智慧城市运行监测中心建设研究

朱平，曾德华，邹卫明

（北京泰豪智能工程有限公司）

智慧城市运行监测中心建设研究

朱平，曾德华，邹卫明

（北京泰豪智能工程有限公司）

在全国智慧城市建设进入实质进展期的大背景下，各地纷纷开始建设自己的城市智慧“大脑”，即运行监测中心。由于工程涉及问题复杂等原因，建设过程面临许多实际困难。从工程实践的角度，论文提出了3种技术框架模型——独立模型、分行模型和层次模型，分析了它们的适宜应用环境；总结分类了城市大数据类型，数据范围主要包括4大基础数据和N个行业主题数据，提出了城市大数据监测体征，规划了城市大数据仪表盘和领导驾驶舱的显示内容，包括实时监测数据、城市运行事件数据和城市运行体征指标数据等内容；从实际建设出发，提出了智慧城市运行监测中心硬件/软件系统的主要建设内容。最后，对智慧城市运行监测中心和智慧城市建设的经验和体会进行了总结，提出了“一城一策”建设城市运行监测中心和智慧城市的主要途径，并对下一步研究工作进行了展望。

智慧城市；大数据；技术框架；运行监测；指挥中心

1 引言

目前，我国有超过500个城市进行各类智慧城市试点或正在推进智慧城市发展计划。据统计，“十三五”期间预计投资规模将超过万亿元。智慧城市建设是中国城市发展的大机遇、大战略、大方向，建设发展方兴未艾。作为智慧城市的“大脑”和“神经中枢”，智慧城市运行监测中心已经成为智慧城市建设的标配和标志性工程。宁波、深圳、银川、北京等地纷纷建设起了自己的城市级运行监测中心，从国内几百个建设城市体量来看，城市运行监测中心的建设才刚刚开始，因为涉及城市级大数据汇聚和提炼等技术和组织难题，急需探索和总结建设经验，指导现实的智慧城市的建设实践。

城市运行监测中心建设涉及面很广，比如技术层面、组织层面、和管理层面等，都有当前亟须解决的难题存在。在宏观层面，比如技术层面大数据如何汇聚、冲突如何消解、如何展现关联关系？如何实现数据安全？组织层面如何破除数据部门壁垒、如何协调数据交换机制？在管理层面，如何管理智慧城市跨部门跨级别的新业务、如何协调各部门应对跨部门的业务事件、如何协调各业务分智慧中心的业务关系？在微观层面，比如空间功能布局详细设计、技术实现工具的选型、业务指标的制定、业务场景的设计和成本/效果的平衡等。所有这些宏观微观层面的问题，都是智慧城市运行监测中心技术架构要弄清楚的内容。不能不“一城一策”，总结经验，因地制宜地进行规划、设计、实施和运维。

2 技术框架

城市运行监测中心项目必然要考虑旧信息系统的集成问题。针对不同的对旧信息系统的处理策略，我们可以有3种技术框架：独立模型、分行模型和层次模型。

基于独立模型的运行监测中心技术框架的特点，各应用分别独立地接入显示系统（监视大屏等区域），各应用相互之间不存在数据融合、分析和挖掘的过程，也不涉及部门权限问题，各应用的账号和权限仍由各部门自己负责。相当于在运行监测中心各接了一个部门专网的显示终端。在早期的或园区级的运行监测中心建设中，有一些工程实现的是这种简化方案。

城市运行监测中心技术架构的分行模型，指的是行业应用产生的行业数据在送监视大屏的同时，要报送大数据中心，由大数据中心统一管理、分析和挖掘，成功得到大数据中心验证的新应用，要将产生的新数据结果报送监视大屏。因为，分行模型的大数据中心像是独立模型的处理流程的“旁支”，数据分析在流程上和数据展示流程是分别平行进行的，所以称之为分行模型。

