基于物联网的智慧织里顶层规划设计

车 辉，邓爱国，苗碧舟，杨 波

（1.湖州市织里镇公共事业服务中心，浙江 湖州 313008；2.湖州国昊电子科技有限公司，浙江 湖州 313000；3.湖州银行股份有限公司，浙江 湖州 313000；4.中国移动通信集团山西有限公司太原分公司，山西 太原 030000）

0 引 言

2012年，住建部发布关于开展国家智慧城市试点工作的通知，并印发了《国家智慧城市试点暂行管理办法》和《国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（试行）》。2013年，国务院印发《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》，提出要加快智慧城市建设。浙江省作为经济大省，高度重视智慧城市建设，先后出台了浙政发[2012]41号和浙政办发[2011]107号文件，指导各地市积极开展省级智慧城市建设试点，希望以智慧城市建设试点为载体，带动物联网产业创新发展、政府职能转变与服务创新，使群众获得更好的服务。

智慧城市通过综合应用物联网、云计算、大数据和人工智能等信息技术，使构成城市的基础设施、环境等要素与人实现互联、协同和智能，作为一个系统对公共安全、城市消防、民生、政务和经济产业发展等需求做出智慧响应，促进城市的生态环保和可持续发展。

“智慧织里”作为浙江省20个智慧城市试点项目之一，以缓解城市治理压力为目标，以新一代信息与通信技术为手段，推动织里镇在信息基础设施建设、产业转型升级、体制机制创新和环境改善等方面的发展，提高政府的服务水平和居民生活的满意度，打造智慧乡镇。

1 总体系统架构

“智慧织里”项目综合应用物联网、云计算、大数据和GIS地理信息等技术，通过建设一张协同传输网络、三大感知体系、两大应用平台和七大应用系统，加强了织里镇信息化基础设施建设，提高了居民管理与服务、企业管理与服务和政府管理与服务的水平，增强了政府应急处置能力，促进了当地产业的转型升级。“智慧织里”系统技术架构如图1所示。

图1 “智慧织里”系统架构

感知层：通过搭建面向政府、企业和居民的三大感知体系，构建“智慧织里”的感知层，实现对城市数据的感知和采集，为上层提供数据支撑。面向政府的感知设备主要包括前端视频监控摄像头、电警卡口和移动采集终端等；面向企业的感知设备主要包括企业前端摄像头、入侵检测装置、温度传感器和烟感传感器等；面向居民的感知设备包括家庭摄像头、门磁传感器和IC卡等。

网络层：网络层是数据上通下达的重要通道，“智慧织里”通过无线APN、VPN、政务专网、视频专网、专线、3G/4G和Internet等构成一张协同传输网络，搭载统一的服务通道。

支撑服务层：支撑服务层是连接信息采集设备、基础网络与上层应用系统的关键，主要实现信息和业务的处理，搭建“智慧织里”应用服务平台，提供大量基于“智慧织里”业务的通用构件及服务的运行、管理环境，承载各类应用，并打通应用间的接口，实现信息交互，满足多维度数据挖掘和知识提炼的需求。通过采用SOA体系结构，在此基础上建立多个通用子平台，包括面向服务的架构平台、海量数据集成服务平台、云计算服务平台、电信能力服务平台、物联能力服务平台（数据采集与传输）、行业能力服务平台等。

应用层：应用层位于支撑服务层之上，着重体现符合“智慧织里”特点的管理、服务职能，实现“智慧织里”在居民、企业、政府等方面管理与服务的应用。“智慧织里”的各类应用系统大多采用B/S架构，系统间保持相对的独立性，依据SOA思想开放功能接口。

展示层：展示层面向“智慧织里”的终端用户提供统一的系统界面，用户利用多种渠道和展示层进行交互。展示层采用权限管理、单点登录、Portlet等技术，保证入口的安全性，并保持统一的UI风格。利用丰富的图表及图表之间的联动呈现各类信息，实现镇领导对日常事务和突发事件的可视化管理。

2 两大应用平台建设

2.1 政民互动平台建设

创建门户网站，集成短信平台、微博、微信平台，面向市民、企业等用户提供织里资讯、党政动态、信息公开、信息互动、网上办事、信息查询链接等，实现公众参与、公众教育、公众咨询、公众投诉、业务办理、知识库查阅和求职咨询等目标。面向门户管理人员提供信息发布管理、权限管理、日志管理、下载管理、模板管理、流量统计等功能。在主要路口、企业聚集区、闹市区等公共区域以及企业生产车间部署广播喇叭，实现应急指挥中心、行政审批中心以及公安、消防等部门的多级控制。政民互动平台架构如图2所示。

