如何在“三网融合”的网络框架下实现智慧城市运行
□高志平，黄金尧（高锐视讯有限公司，浙江 杭州 310052）
摘 要：随着我国城市化步伐的不断加快，大量人口纷纷涌入城市地区，民生、生态环境、城市建设管理、公共安全、文化教育、医药卫生、城市建设管理、城市交通、环境监控、公共服务、居家生活等城市要素建设显得十分重要和必要。建设智慧城市，成为我国新一轮城市发展与转型的趋势要求。面对当前智慧城市发展的重大机遇，北京、上海、广州、深圳、杭州等城市，陆续推出了智慧城市发展战略，力图在新一轮城市竞争中占据主动权，在未来新兴产业发展中占据制高点。
高锐视讯有限公司，响应社会需求，适时推出智慧城市解决方案，借助新一代的物联网、云计算、决策分析优化等信息技术，为城市装上网络神经系统，使之成为可以指挥决策、实时反应、协调运作的“系统之系统”。全面提高资源利用效率、城市管理水平和市民生活质量，有效提升城市竞争力。
关键词：智慧城市，大数据，云计算，物联网
1 智慧城市解决方案
高锐视讯智慧城市整体解决方案，是在新一代通信与信息技术加速发展的背景下，充分运用物联网、云计算、虚拟化、大数据、云分发与云存储等技术手段，以下一代通信网、下一代广播电视网、互联网 “三网融合”构建的现代化通信与信息网络为依托，对居民日常生活、企业经营管理、政府服务与社会治理过程中的相关活动，进行智慧地感知、分析、集成和应对，形成基于海量信息和智能过滤处理的全新的城市建设和管理模式，以更加精细和动态的方式管理生产和生活，实现城市智慧式管理和运行，从而全面提升城市的综合竞争力和市民生活品质。
1.1 设计理念
基于智慧城市建设目标和运行要求，系统需要建立统一的智慧城市云平台。云平台的建设重点包括“一个中心”（运营管理中心）、“两大支撑体系”（智慧基础设施、组织管理与保障体系）和“四大应用体系”（民生服务智慧便捷、城市治理智慧运行、政务信息智慧服务、生态环境宜业宜居）。
1.2 总体框架
高锐视讯智慧城市的总体框架是一个相互支撑、联动服务的服务体系架构。
图1 智慧城市总体框架
具体包括以下几层：
（1）基础设施层。主要包括基础设施建设和运维保障管理两方面。基础设施包括网络环境、硬件设备及信息采集系统等内容，是整个智慧城市工程信息感知、信息传输、物理存储、应用服务等功能模块的载体。其中，网络环境主要是指有线、无线、光纤宽带等网络环境；硬件设备是指服务器、交换机、防火墙、存储器等硬件设备；采集系统主要是指RFID/传感器、视频监控等信息采集硬件设备。运维保障管理由组织管理与安全体系、人力保障、资金保障等组成。
（2）服务数据层。用来实现与智慧城市应用支撑共享层的数据交互，主要包括对相关机构和相关系统的数据资源的集成。
（3）服务应用层。对细分的访问对象通过智慧城市服务内容来展现，主要包括对外部服务使用者和内部服务使用者所提供的服务。
（4）应用支撑共享层。由智慧城市基础数据库、智慧城市数据交换共享平台、智慧城市应用服务、智慧城市公共信息平台组成。智慧城市应用服务包括十二大类主题服务及其相关应用服务资源目录体系。智慧城市公共信息平台则由社会保障·市民卡、网格化社会管理与服务、市民热线、便民服务站、智能终端五种服务渠道组成。
1.3 各类专项应用系统
（1）“智慧政府”工程：重点是电子政务、平安城市、突发事件应急处理、城管、交通、环境监测、安监、能源管理、食品药品监管、旅游服务等应用建设，推进城市治理机制与治理能力现代化。
（2）“智慧企业”工程：主要是围绕推进新型工业化与信息化“两化融合”示范应用、建设中小企业信息化服务平台、做大电子商务规模，以及现代物流、推进工厂化和精准化农业信息系统建设等方面展开，促进现代服务业发展。
