基于數據共享融合的城市超級APP架構研究與設計

摘 要：智慧城市在現有城市信息化的基礎上，充分利用物聯網、云計算、移動互聯網等新一代信息技術，為普通民眾提供了一個安全、舒適、便利的生活環境。在我國，2016年前后各級地方政府陸續響應國家號召，堅持創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，依托云計算中心和大數據平臺，建設具有地方特色的智慧城市門戶APP，目標是用一個手機APP即可暢享所有城市服務。本文首先介紹了智慧城市發展現狀及存在問題，接著針對城市超級APP的功能架構進行研究，最后給出實現超級APP的關鍵技術。

關鍵詞：智慧城市；超級APP；云計算；大數據

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）04-0016-004

Research and Design of Urban Super APP Architecture Based on

Data Sharing and Fusion

ZHONG Da

（State Grid Info-telecom Great Power Science and Technology Co.，Ltd.，Fuzhou 350003，China）

Abstract：On the basis of the existing city informatization，smart city makes full use of the new generation of information technology such as internet of things，cloud computing and mobile internet to provide a safe，comfortable and convenient living environment for ordinary people. In China，around 2016，local governments at all levels have responded to the national call，adhered to the concept of innovation，coordination，green，open and shared development，relying on cloud computing center and large data platform，to build a smart city portal APP with local characteristics，the goal is to enjoy all urban services with a mobile APP. This paper first introduces the development status and existing problems of smart city，then studies the functional framework of urban super APP，and finally gives the key technologies to realize super APP.

Keywords：smart city；super APP；cloud computing；big data

0 引 言

早在2009年9月，美國中西部愛荷華州的迪比克市與IBM就共同宣布，將建設美國第一個“智慧城市”，一個由高科技充分武裝的60000人社區。通過采用一系列IBM新技術“武裝”的迪比克市將完全數字化，并將城市的所有資源都連接起來（水、電、油、氣、交通、公共服務等等），因此可以偵測、分析和整合各種數據，并智能化地對市民需求做出響應，服務于市民。現階段，對智慧城市共同的理解是在現有城市信息化的基礎上，充分利用物聯網、云計算、移動互聯網等新一代信息技術，為普通民眾提供一個安全、舒適、便利的生活環境。

1 智慧城市發展概述

1.1 發展現狀

隨著新一代信息技術的發展，特別是物聯網技術[1]趨于成熟，人類社會開始步入以網絡為支撐搭建的城市“神經”網絡，使信息流通更加高效便捷，體現了全面覆蓋、充分感知的智能性；智慧城市推進城鎮化的步伐，提高醫療、交通、教育等服務質量，將城市資源與城鎮共享，體現了普惠性；智慧城市要求在城市工業化、城鎮化的同時，更加的宜居，適合人類的生存，提高環境、生活質量，提高清潔能源使用，減少有害物質排放、節能減排，在不同區域間形成“能源流”，使資源得到優化配置，體現了高效性；智慧城市對城市管理提出了更高的要求，需要在信息互聯互通的基礎上，對數據進行挖掘分析，支撐政府、企業和居民的決策，體現了精細性；同時智慧城市也支撐著新興產業的孵化和管理的創新，體現了現代性。

1.2 存在問題

盡管各區域選擇的智慧城市建設路徑有差異，但在發展建設的過程中存在相似的問題。

1.2.1 重復建設，存在信息孤島

在基礎設施建設方面，我國信息化建設過程中追求見效快、重硬件輕軟件的問題長期存在。當前，盡管許多城市都建立辦公自動化（OA）系統、管理信息系統（MIS）和地理信息系統（GIS），但各系統往往缺乏互聯互通和信息共享，信息孤島現象普遍存在。不同部門間信息傳遞不暢，大大降低了工作效率，造成大量資源浪費。[2]

