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中国通信工业协会物联网应用分会

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云服务架构下的智慧城市建设解决方案
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产品: 浏览次数:7082云服务架构下的智慧城市建设解决方案 
型号: 智慧新城整体规划及建设方案
单价: 面议
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最后更新: 2013-03-25 16:27
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摘要:本文通过对智慧城市关键技术、云计算技术的分析,探讨在智慧城市建设方案中,如何引入云服务的先进思想,科学合理的进行建设方案的设计,并对融入云服务建设方案的优势,进行了初步分析。

1.前言

云计算,物联网、智慧城市等新的技术不断被各方提及,那么,这些新技术、新理念,究竟是一种美好的概念、华丽的包装?还是已经在落地,促进了社会的发展,甚至影响着我们的生活方式?做为城市主体的市民,是否能够享受到这些高新技术带来的成果?这些问题,在目前仍然存在着一定的争议,从不同角度分析,仍然有着不同的结论。

对于安防业界来讲,无论存在何种争论,云计算已经在影响着安防方案的规划、设计和实施等方方面面,尤其对于目前安防综合解决方案应用方面较大的平安城市来讲,云计算、云服务的理念,已经渗透到平安城市解决方案的系统架构中,并结合相关业务形成了新的智慧城市综合解决方案的重要支撑。

2.智慧城市探讨

2.1 什么是智慧城市

按照严格的专业定义,智慧城市是指充分借助物联网、传感网,涉及到智能楼宇、智能家居、路网监控、智能医院、城市生命线管理、食品药品管理、票证管理、家庭护理、个人健康与数字生活等诸多领域,把握新一轮科技创新革命和信息产业浪潮的重大机遇,充分发挥信息通信(ICT)产业发达、RFID相关技术领先、电信业务及信息化基础设施优良等优势,通过建设ICT基础设施、认证、安全等平台和示范工程,加快产业关键技术攻关,构建城市发展的智慧环境,形成基于海量信息和智能过滤处理的新的生活、产业发展、社会管理等模式,面向未来构建全新的城市形态。

实际上仔细分析,智慧城市的主体是城市,而城市的主体是人,也就是市民,所以说城市是智慧的,本质上应该是需要城市主体能够感受到智慧。当然,我们这里提到的市民是指一个集体而非单体的概念,对集体公众来讲,大都有工作、学习、生活等多方面的需求,这些方方面面需求的满足,需要整个城市要具备一套完善的运行机制来保障。所以来讲,这里的智慧是指在满足城市主体的各类需求时,是智能和及时的,需要整个城市的运行机制是智慧的。按照通常的理解,一个充满智慧的专家,总是在我们遇到任何问题的时候,都能够及时给出最恰当的解决方法,智慧的头脑,好像储备着无所不包的信息,对待任何具体问题,都可以通过智能的判断和运算,给出最佳的解决方案。那么,智慧的城市运行机制,就是需要有包含各种城市因素的庞大信息库,并将这些信息通过先进的管理和运营机制进行组织、管理,进而提供高效的服务。

2.2 智慧城市的需求和应用

各种智慧城市的应用需求非常多,比如数字城管、平安城市、智慧医疗、智能交通、应急指挥、智慧环保、智慧物流等等。目前阶段,平安城市、数字城管、应急指挥、智能交通这些应用,在需求迫切性和技术支撑方面相对成熟。这些应用系统的建设,已经在某些个体方面,为城市的智慧化运行提供了支撑,也为市民的工作、学习和生活带来了极大的便利。特别是当这些系统是构建在一些基础信息设施比如地理信息系统上,并相互之间能够产生交互的时候,更能诞生出一些智慧的高端应用。为整个城市的政府管理与决策的信息化,企业管理、决策与服务的信息化,市民生活的信息化提供了很好的支撑。



2.3 智慧城市架构分析

通常来讲,智慧城市的逻辑架构可以按照下图来划分。



感知交互层由人机交互终端及传感器组成,是智慧最基础的连接管理和交互对象,是智慧城市的眼睛和耳朵。可以利用多种随时随地感知、测量、捕获传递信息的设备、系统或流程,对各类信息快速感知。同时,在这个层面上,提供多种方式的用户展示交互终端,作为用户分析结果的展示和下达指令的接口。

处于中间的是数据支撑层,包含基础网络的支撑,将感知交互层获取到的各类信息进行存储、交互和分析。在这个层面上,需要使用先进技术(如数据挖掘和分析工具、科学模型和功能强大的运算系统)来处理复杂的数据分析、汇总和计算,以便整合和分析海量的跨地域、跨领域的数据,通过信息互联互通、部门相互协同的模式,使系统具有高度的智慧性。

业务应用层处于智慧城市的系统顶端,通过数据支撑层提供的各类数据挖掘结果的分类,展示出面向不同需求的智慧城市的业务应用。

3.云计算技术的应用特性

3.1 云计算分析

云计算(Cloud Computing)是网格计算(Grid Computing)、分布式计算(Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing)、效用计算(Utility Computing)、网络存储(Network Storage Technologies)、虚拟化(Virtualization)、负载均衡(Load Balance)等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统,并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。Cloud Computing的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力,进而减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受“云”的强大计算处理能力!