（3）“智慧民生”工程：主要是加强居民信息化、深入推进智慧医疗、开展智能小区与智慧家庭，推广智慧教育、发展公共文化服务等方面的应用系统建设。
2 智慧城市解决方案各子系统
2.1 智慧政务
政府的主要职能在于经济管理、市场监管、社会管理和公共服务。高锐视讯智慧政务应用系统将这四大职能电子化、网络化、信息化，以推进政务公开与公共服务的电子政务系统建设为目标，通过完善机制、拓展平台、强化了对权力运行的监督。 利用现代信息技术对政府窗口服务进行信息化改造，以提高政府部门依法行政的水平。
2.1.1 系统功能
图2 智慧政务系统功能图
2.1.2 实现方案
运用计算机、网络和通信等现代信息技术手段，实现政府组织结构和工作流程的优化重组，超越时间、空间和部门分隔的限制，建成一个精简、高效、廉洁、公平的政府运作模式，以便全方位地向社会提供优质、规范、透明、符合国际水准的管理与服务。
智慧政务网络系统可规划为一个四层的安全控制域，网络安全设计以各域的工作特点为依据进行设计。
（1）核心层(核心数据存储与处理)：是政府信息的集中存储与处理的域，该域必须具有极其严格的安全控制策略，信息必须通过中间处理层才能获得。
（2）办公业务层(日常办公与事务处理)：是政府内部的电子办公环境，该区域内的信息只能在内部流动。
（3）信息交换层(友邻、上下级部门间)：一部分需要各部门交换的信息可以通过专网域进行交换。该区域负责将信息从一个内网传送到另一个内网区域，它不与外网域有任何信息交换。
（4）公众服务层(电子窗口与信息服务)：政府部门公共信息的发布场所，实现政府与公众的互操作，同时实现三维可视化网上办公。市民可在电脑或手机上通过这一系统快速、便捷地办理相关业务，不必再整日奔走于各部门之间，把时间浪费在路上。
2.2 智能交通
高锐视讯智能交通系统，基于有线（光纤等）无线（3G/4G/WiFi等一体化网络，通过实时计算、智能识别、数据融合、云计算等技术的应用，在数据采集与收集系统、车体控制系统、信息传输、信息存贮、处理与综合控制等子系统的功能结构基础上，实现对交通的管理与疏导，改善交通，推动交通管理与服务水平现代化。
2.2.1 系统功能
图3 智能交通系统功能图
2.2.2 实现方案
通过在各类车辆上（包括城市公交、快速公交、中长途大巴、出租车等）安装无线车载监控系统和无线车载采集报警系统等等，实时监控、汇总车辆信息，为城市居民出行提供规划、引导及咨询，同时为城市交通管理者提供第一手数据以及智能化分析，协助管理者合理调配不同公交线路的车辆配置、发车时间和频度，并对公共交通的安全警情进行实时监控。提高公共交通利用效率，提高公交系统安全运行的可行性。
在公共交通方面，可利用“高锐视讯快速公交信号优先系统”、“高锐视讯公交智能化运营管理系统”等一系列应用系统，实现公共交通的智能化管理；
在高速交通方面，可利用道路监控系统、收费系统、通信系统等一整套高速公路解决方案，有效减少高速路上的交通事故、超速等现象，实现高速公路的智能化管理。
2.3 应急管控
高锐视讯城市应急管控系统，即城市突发事件的应急处理与指挥系统，就是综合利用城市各类公共信息资源以及城市应急服务资源，统一指挥、联合行动，为市民提供相应的紧急救援服务，为城市的公共安全提供强有力的保障。包含应急救援物资、应急反应机制、应急响应体系、灾害预警能力、防灾减灾能力、应急指挥系统等方面的建设。
2.3.1 系统功能
图4 应急管控系统功能
2.3.2 实现方案
