文/周宏成 陳佳松

1 概述

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，國家對(duì)城市管理信息化的要求越來越高，主要包括整合信息平臺(tái)，積極推進(jìn)城市管理數(shù)字化、精細(xì)化、智慧化，以此提高城市管理效能，提升人民群眾滿意度。智慧城管系統(tǒng)能將城市管理中的信息收集、指揮調(diào)度協(xié)調(diào)、監(jiān)督管理等功能整合成一個(gè)系統(tǒng)，可以對(duì)城市規(guī)劃、市容環(huán)境衛(wèi)生整治、市政設(shè)施管理、環(huán)境保護(hù)、園林綠化、防洪防澇、污水處理等城市運(yùn)行領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

但隨著國內(nèi)城市化進(jìn)程的迅猛發(fā)展，新的城市管理問題不斷出現(xiàn)，國內(nèi)已建的智慧城管系統(tǒng)亟待通過優(yōu)化升級(jí)解決面臨的新問題和新挑戰(zhàn)，主要包括：

（1）發(fā)現(xiàn)問題渠道單一，過于依賴專業(yè)人力；

（2）城市管理覆蓋范圍不足，業(yè)務(wù)管理內(nèi)容需增加；

（3） 業(yè)務(wù)范圍不斷增加，考核評(píng)價(jià)體系顯落后；

（4）公眾參與度不夠，政民互動(dòng)尚待加強(qiáng)；

（5） 實(shí)時(shí)管控能力欠缺，大數(shù)據(jù)分析能力不足；

（6）“大城管”工作格局待完善，跨部門業(yè)務(wù)協(xié)同待加強(qiáng)；

（7）城市管理運(yùn)行體制需進(jìn)一步完善，實(shí)現(xiàn)高位監(jiān)管。

針對(duì)上述問題，本文以智慧城市管理運(yùn)行管理體系為基礎(chǔ)，以城市管理綜合數(shù)據(jù)庫為支撐，將城市管理數(shù)據(jù)在各層面打通。以精細(xì)化管理、高效化協(xié)同、人性化服務(wù)、多元化參與為手段構(gòu)建智慧化城市管理應(yīng)用平臺(tái)。通過管理帶動(dòng)服務(wù)、以服務(wù)提升為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)城市管理螺旋上升，采用大數(shù)據(jù)分析與決策不斷提升城市管理水平。

2 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本文主要以A市智慧城市為頂層框架，智慧城管作為基礎(chǔ)應(yīng)用，依托現(xiàn)代信息通信技術(shù)，運(yùn)用數(shù)字化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，多個(gè)維度信息數(shù)據(jù)采集，各部門協(xié)同工作，智能預(yù)警決策分析等手段，對(duì)城市管理部件、事件標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化，建設(shè)城市管理公共服務(wù)平臺(tái)，建設(shè)基于海量信息數(shù)據(jù)和智能過濾處理的城市管理模式。智慧城管系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，該框架主要分為基礎(chǔ)平臺(tái)層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)層以及用戶層等五個(gè)部分。

2.1 基礎(chǔ)平臺(tái)層

基礎(chǔ)平臺(tái)層為智慧城管平臺(tái)提供基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境，包括機(jī)房與場地、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、存儲(chǔ)與備份系統(tǒng)、呼叫中心系統(tǒng)、大屏顯示系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信息安全系統(tǒng)等。充分考慮電子政務(wù)平臺(tái)的優(yōu)勢，通過電子政務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與A市各級(jí)業(yè)務(wù)單位的全面互聯(lián)，同時(shí)結(jié)合電子政務(wù)平臺(tái)的適用范圍，將業(yè)務(wù)應(yīng)用層與數(shù)據(jù)資源層中的平臺(tái)與系統(tǒng)、核心數(shù)據(jù)庫，部署于智慧城管云平臺(tái)中，數(shù)據(jù)的安全性、完整性由智慧城管云平臺(tái)負(fù)責(zé)保證。通過引入云計(jì)算技術(shù)提檔智慧城管的基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境，符合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的趨勢，保障智慧城管系統(tǒng)更可靠、更安全、更智能的運(yùn)行。