1.2.2 缺少對數據資源的深度挖掘

在智慧城市傳統的整體架構中，數據的采集和整合是城市智慧的關鍵環節，打破各行業系統的信息壁壘，多層面數據融合，需要解決數據資源的利用問題，這也正是智慧城市建設中缺失的環節。目前，通信運營商及平臺提供商在數據獲取方面缺乏主動性和引導性，城市運行過程中呈現的數據是雜亂無章的，而且部分行業數據存在一定的保密性，操作起來難度加大。這使得數據資源的價值體現的不明顯。

2 城市超級APP架構研究

2.1 總體架構

充分應用“大云物移智”等新技術，打造智慧城市大數據服務平臺，全面發展“能源流+信息流+資金流”的全供應鏈，建成以廣泛覆蓋、全面感知、互聯互通、開放共享、統一便捷為特征的智慧城市，實現經濟、環境、政務、公共服務等多維度的融合，提升城市數字化、可視化、云服務化和智能化。總體架構包含：一個入口、兩大中心、三大體系、五類應用，一個入口即智慧城市超級APP，兩大中心即城市云數據中心和城市運營管控中心（城市大腦），三大體系包括感知網絡體系、安全防護體系和支撐保障體系，五類應用包括智慧政務、智慧交通、城市安全、城市管網、綠色低碳。城市超級APP總體架構如圖1所示。

2.2 建設內容

2.2.1 一個入口

在智慧城市建設中，通過城市超級APP，圍繞“全國級標準服務+本地化特色服務”，分層構建智慧城市服務體系，深耕屬地化城市服務，用一個手機APP串聯所有城市服務，涵蓋信息發布、政務辦理、信息查詢、醫療衛生、教育培訓、就業服務、社會保障、交通出行、文化旅游等功能，最終實現具有本土特色的全面城市服務，使人民的獲得感、幸福感、安全感更加充實，更有保障，更可持續。

2.2.2 兩大中心

（1）云數據中心。云服務已成為數據中心下一階段的主要業務形態，集團通過與國內外知名企業共建產業生態，重點面向政府、央企、能源及工業客戶提供智慧城市、能源互聯網及工業互聯網等領域的云生態服務。可提供包含主機托管、資源出租等IDC基礎服務，減少IDC客戶建設數據中心和基礎設施的成本。

（2）城市運營管控中心。依托當地高性能計算基礎設施、地理信息系統、大數據平臺，建設智慧城市的神經中樞——城市運營管控中心。利用云計算[3]、大數據[4]、物聯網、移動應用、人工智能等先進技術，打通政府各部門、各系統之間的信息壁壘，包括公安、交通、消防、情報、反恐等多部門數據，以及車輛移動GPS數據、傾斜攝影數據、BIM建筑模型數據、統計數據、攝像頭采集畫面等多類型數據。從市政設施分布、公安消防車輛運行態勢、交通運行情況、巡邏案件分布等多個角度，對城市各領域運行數據進行多維度可視分析，提升城市管理者資源統籌效率和管理決策能力。

2.2.3 三大體系

（1）安全防護體系。以網絡安全保障為核心，通過“規劃、實施、檢查、評估”的持續改進，建立健全“防御、監測、打擊、治理、評估”五位一體的網絡空間安全保障與綜合治理體系。構建網絡空間基礎設施層安全防護體系，落實基礎設施安全監管職責，保障關鍵基礎設施、通信設施、數據中心、計算中心、終端設備的運行安全；建設網絡安全監測預警平臺，構建主動防御和監測預警體系，加強網絡安全運維與協同防御指揮，實現網絡安全管理“看得見、用得好、管得住”。

（2）感知網絡體系。推進智慧多功能桿建設，完善物聯感知手段。加快集照明控制、Wi-Fi天線基站、視頻監控管理、廣告屏播放、城區環境實時監測、緊急呼叫、水位監測、充電樁和井蓋監測等功能于一體的智慧多功能桿建設，形成共建共享、集約高效的城市物聯感知網絡建設模式。通過多表集抄的廣泛應用，建設跨行業能源運動動態數據集成平臺，完善煤、電、油、氣領域信息資源共享機制，打造城市能源感知網絡。建立開放式城市感知平臺，加強感知數據標準化處理和共享共用，以及感知設備的規范化接入和數據匯聚，形成智慧城市全量信息視圖。