整合社会网络资源、社会治安专用和社会视频监控资源、区域报警联网系统资源、社区安防系统资源、警用地理信息系统资源、交通道路状况监控系统资源、自然灾害预报系统资源、公共卫生与疾控系统资源，环境污染监控系统资源等所有与安全应急密切相关的各类资源，通过信息互通、资源共享、城市管理机制创新和业务流程的重构，构建稳定可靠、功能强大的城市应急通信指挥体系。
利用现代信息技术，以互联网、无线通信技术为平台，以数字地理信息为基础，结合移动定位系统、数字通信技术和计算机软件平台，通过智能感知、智能分析和智能处理系统，为城市管理者提供声、像、图、文字四位一体的城市数字化管理平台，实现针对城市部件的检查、报警、紧急事件处理、指挥调度 、督察督办等功能。
具体应用方向如：火灾救急、防洪防震、灾害预警等。
2.4 平安城市
高锐视讯平安城市系统，在充分利用现有系统、硬件设备和网络架构的基础上，高度集成辖区交通道路、社会治安、城管及行政执法等部门监控系统，以及相关的地理空间信息系统、监控平台、智慧安全防控系统，提升城市公共安全管理水平。广义上还包含城市食品安全、药品安全、交通安全等内容。
2.4.1 系统功能
平安城市作为大型、综合性非常强的管理系统，可满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等需求，而且还兼顾灾难事故预警、安全生产监控等方面对图像监控的需求。
2.4.2 实现方案
平安城市利用智慧安全综合管理信息公共服务平台，包括城市内视频监控系统、数字化城市管理系统、道路交通等多个系统，通过数据交换平台实现资源共享。系统前端数据通过视频监控系统采集并传输到本地或总部监督指挥调度中心。监督指挥调度中心管理平台由数据库系统、存储系统、管理系统、报警系统、调度控制系统、流媒体系统、多屏门户系统等组成。平台硬件系统包括各种监控终端、安防产品、为扩大网络覆盖而增加的网络产品、基层组织监控用的计算机设备等，这些产品的需求随着平安城市系统覆盖范围的增加而快速增长。平台软件系统包括操作系统、数据库、各种监控管理平台、流媒体软件、监控软件、智能交通系统、电子警察系统等。
2.5 智慧物流
高锐视讯智慧物流是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。即在流通过程中获取信息从而分析信息做出决策，使商品从源头开始被实施跟踪与管理，实现信息流快于实物流。通过RFID、传感器、移动通讯技术等让物流配送自动化、信息化和网络化。
2.5.1 系统功能
1.降低制造业成本，提高生产效率，为制造业带来显著收益
2.降低物流成本，提高企业利润 3.加速物流产业的发展，成为物流业的信息技术支撑
3.为企业生产、采购和销售系统的智能融合打基础
4.使消费者节约成本，轻松、放心购物
5.提高政府部门工作效率，助于政治体制改革
6.促进当地经济进一步发展，提升综合竞争力
2.5.2 实现方案
该方案的硬件构成包括电子标签、RFID读写器、RFID中间件、管理系统服务器、管理系统工作站，它把RFID和制造业物流管理信息系统结合起来，使RFID完成MES、WMS的数据收集、整理，改进了传统制造业的物料补给和仓库管理流程，实现对物流各环节信息的实时监控与跟踪。
2.6 智慧社区
高锐视讯智慧社区系统，依托信息化手段和物联网技术，通过有线数字电视网和家庭智能终端，在智能家居、社区医疗、物业管理、家政护理等诸多领域，为用户提供智能化、信息化、快捷化的生活空间，构建户户联网的全新社区形态。
2.6.1 系统功能
通过集约化建设城乡社区综合管理和服务信息化平台，实现社区事务管理、台帐管理、一站式受理、便民服务查询、经济信息服务等功能，促进跨部门信息资源共享，实现对社区居民“吃、住、行、游、购、娱、健”生活七大要素的数字化、网络化、智能化、互动化和协同化，让“五化”成为居民工作、生活的主要方式。
