基于软件体系架构的智慧城市基础设施管理平台设计

基于软件体系架构的智慧城市基础设施管理平台设计
作者：缪明李乐
来源：《硅谷》2013年第11期
摘要本文基于城市基础设施建设中的共性问题，提出基于软件体系结构设计思想建设城市基础设施管理平台架构，对平台设计中包含的核心组件进行定义。

该平台能够为城市基础设施建设领域软件复用提供模型。

关键词软件体系架构；智慧城市；基础设施；管理平台
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）11-0000-00
智慧城市是可视化城市管理与运营模式平台，是智慧地球的核心组成。

在云计算、物联网等技术的支撑下，城市建设基础设施的信息、数据成为支撑城市信息管理与事务决策的综合平台。

城市的发展是社会变革的重要标志，随着我国城市数字化、智能化建设步伐的加快，我国城市规模不断扩大，人口数量激增，城市的建设与运营模式成为制约城市发展的主要因素。

如何合理建设城市布局，综合统筹管理城市建设中各行业、领域的基础设施数据、信息，形成可共享的城市管理平台是当前智慧城市建设中的关键问题之一。

1 智慧城市
1.1 智慧城市的内涵
智慧城市的概念起源于“智慧地球”理念，是一种将物联网、云计算作为核心技术手段来改变城市建设与运营模式，通过对城市建设与社会事务处理进行更加便捷、快速和智能的响应，达到提高城市运行效率的城市建设模式。

智慧城市建设的基本理念是，将传感器等各类型感知设备配置到城市建设与布局的关键地理位置，形成可实时获取城市运行数据和信息的物联网，再通过云计算平台实现物联网资源和数据的整合与共享，为城市管理与综合决策提供数据与应用服务支持。

因此，从功能实现的角度来看，一般将智慧城市模型划分为三个层次，分别是感知层。

网络层和应用层。

各层次之间借助物理载体承载数据与信息，利用云计算等核心技术提供服务，满足城市建设与运营的需要。

智慧城市的基本特征主要包括：
1）智慧城市的载体是物联网。

通过利用传感设备实时获取物体的信息，并能够充分利用云计算等技术对海量情境感知数据进行智能信息处理，以实现对实体的实时控制与管理。

2）智慧城市面向物理城市的应用与服务。

智慧城市是依托于数字化城市建立的智能化城市管理与运行体系，因此智慧城市与物理城市能够融为一体，并在此基础上建立的网络化智能信息管理与综合决策支撑平台。

3）智慧城市基于开放式的系统运作机制。

智慧城市能够将政府、企事业单位、各种组织、个人有效地融入到城市运行的方方面面，并改变传统的事务处理与运作方式，使城市系统的运作达到最佳的运行状态。

1.2 智慧城市建设动态
目前，智慧城市的相关研究已经成为研究热点。

国外智慧城市的研究起步较早。

美国将IBM提出的“智慧地球”理念作为其国家战略，并积极从基础设施、物联网建设、技术水平等方面积极投入，并将物联网技术引入能源、医疗卫生和网络宽带等领域推动城市智能化建设。

欧盟提出了《欧盟物联网行动计划》，旨在制定一系列物联网管理规则，建立一个有效的智慧城市分布式管理架构。

瑞典将智慧城市建设着眼于智能交通领域，实现低碳环保的交通理念，其在城市建设中将RFID技术、激光技术和其他感知设施结合形成车流路边监测系统，智能管理城市交通。

智慧日本战略在电子政务管理、教育行业、医疗卫生行业等公共服务领域展开建设，通过融入数字、电子和信息技术等打造智慧型城市格局。

新加坡的智慧国家计划也侧重于智能交通建设，基于交通规划和交通模式预测提供辅助交通信息。

我国的物联网、智慧城市建设已经逐步展开，并取得了一定的成效。

目前许多省会城市和直辖市已经将智慧城市作为提升城市发展的重要研究课题，并将智慧城市或智慧街道建设作为城市未来发展的主要目标。

无锡是我国物联网建设最早的城市之一，其通过与多家科研机构、电信业务运营商合作，构建传感网络产业创新示范基地，推动无锡物联网产业的规划与发展。

南京在智慧城市建设中推进了城市智能电网和智慧电力系统建设，实现节能环保的城市经济新增长，并在城市交通、铁路建设、灾害控制等领域引入物联网示范工程。

1.3 智慧城市建设面临的问题
智慧城市建设不仅仅是要将物联网技术、信息化手段引入城市建设与社会管理工作中，提升城市服务能力，体现城市高效、便捷的社会功能。

同时，城市建设还必须考虑城市生存和发展必备的工程性基础设施和社会性基础设施建设的智慧化，故亟需构建一套满足智慧城市基础设施管理的平台，为城市建设与基础设施管理起到示范作用。

2 智慧城市基础设施管理平台领域分析
本文借助软件工程领域软件复用的思想，采用软件体系架构的方式对智慧城市基础设施管理平台进行分析和设计，以减少重复设计，满足基础设施管理平台软件体系复用的目标。

从领域工程的角度看，领域分析的目的是获取领域共享的需求，使软件体系构建满足多个同类型软件实现的需要。

基于对多个已有城市基础设施管理系统分析的基础上，确定城市基础设施管理平台的领域边界和业务功能，具体包括：
1）账号管理服务：申请单位依据自身业务需求，订制平台具体功能，并根据功能权限分配给申请单位一套与该权限相对应的账号。

2）基础设施监控服务：申请单位能够对基础设施的基本信息进行添加、编辑、查询和修改等维护管理，同时平台能够利用实时感知设施监控基础设施的状态情况。

3）突发事件处置服务：基础设施建设与管理过程中，各类型常规、非常规突发事件的处理服务。

此外，与突发事件处理相关的信息维护也属于此服务范畴。

4）知识与资源管理服务：满足基础设施建设与管理及突发事件处置所需的一些资源与知识信息，包括领域常识、专业知识、应急预案与案例、各领域专家库等。

5）业务支撑服务：支撑平台上述业务实现所需的支撑服务，包括权限配置、数据交换与备份、角色控制、接口层设置等。

3 智慧城市基础设施管理平台软件体系架构
根据对基础设施管理平台体系架构的领域分析，设计该平台的基本组成。

平台的软件体系结构如图1所示。

平台软件体系的核心元素包括：数据实体构件、业务构件、功能构件、连接件和接入层五部分。

数据实体构件按照不同的数据来源对数据实体进行封装，作为整个平台的基础数据构件；业务构件是为满足平台功能实现设置的公共需求，如可视化构件、数据管理构件等；功能构建是基础设施平台中为具体业务提供实际功能服务的构件；连接件是为满足构件之间的交互而独立设计的组件，如构件通过业务工作流配置连接件关联实现工作流配置；最后平台基于接入层的多种接入方式为平台用户提供服务。

4 总结
本文以城市基础设施管理平台体系架构为主题，基于对现实需求的分析，借助软件体系结构设计的思想，对智慧城市基础设施管理平台的体系结构进行了领域分析与设计，最后形成平台体系架构，并介绍平台的基本组件。

该平台能够为城市基础设施建设领域软件复用提供模型。

参考文献
[1]李德仁.数字城市+物联网+云计算=智慧城市[J].新观察，2011（20）：46-47.
[2]巫细波，杨再高.智慧城市理念与未来城市发展[J].
[3]史璐.智慧城市的原理及其在我国城市发展中的功能和意义[J].中国科技论坛，2011（5）：97-102.
[4]梅宏，申峻荣.软件体系结构研究进展，软件学报，2006，17（6）：1257-1275.。