新型智慧城市“三中心一平台”的构建和技术框架

文｜张永民

新型智慧城市是以为民服务全程全时、城市治理高效有序、数据开放共融共享、经济发展绿色开源、网络空间安全清朗为主要目标，通过体系规划、信息主导、改革创新，推进新一代信息技术与城市现代化深度融合、迭代演进，实现国家与城市协调发展。

随着国家治理体系和治理能力现代化的不断推进，在全面贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念中，城市被赋予了新的内涵，对智慧城市建设提出了新的要求。国家互联网信息办在全面调查和摸清全国智慧城市建设情况的基础上，面对智慧城市建设遇到的新挑战和新要求，提出了新型智慧城市的概念，并且牵头组织国家发改委等26个部委联合推动新型智慧城市建设。

新型智慧城市是以为民服务全程全时、城市治理高效有序、数据开放共融共享、经济发展绿色开源、网络空间安全清朗为主要目标，通过体系规划、信息主导、改革创新，推进新一代信息技术与城市现代化深度融合、迭代演进，实现国家与城市协调发展。

智慧城市“三中心一平台”的构建

习近平总书记指出：“网络的实质是互联、信息的价值是互通”。智慧城市建设的关键是互联互通。智慧城市“三中心一平台”（Smart City NetworkCentre DataCentre ManagementCentre FirstI nformationPlatform，以下简称“SCC3I”）是遵循习近平总书记的指示建设智慧城市的关键和重中之中。智慧城市“三中心一平台”系指“智慧城市网络融合与安全中心”、“智慧城市大数据中心”、“智慧城市管理与运行中心”、“智慧城市公共信息一级平台”，简称“三中心一平台”（SCC3I）。“三中心一平台”是智慧城市的心脏和大脑，没有“三中心一平台”，所谓“智慧城市”将无从谈起。“三中心一平台”是实现网络互联、信息互通、数据共享、业务协同，消除“信息孤岛”和避免重复建设所必须和根本的基础设施，是智慧城市规划与建设必须首要解决的问题。

智慧城市“三中心一平台”（SCC3I）的构建原理源于“全球信息栅格”（GIG）。在1999年9月美军国防信息系统局向国防部提交了一份建设全球信息栅格（Global Information Grid，简称“GIG”）的建议报告，在报告中提出GIG要实现计算机网、传感器网、作战平台、武器平台之间的综合集成。GIG的目标是集成涉及作战的所有信息，包括侦察、智能、战斗、后勤、运输、医疗等，通过实时计算和通信完成信息的收集、处理、存储、分发、管理、安全、保障等功能。提高以战为核心的信息集成能力，提供单一的、集成的、安全的、端到端的信息系统。美军已将全球信息栅格（GIG）技术应用于科索沃、阿富汗和伊拉克战争中，展现出强大威力。同时，“全球信息栅格”（GIG）技术已在美国、英国、日本、韩国、新加坡等国家智慧城市建设中得到广泛应用，取得了显著成效。

在智慧城市建设中应用“信息栅格”的目的就是能对现有互联网进行良好应用和管理，消除“信息孤岛”。“信息栅格”将分散在不同地理位置上的资源虚拟为一个空前的、强大的、复杂的、巨大的“单一系统”，以实现网络、计算、存储、数据、信息、平台、软件、知识和专家等资源的互联互通和全面的共享，从而大大提高资源的利用率，使得用户获得前所未有的互联网应用能力。

“三中心一平台”创新的将网络中心（NC）、数据中心（DC）、管理与运行中心（MC），基于“一级平台”（FIP）集成为一体化。通过互联网与专网的融合构成一个智慧城市“虚拟化的超级复杂巨系统”。实现网络资源、计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、平台资源、软件资源、知识资源、专家资源等的全面共享。将“全球信息栅格”（GIG）技术应用于智慧城市的“三中心一平台”是信息与系统集成基础设施的应用创新。其主要内容如下：

1. 智慧城市网络融合与安全中心

智慧城市网络融合与安全中心以构建新型智慧城市栅格网为核心要素。实现电子政务外网、公共互联网（包括电信、移动、联通等运营商网络）、智慧城市无线网、智慧城市物联网（包括公安视频专网）之间的网络互联和传输信息及数据的互通，以及网络与信息的安全保障。智慧城市网络融合与安全中心的建立，将有效避免各大网络运营商各自独立建设各自的网络中心（机房），造成各个网络运营商网络之间无法通过各自网络中心实现互联和融合。

