数字城市建设构架

数字城市建设构架数字城市建设构架2011年3月17日目录第1章概述 (3)1.1 数字城市介绍 (3)1.2 数字城市的宗旨 (4)1.3 数字城市的价值 (6)1.3.1 一般性城市目标 (6)1.3.2 数字城市的技术价值 (7)第2章数字城市设计 (9)2.1 概述 (9)2.2 数字城市架构 (11)2.3 数字化交通 (13)2.4 数字化公用事业 (16)2.5 水资源管理数字化 (18)2.6 数字化建筑 (19)2.7 数字化城市安防系统 (22)2.8 数字化城市指挥中心 (23)第3章数字城市建设的意义 (26)第1章概述1.1数字城市介绍城市正面临众多挑战，这些挑战威胁着城市的长期可持续性。

这些挑战可能影响城市的经济、商业和居民，涵盖诸如交通、水资源、能源、通信在内的核心基础设施。

城市必须全面解决这些挑战，才能建设并维护一个可持续的城市环境。

本方案关注了城市面临的各种问题。

在本文件中，我们对城市和数字城市定义如下：城市城市是指一起生活工作的个体集合，他们相信集体联合的产出大于个人产出的简单相加。

城市一般有卫生、公用事业、土地使用、住房、安全、交通等先进的系统。

这种近距离关系极大促进了人与商业之间的互动，使参与其中的双方获益。

数字城市数字城市属于城市的一种，可以平衡社会、商业和环境需求，同时优化可用资源。

本方案阐述的城市使命就是要提供各种流程、系统和产品，促进城市发展和可持续性，为其居民、经济以及城市赖以生存的生态大环境带来利益。

通过应用信息技术（IT）规划、设计、建造和运营城市基础设施，改善生活质量和经济福利，我公司正是通过这个方面对数字城市进行定义。

下表指出了建设数字城市的关键城市组件及其结果。

从数字城市使用技术整合中可以看出，城市各个领域都需要内部优化。

这些领域需要在城市层面上互联并优化，实现城市目标。

我公司将从三种基于技术帮助城市实现此目标：1、更透彻的感应和度量：必须通过第三方或城市本身拥有的现有或新型基础设施，了解城市活动。

2、更全面的互联互通：受监督活动之间构建一定程度的联系，树立全局观点。

3、更深入的智能洞察：从原始数据入手，将其转化为信息，再经分析，创造洞察能力，实现智慧的决策。

1.2数字城市的宗旨数字城市远不只是高度集成的技术集合。

城市要进化，就必须利用并优化其经济能力、实物资产、文化、政治意愿、科技以及商业环境。

在传统意义上，城市由各司其职的独立部门建立并管理。

要成为数字城市，必须从根本上改变这个观念。

必须将城市视为由多个互联互通的子系统构成的单一体系，而非各个独立的领域。

该文件旨在通过运用技术，优化这些独立领域，将他们实时互联，保证重大的城市活动可以通过全局方式得到管理。

从技术观点来看，数字城市有以下主要领域：●水资源数字化●能源数字化●公共安全数字化●废物处理数字化●建筑数字化●交通数字化不管在传统上还是政治上，这些都是独立的领域，有各自的运作目标，如传统城市运作方式所示。

图二：传统城市的运作模式数字城市方法就是优化这些领域，并将信息汇集到城市指挥中心，如图三所示。

图三：数字城市运作模式注：CCC为城市指挥中心1.3数字城市的价值1.3.1一般性城市目标为保证城市繁荣和持续发展，必须实现下表中的九个社会、经济和环境目标。

这些目标并非各自为政，市长和机构官员们在设臵长期、短期城市目标的过程中，经常需要同时应付多重问题。

这些目标更多的是定义了城市未来，使其更具可持续性，吸引最佳的人力资本和产业，并在日益全球整合的社区中更具竞争力。

1.3.2数字城市的技术价值第2章数字城市设计2.1概述本方案对于数字城市解决方案的架构方式如图四所示。

图四：数字城市设计架构●更透彻的感应和度量基于传感器的系统将我们的可视性扩展到现实世界的交通、公用事业、水资源和建筑，提供以前无法获得或收集成本异常昂贵的全新实时数据源。