图2 政民互动平台架构

2.2 应用服务平台建设

开展基础设施私有云平台、数据共享与交换平台、业务支撑平台、运维管理平台建设，最终构建“智慧织里”应用服务平台。利用“智慧织里”应用服务平台搭建各业务系统之间的桥梁，在各业务系统纵向建设的同时实现相互间的横向联系，通过数据交换、业务支撑、运维管理等功能，进行各业务平台的数据交互，完成数据的融合处理和信息提炼，实现政府、企业、公众管理与服务的各项功能。

基于IaaS思想，采用虚拟化技术搭建计算、网络和存储的硬件资源池，构建“智慧织里”私有云，承载各类应用。基于SOA设计思想，构建数据共享与交换平台，利用高可靠性的消息中间件，将各系统的业务功能和数据以标准服务的形式对外开放，减少业务系统的耦合性。接入湖州市数据共享与交换平台，实现织里镇人口、企业、房产、视频等基础数据的上报以及工商、税务、公安、城管、交通、卫生、教育等数据的共享。构建业务支撑平台，统一优化用户体验；统一用户权限管理，提升解决方案的整体安全性；提供公共业务组建接口，如流媒体服务、工作流引擎、通用协议接入、开放网关等，避免由于多个厂家不同的技术路线、设计思路给各业务系统日常运维、修改、升级带来技术问题，减少业务系统运维的工作量及成本。整合运维管理系统，构建运维管理平台，满足基础设备、网络设备、安全设备的巡检、安装、升级、告警及问题定位跟踪需求，提升可视化监控能力。应用服务平台架构如图3所示。

图3 应用服务平台架构

3 七大应用系统建设

“智慧织里”一期根据城市发展需要，综合建设七大应用系统，包括GIS综合应用系统、企业生产安全监控系统、新居民卡系统、新居民积分管理系统、基础信息采集系统、社会综合视频监控系统和社区家庭服务系统。

3.1 GIS综合应用系统

针对织里镇基本信息，利用地理信息技术和地理空间技术，按照主镇区1∶500、非主镇区1∶2 000的比例绘制GIS底图。整合人口、企业、房产等基础信息以及公安、交通、消防等部门的基础设施位置信息，开发相关专题应用，构建完整的信息汇聚和发布渠道，全面展示信息，为各业务部门的日常决策和应急指挥提供支撑。

建立符合国家标准的基础矢量地理信息数据库、正射遥感影像数据库，为上层应用提供丰富的地理信息数据。开发基本GIS功能，包括地图的二维展示，房产、企业、视频监控点等信息的上图标注，实现相关信息的查询、统计、报表等功能。建立地理空间分析引擎，通过数据建模、分析算法、可视化等手段，加工、分析、处理相关数据，探索有价值的数据模型或算法，支撑专题业务应用的开发。开发专题业务应用，积极应对消防安全、交通道路安全、企业生产安全、工程事故安全、自然灾害事故、社会群体性的治安事件，综合公安、城管、交通等各方视频，依托GIS系统实现全面的信息资源展示和技术分析，提高应急救援的准确性、及时性、高效性。基于GIS的综合应用系统架构如图4所示。

图4 GIS的综合应用系统架构

3.2 企业安全生产监控系统

建设企业消防监控系统：利用温感传感器、烟感传感器实时监控企业的消防隐患，在发生火灾时准确、及时向相关部门发出报警信息，并通过视频监控复核确认。在企业远程监控报警的基础上，配合高点监控，重点覆盖企业集中区域，协助监控人员了解城市消防动态，完善对火灾预警以及应急救援的支撑，进一步提高消防安全的可靠性。

建设企业安防监控系统：利用红外、微波及视频等手段实时监测企业安防状态，及时发现隐患或威胁，并自动报警，协助企业提高安防效率及可靠性。在企业内重点区域部署双鉴报警探测器（红外、微波技术结合的探测器），进行异常情况的实时监测和自动报警，通过视频监控复核确认。企业安全生产监控网络拓扑如图5所示。

图5 企业安全生产监控网络拓扑架构

3.3 新居民卡管理系统

从新居民卡综合服务体系、新居民卡发行管理平台、新居民卡数据库、新居民卡应用环境等方面入手，大力推广新居民卡管理系统。构建新居民卡综合服务体系，完成后台应用逻辑，通过约定标准接口到各业务系统的转接以及面向用户的展现，实现卡片服务、业务查询等功能。开发新居民卡发行管理平台，依托银行业务平台，提供新居民卡申领、发放、维护等基础服务以及新居民卡使用状态跟踪、支付结算等业务功能，支持新居民卡的集体申领发放或个人申领发放。建设新居民卡数据库，统一存储卡片数据和业务应用数据。搭建新居民卡应用环境，加载金融、医疗、公交、娱乐等基础应用以及电子支付、身份识别等扩展应用。新居民卡管理系统架构如图6所示。