2、智慧城市大数据中心

智慧城市大数据中心建设以形成新型智慧城市大数据的“总和”为核心要素。建立一体化的数据存储环境，将分析决策所需的大量数据从传统的操作性环境中分离出来，将分散的、重复的、难于访问的操作数据转换成集中统一的、有价值的知识数据。大数据中心为不同来源的数据提供了一致的数据视图，将不同介质、不同组织方式的数据集成转换成为一个一致的分析型数据环境。大数据库中的数据量是巨大的。

3. 智慧城市管理与运行中心

智慧城市管理与运行中心以新型智慧城市综合资源的汇聚共享和跨部门的协调联动，以及高效精准管理与安全可靠运行为核心要素。实现智慧城市网络、数据、信息的集成与应用的展现、监控、管理、运营、服务的功能。智慧城市管理与运行中心与智慧城市网络融合与安全中心和智慧城市大数据中心，实现网络互联、信息互通、数据共享、业务协同。实现信息资源共享和智慧城市管理与运行的指挥及调度。

4. 智慧城市公共信息一级平台

智慧城市公共信息一级平台（以下简称“一级平台”）以新型智慧城市各类信息资源的调度管理和服务化封装，支撑智慧城市管理与公共服务的智慧化功能为核心要素。应用智慧城市“信息栅格”技术，构建新型智慧城市一体化信息服务平台。即“一级平台”的建设目的，就是为了实现智慧城市涉及政府政务信息、城市管理信息、社会民生信息、企业经济信息各行业级二级平台、业务级三级平台和应用系统（包括：智慧政府、智慧管理、智慧民生、智慧产业）之间建立信息互联互通、数据共享交换、业务功能协同。促进智慧城市全社会信息资源的开发与利用。避免在一个城市范围内政府各部门之间，政府与社会、企业、公众之间形成一个个的“信息孤岛”，造成在网络融合、信息交互、数据共享、功能协同时的障碍和瓶颈，以及资源上重复配置的浪费。

国家互联网信息办提出以“方法、网络、数据、运行、平台、标准”六大核心要素，基于“三中心一平台”的新型智慧城市系统工程指导、方法、框架。

一是以构建一个“开放的框架体系结构”为核心要素。新型智慧城市是一个复杂巨系统，需要遵循体系建设规律，运用系统工程方法，构建开放的框架体系，通过“强化共用、整合通用、开放应用”的思想，指导各类新型智慧城市建设和发展。

二是以建立一套统一的“新型智慧城市标准体系”为核心要素。标准化是新型智慧城市规范、有序、健康发展的重要保证，需要通过政府主导，结合各城市特色，分类规划建设内容及核心要素，建立健全涵盖“建设、改革、评价”三方面内容的标准体系。

三是以建设“网络融合与安全中心”为核心要素。构建共性基础“一张网”。为了实现城市的精确感知、信息系统的互联互通和惠民服务的无处不在，要构建一张天地一体化的城市信息服务栅格网，夯实新型智慧城市建设的基础。

四是以建设“大数据中心”为核心要素。建立一个应用数据、经验数据、知识数据的大数据体系。海量数据是新型智慧城市的特有产物，要建立一个开放共享的数据体系，通过对数据的规范整编和融合共用，实现并形成数据的“总和”，进而有效提高决策支持数据的生产与运用，进一步提升城市治理的科学性和智能化水平。

五是以建设“管理与运行中心”为核心要素。建立一个高效的城市管理与运行指挥中心。为更好对城市的市政设施、公共安全、生态环境、宏观经济、民生民意等状况有效掌握和管理，需要构建新型智慧城市统一的运行中心，实现城市资源的汇聚共享和跨部门的协调联动，为城市高效精准管理和安全可靠运行提供支撑。

六是以建设“公共信息一级平台”为核心要素。建立一个通用功能平台。为有效管理城市基础信息资源，提高系统的使用效率，要构建一个通用功能平台，实现各类信息资源的调度管理和服务化封装，进而支撑城市管理与公共服务的智慧化。

