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学术：一种基于云的智慧城市系统架构

Original 2016-11-24 ☞ 信息与电子前沿

今日荐文

今日荐文的作者为中国电子科技集团公司首席科学家郑爱民，中国电子科技集团公司第28研究所专家满青珊，孙亭。本篇节选自论文《一种基于云的智慧城市系统架构》，发表于《中国电子科学研究院学报》第9卷第3期。下面和小编一起开始学习吧~

随着城镇化进程的加快，越来越多的人口涌进城市，一方面促进了城市的繁荣与发展，同时也带来了对城市基础设施，如交通、环境、能源等一系列压力。为应对以上挑战，越来越多的地方政府提出了建设智慧城市设想，同时，住建部、科技部、工信部等部委也从国家政策层面通过建立试点的方式给予推动。因此，智慧城市总体架构设计成为了当前学术界、相关政府和部分行业的重要议题和迫切需要。

智慧城市的核心是以一种更智慧的方法，通过利用以物联网、云计算等为核心的新一代信息技术，来改变政府、企业和人们相互交往的方式。对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出快速、智能的响应，提高城市运行效率，为居民创造更美好的城市生活。

典型智慧城市

技术架构对比与分析

智慧城市概念自出现之日起，便与物联网密切相关。物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络衍生，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知、识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。

云计算是一种新的计算方法和商业模式，即通过虚拟化、分布式存储和并行计算以及宽带网络等技术，按照“即插即用”的方式，自助管理计算、存储等资源能力，形成高效、弹性的公共信息处理资源，使用者通过公众通信网络，以按需分配的服务形式，获得动态可扩展信息处理能力和应用服务。智慧城市云平台架构设计主要关注智慧城市数据中心云计算的运用，主要分为IaaS层、PaaS层和SaaS层。

智慧城市总体架构

NIST 云计算参考模型从云消费者、云提供商、云运营商、云审计商、云中介的角度说明了云计算的功能。其中在云提供商的部分给出了“三层三面”的总体架构，包括物理资源层、资源提取与控制层、服务层(含IaaS,PaaS,SaaS)、服务管理、安全和保密。参考该架构并结合智慧城市特征，文章构建了一个智慧城市总体架构，由物理资源层、资源提取与控制层、基础设施服务层、平台服务层、用户服务层、安全保障服务、运行维护服务组成。

典型示例

平安城市是智慧城市中发展中较为成熟的领域，参考上述架构，结合平安城市项目实践经验，给出用于公安应急指挥的系统结构 (阴影部分是应急指挥系统特有的内容)。

物理资源层:平安城市应急指挥以视频图像感知为主。感知设施包括新建的和已有的视频镜头，以及警用单兵视频装备。网络通信设施以公安信息网、视频专网为主，以350M集群通信、公共电话网等作为补充，实现视频、语言和数据的传输。计算与存储设施包括与公安具体接处警、指挥调度、现场处置等业务相关的专业服务器等。

基础设施服务层:增加视频设备管理服务，实现相关用户对城市内各类摄像头的控制。

平台服务层:围绕城市安全管理和处置，数据资源方面包括“人、事、地、物、组织”的数据，数据支撑服务中增加了案事件管理服务，决策支持服务中具体为防控预警服务、视频智能分析服务和综合态势服务。

用户服务层:以城市安全管理和处置的过程为依据，设计接处警服务、视频监控服务、资源整合服务、指挥调度服务、现场处置服务。

结语

文章结合我国智慧城市快速发展对智慧城市总体架构设计的需求，设计了一个基于云计算的智慧城市总体架构，该架构由物理资源层、资源提取与控制层、基础设施服务层、平台服务层、用户服务层、安全保障服务、运行维护服务组成，同时以国家智慧城市试点现状调研为基础，给出了城市管理、产业和市民的应用服务体系内容。最后，以平安城市应急指挥系统为例，进行了深化设计，以期为智慧城市总体设计提供参考。