图6 新居民卡管理系统架构

3.4 新居民积分管理系统

系统采用B/S架构建设新居民积分管理系统，实现与公安、工商、税务、劳动保障、计划生育、民政等业务部门的对接，利用工作流引擎统一管理各业务部门的评分流程，保证新居民入户、入医、入学积分的评价、管理、公布等流程准确、有序进行。申请者可进行积分申请、积分查询、问题咨询等操作；相关部门评分人员可进行所属业务线条的评分操作，新居民办管理人员可进行证明材料录入、评分汇总、信息发布、问题答疑、系统管理等操作。

3.5 基础信息采集系统

系统是“智慧织里”的基础数据库，包括人口、业主和房产3个子库，为相关数据的存储、分析及历史数据追踪查询提供基础与保障。基础信息采集系统共分为3个子系统，即社区服务管理综合系统、企业自主申报系统和手机采集系统。

系统通过社区服务管理综合系统实现人口信息、业主信息和房产信息的维护，童装企业安全巡检派单/巡检情况管理、流动摊贩管理、网络收集民情处理、网格服务管理员考核、人口重点对象管理、统计分析、基础信息维护和系统管理等。通过人口采集和安全巡检手机移动办公系统实现人口信息查询录入修改、童装企业安全巡检管理、流动摊贩人口登记管理、民情收集和反馈管理、通知管理和知识库等。建立企业自主申报系统，要求达到一定规模的企业和组织通过互联网定期批量上报人口信息。建立公安部门的人口信息专门接口，实现公安系统通过前置机专线连接模式实时、定时交换人口信息变动情况和重点对象情况。预留工商、税务、劳动保障、计划生育等部门的数据接口，方便下一步的扩展和与相关部门的信息交换。基础数据采集系统架构如图7所示。

图7 基础数据采集系统架构

3.6 社会综合视频监控系统

新增视频监控点位：利用数字摄像机采集监控区域的视频信息，通过视频专网传输，采用先进的图像处理技术对视频信息进行分析，辅助公共治安、城管服务，为城市的日常管理和突发事件监控提供支撑。

完善电子警察监控手段：在重要路口、重要路段等重点区域部署高清IP摄像机，采用线圈与视频结合的方式抓拍车辆超速、闯红灯等违章行为。

搭建视频监控共享平台：整合织里镇已建的公安治安、城管视频监控资源，并逐步纳入重点单位的社会视频资源，结合GIS系统提升视频资源的可操作性。上级职能部门及织里镇使用部门通过专线接入平台获取视频信息，非政府用户通过运营商线路接入平台获取视频信息。

搭建视频智能应用平台：应用视频全画面分析、行为识别、人脸识别等智能分析技术，整合各政府部门的业务特点，提高视频深度应用水平，提升视频监控效益。

3.7 社区家庭服务系统

利用视频监控、RFID、混合定位等信息化技术，为社区及家庭提供防盗、报警、追踪等安防服务。通过智能传感器感知人体体征参数，结合后台数据处理和分析，为社区及家庭提供健康医疗、居家养老等服务。

社区和家居安防服务：利用视频监控、可视对讲、门禁指纹和射频识别、出入口管理、周边防范、巡更管理等技术和手段，实现有效的社区安防管理。利用烟雾探测器、红外探测器、门磁探测器、摄像机、紧急按钮等实现全方位的家庭安防。

社区医疗服务：深入推进社区医疗服务中心建设，为每个社区用户建立健康电子档案，跟踪病号的身体状况、药品使用情况等，向个人和医护人员提供社区居民监控信息、诊疗信息的便捷查询服务，供医生在进行社区卫生服务时调阅。借助信息采集设备实时获取特殊人群的体征信息。搭建医院与社区医疗服务中心之间的信息互通渠道，实现“患者未转、信息先行”的目标。

社区养老服务：以社区为依托，根据老年人不同的养老意愿和养老需求，提供全方位、多样性的居家养老服务。为老人佩戴定位终端，跟踪老人的实时位置，记录其历史轨迹信息，提供电子地图和历史轨迹查询服务，便于子女实时掌控老人的地理位置信息，分析老人外出动向。在家中安装紧急按钮，当老人出现身体不适或发现异常情况时，通过紧急按钮向社区监控中心及子女手机发出报警信息。

4 结 语

智慧城市的建设有力缓解了城市治理的压力，提高了城市的服务效率和居民的幸福指数。“智慧织里”项目作为浙江省20个智慧城市试点项目之一，通过建设一张协同传输网络、三大感知体系、两大应用平台和七大应用系统，加强了织里镇信息化基础设施建设，提高了政府管理与服务水平。文章对“智慧织里”的系统架构进行了阐述，并简单介绍了协同传输网络和三大感知体系，对两大应用平台和七大应用系统进行了详细的方案设计。“智慧织里”以技术手段促进了织里镇的产业转型升级、体制机制创新和发展环境的改善，不但提高了织里镇政府的服务水平，也提升了居民的幸福指数，对推动城镇智慧城市建设具有一定的借鉴意义。