2.2 數(shù)據(jù)資源層

數(shù)據(jù)資源層主要包括數(shù)據(jù)集成管理、數(shù)據(jù)信息服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)三個(gè)方面的功能。數(shù)據(jù)集成管理主要是指借助于數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，對(duì)城市的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行分類管理。涉及的數(shù)據(jù)庫主要有地理信息數(shù)據(jù)庫、人口信息數(shù)據(jù)庫、房屋及城市建筑數(shù)據(jù)庫、企事業(yè)單位法人信息數(shù)據(jù)庫、遙感影像數(shù)據(jù)庫、視頻資料庫以及面向其他應(yīng)用的主題數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)信息服務(wù)在集成管理的基礎(chǔ)上，借助云計(jì)算，通過數(shù)據(jù)交換與共享服務(wù)平臺(tái)為A市的城市管理應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)信息與計(jì)算服務(wù)。將分散在各網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各單位間存在的交互壁壘和信息孤島的公共數(shù)據(jù)信息抽取到平臺(tái)進(jìn)行匯聚、分類、比對(duì)、關(guān)聯(lián)和存儲(chǔ)。處理后的數(shù)據(jù)向上提供大平臺(tái)各組成模塊使用，向下提供各職能部門應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用。

2.3 應(yīng)用支撐層

應(yīng)用支撐層處于應(yīng)用層和系統(tǒng)支撐層之間，在整個(gè)總體架構(gòu)中承擔(dān)著承上啟下的關(guān)鍵作用。應(yīng)用支撐層提供一些公共的功能以支撐應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)，主要包括數(shù)據(jù)接入接口、數(shù)據(jù)應(yīng)用插件、中間件、系統(tǒng)管理、統(tǒng)一權(quán)限管理、表單服務(wù)、報(bào)表引擎、數(shù)據(jù)交換與共享服務(wù)和日志服務(wù)，以及視頻、短信平臺(tái)等支撐功能構(gòu)成。

2.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)層

根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)需求，將A市智慧城管業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)層劃分為十一個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)完整的智慧城管業(yè)務(wù)功能。十一個(gè)子系統(tǒng)包括受理、移動(dòng)處置、公共服務(wù)、地理信息、智能管控、行業(yè)監(jiān)管、業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)統(tǒng)、應(yīng)急指揮、資源整合等。

2.5 用戶層

用戶層主要是城市管理數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的展現(xiàn)。智慧城管更注重城市管理的全社會(huì)參與，通過熱線、政務(wù)網(wǎng)站、市民通、APP、新媒體（微信、微博）等途徑讓市民參與城市管理，舉報(bào)城市問題，可以全面的增進(jìn)市民對(duì)城市管理的參與度。通過處置通，可讓城市管理的相關(guān)專業(yè)部門更便捷的參與到城市管理中來。通過領(lǐng)導(dǎo)通，領(lǐng)導(dǎo)無論身處何地，都能對(duì)城市管理工作進(jìn)行全局了解掌控，對(duì)重點(diǎn)工作催辦督辦。通過物聯(lián)網(wǎng)（視頻監(jiān)控、傳感器）的部署，更加直觀、智能的感知、發(fā)現(xiàn)城市中的問題，城市管理更加智能化。

3 大數(shù)據(jù)處理應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

智慧城管系統(tǒng)主要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能視頻分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的實(shí)時(shí)監(jiān)控，本方案設(shè)計(jì)主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)、應(yīng)用平臺(tái)軟件和內(nèi)外部接口設(shè)計(jì)三大部分，下面分別進(jìn)行介紹。

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)

通過A市市政設(shè)施基礎(chǔ)部件普查、基礎(chǔ)地理編碼普查、萬米單元網(wǎng)格劃分等工作，為A市數(shù)字化城管管理提供精確度高、可用性強(qiáng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)。通過進(jìn)一步細(xì)化管理網(wǎng)格，以城市街道為主體，形成社區(qū)圖與單元網(wǎng)格圖重疊，構(gòu)成智慧城市管理單元網(wǎng)格和監(jiān)督網(wǎng)格。

