智慧城市的技术体系

智慧城市的技术体系

从技术角度而言，智慧城市是一个多层次结构的复杂系统，它是以一个中心平台为基础，以及之上的多个应用子系统组成的复杂而庞大的系统。

1.1 智慧城市顶层设计的要求

智慧城市是由多领域、多类别、多级系统构成的庞大系统。它需要处理不同领域、不同系统、不同类型的海量数据。它具有新老系统配合使用、技术发展快速、外部链接关系多、内部结构复杂、科研和建设周期长、需要为其他系统提供广泛的信息支持和服务等特点。因此做好智慧城市的体系架构的顶层设计是非常重要的。智慧城市的体系架构要具备以下特性：

（1）可扩展性

包括：系统结构的可扩展性、系统容量的可扩展性以及网络的可扩展性。智慧城市是一个建设周期很长的项目，在建设和维护整个生命周期内，随着技术不断的发展可能会有不同的技术和系统需要接入到智慧城市平台中，因此智慧城市平台必须具有非常好的可扩展性。

（2）兼容性

包括：对原有系统的兼容性和对不同行业、不同领域系统的兼容性。我国城市的信息化建设已经达到了一个相当的水平，当前已经存在有很多的信息系统。在智慧城市建设中不可能将原有系统推到重来，因此智慧城市平台对原有系统必须具有兼容性。同时智慧城市是一个包含多领域和多行业的系统，因此必须具有对不同系统和不同格式数

据的兼容性。

（3）安全性

智慧城市中的安全性包括平台本身的安全性、数据的安全性以及通信的安全性。智慧城市平台对于城市的日常运行、应急处理等起着至关重要的作用，如果平台受到病毒和黑客的侵扰那么后果是不堪设想的。因此智慧城市平台的安全性至关重要，它直接影响到智慧城市的发展和运行。

智慧城市中数据的安全性也非常重要。智慧城市平台中存储着政府、企业、行业以及个人等海量的信息数据，这些数据涉及到很多的国家机密、商业机密以及个人隐私。因此智慧城市平台必须有足够的安全措施保证数据在传送、存储等各个环节的安全性，保证不会被不法分子窃取。

（4）可靠性

智慧城市平台必须具备很高的可靠性，这是在异常和危险情况下系统生存的关键。智慧城市平台本身是一个复杂的分布式系统，因此这里的可靠性包括软件系统的可靠性、硬件的可靠性以及网络的可靠性。

（5）可管理性

智慧城市平台是一个庞大的系统，涉及到很多的子系统和网络，因此易操作和易管理的特性是智慧城市平台的关键特性之一。智慧城市平台应能提供业务管理、配置管理、故障检测和性能监视等基本的功能。使系统在发生故障时能尽快的得以诊断和修复。系统要易于操

作，以便于降低运行维护成本。

1.2 智慧城市体系架构

智慧城市的体系架构自下而上分为：感知层、通信层、数据层、应用层；以及完善的标准体系和安全体系。体系架构如下图所示：

图1 智慧城市体系架构

感知层是智慧城市实现其“智慧”的基本条件。感知层具有超强的环境感知能力和智能性，通过RFID、传感器、传感网等物联网技术实现对城市范围内基础设施、环境、建筑、安全等的监测和控制，为个人和社会提供无处不在的、无所不能的信息服务和应用。

通信层是智慧城市中的信息高速公路，是未来智慧城市的重要基础设施。未来城市的通信网络应该是由大容量、高带宽、高可靠的光网络和全城覆盖的无线宽带网络所组成，为实现城市的智慧化奠定良好的基础。同时，让市民“随时、随地、随需”都可以宽带上网，而且可以享受网络电视、高清电视、高清视频通话等宽带业务。

数据层的核心目的是让城市更加“智慧”，在未来的智慧城市中，数据是非常重要的战略性资源，因此构建智慧城市的数据层是智慧城市建设中非常重要的一环。数据层主要的目的是通过数据关联、数据挖掘、数据活化等技术解决数据割裂、无法共享等问题。数据层包含各行业、各部门、各企业的数据中心以及为实现数据共享、数据活化等建立的市一级的动态数据中心、数据仓库等。

应用层主要是指在感知层、通信层、数据层基础上建立的各种应用系统。智慧产业、智慧管理和智慧民生构成的智慧应用层，促进实现“产业发展、功能提升、民生幸福”的智慧城市。市民可以通过各种终端访问这些系统，市民可以亲自体验到城市生活的幸福与和谐。

（1）感知层

智慧城市中的感知层又可分为感知对象子层、感知单元、传感网络、接入网关子层。

图2 智慧城市感知层

感知对象子层

感知对象主要是指物理世界中的“物”，比如需要监测的设施和设备、在智慧交通中的车辆、智慧物流中的物品、在智慧社区中被监

控的人，甚至在遥感测绘中的地球表面空间都是被感知对象。

感知单元

感知单元是指具有数据采集功能的，用于采集物理世界中发生的物理事件和数据的设备和网络。采集的数据可以包括各类物理量、标识、音频、视频数据等。数据采集设备涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位设备等。

传感网络

由传感设备组成的传感网，包括通过近距离无线通信方式组成的无线传感网以及其它的传感网。在智慧城市体系中要求每个感知设备都能够寻址，都可以通信，都可以被控制。

接入网关

接入网关主要负责将感知层接入到智慧城市的通信层中，可能做的处理包括协议转换、数据转换等工作，这取决于感知层和网络层采用的技术。

（2）通信层

智慧城市的通信层是以“宽带、无线、泛在、融合”为特征的智慧一体化网络。

实现高起点、高标准面向未来信息网络，促进电信网、互联网、广播电视网的融合，满足智慧城市发展要求。未来网络的发展不仅要求更高的宽带速度、更便捷的接入方式、更深程度的融合还要支持人与机器（或物体）间以及机器到机器间通信，最终形成智慧一体化的网络基础设施。

我国的通信事业经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足智慧城市中数据传输的需要。通信层是智慧城市体系架构中发展最好、也较为完善的一部分。

图3 智慧城市通信层

（3）数据层

城市本身是典型的数据密集环境，城市的运行涵盖环境检测、城市交通、公共服务、居家生活、经济商务、健康管理、公共安全等诸多方面，海量的数据在不断被生产出来。更充分、更智能地发挥数据的作用是智慧城市未来发展的必然趋势。因此智慧城市的数据层是智慧城市体系架构中的核心。

图4 智慧城市数据层