浅谈云计算在智慧化城市建设中的应用

阮晓龙　赵振营

摘要：我国城市化进程的加快产生了许多的社会问题，如人口剧增、公共安全管理复杂、资源匮乏、交通拥堵、环境污染等都已经严重的影响到城市居民的生活。智慧城市为这些城市问题的解决提供了新的思路与方案，及下一代城市发展的新概念与新实践。在智慧城市的建设中，建立以云计算为核心，综合多应用、多行业、多系统的智慧城市设计，已经成为目前智慧城市发展的一个重要思路。该文将着重探讨云计算在智慧城市建设中的应用。

关键词：云计算；智慧城市；资源整合；数据中心；城市架构

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）32-7783-03

Abstract： The fast progress of urbanization in our country has produced many social problems， such as increasing population， complicated public security management， the lack of resources， traffic congestion， and environmental pollution have. Seriously affected the urban life. Wisdom city provides a new train of thought and solutions for the city problems and new ideas and practices of urban development are also put forward for the next generation. In construction of wisdom city， cloud computing data center is the core， building independent design of wisdom city deviating from the application system of public cloud services， which has become an important way of thinking in current development of wisdom city. The paper will focus on cloud computing in the application of the wisdom city construction.

Key words： Cloud computing； Wisdom city； Resources integration； The data center； The city architecture

1 概述

在信息化浪潮的冲击下，智慧城市已经成为现代城市发展的新理念、新思路。智慧城市将涵盖城市生活的方方面面，有着极为广阔的应用场景，如教育、医疗、社保、娱乐等城市基础服务，城市突发事件的应急管理、交通运输、社会治安管理、水电管网等城市基础管理，金融、传媒、物流等各种行业服务。智慧城市将全面提高城市各项职能，提升城市居民生活水平，为城市插上智慧的翅膀，让城市生活更加美好。

智慧城市的建设有着大数据量的存储需求、高访问量的社会公共查询需求、多系统的综合管理需求和多用户的资源分享需求等，但现有的计算机已经不能解决这些问题。而云计算的出现为智慧城市的发展提供了新的契机，它可动态的调节计算资源、实现大量信息数据的存储与共享。通过云计算可以解决智慧城市中数据海量、随时更新并且实时性要求非常高的計算问题。因此，智慧城市的建设和实现需要云计算，政务管理、交通管理，智能医疗、教育服务、居民生活等具体应用就更加离不开基于云计算的数据计算与处理平台。

2 云计算应用于智慧城市的优势

2.1 平台层的统一和高效能

通过现代城市中互联网基础设施服务的构架模式，将城市中的多台服务器组成“云端”，通过云操作系统的调度，向智慧城市中的各个子系统提供一个统一的运行支撑平台。它将内存、I/O设备、存储和CPU等计算机资源整合成一个虚拟的资源池，为整个城市提供所需要的存储资源和虚拟服务器等服务。与此同时，可借助云计算平台的云操作系统对资源池内的资源进行有效的切割、调配和整合，以满足大数据量的存储需求、高访问量的社会公共查询需求、多系统的综合管理需求以及多用户的资源分享需求等，优化资源分配，提高工作效能。对于智慧城市终端用户来说，有了统一的云计算服务平台，便可直接通过智慧城市门户官网、智慧城市APP等完成所需服务，而不必关注智慧城市各个子系统的运行模式，使城市生活更加简单。

2.2 业务/资源调度管理

云计算将大量资源集中到一个公共资源池中，通过多主租用的方式实现资源的共享。与此同时，云平台管理软件将公共资源池中的资源根据智慧城市中应用的具体需求情况进行动态调整，包括增大或减少资源的要求。弹性的云服务可使用户在任何时间都能得到所需求的资源，这样既实现资源的多用户共享，也有效地提高了资源的利用率。

2.3 安全控制管理

云计算，将计算资源与存储资源分离，并实现了多个用户对同一公共资源池的共享使用。但在多用户对同一资源进行共享使用时，就涉及到了用户的个人信息管理、用户存储数据管理等各种安全问题；同时，众多用户共享同一公共资源池， 对资源池中的数据安全提出了更高的挑战。在云计算环境下， 基础资源的集中化规模化管理， 使得原本存在于客户端的安全问题更多的转移到数据中心。从专业化角度，用户可以借助云数据中心的专业人员和安全机制来保障业务的安全性， 而不用为此耗费自己过多的资源和精力， 全面降低了安全风险。

3 基于云计算的智慧城市架构

3.1 基于云计算的政务管理平台——智慧政府

智慧政府是智慧城市发展的核心动力，政府信息资源可通过政务管理平台实现资源的优化配置和高效利用，而其功能的实现也依赖于云计算的支撑。传统的基于设备的资源共享系统具有很多局限性，如文件传送、公共数据中心运维管理等无法实现高效率的使用与共享。