具体的SaaS(软件即服务)、PaaS(平台即服务)、IaaS(基础设施即服务)的相关描述如下图所示。



3.2 智慧城市架构中的应用的云计算技术

在基础设施服务IaaS层面,首先是云计算数据中心的建设,从上述分析来看,一个智慧城市系统,需要庞大的数据中心,用于城市各类海量信息的汇聚、存储和输出。云计算数据中心相比传统数据中心,单系统的应用数据中心,由于具备虚拟化、按需分配等与生俱来的特点,就具备当系统规模达到一定程度时,在系统建设性价比方面表现出很大的优势。而对于智慧城市的系统来讲,通常的规模都是庞大的。目前来说,云计算数据中心的建设所需要的软硬件技术和产品,已经可以支撑成熟商用,所以在云服务架构下的智慧城市建设方案中,规划和建设一个云计算数据中心,是可行和智慧的选择。另外在基础设施层面,按照云计算标准建设的基础设施管理、运维管理、安全管理等技术,会给智慧城市整个系统建设方案在建设和运维中带来相当的收益。同时,在IaaS层面,云计算数据中心还可以将已经建设的传统数据中心中的不同架构、不同品牌、不同型号的服务器硬件进行整合,借助于云计算平台的虚拟化基础架构,将这些利旧设备和新建设备进行统一有效度的资源切割、资源调配和资源整合,按照应用需求来合理分配计算、存储资源,最优化效能比例。

在统一平台环境服务PaaS层面,在智慧城市的系统架构中,可以引入云计算技术中的SOA技术,由于SOA技术所具备的可重用、松耦合、明确的接口定义、基于开放的标准等等,就可以实现各种不同领域系统信息之间的互联互通,保障了信息的有效沟通和整合。在PaaS层面,还可以通过统一的数据类型定义、统一化的数据访问、统一接口规范、统一元数据描述和计算规范所建立的开放的开发和运行环境,可以引入第三方的开发资源,保障各种定制化应用的及时快速实现。

在应用软件服务SaaS层面,可以应用到智慧城市建设方案中的云计算技术,目前来看,由于云计算核心理念是提高云计算中心的处理能力,减小用户终端负担,所以在一些通用性的应用方面,是具备成熟应用的条件的,比如通用的交通信息智能发布,就可以将通过庞杂信息收集、深度计算后展示出来的简洁结果,有效推送到各种有线无线“瘦”终端。

 

通过引入云服务后的智慧城市综合解决方案后,在一个基础平台上,可以为各部门和公众提供所需的各类服务,即便是对于各组织特殊的个性化任务,也可以组织快速开发。这些对于智慧城市的规划设计者来讲,无疑是一个福音。而对于公安、城管、调度等业务需求部门来讲,也无需担心自身需求满足的及时性,同时,由于云服务架构下,已经汇聚了大量的共享信息,也为这些不同业务部门之间的及时有效交互提供了方便。

总之,云计算在三个层面上的服务,具备有先进可行的技术优势,其中的一些具备成熟商用条件、符合智慧城市建设方案需求的先进思路,可以完全引入融合到智慧城市的规划设计、部署实施思路中,以形成云服务架构下的智慧城市建设方案。

4.融入云服务后的优势

首先,是降低总体成本,具体表现在建设成本、运维成本。对于建设成本来讲,传统系统建设的投资规划,都是按照业务最高负载时的需求进行配置,而对于云服务下的建设方案来讲,由于其具备资源统一规划,可以实现多业务应用对物理资源的共享,那么就可以保障系统硬件资源的利用最大化。传统的单系统,通常都是在某个特定时段比如白天,处于系统的最高负载,而在晚上的时间里,大多数硬件设备处于休眠状态。采用云服务的建设方案,可以将各种业务应用进行合理有效的规划,在同样地硬件资源基础上,将各业务实现“错峰”应用。对于运维成本来讲,传统的单系统建设,都需要各自单独规划出相当的人力、物力进行系统的日常维护,包括硬件检修、软件配置维护、安全保护等,而云服务下的解决方案,可以通过资源集中和统一管理,降低了日常维护工作量,大量的工作都转移到后台由专业人员完成,从而有效降低了管理维护成本。

其次,信息资源实现了最大化应用。具体表现在,对感知到的各类信息首先进行了统一的汇聚。对于一个特定的单体信息来讲,它的需求者极有可能是数量和分类都是较大的,对于数量较大的需求者来讲,就可以实现单体硬件资源信息的共享,无须重复建设。另外,由于在云计算数据中心,汇聚了庞大的数据资源,这些不同类型的数据资源,通过云计算的深度融合和交互,就可以产生出单体信息所不具备的增值信息。比如在平安城市应用中,在数据中心,通过将采集到的视频信息、音频信息、报警信息进行统一汇聚,并结合相关的地理信息、人口信息、结合一些智能分析算法,就可以为各业务部门在海量数据中,及时有效的提炼出“有用”信息。

最后,系统的建设时长久有效的,传统的一些单系统,由于在可扩展应用方面的缺陷,可能会造成系统的有效生命周期不长,甚至有些系统存在着无法扩容只能推倒重来的情况。而基于云服务的建设方案,其所具备统一接口、支撑二次开发等前瞻性的规划,将有效保障系统的长久有效,并且随着各类业务的逐步累加,在保证原有业务继续应用的基础上,会不断产生出“新鲜”的业务价值。

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