＿ Ｔ技术与应用 ｌ ｅｃｈｎｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉａｈｏ 智慧城市的探讨与实践 文１太极计算机股份有限公司 曹茂春 齐雄 金毅 【摘 要】智慧城市是对城市建设和城镇化的新要求，是城市信息化的高级阶段。本文介绍智慧城 市的定义、愿景以及我国智慧城市的现状和发展趋势，论述３Ｓ、物联网、云计算、大数据等技术 及应用，给出智慧城市的模型及系统架构，提出智慧城市建设的思路与评价。 【关键词】智慧城市智慧城市模型与架构３Ｓ技术物联网云计算大数据 １智慧城市综述 １．１智慧城市定义 智慧城市的概念源于ｌＢＭ提出的“智慧 的地球”。“智慧的地球”是把功能不同的传感 器嵌入到地球上的每个物体中，以此实现更透 根本前提，它决定了智慧城市的战略目标和 建设方向。发展智慧城市是希望城市能成为 个学习创新、和谐友好、智慧开放的生命体， 希望城市能像人类一样具有感知、推理、判断、 学习和决策的综合智慧能力最终实现城市经 济、社会和环境的可持续发展。 彻的感知、更全面的互联互通和更深入的智能 化，最终达到所有普通物理对象都能够寻 址，实现物与物、物与人、人与人互联互通的 智慧城市愿景，不仅涉及智慧技术的构 建与铺设，还要落脚到人和物的互联互通， 更要给予城市经济、社会与环境可持续发 展的重视。其中，经济的可持续发展指的 物联网络，再通过超级计算机、云计算和移动 计算、大数据等技术，人类就能以更加精准和 动态的方式管理日常的生产和生活，从而达到 “全球智慧”。 目前，没有对智慧城市给出统一明确的定 是资源得到优化配置，国民经济实现又好 又快的发展；社会的可持续发展指的是人 类的物质与文化需求能够得到满足，并实 义，因为不同视角有不同的理解。《维基百科》 对智慧城市有如下定义：智慧城市是以智慧技 现社会和谐，增加市民的幸福感；环境的 可持续发展指的是自然资源得到合理利用 术、智慧产业、智慧人文、智慧服务、智慧管 理、智慧生活等为重要内容的城市发展的新模 式。笔者认为，智慧城市是城市数字化、信息化、 并减少污染和浪费。 １．３智慧城市发展和现状 全球智慧城市概念从１ ９９２年提出到 ２００６年，这一阶段是萌芽期。目前，以ＩＢＭ 为首的软件公司开始在世界各地进行大量的 智慧城市建设与实践，一些城市已经初显“智 慧”端倪。 智能化发展的高级阶段，是城市管理者、企业 和公众追求更高智慧化的管理与服务的必然要 求。它以城市为平台，运用城市空间信息、物 联网、云计算、大数据、人工智能、知识管理 等新一代信息技术，实现与城市环境、资源匹 配的可持续的产业经济发展，实现与城市管理、 民生服务匹配的社会可持续发展。 ２００６年，南京提出的“紧密跟踪世界智 能城市发展理念和实践进程”，标志着中国智 慧城市进入萌芽期。目前，中国各级地方政 １．２智慧城市愿景 智慧城市的愿景是指引智慧城市建设的 府在其城市规划时提出建设智慧城市目标， 全国各地智慧城市建设浪潮风起云涌，是否 ９４智能建筑与城市信息２０１３年第８期总第２０１期 Ｔ技术与应用 ｌ ｅｃｈｎｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉａｔｉｏｎ 基于时间维、空间维和仿真技术相结合的多 维地理信息云服务平台的基础上，ＧＩＳ技术 将会在智慧城市建设中得到长足的发展和广 泛的应用。 ２．１．２ ＲＳ技术 ＲＳ技术是利用高精度的遥感卫星影像、 高低空的数字摄影测量、机载激光雷达，提 供遥感数据获取信息生产服务。 随着我国卫星和遥感遥测技术的发展， 智慧城市对遥感空间信息需求已经成为可能。 ＲＳ技术在城市规划、土地管理、环境监控、 防灾救灾等方面已广泛应用，如利用高分辨 率的遥感数据可以很容易的实现地面物（公 路、桥梁、建筑物、河流、绿地等）的数字化， 获取城市基础地理数据等。 ２．１．３ ＧＰＳ技术 ＧＰＳ技术是由空间卫星、地面控制和 用户设备等三部分构成的全方位实时导航与 定位的系统。它具有全天候、高精度、自动 化、高效率等显著特点，可以广泛应用于军 事、民用交通（船舶、飞机、汽车等）导航、 大地测量、野外探险、土地利用调查以及日 常生活（人员跟踪、休闲娱乐）等不同领域。 同时ＧＰＳ作为移动感知技术，是物联网感知 层的重要感知装置，在城市物流、城市交通 等行业已得到广泛使用。 ２－２物联网技术及应用 物联网是互联网与传感器技术相结合的 新一代网络技术。物联网是通过射频识别 （ＲＦＩＤ）、红外感应器、全球定位系统、激光 扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把 物品与互联网连接起来，从而进行信息交换 和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、 监控和管理的一种网络。它具有感知识别普 遍化、异构设备互联化、联网终端规模化、 管理智能化和应用服务链条化的特点。 物联网为人类社会增加了新的沟通维度， ９６智能建筑与城市信息２０１ ３年第８期总第２０１期 实现了在任何时间、任何地点及任何物体的 连结，帮助人类社会与物理世界的有机结 合，使人类可以更加精细和动态的方式管理 生产和生活，这正是智慧城市建设的内涵。 