基于云计算的政务管理平台不仅向公众提供了可参与的网络平台，还可保证公众的诉求有良好的回应。通过政务管理平台，公民可以自助满足对政府服务的各种需要，这些服务以开放公用的方式集中在云端，公众可通过网站、APP等各种手段享受智慧政府的各种服务。因此，智慧政府可通过云计算这个大平台来改善自身运作能力和运作效率，为智慧城市的建设提供核心动力。

3.2 基于云计算的交通应用支撑平台——智慧交通

交通堵塞已经成为影响城市和谐健康发展的重大问题，传统的交通管理手段面临大量的信息孤岛问题，已经不适合如今的城市，结合目前城市交通现状和需求，打造一套基于云计算的城市交通支撑平台将是交通事业发展的必然选择，也是实现智慧交通的必经之路。

智慧交通指的是交通信息系统、通讯网络、定位系统和智能化分析与选线的交通系统的总称。智慧交通依靠城市交通基础设施中的传感器，可以将整个城市的车流量、道路状况、天气、温度、交通事故等大数据量的信息实时收集起来储存在“云”端，通过云计算中心动态的分析并计算出最优的交通指挥方案和车行路线，并将这些信息通过无线通信、有线广播、电子显示屏、互联网、车载器等方式向出行者、驾驶员发布，从而保障人与车、路、环境之间的信息交互，進而提高交通系统的效率。

3.3 基于云计算的医疗服务支撑平台——智慧医疗

智慧医疗通过打造以电子健康档案为中心的区域医疗信息平台，实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动。智慧医疗将打破传统的医学思维方式，改变医疗服务繁杂的现状，确立以患者为核心的医疗服务方式，规范、简化医疗环节。

智慧医疗可以整合现有医疗机构的设施，形成统一的“医疗云”，并收集医疗机构的号源统一存储在“云端”，使公众可以通过网络、电话、APP等各种渠道进行预约挂号，解决“一号难求”的问题；公众可按预约的时间前往医院就医，免去了医院排队的时间；智慧医疗还可以推出“市民健康卡”，市民通过“健康卡”进行自助挂号、自助缴费、自助打印检查结果等自助操作，市民更可以通过“健康卡”进行诊间缴费，在医生开出检查单的同时就可完成缴费，之后患者便可直接去做检查或者拿药，极大的优化了就医流程，提高了医疗行业的效率；远程医疗可使病人在普通医院享受到大医院专家医生的诊疗服务。

3.4 基于云计算的教育支撑平台——智慧教育

智慧是教育永恒不变的追求，教育的目的就在于启迪人们的智慧，新一代信息技术的发展使教育有了新特征，教育本身被赋予了智慧的内涵，以智慧的教育启迪智慧，是教育信息化的必然之路，也是现代教育发展的新阶段。

智慧教育并不是信息技术与传统教育的简单累加，它需要以智慧学习环境为技术支撑、以智慧教学方法为催化促导，以智慧学习为根基。我国教育信息化发展到现在仍然不能实现智慧教育主要是因为教学方法单一，不能很好的利用各种教育资源丰富教育手段，改善教育方法；教学环境孤立，优质教育资源共享困难；学生学习仅仅局限于教师教授，不能很好的利用互联网上的各种资源进行自主学习。云计算的出现为智慧教育带来了希望与可能，是智慧教育实现智慧的所在。云计算的核心在于计算与存储功能的虚拟化、集中化，可实现教学资源的快速统整与共享，改善教育现状。

基于云计算的教育支撑平台将全面整合教育系统中的各种优质教学资源、平台、应用等，构建一个统一的智能开放架构的云计算平台，为用户提供租用或免费服务，满足用户通过各种终端应用完成教学、学习、管理、科研、社会交往等各方面的需求，实现发布教育信息、获取教学资源、开展教学互动、统计教育信息与数据、形成科学决策、实施教育评价、开展协同科研等系列教育活动。

3.5 基于云计算的居民生活应用平台——智慧社区

智慧社区可实现社区内的充分联通，达到人与物、人与人的全方位交流，有助于解决民生问题，以及日渐复杂的城市管理问题。

云计算技术将全面整合社区内的物业、家居、监控、医疗、教育等各种资源，集成物业服务、家居服务、医疗服务、教育服务、安保服务等业务，集中智能化处理社区中的各种资源信息，向社区居民提供各种信息和应用服务，实现社区服务的高效运行，为住户提供一种安全、舒适、方便、快捷和开放的信息化生活空间。全面提高居民生活水平，打造最优秀的城市单元，解决城市管理难题。

4 云计算应用于智慧城市建设的意义

4.1 云计算让城市更加智能化

云计算平台以其空前强大的数据分析计算能力，成为智慧城市的“大脑”，全面协调城市生活的各个方面，实现对城市中海量数据的计算以及存储，并可提高城市中各种资源利用率，节约智慧城市建造成本。智慧城市包含城市生活的各个方面，是一个多应用、多行业、多系统组成的复杂的综合体。在智慧城市的建设中，累积了大量数据信息，并且在城市的多个应用系统之间存在资源共享与信息交互的需求。智慧城市的各个应用系统均需要存储在“云”中的各种数据，用于实现各自功能。如此众多而繁复的系统需要多个强大的信息处理中心来进行各种信息、各种数据的处理，所以说，云计算的特点能满足智慧城市建设的要求。