智慧城市“三中心一平台”规划与建设原则，应遵新型智慧城市六大核心要素。遵循统一专项规划、统一标准设计、统一建设实施的原则。“三中心”可以设置于一个物理环境中，在逻辑上则根据功能需求完全分开，“一平台”是实现“三中心”网络互联、信息互通、数据共享、业务协同综合集成的可视化展现与应用的信息环境。

智慧城市技术框架

在“三中心一平台”规划与建设的基础上，国内外多数智慧城市采用面向服务的技术架构（SOA Service Oriented Architecture)，使用广泛接受的标准(如XML和SOAP)和松耦合设计模式，基于SOA的技术架构和开放标准将有利于整合来自相关系统的信息资源，并对将来与新建第三方系统平台，应用和信息资源进行整合提供手段，构建易于扩展和可伸缩的弹性系统。

1. 智慧城市技术框架分别为十一个方面：

1）网络层：包括互联网、电子政务外网、无线网络、物联网。

2）设施层：包括云平台、云数据、应用软件、网络中心、数据中心、管理与运行中心、设备机房、基础设施、其他设备等。

3）云存储层：包括业务级应用数据库、行业级主题数据库、城市级大数据库。

4）共享组件虚拟服务器层：主要由两个层次构成，包括支撑共享组件层和基于SOA架构基础中间件层。云支撑组件由七个部分组成：数据交换组件、统一认证组件、门户组件、系统管理组件、资源管理组件和分析（OLAP）展现组件。

——数据交换组件：提供了数据适配器、数据组件、路由管理、配置工具等应用服务支撑服务；

——统一认证组件：提供了身份管理、认证管理、日志管理、登录管理等支撑服务；

——门户组件：提供门户网站模板、内容管理、展现组件、协同办公应用服务支撑；

——报表组件：提供了，报表定制、统计分析、展现管理、报表管理等报表工具的应用支撑；

——系统管理组件：提供了权限管理，日志管理、配置管理、接口管理等系统管理的应用支撑；

——资源管理组件：提供了数据分类、目录管理、标准管理、编码管理、元数据等应用支撑服务。

——分析（OLAP）展现组件：提供模型管理、模型构建、展现组件、数据连接等应用支撑服务。

5）基于SOA架构基础中间件包括MOM、J2EE、LDAP、PORTAL、等基础运行支撑环境。

6）平台及系统应用层：由城市级一级平台、行业级二级平台、业务级三级平台及应用组成。

7）展现层：提供了智慧城市统一平台应用门户（含APP），为用户进行信息查询和信息互动提供统一的入口和展示。

8）标准与规范层：标准与规范层包含了系统的标准规范体系内容。

9)法律法规及标准规范体系：法律法规及标准规范体系贯彻于整个体系架构，是整个项目建设的基础，并指导其他平台系统的建设。

10)管理及运营维护体系：是智慧城市“一级平台”的两个支柱之一，贯穿于整个体系架构各层的建设过程中，并指导其他平台系统的建设。

11)安全体系：智慧城市技术框架的安全规范，贯穿于整个体系架构各层之中，并指导信息平台及数据库安全系统的建设。

2、智慧城市技术框架的特点

1）采用分层结构模式。智慧城市公共信息平台总体结构，采用分层的模式，从满足整体需求出发，根据系统建设的设计原则和技术路线，采用面向对象、面向服务、面向模式的系统架构设计方法作指导，描述智慧城市一级平台系统软件系统的整体结构，系统总体架构以系统业务服务为核心，形成智慧城市信息平台整体结构的完整架构模型。

2）统一框架结构易于扩展和部署。智慧城市公共信息平台总体结构采用统一组件结构，简化了应用的结构，避免因为存在不同的应用结构所可能引起的不易集成的可能性。采用统一的组件结构，使得将来容易增加新的应用。统一开发新应用，可降低开发成本，保证应用的兼容性和集成性。

3）统一大数据易于利用。通过智慧城市一级平台与网络融合中心、大数据中心的互联互通和信息集成，以及通过网络融合与行业级二级平台及主题数据库的集成整合，为决策问题和提供服务的应用支撑，实现智慧城市社会管理和民生公共服务。

利用智慧城市技术框架来整合现有资源，以解决信息平台及应用系统建设中资源共享与协同工作难、重复建设和资源浪费严重的问题，实现信息平台及应用系统之间相关信息的共享与同步。