對(duì)于單元的編碼規(guī)則，主要根據(jù)數(shù)據(jù)庫的基本操作來實(shí)現(xiàn)，其編碼方法如表1所示。在一個(gè)社區(qū)內(nèi)編碼順序?yàn)閺淖蟮接摇纳系较碌捻樞颉?/p>

表1：數(shù)據(jù)庫編碼方法表

圖1：智慧城管系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.2 應(yīng)用平臺(tái)軟件

智慧城管應(yīng)用軟件平臺(tái)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，因此在應(yīng)用軟件劃分上較以往智慧城管發(fā)生了較大的改變，本文將智慧城管應(yīng)用軟件平臺(tái)劃分為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)類、行業(yè)監(jiān)管類、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等三大業(yè)務(wù)類；各業(yè)務(wù)類由一個(gè)或多個(gè)分平臺(tái)組成，而分平臺(tái)則是由子系統(tǒng)構(gòu)建。其中，基礎(chǔ)業(yè)務(wù)類指的是智慧城管運(yùn)行所必需或常用的業(yè)務(wù)分平臺(tái)或子系統(tǒng)，行業(yè)監(jiān)管類指指行業(yè)監(jiān)管的應(yīng)用，以各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)為代表，包含戶外廣告子系統(tǒng)、智能視頻分析子系統(tǒng)以及環(huán)衛(wèi)綠化管理子系統(tǒng)等。

其中，廣告子系統(tǒng)的管理功能主要分為兩個(gè)部分，一個(gè)是日常管理，另一個(gè)是問題管理。日常管理側(cè)重對(duì)廣告牌信息的展示，問題管理側(cè)重于廣告牌問題的處理流程，分別對(duì)應(yīng)于專業(yè)化管理和長效性管理。廣告牌的管理流程如圖2所示。

智能視頻分析接入應(yīng)用子系統(tǒng)是通過對(duì)接“視頻分析”模塊，建立與視頻分析的接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)城管的智能化管理，從傳統(tǒng)人工主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)問題，轉(zhuǎn)換到由現(xiàn)代計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算、處理能力，過濾與業(yè)務(wù)無相關(guān)的視頻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能去分析發(fā)現(xiàn)問題，讓視頻監(jiān)控者的從頻繁人力勞動(dòng)解脫出來，并專注于與業(yè)務(wù)相關(guān)的問題。

3.3 內(nèi)外部接口設(shè)計(jì)

在智慧城管系統(tǒng)中，內(nèi)部接口主要包括無線終端系統(tǒng)傳輸接口、協(xié)同工作與地理編碼子系統(tǒng)接口、監(jiān)督受理與協(xié)同工作子系統(tǒng)接口、監(jiān)督指揮子系統(tǒng)和GPS定位系統(tǒng)接口、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)督管理子系統(tǒng)接口，以及協(xié)同工作、監(jiān)督管理、協(xié)同工作子系統(tǒng)和地理信息子系統(tǒng)之間的接口。

外部接口主要涉及下面幾個(gè)內(nèi)容：

3.3.1 與公安聯(lián)動(dòng)

市民公安報(bào)警求助涉及城管方面的非緊急民生警情，統(tǒng)一推送到城管服務(wù)熱線進(jìn)行處置，與“110”快速反應(yīng)機(jī)制相結(jié)合。共享空間地理信息和公安、綜治視頻監(jiān)控資源；利用電子政務(wù)外網(wǎng)，進(jìn)行處置終端互聯(lián)互通；將園林、市政、環(huán)境衛(wèi)生等方面納入平臺(tái)實(shí)施監(jiān)管，問題處置統(tǒng)一指揮，及時(shí)解決市民訴求。