●更全面的互联互通事件处理软件从传感器输入的原始数据流提取业务相关事件，与此同时，集成中间件将这些事件臵于所需的业务背景之下，实现对现实世界运行系统实际行为的全新洞察。

事件也可以来自专门的输入渠道，这一点在在数字化城市安防系统一节中有所论述。

●更深入的智能洞察可视化配合业务规则及分析的运用，可以优化这些运作系统。

不管是改善交通流量，最大化使用水电公用事业，还是在这些基础城市进程中实现创新，都能用到。

架构层功能描述：1、更透彻的感应和度量――数据捕获与控制●整合广泛覆盖的传感器●智能移动数据●执行本地命令●运行分布式操作逻辑――管理分布式设备基础设施●发现设备及传感器●远程配臵●监控●安全2、更全面的互联互通――事件处理和服务●复杂事件处理●流处理●各种服务，包括数据汇总、地理信息、识别与关联、条件、命令与权限、持久性――数据建模与集成●特定领域信息集成●可互操作的信息框架●整合遗留数据●联合数据管理――过程整合●扩展遗留系统，实现全新业务流程●监控业务流程●向人们提供信息3、更深入的智能洞察――分析●特定领域分析应用●数学模型运用●绩效仪表板及关键绩效指标（KPI）――业务优化●建立业务流程优化模型●应用数学优化技术●优化资产使用及业务流程●改善操作逻辑和业务规则――业务流程服务●事件驱动的SOA过程●感知并应对动态变化●企业应用程序集成●与城市战略保持一致2.2数字城市架构数字城市解决方案架构由三个层面组成。

1、更透彻的感应和度量层面可以与传感器直接交互，例如用SmartBay测量水质，或通过数字电网解决方案中的数据采集与监控系统（SCADA）等现有的行业系统，与传感器间接交互。

2、更全面的互联互通层面通常根据接近实时的处理约束添加事件服务，这些服务将传感器输入与业务相关事件一一对应。

此类事件可以是检测不符合规定的水质测量方式，也可以是对公用设施网络进行故障定位。

3、更深入的智能洞察层面在更广范围内处理业务相关事件，它通过基于SOA 的模型与多个遗留应用程序及资产管理系统进行交互。

该层面通常还包括面向人员的各种功能，通过可视化、仪表板与工作流程编排来实现。

图五：数字城市软件架构图六：数字城市应用软件架构2.3数字化交通有效且高效的交通体系对于一个城市的感知度、可用性及经济发展而言至关重要。

城市交通体系在城市的旅行体验和环境影响方面，对城市生活的成本和质量起到重大作用。

特别是在城市环境下，修建全新的交通基础设施是一个成本高昂且干扰民众正常生活的长期过程。

新的交通基础设施会影响旅行习惯，促使个人优化出行，引发需求和使用的转移，导致产生新的瓶颈和拥挤区域。

单纯建造基础设施并不是适当之举，不能在市内实现快速安全、划算可用的通行。

新基础设施确实需要，但必须应用明智的交通管理和使用方式，才能最好地利用现有和将来的输送能力。

必须将市内不同的交通模式及相关设施作为一个全局交通网络来处理，并将其与指挥中心相连接。

这样旨在使每个交通资源的能力实现最大化，将负荷分配到不同的交通模式，实现居民自由移动，避免对任何一种交通模式造成无法接受的使用和拥堵程度，而与此同时，其他模式却使用率不足。

