

編目系統(tǒng)的編碼設(shè)計(jì)要依據(jù)依托《數(shù)字化城市管理信息系統(tǒng)》(GB/T 30428.1—2013)進(jìn)行劃分,根據(jù)管理的需要,可將編碼分為單元網(wǎng)絡(luò)編碼、城市事件編碼及城市部件編碼。

3.3.1 單元網(wǎng)絡(luò)編碼規(guī)則設(shè)計(jì)

單元網(wǎng)格的編碼應(yīng)保證時(shí)間和空間上的唯一性,單元網(wǎng)格變更時(shí),原代碼不應(yīng)占用,變更后的單元網(wǎng)格按編碼規(guī)則進(jìn)行擴(kuò)展。 單元網(wǎng)格編碼由15 位數(shù)字組成,依次為6 位縣級(jí)及縣級(jí)以上行政區(qū)劃代碼,3 位街道(鎮(zhèn)、鄉(xiāng))代碼,3 位社區(qū)(村)代碼和3 位單元網(wǎng)格順序碼。

3.3.2 城市事件編碼規(guī)則設(shè)計(jì)

城市事件按照其性質(zhì)和特點(diǎn)劃分為大類和小類,事件的大類包括:市容環(huán)境類、宣傳廣告類、施工管理類、街面秩序類、突發(fā)事件類以及其他事件類。 事件分類代碼由3 個(gè)碼段共10 位數(shù)字組成,依次為:6 位縣級(jí)及縣級(jí)以上行政區(qū)劃代碼、2 位大類代碼、2 位小類代碼,大類代碼為2 位,表示事件大類,具體劃分為01(06分別表示市容環(huán)境類、宣傳廣告類、施工管理類、街面秩序類、突發(fā)事件類及其他事件類。 小類代碼為2 位,表示事件小類,具體編碼方法為每一事件大類細(xì)分的小類從01～79 順序編排,80～99 用于擴(kuò)充的小類。

3.3.2 城市部件分類編碼規(guī)則設(shè)計(jì)

城市部件按其性質(zhì)和特點(diǎn)劃分為大類和小類,部件的大類分為:公用設(shè)施、交通設(shè)施、市容環(huán)境設(shè)施、園林綠化設(shè)施以及其他部件。 城市部件編碼部件代碼由3 個(gè)碼段共10 位數(shù)字組成,依次為:6 位縣級(jí)及縣級(jí)以上行政區(qū)劃代碼、2 位大類代碼、2 位小類代碼。 大類代碼為2 位,表示部件大類,具體劃分為01 ～05 分別表示公用設(shè)施、交通設(shè)施、市容環(huán)境設(shè)施、園林綠化設(shè)施及其他部件。 小類代碼為2 位,表示部件小類,具體編碼方法為前四個(gè)部件大類細(xì)分的小類從01 ～79 順序編排,80～99 用于擴(kuò)充的小類代碼。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著數(shù)字化改革時(shí)代的到來(lái),我國(guó)的行政管理部門正在通過(guò)新技術(shù)的應(yīng)用來(lái)積極提升社會(huì)管理的水平。 早期各類政務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相對(duì)獨(dú)立,為了完成“整體智治、高效協(xié)同”的新數(shù)字化改革思想,需要解決各類政務(wù)系統(tǒng)的信息孤島現(xiàn)象。 本文中提出數(shù)據(jù)推送交換和基于DaaS 接口池的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換技術(shù),可完成各類政務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成和共享,有效地打通各類政務(wù)系統(tǒng)間的壁壘。 對(duì)于城市大腦系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集、用戶管理及資源目錄管理等模塊的開(kāi)發(fā)提出了新思路,起到拋磚引玉的作用。