（3）支撐保障體系。按照“政府主導、合力推進、立足產業、發展應用、基礎先行、創新引領、開放合作、注重實效”的基本原則，通過加強四大保障——規劃保障、運維保障、人才隊伍保障、模式創新保障，為智慧城市建設提供全方位支撐服務，切實確保智慧城市建設成效。規劃保障即通過頂層設計，為智慧城市建設提供一攬子整體解決方案和建設規劃，運維保障即提供全方位信息通信運維服務，人才隊伍保障即提供覆蓋信息通信咨詢、設計、建設、運營、運維等信息化專業人才隊伍。

2.2.4 五類應用

（1）智慧政務。按照“硬件集中、平臺集約、共建共享”的原則，云、網、端、數協調發展的思路開展政務信息化的建設工作。通過城市超級APP，為普通民眾提供高效的行政事務網上辦理功能，涵蓋優撫殘補申領、醫保社保繳費、交通違章處理、不動產辦理等事項；為政府提供一個便捷、可靠、安全的內部移動辦公平臺，提升機關辦公效能，提高信息共享能力，加強過程管控和流程監控，實現機關工作的規范化、程序化、透明化。

（2）智慧交通。基于“互聯網+汽車+新能源”創新思維構建智慧車聯網，采用物聯網、地圖導航、移動通信、硬件加密等信息新技術，構建面向政府、企業、租車、物流、保險等行業的專業車聯網云服務平臺，結合國家電動汽車應用推廣、公務車輛及公務出行改革的契機，提供綜合出行智能服務平臺及運營解決方案。

（3）城市安全。“平安城市”智慧管控平臺立足當前社會治安態勢和城市安全防范現狀與需求，以信息引領推進城市管理創新，構建“主動安防、信息安防、效能安防、和諧安防”的現代安防體系，有效提升公安機關的感知力、管控力、偵緝力、服務力。平臺通過整合公安業務系統數據和政府、銀行、校園等與維護社會治安穩定關系緊密的重點單位監控視頻資源，實現互聯、互通、互控，極大地拓展了平安城市視頻監控網絡，助力立體化治安防控體系建設。

（4）城市管網。針對城市管網系統，以全面支撐電纜、光纜、油氣管道等管網系統的全生命周期管理及通道資源管理為目標，面向規劃設計、輔助工程建設、運維檢修、運行監測等環節，基于專業城市管理地圖，提供管網系統精益化管理、數據采集入庫與管控、在線監測、現場作業管理和綜合狀態評價等應用產品和服務，實現管網生產過程自動化、業務管理流程化、數據源端唯一化、平臺應用協同化、管理決策智能化，有力提升城市管網的精益化管理水平。

（5）綠色低碳。以綠色低碳環保為目標，創建以綠色機關、綜合能源、充電樁、電能替代、生態云等為特征的低碳城市，為政府、能源消費者、能源運營商、能源產品商，提供綠色、安全、經濟、高效的能源服務。實現對環保局、氣象局、水利局、農業局、林業局等單位生態數據的統計分析，實現城市生態文明建設管理工作“看得見、算得準、管得住”。

3 關鍵技術

3.1 標準化技術

標準化的建設和應用需要貫穿城市超級APP應用服務、運維、管理的全過程。通過標準化，加強城市超級APP應用服務的規范化，可以提高城市超級APP平臺應用服務的質量，保證應用服務的投資效益。通過開展標準化，加強管理的規范化，可以保障平臺上的應用服務、運維工作按照安全規范的流程有序地進行，它是全面推動各項工作的執行依據。

