开放式架构的物联网驱动智慧城市建设

　　一、城市化发展的现状与问题

　　进入新千年以来,世界范围的经济发展推动了全球城市数量急剧上升,城市规模不断扩大,目前城市化已经成为全球最显著的经济特征之一。然而城市化进程的加速也造成了一系列不可忽视的问题，比如城市道路交通拥堵、环境污染、能源短缺、自然灾害和突发事件的等。如何应对众多的挑战，成为城市管理者面前亟待解决的严峻课题。面对一系列的难题,不断发展的信息科学技术为建设者提供了解决问题的方法，通过以现代化科技为依托的信息系统建设，能够推动城市化长效发展，解决可持续性、节能和精细动态管理等问题。

　　城市化的推进与信息行业的发展相互支撑，协同发展。城市化发展面临的困惑，要求我们有精确的管理与提前预警的措施和手段，用信息化、智能化的基础设施作为解决城市问题的支撑。而城市的管理现在是以职务管理为基础、条块分割的制度。面向未来强调的是协同管理与协同服务，城市的管理制度与管理理念都在发生变更。

　　在此之前的城市化建设的过程中，建设者遇到了一系列的问题，首先是一次性投资效应，缺少长期投入计划，缺少管理维护支撑，难以实现长效应用；其次是各个部门的系统都是自下而上的建设模式，建设水平参差不起，难以相互兼容，缺乏整合考虑；第三是规划设计完整性差，缺少前瞻可实施目标设定，缺少管理和运营设计考虑，难以实现整体的最佳效果；第四是各部门之间基本没有协同的，标准化，标准化和开放协同，可实施的端到端的标准参考架构，第五是没有考虑运营的可持续性，体系架构必须是方便运营和管理的；最后，目前的政府采取垂直式的城市管理模式，横向为众多职能部门，各负其职，互不关心。因此而导致管理效率低下，系统重复建设，不利于后继应用整合，缺乏整体和联动的全局布局。种种问题都必须通过先进的科技手段来解决。

　　二、物联网驱动智慧城市的建设

　　物联网从2009年到现在一直是一个持续升温的焦点，被看成是信息产业的发展历程的第三次革命。无论从早期以军事应用为主，到现在的RFID、视频监控和传感器使用，还是未来泛在化的行业应用，物联网涉及的领域越来越广，感知、网络、智能处理无所不在，可寻址、可通信、可控制、泛在化与开放模式，成为物联网发展的演进目标。物联网将信息交换延伸到物与物的范畴，价值信息极大丰富和无处不在的智能处理将成为城市管理者解决目前困境的手段，而智慧城市已经成为物联网未来发展的热点应用领域。城市居民将能够通过物联网享受一切现代城市化成果并实现生活方式、生活观念、文化教育素质等的转变，以期真正实现共同富裕、共同发展、共同进步。

　　智慧城市通过应用最新的物联网体系架构和技术手段进行规划、设计、建造和运营城市基础设施，平衡社会、商业和环境需求，同时优化可用资源，通过提供各种流程、系统和产品，促进城市可持续性的发展，为其居民、经济以及赖以生存的生态大环境带来利益，改善生活质量和经济福利。目前的物联网建设正处于信息汇聚的初级阶段，主要强调在经济发展中保证安全与提升效率的作用。随着社会生产力不断发展，物联网将向协同感知的中级阶段的演进，最终将达到泛在的聚合。在未来智慧城市将更加关注智能化作用的范围，实现无处不在的感知、应用汇聚和交叉这个最高阶段。物联网把信息系统对于社会生产、生活的影响，从“信息与娱乐”的领域扩展到“生产和生活”的领域，从而扩大对人类发展的影响力。人口规模不再成为产业发展的约束，而物与物相连的应用规模将远大于人与人交互的规模。

　　智慧城市需要发展物联网产业，其中最重要一点就是其能够保证我们的信息安全与国土安全。现在，物联网的应用，更多的是强调自主知识产权；其次，通过物联网，使我们能够抢占信息产业第三次浪潮的至高点，目前我国在物联网方面已经处于与世界同步发展的地位；再次，能够促进工业化和信息化的融合，扩大信息化作用的范围，使信息化和社会的发展与经济的发展结合的更加紧密；最后、物联网与TD相结合。能够充分发挥自主技术的优势，强调物与物相连的大规模应用，使TD的网络部署与承载的数据无处不在。