2.6.2 实现方案
推进智慧社区建设要与推进网格化社会服务管理体系建设相结合，并充分利用各街道（乡镇）建立的网格化社会管理与服务系统，建立综合式、集成式、共享式的智慧社区数据功能模块，对社区辖区内各种服务资源信息进行全面采集、动态管理、及时发布，为社区居民提供实时服务。实现公安、交通、城管、小区等监控设施资源整合，打造联勤联动、及时发现、快速处置、长效管理的良性机制。
2.7 智能家居
高锐视讯智能家居系统基于虚拟化技术的云服务基础设施，以多样化的家庭终端为载体，通过整合已有业务系统，将政务信息、社会服务信息等送入百姓家中，为居民提供一个集成政务信息、生活信息、家庭信息等多种便民服务的家庭智慧平台。
2.7.1 系统功能
智能家居解决方案可以实现对不同家居设备的控制和管理，通过与智慧云终端的信息交互，采用RFID等物联网技术实现用户对家居设备的远程管理；可以通过手机或电脑通过网络对室内不同房间进行监控，实时了解家中老人和小孩的情况；可以实现与公安、人社、卫生、政务服务、气象、医院等与家庭生活密切相关的单位的数据整合，对接相关的政务公开服务子系统、公安信息服务子系统、社保公积金查询服务子系统、卫生信息发布服务子系统、办事指南信息服务子系统、行政审批查询服务子系统、招工信息查询服务子系统、租房信息查询服务子系统、天气预报服务子系统、远程挂号及医疗信息发布服务子系统、菜市场信息服务子系统等，通过电视机就能实现与老百姓的信息交互，解决老百姓日常生活问题。
2.7.2 实现方案
高锐视讯智能家居解决方案基于云计算的IaaS层和RFID等物联网技术进行构建，将客户的IT基础设施（如：服务器、共享存储、防火墙路由器等）和家庭生活的家用电器等设备进行统一管控，形成资源池，并通过云平台核心的智能资源调度器统一调度。
2.8 智慧医疗
高锐视讯智慧医疗系统，是医疗机构之间基于互联网，通过接口与远程设备的电子听诊器、皮肤扩大镜、心电图仪等相连接，实现对远程患者进行诊疗的系统。针对再诊患者、行动不便的特殊群体、偏远区域患者、慢性疾病患者的不同需求，远程医疗系统以计算机和网络通信为基础，实现远程医疗会诊，满足其跨地域、低成本、高效率地解决临床及保健医疗问题的需求。
2.8.1 系统功能
图5 智慧医疗系统功能图
（1）身体检查
通过远程诊疗系统，检查身体信息、实时确认。检查项目有：血压、血糖、脉搏、体温、心电图、身体成分等身体信息，皮肤、脖、眼、耳等视诊信息。
（2）预约服务及视频诊疗
诊疗预约/ 预约日期确认，检查的身体信息及综合健康检查结果实时确认及医嘱执行。
（3）医护人员会诊服务
诊疗期间进行实时视频会诊（电子听诊器，医用监控仪），影像图片共享及会诊（X-RAY胶片等）。
（4）处方与配送
医生的处方在医院、药店、家庭都可打印，药店直接按医生处方内容将药品配送到患者家中。
2.8.2 实现方案
通过高锐视讯智慧城市云平台，实现家庭医疗业务与医院HIS系统的互联互通，利用IOT、传感技术，结合智能终端采集家庭成员的生理指标（如人体心电、血压、血氧等）数据，建立个人健康数据库，在指标不正常时得到专业健康咨询与医疗服务机构的意见、帮助以及远程医疗专家的指导。利用宽带网络，病人可与第三方专业健康咨询与医疗服务机构进行可视互动，面对面地与医护人员进行健康咨询交流，得到健康、养生、强身健体等方面的指导。例如需要医治的病人，可由第三方专业健康咨询与服务机构推荐医院、科室、名医等信息，病人再进行网上预约挂号，既达到导医的作用，也不必排队挂号，方便医患，节约时间。