城市运行监测中心技术架构的分层模型，指的是所有行业应用都将数据汇聚到大数据中心，由大数据中心管理分析数据，并统一支撑监视大屏的显示。这是一种彻底不顾旧信息系统改造约束的方案，能实现所有数据之间的互联互通，但旧信息系统改造数据流向和大屏展示系统都需要新建。

技术架构模型的选择原则是监测中心的项目定位：从独立模型、分行模型到分层模型实用性减弱，技术先进性增强；适用性分别对应于园区级、小镇级到城市级。也就是说，独立模型适用于对数据挖掘分析没有需求的小规模监测系统；分行模型适用于现有信息系统依然实用性强，不适合大规模替换改造的情况；分层模型适合主要应用系统都是新建的时候，大多数信息系统都适合大规模改造的情况。

从智慧新区的建设经验来看，有下述“4个所有”技术趋势：（1）所有数据汇聚监测中心；（2）所有服务汇集到一卡（号）通；（3）所有物联传感一张网打造；（4）所有应用集成入云计算中心。除了第1个所有外，其他“3个所有”也都和运行监测中心建设直接相关。比如：一卡（号）通服务数据的监测；物联传感网络是监测中心主要数据来源之一；云计算中心集成的应用是监测中心数据展示的主要手段之一；运行监测中心是智慧城市技术的集中展现地点。

3 数据体征

3.1 数据类型

城市运行监测中心的数据需求范围主要包括4大基础数据和N个行业主题数据。4大基础数据分别为人口数据、法人数据、空间地理信息数据、宏观经济数据。N个行业主题数据分别为环境、能源、执法、项目、交通、城市运维和规划等行业数据，比如：（1）环境领域数据：空气质量数据、水质量数据、气象监测数据；（2）能源数据：产能数据、用能数据；（3）执行数据：部件数据、案件数据、监控数据；（4）项目数据：建设计划数据、财政项目数据、环评项目数据；（5）交通数据：交通基本情况数据、交通运营数据、交通监控数据；（6）公共设施运行数据：供水监控数据、供热监控数据、供气监控数据、污水处理监控数据；（7）规划数据：总体规划数据、控制性规划数据。

智慧城市运行监测中心从理论上说，城市所有数据都能检索到；集中大屏展示的是领导决策使用的索引和关键数据，称为城市仪表盘。智慧城市运行监测中心与应急指挥中心、物业管理中心、生态环境指挥中心和交通指挥中心等中心的关系是全局与局部、通用与行业、规模大与规模小的差别。大屏展示的内容分为数据和应用2大类，其中智慧城市运行监测中心大屏展示的城市仪表盘（领导驾驶舱）数据有以下种类。

1）实时监测数据

实时收集的各类现场设施信息及各种传感数据。现场设施信息包括通过与物联网设备连接系统收集环境信息、运营信息、安全管理等信息。比如，涉及城市运行的水电煤气热油等的供应数据，涉及城市生活的米面蔬菜等日常食物的供应数据，涉及城市安全的事件安全态势数据等。

2）城市运行事件数据

对各类自然灾害（台风、洪水、暴雨等）、社会灾难（火灾、疾病、爆炸、交通事故、环境污染等）预先定义暂时、突发情况时的应对预案；基于突发情况种类分为重点管理和一般管理对象，并根据运行监测中心标准运营流程，详细的应对步骤可在软件平台上实现。

城市运营事件数据是收集市民举报、现场设施（监控摄像头）、各种传感器数据，并通过平台进行分析和系统化管理标准应对流程，更加有效及时地应对突发状况。

3）城市运行体征指标数据

城市运营体征指标提供以下信息：人口对比死亡人数，人口对比事故件数，事故对比死亡人数，安全事故统计，环境污染指数（沙尘, 雾霾等）；以及为了有效管理城市运营，基于空间信息（GIS）提供“城市法律执行、能源、交通、环境、策划、项目管理、公用事业运营、舆情信息分析”等客户所需的统计信息。