　　三、大唐电信对智慧城市建设的理解

　　大唐电信根据物联网的体系架构提出智慧城市发展要点：前瞻考虑、整体设计、自上而下、全局应用和架构的规划，面向应用聚合演进考虑。我们将所有政府部门和产业单位包容其中，各部门必须进行产业协同。整体开放式架构智慧城市方案的设计可以从三个平面进行概括：

　　第一个平面是整体体系架构设计。整个网络中的智能处理、计算能力分布在三个层面上，包括感知层的网关层面、网络层的使能控制层面，以及应用层的应用基础平台层面。通过三层的智能分布与相互关联，实现整个系统的能力均衡部署，构成一个明确的、标准的、面向未来可自由扩展的开放式的体系架构。并在此架构基础上提供一个弹性的业务环境——可以自由地添加、删除业务，业务之间可以联动和协同。

　　第二个平面是整体应用的布局。包括智慧城市管理领域、智慧市民服务、智慧的宜居设施等，此外需要更多地考虑城市产业的发展。比如在海南，我们提出体验式的旅游；在江西景德镇，我们提出打造一个景德镇瓷器品牌产业的组织等一系列的模式。通过不同领域的相互关联和交叉，来实现应用的整体布局。

　　第三个平面是运营管理的设计。通过统一的平台，可以在业务层面解决业务和资源运营管理的问题，在网络层面解决网络抽象和资源管理的问题以及应用的策略和控制等。在终端层面，除了终端和网关的管理，我们还会把管理的手段延伸到感知层，通过对一些传感器的管理，真正实现整个体系架构从业务到网络、到终端、到感知的完整的端到端的可运营、可管理的系统。

　　因此，大唐电信智慧城市的整体解决方案是包含了“三层智能化+开放式架构+弹性应用环境”的完整系统设计。

　　四、大唐电信在智慧城市建设的实践活动

　　1、智慧城管

　　数字化城市管理是智慧城市的基础。大唐电信在智慧城管建设方面除了精细化管理区域，使用了分级分层的思想增加了万米单元网格的管理，还在整个管理体制上引入了“双轴”，即监督和管理相互支撑和相互协同的管理体制。

　　大唐电信以一个开放式共享的平台架构，以业务控制平台为核心，通过提供的标准业务接口，既可以实现将底层通过各种感知设备对城市的基础部件以及基础事件的采集信息与平台对接，又可以让整个数字化城市的管理系统与城市应急的指挥系统、平安城市的视频监控管理系统进行有效的对接。后台整合了必要的异构数据，包括GIS系统、政务数据库、专业数据库、数据仓库、专家库等等。最终实现业务的动态精细管理，针对城市基础部件提供公共设施的基础管理。而对于城市的事件管理则提供城市执法管理的流程。整个体系架构中信息是共享的，而且实现了跨系统的联动。

　　在北京建设的一个超过两平方公里、承接3.9万人口的试点区域，城市管理的问题发现率从原来的30%提升到了90%；平均处理时间从原来的一周缩短到现在的半天；最大的好处是带来了巨大的社会福利增量。这个区域从原来年均两千万元的社会福利亏损，到现在的年均三千万元的社会福利增量，这五千万的差额就是这样一套系统以及管理制度变更带来的巨大效果。

　　2、智慧监护

　　人性化的市民服务是智慧城市的核心。目前中国老龄化的发展速度非常快，特别是在北京、上海这样的大城市，“空巢老人”非常多。大唐电信通过与北京市政府和北京移动合作，提供了一个为老人提供基于手机的智能监护应用方案。