3.3.2 與分布式數(shù)字化城市管理系統(tǒng)的接口

縣級(jí)平臺(tái)與市級(jí)平臺(tái)的對(duì)接，將采用數(shù)據(jù)交換的方式實(shí)現(xiàn)交互。在市和縣級(jí)平臺(tái)中專門設(shè)立了數(shù)據(jù)交換子系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)市、縣兩級(jí)城管平臺(tái)間的問題基本信息和動(dòng)態(tài)信息的信息交換功能。數(shù)據(jù)交換主要包括兩個(gè)方面：業(yè)務(wù)流程中發(fā)生的交互和數(shù)據(jù)同步發(fā)生的交互。

3.3.3 GΙS共享服務(wù)接口架構(gòu)

智慧城管系統(tǒng)的建設(shè)，為各專業(yè)系統(tǒng)的信息化建設(shè)打下很好的基礎(chǔ)。利用智慧城管的GΙS接口可以實(shí)現(xiàn)GΙS資源的共享。

圖2：廣告牌的管理流程

圖3：智慧城管云平臺(tái)框圖

3.3.4 與其他信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享接口

該數(shù)據(jù)共享接口適用于智慧城管平臺(tái)和其他信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，并且利用Webservice 作為平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換協(xié)議。其他應(yīng)用系統(tǒng)可以調(diào)用智慧城管平臺(tái)服務(wù)層提供的WebService 服務(wù)和系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)也能提供外界TradeService.wsdl 文件供外界引用。

同時(shí)該系統(tǒng)還添加短信平臺(tái)接口，對(duì)短信平臺(tái)來說，需要根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的要求，發(fā)布社會(huì)管理及公共服務(wù)的業(yè)務(wù)短信，包括批量發(fā)送、群發(fā)、點(diǎn)發(fā)、催辦短信、督辦短信、到達(dá)短信、反饋短信、評(píng)價(jià)短信等等，支持自動(dòng)發(fā)送與手工發(fā)送，并記錄短信內(nèi)容，反饋發(fā)送結(jié)果，并提供相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)功能。同時(shí)還必須包括短信的接收功能，針對(duì)特定的短信回復(fù)號(hào)碼，區(qū)別接收的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并可自行設(shè)置相應(yīng)的短信回復(fù)的業(yè)務(wù)類別。

4 云中心運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)方案

“云中心”是一個(gè)資源池，包括各種服務(wù)器、帶寬資源等?！霸朴?jì)算”將各種計(jì)算資源集中起來，通過網(wǎng)絡(luò)提供給用戶。應(yīng)用提供者能夠共享計(jì)算資源和貸款，更加專注于自己的業(yè)務(wù)，從而有利于技術(shù)創(chuàng)新和降低開發(fā)成本。

云主機(jī)整合了計(jì)算、存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)資源的ΙT基礎(chǔ)設(shè)施能力，能提供基于云計(jì)算模式的按需使用和付費(fèi)能力的租用服務(wù)。客戶可以通過web界面的服務(wù)平臺(tái)，部署所需的服務(wù)器環(huán)境。云主機(jī)整合了各種高性能服務(wù)器和優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)帶寬，能夠克服傳統(tǒng)主機(jī)購買租用價(jià)格高、服務(wù)品質(zhì)參差不齊等缺點(diǎn)，可滿足用戶對(duì)租用服務(wù)高可靠，低成本，易管理的需求。

4.1 云主機(jī)資源需求

4.1.1 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是本次項(xiàng)目的核心服務(wù)器，在配置方面需要確保較高的性能和高可靠性，數(shù)據(jù)庫組成服務(wù)集群方式實(shí)現(xiàn)并行處理，減輕單臺(tái)服務(wù)器的工作負(fù)載，并互為備份，保證數(shù)據(jù)庫的連續(xù)工作，能夠長期、穩(wěn)定的提供服務(wù)。

4.1.2 應(yīng)用服務(wù)器

因?yàn)樗械挠脩艟枰L問應(yīng)用服務(wù)器，對(duì)并發(fā)數(shù)量要求較高。在核心應(yīng)用上，采用負(fù)載均衡策略，保證任務(wù)能平均的分配到兩臺(tái)服務(wù)器上，不會(huì)出現(xiàn)一臺(tái)服務(wù)器負(fù)載過重，而其它服務(wù)器閑置的情況。