3.2 数据展示形式

运行监测中心核心为数据可视化展示，分专题分类采用可视化手段直观展示城市运行状态，展示形式共分三种：行业维度信息展示形式、空间地理动态数据展示形式和决策分析形式。

1）行业维度信息展示形式

城市运行监测中心在城市行业基本信息，如城市基础设施等数据的基础上，进行叠加、融合和分析，用综合的方式进行全面的信息展示。比如，城市运行信息展示、经济运行信息展示、社会发展信息展示、公共安全信息展示和生态环境信息展示等。

2）空间地理动态数据展示形式

通过大屏实时动态监测城市各项运行指标，使用GIS技术对城市地理空间信息进行展示，对重要运行数据进行叠加，及时了解城市运行状态。

3）决策分析形式

基于人口、法人、GIS空间地理、宏观经济、建筑5大数据库，在政府决策方面，提供真实、及时的基础数据信息，通过各类指标体系，进行有效的数据挖掘和数据分析，为领导决策提供客观正确的分析模型，并在监测中心大屏展示分析结果。

4 工程实践

作为“城市大脑”的智慧城市运行监测中心的集成度越来越高是技术发展趋势。从理论上说，整个城市有一个中心就足够了，安全、生态、应急、物业、物流和交通等功能都集成于一体，技术上也没有问题。但是，往往地方上先建设了一些指挥中心，因此，从业态上要厘清这些领域分中心与城市运行监测中心的业务界限。一般的策略是，各领域指挥中心的职能和业务保持不变，城市运行监测中心主要负责城市级宏观数据和事件的展示和指挥功能。

智慧城市运行监测中心的技术实施方案要求主要有以下10条：（1）展现全三维；（2）控制全自动；（3）数据全集成，发挥现有系统的作用和效益；（4）预测决策全时段（近期、中期、远期）；（5）实用功能全上云，随处随时可用；（6）预先进行运维费用评估，要研究讨论运行监测中心的经营问题；（7）空间布局合理，包括设备区、会议区、指挥区、参观区等不同空间设计；（8）视频会议带宽预留充足、视频分析智能化；（9）软件服务组件化拓展模式，方便系统升级换代；（10）指挥设备实时安全保障。

（4）宣传教育。政府和相关部门采取各种有效形式，开展行之有效的宣传教育模式，使我国公民掌握科学的水知识，树立正确的水的价值观念。加强水资源短缺意识的教育，提高对水资源危机的认识。同时，要大力宣传推广水资源合理利用的好方法，形成良好生产生活方式。

智慧城市运行监测中心建设主要包括大屏显示系统、音响扩声系统、中控及切换系统、多媒体会议系统、数据展示系统和应用展示系统等。

1）通过LED显示、DLP 高清晰数字显示、或平板投影显示等大屏幕显示系统，能实时观看与监控调度有关的各种信息，包括 GIS 电子地图、实时视频监控信号、各种管理信息系统数据、各种历史数据图像以及电脑等信号源的信息和计算机网络信息等多种信息；能随时对各种现场信号和各类计算机图文信号进行多画面显示和分析，及时做出判断和处理，发布调度指令，实现实时监控和集中调度的目的。

2）会议音响扩声系统是进入指挥所内各类音频信号实现真实还原传送的系统，是实现首长意图准确传送的重要保证。

3）中控及切换系统要通过触模式有线/无线液晶显示控制屏，对几乎所有的电气设备进行控制，包括投影机、影音设备、信号切换，以及指挥大厅内的灯光照明、系统调光、音量调节等。

4）多媒体会议系统

系统一般基于嵌入式平台开发，采用行业领先的嵌入式架构，硬件可以配置包含双核处理器、多点触摸屏以及高分辨率真彩数字液晶屏。系统要实现全数字化管理，支持 Ethernet 网络连接方式，保障通信质量。系统中央节点要采用千兆以太网串行模式连接，级联扩展要全部通过网线实现，终端要采用有线通讯组网方式，对各种规格的会议厅以及大中小型会场均具要有良好的适应性。系统终端要配备无纸化智能会议应用软件，支持常见的会议功能，还要集成高级会议功能，充分满足参会者的各项需求。在整个会议过程中，会议系统要为参会人员提供绝佳的数字化办公，体验文稿滑屏、拖动、缩放等特效。所有的操作均通过1台终端完成，简化纸质文件的使用。