　　整个系统核心是一个民政老人综合应用平台，老人与监护人的手机都可以通过移动网络接入平台。后台有客服坐席，监护人通过宽带网络也可以接入整个系统。实现的功能有：第一、一键通信：使用老人机的一键通信后，可以完全通过后台的客服坐席为老人实现通话的连接及短信的发送；第二、针对老人容易忘记一些重要事情的特点，为老人实现预定提醒的功能。如当天有重要的事情发生，预定之后会在特定的时间为老人发送提醒信息；第三、针对特殊的老人提供亲情定位的功能，监护人在自己的手机上可以看到老人在整个城市中移动的轨迹及实时的位置；第四、五个是针对“空巢老人”的一些服务，比如老人需要医护的时候提供紧急救护的一键求助，后台的客服坐席可以根据老人的需求迅速提供社区的关怀，并调度医护进行救护；再有针对老人家里电灯、水管出现的问题，也可以通过客服提供上门维修的资源组织。

　　完整的体系架构实现了基于多应用整合的市民服务的综合解决方案。该方案通过运行，可以有效地提升社会和谐度，在一定程度上解决了老龄化带来的问题。

　　3、智慧社区

　　智能化的社区和家庭是智慧城市的一个重要特征。大唐电信发挥作为传统通信设备提供商的优势，提供城市全场景宽带接入与无线覆盖的解决方案：首先，能够提供基于无源光网络的PON+EoC的模式，适合在三网融合场景使用；第二种方式是PON+LAN的模式，通过网线在楼内进行接入；第三种是PON+WLAN的模式，为小区提供无线宽带的接入；第四种是FTTH光纤入户的模式。除此之外，大唐电信还可以提供很多附加应用，比如智慧社区中智慧的物业管理、停车管理、能耗管理、人员的身份管理、周界安防、人体舒适度等等；在智慧家庭方面可以提供整个家庭内部的宽带连接，从而实现室内舒适度管理、非法入侵告警、火警以及玻璃破碎和水浸的告警，此外还可以提供家庭远程健康监测的业务。

　　智能化的社区和家庭是与市民关联度最高的体验，市民使用最多，面对客户群体也最大。我们一方面提供面向居民的丰富的智能化的服务和应用；另一方面也提供基于宽带光网络的全网接入的解决方案。

　　五、大唐电信对未来城市发展的建设思路

　　面向未来的智慧城市发展，大唐电信认为从一开始就要着眼于整体架构的规划和设计。从长远来看，智慧城市的目标是由以下要素构成的：首先是无所不在的感知，未来的传感网络将是可管、可控的；第二是基础网络，强调海量终端的接入能力、异构网络的适配能力和传输的可靠性与实时性；第三是基础数据设施建设，强调基于云计算的架构，以实现集中共享、绿色节能、安全服务等；第四是一个可运营可管理的规范平台，在整个基础架构上强调一个开放式的能力集成，关联的业务之间的互通性，在此基础上实现对全网和终端的管理，对于终端行为的感知，和实施高效便捷的资源策略；第五是终端对业务的呈现，在面向开放应用的基础应用平台之上，需要智能的移动和固定终端，以及面向全业务接入的能力和可实施的三屏互动技术。终端本身要求关注能力重构、异构网络接入和上下文感知等面向未来泛在化网络的一系列重要功能。最后，是智能的应用，强调对数据采集和监测要实现综合分析、整合以及智能响应。总之，智慧城市长远的发展目标可以用四个词来概括：“安全、便捷、智慧、生态”。

　　大唐电信目前还在电网、油田、交通、矿山、水利、农业等一系列的行业应用领域进行着物联网产业实践的活动，以提供能够为人们的生产生活产生便利的综合解决方案为己任。大唐电信坚持的是一个矩阵式的长期发展战略。所谓的矩阵可以从两个层面来理解：第一，关注整体解决方案的交付，包括对关键产品进行研发制造，如RFID，M2M模块与终端、业务控制平台等；第二，既关注于行业与智慧城市的应用，也在与运营商大力拓展合作，为实现面向未来的、面向公众的泛在化服务应用打好基础。另外，大唐电信一直都在承接国家物联网的重大课题，以面向应用的体系架构的实践，以及未来融合性体系架构的探索工作作为长期的研究聚焦方向。

　　大唐电信希望通过统一的开放式架构打造面向未来的智能物联世界，依此实现任何人在任何地点任何时间能够享受任何业务服务的智慧城市终极目标。