3.2 物聯網技術

物聯網是各種感知技術的廣泛應用，物聯網上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，獲得的數據具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環境信息，不斷更新數據，廣泛應用于智能交通、智能建筑、定位導航、物流管理、數字醫療等領域。物聯網將傳感器和智能處理相結合，利用云計算、模式識別等各種智能技術，擴充其在智慧城市的應用領域。

3.3 云計算技術

云計算是一種基于網絡的、面向服務的計算新模式。它融合與發展了虛擬化、網絡，面向服務高效能計算和智能科學等新興信息技術，將各類計算資源虛擬化、服務化，構成虛擬化計算資源的服務云池，并進行統一的、集中的高效管理和經營，使用戶通過云端就能隨時按需獲取計算資源服務，完成高效、低耗、低成本的計算活動。

3.4 大數據技術

大數據是一種規模大到在獲取、存儲、管理、分析方面大大超出傳統數據庫軟件工具能力范圍的數據集合，具有海量的數據規模、快速的數據流轉、多樣的數據類型和價值密度低四大特征。通過提升改造智能分析決策平臺，完善分析建模、模型運行、模型發布等能力，增加對大數據分布式計算的支持，滿足實時、離線應用的分析挖掘需求，為智慧城市的分析決策應用構建提供基礎平臺支撐。大數據體系架構圖如圖2所示。

3.5 微服務架構模式

城市超級APP的系統架構整體采用微服務架構模式。這種微服務架構模式支持以服務構建應用。把小的服務開發成單一應用的形式，每個應用運行在單一的進程中，并使用HTTP/REST輕量級的API。微服務架構模式給采用單體式編碼方式很難實現的功能提供模塊化的解決方案，因此，單個服務很容易開發、理解和維護。每個微服務具有獨立的部署，不再需要協調其它服務部署對本服務的影響，并且每個服務可以獨立擴展。[5]

3.6 HTML5

HTML5賦予網頁更好的意義和結構。更加豐富的標簽將隨著對RDFa的微數據與微格式等方面的支持，構建對程序、對用戶都更有價值的數據驅動的Web。基于HTML5開發的網頁APP擁有更短的啟動時間，更快的聯網速度，這些全得益于HTML5 AppCache，以及本地存儲功能。HTML5擁有更有效的服務器推送技術，更有效的連接工作效率，使得基于頁面的實時聊天，更快速的網頁體驗，更優化的在線交流得到實現。

4 結 論

圍繞“優政、惠民、興業”的總體工作目標，堅持創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，按照“統一平臺、綜合功能、面向大眾、優政便民”的思路，各級地方政府正逐步依托當地的云計算中心和大數據平臺，打破數據孤島，充分融合共享各委辦局的業務數據，全力打造智慧城市超級APP，涵蓋信息發布、政務公開、交通出行、醫療衛生、就業服務、社會保障、便民查詢等功能，滿足城市市民足不出戶即可完成日常生活相關的查詢、繳費、辦事、投訴等需求，同時將眾多政務應用吸納整合為一體，創新服務模式，打造一個全天候一站式公眾服務平臺，目標是用一個手機APP即可暢享所有城市服務。

參考文獻：

[1] 郭文書.物聯網技術導論 [M].武漢：華中科技大學出版社，2017.

[2] 尹鋒.國家大數據戰略中的“數據孤島”研究 [D].北京：中共中央黨校，2017.

[3] 楊善林，羅賀，丁帥.基于云計算的多源信息服務系統研究綜述 [J].管理科學學報，2012，15（5）：83-96.

[4] 程學旗，靳小龍，王元卓，等.大數據系統和分析技術綜述 [J].軟件學報，2014，25（9）：1889-1908.

[5] 洪華軍，吳建波，冷文浩.一種基于微服務架構的業務系統設計與實現 [J].計算機與數字工程，2018，46（1）：149-154.

作者簡介：鐘達（1984-），男，漢族，廣西玉林人，工程師，學士，主要從事智慧城市研究工作。