5）数据展示系统

数据展示指通过数据显示工具，如power BI等，将各行业数据或数据分析结果展示于大屏的系统。这里要强调的是所有表格、展示图件和显示单元都将是联动的，数据展示的方式也将是互动形式的，可以通过触摸或鼠标点击进行与用户之间的互动展示。由于大屏展示空间限制，数据展示仅仅包含数据仪表盘或领导驾驶舱的内容，其他详细内容展示将通过互动点击方式进行数据钻取。

6）应用展示系统

各行业应用系统可以通过专网，在大屏区域展示行业系统的内容。另外，也可以展示GIS上集成大数据管理平台里的数据，也就是运行监测中心专有的应用系统。领导可以直接看到各部门的系统运转状况，以及他关心的整个城市地图和数据叠加情况。

5 结束语

城市运行监测中心支持全面感知（不足与过度的界限判定）、数据的真伪判别、主动服务和协调管理和及时应急与智能控制。需要注意的事项有：（1）服从顶层设计，要有全局观念；（2）要有数据标准和业务框架，便于统筹管理；（3）要考虑旧系统的集成，以及可持续扩展的问题；（4）有限的、渐进的目标；（5）尽量使用公共计算资源（云）。

城市运行监测中心建设应避免同质化，做到“一城一策”。首先，是城市发展战略。每个城市都有自己的历史沿革、文化脉络和发展定位与目标。这些都是一城一策建设智慧城市的指导性思想，尊重这些发展的前提条件，必然会有一城一策的智慧城市发展思路。其次，是智慧城市发展的城市愿景。比如，生态环境愿景、全域旅游发展愿景、城市管理的愿景等，因为基于城市硬件条件，城市管理者和居民对自己城市发展的愿景都会有所不同，所以也就使城市愿景成了智慧城市一城一策发展的另一个依据。最后，是智慧城市的规划思路与实施路径。有了目标和愿景，每个城市因为自身条件不同，其执行项目的先后力度都会不同，对于规划思路和实施路径的设计，也是智慧城市一城一策建设的重要依据。

城市运行监测中心建设应避免“摊大饼”式建设，要做到“亮点突出”和“可持续升级”。要根据各监测行业特点和展示实际设计仪表盘和领导驾驶舱，体现展示突出亮点。并且，往往监测中心上的展示行业系统或数据是分期建设的，各期建设要保证能服务化和组件化升级，确保各期建设的有效衔接。

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Research on Construction of Smart City Operation Monitoring Center

ZHU Ping, ZENG De-hua, ZOU Wei-ming

（Beijing Tellhow Intelligent Engineering Co., Ltd.）

Under the background of the construction of Smart City in China going into the real progress, many places have begun to build their own city "brain" all over the country, that is, operation monitoring centers. Because of the complexity involved in the project, the construction process is faced with many practical problems. On the view of real engineering practice, the paper puts forward three kinds of technical framework model, independent model, branch model, and the hierarchical model, and analyzes their suitable application environment; The paper summarizes the classif i cation of city big data type, the data include four basic data fi elds and N industry theme data fi elds, puts forward the monitoring features of city big data, plans the displaying contents of the city big data dashboard and the city leader cockpit, including real-time monitoring data, operation data, and city operating feature data; Starting from the actual construction, the paper puts forward the main construction content of smart city operation monitoring center’s hardware / software system. Finally, the experience of the city operation monitoring center and smart city construction are summarized, and the paper puts forward that construction city operation monitoring center and smart city base the policy “one city one strategy”, and the further research works are prospected.

smart city; big data; technique framework; operation monitoring; control center

北京市科委资助项目（编号：Z171100003217057）。