4.1.3 GΙS服務(wù)器

GΙS服務(wù)器上安裝了平臺(tái)軟件，該軟件能夠提供地理空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示、實(shí)習(xí)操作和預(yù)警分析。

4.1.4 數(shù)據(jù)交換服務(wù)器

數(shù)據(jù)接口服務(wù)器安裝了智慧城管的數(shù)據(jù)交換軟件，實(shí)現(xiàn)各個(gè)委辦局的業(yè)務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換，并實(shí)現(xiàn)與智慧城管系統(tǒng)的協(xié)同工作。

4.1.5 視頻監(jiān)控服務(wù)器

視頻監(jiān)控服務(wù)器用于控制監(jiān)控?cái)z像頭的工作，同時(shí)也用來作為視頻點(diǎn)播的分發(fā)平臺(tái)。

4.1.6 Web服務(wù)器

Web服務(wù)器用于實(shí)現(xiàn)公眾服務(wù)及外網(wǎng)發(fā)布。

4.2 云存儲(chǔ)資源要求

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要部件，用戶的業(yè)務(wù)價(jià)值最終體現(xiàn)在用戶的數(shù)據(jù)上。在本項(xiàng)目的存儲(chǔ)與備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，能實(shí)現(xiàn)以下目的：建立獨(dú)立的存儲(chǔ)系統(tǒng)；提供網(wǎng)絡(luò)級(jí)的共享接入；多種數(shù)據(jù)備份技術(shù)；大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)擴(kuò)容的需要；

4.3 云平臺(tái)部署

通過電子政務(wù)外網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“智慧城管”應(yīng)用平臺(tái)與A市城管部門互聯(lián)互通；在電子政務(wù)外網(wǎng)未開通的情況下，申請(qǐng)寬帶專線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，專線網(wǎng)絡(luò)帶寬至少為100M。

本次項(xiàng)目根據(jù)A市 “智慧城管”應(yīng)用系統(tǒng)特點(diǎn)，將提供對(duì)外公眾服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)部署在云平臺(tái)公眾服務(wù)區(qū)（公網(wǎng)）Public資源池，將其他內(nèi)部專有應(yīng)用系統(tǒng)部署在云平臺(tái)資源共享區(qū)（專網(wǎng)）Resource資源池。如圖3所示。

5 系統(tǒng)測試分析

按照上述思路搭建系統(tǒng)之后，本文進(jìn)行了一系列測試實(shí)驗(yàn)用于分析該城管系統(tǒng)的可靠性與有效性。首先進(jìn)行系統(tǒng)指標(biāo)測試，該系統(tǒng)能每時(shí)每刻處于運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)有效工作時(shí)間大于99.9%，且系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)間不超過30分鐘。同時(shí)該系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，不會(huì)出現(xiàn)無故退出系統(tǒng)、發(fā)生系統(tǒng)不可控制的故障提示、因系統(tǒng)故障導(dǎo)致操作系統(tǒng)或機(jī)器無法正常操作等故障現(xiàn)象。

本文還進(jìn)行了系統(tǒng)響應(yīng)指標(biāo)的測試實(shí)驗(yàn)，在處理簡單事務(wù)時(shí)，例如各類信息錄入、修改、查詢等基本業(yè)務(wù)時(shí)，系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間小于3秒，同時(shí)可以允許500名用于同時(shí)操作；在對(duì)復(fù)雜事務(wù)處理進(jìn)行處理時(shí)，系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間小于60秒。

從該城管系統(tǒng)的指標(biāo)測試與響應(yīng)時(shí)間測試可以發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行，且滿足智慧城市的基本應(yīng)用需求。

6 結(jié)論

針對(duì)智慧城市管理困難的問題，本文主要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)了一套智慧城市管理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)庫管理平臺(tái)和相應(yīng)的應(yīng)用軟件平臺(tái)，可以有效提高了城市管理水平，對(duì)城市運(yùn)行領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，推進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)有效工作時(shí)間大于99.9%，且系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)間不超過30分鐘，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并發(fā)和圖像聲音等信息的傳輸。