建设物联网的全面感知、有效获取海量数据 的存储、管理、控制，信息的智能处理及 智慧化应用支撑就是智慧城市建设的内容， 从某种意义来说智慧城市建设就是物联网 的建设。智慧城市建设也可以按照物联网的 “感知层”、“网络层”和“应用层”三个层 次构建。 物联网为智慧城市提供了坚实的技术基 础，为智慧城市提供了城市的感知能力，并 使得这种感知更加深入、智能。通过环境感 知、照明感知、城市管网感知、移动支付感知、 个人健康感知、智能交通的交互感知等，智 能城市才能实现、民生、产业等方面的 智能化管理。提出物联网概念的主要目标之 一是实现“智慧城市”，许多基于物联网的产 业和应用都是和智慧城市应用相一致。 ２．３云计算技术及应用 云计算本质是分布式计算、并行计算、 效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等 传统计算机和网络技术发展融合的产物。它 是一种可以随时随地、按需通过网络访问， 配置计算资源（如网络、服务器、存储、应 用程序和服务）共享的商业模式。 云计算按照部署方式和服务对象的范围 可分为三种：公共云、私有云和混合云，可 提供基础设施（１ａａＳ）、平台（ＰａａＳ）、软件 （ＳａａＳ）三种类型的服务。 云计算的特点适用于智慧城市建设的要 求。智慧城市采用云计算技术的动因是计算 和存储资源的有限供给，不能满足物联网对 计算和存储资源的无限需求。通过云计算技 术，随时随地提供可扩展的计算资源，简化 智慧城市管理与服务的交付流程，同时实现 ＿新商业模式的快速创新。 基于云计算模式和基于物联网模式构建 智慧城市，本质上是相通的。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 城市建设较为广泛应用模式。 ２．４大数据技术及应用 一个智慧城市每天产生海量数据，这些 数据有大体量（Ｖｏｌｕｍｅ）、多样化（Ｖａｒｉｅｔｙ）、 快速化（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）、价值（Ｖａｌｕｅ）密度低等 显著特征，只有具备这些特点，才是大数据。 传统数据分析技术很难在一定时间内对 海量的结构化数据、半结构化数据、尤其是 非结构化数据（图片、视频、声音等）用常 规软件工具对其内容进行抓取、管理和处 理。大数据是数据分析的前沿技术，它能 够从上述类型数据中挖掘出有价值的信息。 用于整合、处理、管理和分析大数据的关 键技术主要包括商业智能、云计算、数据 仓库、数据集市、分布式系统、Ｄｙｎａｍｏ、 ＧＦＳ、ＨａｄＯＯＰ、ＨＢａｓｅ ＭａｐＲｅｄＵＣｅ ＭａｓｈｕＰ、元数据、非关系型数据库、关系 型数据库、ＮｏＳＱＬ、ＳＱＬ、流处理、可视 化技术等。 智慧城市产生大数据，大数据技术同时 也支撑城市智慧。如在城市规划方面，通过 对城市地理、气象等自然信息和经济、社会、 文化、人口等人文社会信息的搜集，可以为 城市规划提供强大的决策支持，强化城市管 理服务的科学性和前瞻性。在交通管理方面， 通过对交通信息的实时搜集，能有效缓解交 通拥堵，并快速响应突发状况，为城市交通 的良性运转提供科学的决策依据。在安全与 防灾领域，通过大数据的搜集，可以及时发 现人为或自然灾害、恐怖事件，从而提高应 急处理能力和安全防范能力等。总之，大数 据技术应用前景将遍布智慧城市的方方面面， 大到的决策与服务、城市运营和管理、 产业布局和规划，小到市民的衣食住行，这 些都将在大数据的支撑下走向“智慧化”。大 数据的信息搜集对智慧城市的经济发展及社 会服务管理来说是无形的资产，其价值的利 用和共享 会创造巨大的财富。 ２－５物联网、云计算、大数据、智慧城市 的关系 智慧城市是物联网发展的具体应用，物 联网是智慧城市建设的技术基础，物联网与智 慧城市建设即同一事物的本体与作用的关系。 云计算是物联网的基石，没有云计算技 术，物联网产生的大数据，将无从处理。当 前云计算依附于计算和海量存储，缺少从海 量数据中挖掘出价值性信息及趋势预测分析 的能力，大数据技术可以做到“沙里淘金”。 物联网产生海量数据，海量数据离不开云 计算，大数据技术将成为智慧城市的“引擎”。 ３智慧城市模型与系统体系架构 ３．１智慧城市模型 任何系统都可以用输入一处理一输出 （１ＰＯ）模型进行简化。本文从服务功能集成 的角度，提出一个基于云计算模式的智慧城 市简化模型，如图２所示。该模型将云计算 提供的ｌａａＳ、ＰａａＳ、ＳａａＳ三种服务作为智 慧城市核心平台，云服务供应商负责向云平 台提供各种符合标准和要求的服务，是输入 阶段。、企业、组织和个人从平台可以 按需获取各种定制的服务。是输出阶段，云 平台管理运营者负责云平台的管理和运营。 该模型明确规定参与建设智慧城市的各 方在模型中的角色和职能，这样理清智慧城 市建设的头绪。同时，借助云计算平台的优势， 使得智慧城市建设相对简单可行、易于扩展 和节省成本。 ｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ＆Ｃｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ２０１３ ８ Ｎｏ．２０１ ９７
