信息通信技術在數字化城市管理中的應用和實現

王 征，劉 峰，賈志勇（.華信郵電咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 004；.中訊郵電咨詢設計院有限公司，北京00048；.中國電信浙江公司金華分公司，浙江 金華 000）

0 前言

數字化城市管理是指運用先進的城市管理理念和科學的管理方法，應用先進的網絡技術、通信技術、3S技術等信息技術，實現精確、高效、全時段和全方位的城市管理。通過數字化城市管理，將使城市管理在管理方法上實現手段創新，對于提升城市的管理水平效果明顯。為進一步提升城鄉建設水平，促進行業產業化發展，加強相關技術成果在城市信息化中的應用，“十二五”期間，住房和城鄉建設部將在全國各個有條件的城市大力推廣數字化城市管理。

縱觀數字化城市管理的實現，將充分運用先進的網絡技術、通信技術、3S技術等多種現代化信息技術，結合先進的城市管理和物聯網理念，實現城市管理現代化的目標。大容量、寬帶化、數字化的網絡建設為數字化城市管理提供了完善的基礎平臺。而隨著物聯網概念和實際應用的不斷推廣，信息通信技術也將逐步從單一的特定行業或者企業的閉環應用向行業間及不同區域間的應用進行過渡，實現使用和管理信息的共享，最終實現不同領域、行業和企業之間的開環應用。總之，信息通信技術的應用將使一體化的數字化城市管理全面實現。

本文將結合數字化城市管理的一些實際應用建設，對信息通信技術在其中的應用和實現進行論述與分析。

1 數字化城市管理體系結構和價值

根據數字化城市管理的體系框架，系統架構在層次模型之上，由下而上可分為基礎平臺層、數據資源層、業務支撐層、應用系統層和用戶層5個層面，如圖1所示。

圖1 數字化城市管理標準體系框架示意

數字化城市管理系統底層基礎平臺層是支持系統運行的必要的軟硬件平臺；數據資源層包含了系統的所有基礎數據庫；業務支撐層是支持系統運行的支撐中間件；應用系統層實現系統的業務應用；用戶層涵蓋所有的數字化城市管理使用者，包括信息采集員、監督中心、指揮中心、各專業單位、各級領導和綜合部門，以及社會公眾等。通過集中統一的管理，各種終端用戶通過不同方式接入到數字化城市管理的各個應用系統。另外通過一系列的標準規范體系和信息安全體系，實現數字化城市管理的規范建設和安全運營。

通過對數字化城市管理標準體系框架的分析，可以看到無論是基礎平臺層的網絡與通信系統、主機存儲和備份系統、信息安全系統、呼叫中心系統、視頻監控系統和大屏顯示系統等硬件，操作系統、GIS系統、數據庫管理系統等軟件，還是數據資源層和業務支撐層的數據中心存儲和中間件，以及應用層的GPS定位監控子系統，都需要現代化的信息通信技術實現有效的保障。信息通信技術在數字化城市管理中有著重大的價值體現。

a）增強發現和處理能力。通過視頻監控技術和部件、事件編碼系統，結合GIS地理信息系統，可以讓監管機構快速、準確地了解城市運行暴露的問題，以實現對問題的快速發現和處置。

b）管理方式更加精確。采用網格管理法和城市部件、事件管理法相結合的方式，實現城市管理空間細化和管理對象的準確定位，實現城市管理工作的精細化。

c）部門責任得到強化。綜合應用計算機技術、互聯網技術、無線網絡技術、信息化技術等先進技術，建立一個城市管理的監督指揮平臺，實行快速、科學、有效的城市管理，協調各相關管理和職能部門。

2 數字化城市管理應用實現

2.1 寬帶網絡數據交互

數字化城市管理系統將通過寬帶網絡實現相關單位間的數據傳輸和信息資源共享，用戶可以隨時隨地通過網絡進行管理、查詢和信息發布等應用。基于現有城市中的基礎傳輸網絡、數據城域網絡和政務網絡等實現數字城市管理平臺和外部的信息交互；通過業務網絡和支撐網絡實現相關業務的對外接口和業務管理；利用有線接入網絡最終實現千兆到大樓、百兆到桌面；采用3G無線數據終端實現移動辦公接入；通過設置防火墻或專門VPN設備，利用密匙加密、IPSec VPN、3G無線VPDN等安全接入技術保證通信安全。承載網絡中MPLS/VPN和VLAN的運用將有效實現相關單位的安全訪問和控制。利用路由器或者專門的流量監控設備對網絡中的流量進行監控。