2.9 智慧教育
高锐视讯智慧教育系统，可协助相关部门制定合理的教育发展规划，并利用信息技术手段提升目标人群获得基本公共教育服务的便捷度，促进教育资源的覆盖和共享。如教育日常办公管理、教学评价系统、校本课程、网络学习、学生成长记录、家校互动、数字图书馆、平安校园监控、教育考试网上巡查系统、专业录播教室建设、校园门户网站、教育会议系统、教学一卡通等。
2.9.1 系统功能
通过加快数字化校园建设，加强信息技术在教学、管理、家校互动中的创新应用，深化“校际共同体”的建设内容，可基本实现系统覆盖区域内优质教育教学资源共享，并扩大与其他地域名校的网络交流与合作；通过基于3G、物联网、云计算和下一代互联网的网络教学、虚拟实验和移动学习等现代化教学方式，可构建全社会终身教育服务体系，提高系统覆盖区域内人民的整体文化水平。
2.9.2 实现方案
依托现有教育资源网，建立开放的、外联的教育教学网和教学资源网。以公共数字图书、电子期刊、视频教学资源、电子课件等为基础，对接国家及省、市级的教育资源平台，建设内容涵盖各级各类教育数字化内容（含学习素材、教学课件、网络课程等）的教育资源库，为广大师生的教与学提供数字资源。
推广使用教育云服务平台，把教学过程、教学管理、教学资源、后勤辅助等各业务环节集中起来，提供统一的数字空间，实现学校资源的高效整合，提升教学与办公效率，满足学校日益发展的个性化要求，最终实现教育过程的全面信息化。
图6 智慧教育总体解决方案图
2.10 智慧旅游
高锐视讯智慧旅游是一种以物联网、云计算等技术为支撑，通过智能手机、电脑、触摸屏等多种服务终端，为广大民众、旅游企业、旅游管理部门提供各类旅游公共服务的综合应用平台。在旅游体验、产业发展、行政管理等方面的应用，使旅游物理资源和信息资源得到高度系统化整合和深度开发激活，并服务于广大游客的全新旅游形态。
2.10.1 系统功能
智慧旅游系统通过全面整合覆盖区域内的景点、交通、住宿、餐饮等旅游信息资源，形成多媒体、多形式，多服务、多终端的智慧旅游信息化体系，方便游客使用导航、导游、导览、导购四导功能（吃、住、行、游、购、娱）等，全面提升游客的旅游体验，促进当地旅游产业升级和生态创新，增加城市旅游业的竞争力。
图7 智慧旅游系统功能图
2.10.2 实现方案
建设智慧旅游在线服务系统。游客可利用网络互动社区分享旅游体验；建立散客旅游服务系统，为散客自驾游人群提供路线指引、酒店、餐饮预订等；建立统一的游客求助服务系统，通过网上求助栏目、移动求助应用和求助服务热线等渠道，协助游客解决旅行过程中的疑难问题，为旅客提供各种信息支持；建立智能购物平台，方便游客购物并减少其旅程负担。
通过各种智能终端设备（如景区智能信息亭、自助导游终端等），提供智慧旅游终端服务，实现各类旅游信息的智慧感知和智能处理，提升旅游在食、住、行、游、购、娱等旅游活动中的自主性、互动性，为游客带来预期的旅游体验和无处不在的旅游服务。
3. 结束语
本方案采用物联网、云计算、虚拟化、大数据、云分发与云存储等技术，结合三网融合、宽带接入等，助力城市主管部门有效地提升城市管理、民生、服务等综合能力，将城市建成为一个基础设施先进、信息网络通畅、科技应用普及、生产生活便捷、城市管理高效、公共服务完备、生态环境优美、惠及全体市民的智慧城市。
参考文献：
[1] 张永民;杜忠潮 我国智慧城市建设的现状及思考 中国信息界 2011，02
[2] 彭继东 国内外智慧城市建设模式研究 吉林大学 2012，5
责任编辑：饶军
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