云计算作为一种新的计算模式和服务模式，以其海量的存储能力和可变化的计算能力著称，并且它以服务的方式提供给用户，使用户能够不同地点、不同时间、不同平台上使用，极大的发挥了网络资源的价值和优势，减少了对终端平台的依赖性。云计算对智慧城市的各类应用做出了有力支撑，以建设云计算为核心， 打造各类不同的云技术， 如电子政务云、医疗云、市政云、交通云、教育云、安全云、社区云、旅游云等， 已经成为智慧城市建设较为广泛的应用模式。这将改革整个城市的发展模式，极大的提高城市的智慧程度，促进城市各个方面健康快速发展。

4.2 云计算有利于整合城市的信息资源，推动社会和经济发展

城市各个领域之间是“相互依赖”的，是一种网状关系。智慧城市的建设需要充分了解城市中的信息，分析城市各个领域之中改的网状关系。智慧城市将城市中的人才流、物资流、信息流、资源流、资金流等信息储存在云端，全面整合城市的信息资源。

融合是智慧城市的本质所在，它将信息技术与传统产业相融合，在融合过程中将产生一系列的新型行业，如快递、网络运维管理、高端网站建设等，这些行业将间接推动城市传统支柱产业的发展。在构建基于云计算平台的智慧城市的过程中，需要先一步建立智慧政府，再以智慧政府为核心，解决交通、医疗、教育、居民生活等一系列社会管理服务问题。云计算为智慧城市的发展提供了更加广阔的发展空间。

智慧城市需要各方协力推进，更需要注重整合相关信息资源。智慧城市建设要高度重视信息的挖掘、整合与再应用。而云计算作为一种新兴的计算模式，其重要功能就是整合资源，为应用提供强大的支撑，是信息能够全方面的共享，为预测和决策提供有力的智慧参考，从而提升政府的行政能力。 例如，城市在多年的建设中以及开发了多个电子政务、电子商务等应用平台，这些系统中积累了大量有价值的资源。但这些平台式相互独立的，彼此之间没有信息交互与资源共享。同时，大量而重复的系统平台使得各行业出现了设备利用率低、管理成本高等问题。云计算中心的建设，能够有效整合设备硬件资源和信息数据，支撑更大规模的应用，处理更大规模的数据，并且能够对数据进行更深度的挖掘，从而为政府决策、企业发展、公众服务提供更好的平台。

4.3 降低信息共享的总体成本

云计算的突出特点，在于实现资源共享。采用云计算方案构建的智慧城市将提高城市基础资源的利用率，有效的降低城市基础设施的投资规模。此外，云计算还可以有效的节能能源，设备资源在夜间负载低时，可以将业务转移到部分物理资源上，而将其他空闲的物理资源关机或转入节能模式。云计算数据中心通过集中的资源管理，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，从而降低管理维护成本，提高管理效率。云计算数据中心通过资源整合、统一管理可以有效的降低信息资源共享的成本，降低了信息化的门槛，使更多的单位和企业走进信息化时代，提高工作效率。

4.4 智慧云将以多种形态支撑城市发展

信息是现代城市发展的基础，人们对信息服务的要求不断提高。相对于各行行业混杂的公众云，行业云能够提供更丰富、更有层次、更专业的信息服务，能够深度挖掘行业数据信息，推动智慧城市的建设。如针对医疗设备、医务人员、患者信息、电子病例等的医疗云，针对道路信息、车流量、天气、温度等的交通云，针对商业组织的市场情报与服务的商业云等。多个不同层次、不同大小的行业云形成一套有机的城市生态系统，支撑起智慧城市的建设，推进智慧城市的发展。

4.5 节约能源，让城市绿色化

庞大的基础软、硬件资源将造成巨大的能源消耗，绿色而节能的使用这些资源是每个行业的必然追求，也是云计算发展的初衷之一。

云计算数据中心的模式是将公共资源池租给多个用户使用，将多个硬件资源集中起来，使用专业合理的方式维护设备，降低能耗。同时，按需分配资源可有效的提高资源利用率。在夜间，数据中心整体负载降低的情况下，可将空闲资源转入休眠模式或直接关闭机器，从而在最大程度上实现数据中心绿色、低碳的节能运行。

5 结束语

智慧城市的发展是现代化城市发展的必然趋势，它将实现对城市生活环境的透彻感知、城市资源的全面调控、城市中各个部分协调配合、城市方方面面便捷运作、人和城市之间和谐共赢等。而云计算为智慧城市建设的关键点，更是智慧城市的“智慧”所在。大力发展以云计算数据中心为核心的智慧城市，是智慧城市建设的首选。

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