2.2 應用系統云計算虛擬實現

根據住建部城市管理建設相關標準，應用服務器上安裝數字化城市管理的系統軟件和GIS等應用軟件，數據庫服務器包含了所有的應用數據（見圖2）。系統運行的軟件主要包括：數據庫軟件、應用中間件、GIS軟件等。應用系統則包括無線數據采集、監督受理、協同工作、大屏幕監督指揮、應用維護、地理編碼、基礎數據資源管理、GPS定位監控、部件在線更新、視頻監控與共享系統和數據共享與交換等子系統功能模塊。

圖2 數字化城市管理應用系統架構

在實踐中可采用冗余的高端服務器設置，通過集群技術實現多機并行系統處理，互為備份，保證系統平臺能夠長期、穩定地不間斷工作，并減輕單臺服務器的工作負載。

而隨著云計算技術的成熟，在數字化城市管理中可以進行云計算和云存儲的虛擬化應用。云計算將數字化城市管理系統的PC服務器、小型機、存儲設備和軟件等資源形成一個巨大的資源池，用以提供不同配置的虛擬資源。通過虛擬化軟件將資源虛擬化，按照用戶需求動態創建虛擬資源，主要包括服務器虛擬化和存儲虛擬化等，并實現對物理資源的管理，提供統一的界面供用戶和管理員進行方便管理和應用。

通過漏洞掃描與檢測技術，以及快速主機存活掃描、操作系統識別、智能化端口服務識別、黑客模擬攻擊、入侵風險評估等多種掃描技術的綜合應用，實現快速、高效、準確地發現系統安全隱患并在短時間內修復，最大限度地降低系統安全風險。

2.3 視頻監控和智能化識別

在數字化城市管理中，視頻監控技術將有效地實現數字化、網絡化、智能化的監控。利用寬帶城域網和接入網絡將分散、獨立的圖像采集點進行聯網，實現跨地域、全范圍的統一監控、存儲、管理和資源共享，為城市管理決策者提供全新、直觀的管理工具，提高工作效率。

在實際應用中，通過遙控技術在遠程計算機上實現對城市重點區域進行全天候的電視圖像監控和存儲，經過信息化網絡的傳送實現在中心監視器、電視墻和遠程VPN接入點的實時音視頻瀏覽。客戶端通過B/S、C/S技術實現對電視墻投放視頻的靈活控制，包括多畫面監視、輪巡、設置功能和字幕疊加等；通過對云臺和鏡頭的遠程實時控制，完成對圖像監控區域進行變動。在信號的傳送上，利用互聯網VPN技術實現“虛擬專網”傳送，保證安全性。最終實現視頻監控系統可視、可控、可調、可儲的目標。

隨著3G技術的成熟和業務的開展，3G視頻監控在數字化城市管理中可靈活實現。例如放置在車頂的攝像探頭可在水平360°、上下180°范圍內自由旋轉，對周圍方圓幾百米范圍內的目標實現全天候監控并錄像。攝像探頭采用紅外線技術，即便是夜間光線暗淡照樣能清晰拍攝。從而實現全方位、全時段的視頻監控。另外隨著海量存儲和云計算技術的運用，智能化識別技術得以實現，例如邊檢、越界車牌號的識別和人臉的識別等。

2.4 呼叫中心

數字化城市管理需要建立一個面向公眾的、開放的、標準的電子政務統一應用平臺，實現信息交換和資源共享。呼叫中心是公眾參與城市管理的重要平臺，是管理者和被管理者溝通的重要渠道，主要實現熱線服務、工作調度、相關業務單位聯絡等服務功能。

在實踐中，由于廣大市民對職能管理部門分工、公開電話以及一些公眾熱線號碼不是非常了解，往往會造成呼叫的不方便性。 而“統一接入，專線轉發”的智能化呼叫中心的通信技術模式很好地解決了以上難題。建立一個統一的面向用戶的多媒體呼叫中心平臺，進行110、114、市民熱線等呼叫資源的整合，形成政務類服務熱線、治安和突發事件類服務熱線和便民類服務熱線的用戶服務界面的功能和業務標準的統一，集中受理用戶的投訴與需求。呼叫中心流程示意圖如圖3所示。

圖3 呼叫中心流程示意

市民撥打現有任一熱線，匯總到統一的呼叫中心平臺，緊急問題由110指揮中心受理，通過電話通知責任單位；非應急問題統一由數字城市管理部門進行受理，通過任務單方式分發各專業單位；生活服務類由114等進行受理；實現快速、便捷的使用和管理。