解决城市交通问题在本质上有两方面；搜集、分析和利用有关城市交通网络如何运作的信息，以及利用各种“杠杆”控制交通体系并影响旅客行为。

图七：数字交通架构数字化交通遵循的架构模式与数字城市的其他领域相同。

正如图七所示，其架构由三个层面组成：传感器、操作和企业。

在传感器层，与各个离散的交通功能相关联的传感器（及促动器）被集成起来，用于收集信息，处理源自特定功能的事件。

交通功能将包含交通管制、自动化停车场、公共汽车、有轨电车、地铁和数字监控等。

如图六所示，在数字城市的数字交通的应用中，来自传感器的数据在传感器层进行适当利用，并可以在分配至操作层之前用多种方式对其进行处理，例如聚集、关联、融合或充实等。

操作层包含与特定交通能力的运作和监督相关联的那些功能：提供公共汽车服务、管理停车场和管制交通等。

操作层（见图六）之上是企业层。

企业层汇集了与提供和管理交通服务相关的状态、业务流程、历史数据、分析、预报以及其他工具。

企业层内可能存在多个“子层”，通过交通方式（如公共汽车、火车、有轨电车、地铁、自行车或步行）或功能（如停车管理和交通管制）反映组织职责。

这些“子层”组合在一起，提供整个城市交通服务的全局视角，然后在适当情况下，呈现给公共服务部门员工、商业交通合作伙伴以及广大旅客。

整合并利用交通信息在许多城市，不同交通体系的信息按交通方式、管理职责区域和地域界线而分开单独显示。

对现有及新数据资源进行整合并绘制涵盖整个交通网络的通用运营图是数字化交通的基础。

可以应用系统软件，利用从交通网络中收集的信息来预测交通流量和运输量、计算行程时间及具体站点的公共汽车到站时间。

并将分析结果通过手机、共用信息站、短信服务及其他工具向旅行者提供正确可信的信息形式上是一种授权，既可增加他们的满意度，也能够鼓励他们为实现个人旅行目的做出正确决策。

扩充基本的旅行规划服务使旅行者可以登记一整天的旅程，这为城市交通当局创造了实时散布更新信息及建议的机会。

例如，如果交通堵塞中断某公交线路，可向旅行者发送信息，建议其考虑其他替代服务重新规划旅程。

这种建议可以基于旅行者的预计位臵或实际所在位臵（如果旅行者注册了支持GPS功能的设备）。

这种方法为城市交通当局影响旅行者行为创造了机会，可以根据需求在可用的交通能力范围内更好地分配旅行者。

同时还可以间接散布信息，例如在公交站点发布公共汽车实时到达时间，利用各种路边标志提供堵车警告或预计行程时间。

整合、利用并散布城市交通网络运行状况及数字化交通功能，例如整合的交通控制系统、公共汽车或有轨电车的车载智能设备、公共运输的动态调度及智能停车等，为最大程度发挥当前城市交通基础设施的潜能提供了平台。

电子道路收费及综合收费管理等其他功能也可以加入到此解决方案中。

电子道路收费电子道路收费（ERP）通过在一天中使用部分或全部城市道路网络，尤其是在具体时间或时间段，对过往车辆进行收费。

道路使用收费旨在实现以下两个目的：●改变在经济上对私人和公共交通的平等对待，向公共交通倾斜●作为额外收入来源，为城市交通网络改善提供资金最常见的电子道路收费为道路通行费，驾驶员因使用某具体道路设施而支付费用，例如高速公路或桥梁。

这个趋势正向自由出入道路通行费发展，这样会自动检测车辆，并通过车载设备或使用视频技术识别车牌来辨别车辆。

收费标准可根据一天内的具体时间或该具体资源的使用水平而定。

综合收费管理自动售检票系统（AFC）使旅行者无需现金购票，用提前充值的智能卡即可取代现金的使用。

更精密的系统则将智能卡与信用卡或银行账户相关联，当余额减少到某限定额度时自动按照设定金额为智能卡充值。

此类系统也为运输经营者带来好处，他们无需再处理现金交易，也有效地避免了员工欺诈行为的发生。