2.5 集群對講

數字化城市管理中有眾多的專業集群用戶，需要進行一對一用戶群組間或更大的范圍內的對講通話。例如政府及公共服務部門、大型企業集團以及一些中小企業的共網集群等等。

隨著3G和CDMA1X、GPRS等網絡的建設和成熟，對講PTT（Push to Talk）技術就是為滿足用戶一點對多點的廣域通話對講，實現隨時隨地快速便捷溝通的一種新型應用。通過運營商廣覆蓋范圍的網絡資源、“蜂窩制”的通信模式以及完善的技術支持等，實現專業用戶所需的高性能、大容量、高速率的集群業務功能；使用網絡的高速數據通道作為其信令和語音的傳輸載體，通過疊加于無線網絡上的集群通信交換機完成公網集群通信的呼叫控制和接續；實現不同組態、模式的呼叫和控制，以及短信和控制、管理等功能。

2.6 3S和位置服務

3S技術是全球定位系統 （GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感技術（RS）的統稱。隨著技術的發展，GPS民用化的發展市場越來越廣闊。而我國也在加快步伐進行獨立自主的“北斗”空間定位系統技術的研究和市場化應用。芯片小型化技術的日趨成熟，使得GPS芯片組在縮小體積和降低耗電量等方面都取得很大突破。

GIS信息服務平臺以現代化計算機網絡、GPS定位、GIS、數據庫等多種技術為依托，構建一個高度集成化、網絡化，信息高度共享的綜合位置服務系統平臺，以滿足實時地理定位等要求。

在數字化城市管理中，位置服務系統將得到越來越多的運用。采用GPS/無線技術在城管、物流、出租車、集團客戶等方面實現多行業運用拓展的公共運營，也可以說是物聯網應用的典型。表1示出了GPS系統車載終端主要功能。

位置服務系統由GPS定位系統和GIS地理信息系統組成。圖4以車輛監控調度數字化管理為例，通過通信鏈路和呼叫中心系統實現監控調度。

無線機房是車輛、乘客與管理中心的通信鏈路接入網關。通過無線和有線的數據專線實現鏈路通信。通常由通信運營商的短消息中心、IP數據中心、語音接入中心組成。通過短消息與IP數據設備實現管理中心與車載無線數據終端進行交互；通過語音接入模塊實現語音接入電話的呼入與呼出。

表1 GPS系統車載終端主要功能

總管理中心是整個系統的核心和通信樞紐，實現與車載終端的信息交互、電話錄音、自助應答與排隊，完成各種信息的分類、記錄和轉發，同時對整個網絡狀況進行監控管理。另外分中心實現異地分布式和分權限群組監控管理。

圖4 位置服務系統應用示意

工作站是整個系統中人機交互的前端平臺，通過將GIS技術、GPS技術、IP數據語音技術、Web技術及網絡技術的有機融合，實現監控管理、信息管理、電召調度等。

另外，隨著GPSone和A-GPS等技術的成熟，在數字化城市管理中也可以進行良好的應用。無線網絡信號完全獨立于GPS，只要有手機信號的地方就可以實現空間定位。

2.7 智能交通

數字化城市管理的目標是實現對交通參與者的全方位、全天候和全過程的監管和信息化服務支持。目前，城市交通擁堵現象日益嚴重，交通智能化應用迫在眉睫，智能交通管理系統也應運而生。

隨著物聯網技術的成熟，作為物聯網在智能交通領域的應用，車聯網借助裝載在車輛上的傳感設備（RFID、傳感器、GPS等）收集相關屬性和信息，通過網絡實現快速傳送，配合先進的智能交通管理平臺、交通監控系統、GPS系統和地理信息系統，實現智能安全的交通運營。

3 結束語

數字化城市管理以現代化的網絡和通信設施為依托，通過軟件系統、數據庫系統、地理信息系統等信息技術的應用，構建社會公眾服務和管理平臺。利用寬帶網絡、云計算虛擬化、視頻監控和智能化識別、智能呼叫和對講、3S和位置服務等先進的技術手段，使信息和通信技術在城市管理領域的應用更為廣泛，由單純的城市管理內部業務應用向其他單位的應用進行延伸和拓展，層次也更為鮮明。

另外在今后的發展中，將納入先進的物聯網理念，無處不在的末端設備通過各種信息通信網絡和安全保障機制實現互聯互通、應用集成和安全的可控管理，實現城市管理網元的全方位傳感感知、通信傳輸和信息處理。

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