基于物聯網的智慧織里頂層規劃設計

車 輝，鄧愛國，苗碧舟，楊 波

（1.湖州市織里鎮公共事業服務中心，浙江 湖州 313008；2.湖州國昊電子科技有限公司，浙江 湖州 313000；3.湖州銀行股份有限公司，浙江 湖州 313000；4.中國移動通信集團山西有限公司太原分公司，山西 太原 030000）

0 引 言

2012年，住建部發布關于開展國家智慧城市試點工作的通知，并印發了《國家智慧城市試點暫行管理辦法》和《國家智慧城市（區、鎮）試點指標體系（試行）》。2013年，國務院印發《關于促進信息消費擴大內需的若干意見》，提出要加快智慧城市建設。浙江省作為經濟大省，高度重視智慧城市建設，先后出臺了浙政發[2012]41號和浙政辦發[2011]107號文件，指導各地市積極開展省級智慧城市建設試點，希望以智慧城市建設試點為載體，帶動物聯網產業創新發展、政府職能轉變與服務創新，使群眾獲得更好的服務。

智慧城市通過綜合應用物聯網、云計算、大數據和人工智能等信息技術，使構成城市的基礎設施、環境等要素與人實現互聯、協同和智能，作為一個系統對公共安全、城市消防、民生、政務和經濟產業發展等需求做出智慧響應，促進城市的生態環保和可持續發展。

“智慧織里”作為浙江省20個智慧城市試點項目之一，以緩解城市治理壓力為目標，以新一代信息與通信技術為手段，推動織里鎮在信息基礎設施建設、產業轉型升級、體制機制創新和環境改善等方面的發展，提高政府的服務水平和居民生活的滿意度，打造智慧鄉鎮。

1 總體系統架構

“智慧織里”項目綜合應用物聯網、云計算、大數據和GIS地理信息等技術，通過建設一張協同傳輸網絡、三大感知體系、兩大應用平臺和七大應用系統，加強了織里鎮信息化基礎設施建設，提高了居民管理與服務、企業管理與服務和政府管理與服務的水平，增強了政府應急處置能力，促進了當地產業的轉型升級。“智慧織里”系統技術架構如圖1所示。

圖1 “智慧織里”系統架構

感知層：通過搭建面向政府、企業和居民的三大感知體系，構建“智慧織里”的感知層，實現對城市數據的感知和采集，為上層提供數據支撐。面向政府的感知設備主要包括前端視頻監控攝像頭、電警卡口和移動采集終端等；面向企業的感知設備主要包括企業前端攝像頭、入侵檢測裝置、溫度傳感器和煙感傳感器等；面向居民的感知設備包括家庭攝像頭、門磁傳感器和IC卡等。

網絡層：網絡層是數據上通下達的重要通道，“智慧織里”通過無線APN、VPN、政務專網、視頻專網、專線、3G/4G和Internet等構成一張協同傳輸網絡，搭載統一的服務通道。

支撐服務層：支撐服務層是連接信息采集設備、基礎網絡與上層應用系統的關鍵，主要實現信息和業務的處理，搭建“智慧織里”應用服務平臺，提供大量基于“智慧織里”業務的通用構件及服務的運行、管理環境，承載各類應用，并打通應用間的接口，實現信息交互，滿足多維度數據挖掘和知識提煉的需求。通過采用SOA體系結構，在此基礎上建立多個通用子平臺，包括面向服務的架構平臺、海量數據集成服務平臺、云計算服務平臺、電信能力服務平臺、物聯能力服務平臺（數據采集與傳輸）、行業能力服務平臺等。

應用層：應用層位于支撐服務層之上，著重體現符合“智慧織里”特點的管理、服務職能，實現“智慧織里”在居民、企業、政府等方面管理與服務的應用?！爸腔劭椑铩钡母黝悜孟到y大多采用B/S架構，系統間保持相對的獨立性，依據SOA思想開放功能接口。

展示層：展示層面向“智慧織里”的終端用戶提供統一的系統界面，用戶利用多種渠道和展示層進行交互。展示層采用權限管理、單點登錄、Portlet等技術，保證入口的安全性，并保持統一的UI風格。利用豐富的圖表及圖表之間的聯動呈現各類信息，實現鎮領導對日常事務和突發事件的可視化管理。

2 兩大應用平臺建設

2.1 政民互動平臺建設

創建門戶網站，集成短信平臺、微博、微信平臺，面向市民、企業等用戶提供織里資訊、黨政動態、信息公開、信息互動、網上辦事、信息查詢鏈接等，實現公眾參與、公眾教育、公眾咨詢、公眾投訴、業務辦理、知識庫查閱和求職咨詢等目標。面向門戶管理人員提供信息發布管理、權限管理、日志管理、下載管理、模板管理、流量統計等功能。在主要路口、企業聚集區、鬧市區等公共區域以及企業生產車間部署廣播喇叭，實現應急指揮中心、行政審批中心以及公安、消防等部門的多級控制。政民互動平臺架構如圖2所示。

圖2 政民互動平臺架構

2.2 應用服務平臺建設

開展基礎設施私有云平臺、數據共享與交換平臺、業務支撐平臺、運維管理平臺建設，最終構建“智慧織里”應用服務平臺。利用“智慧織里”應用服務平臺搭建各業務系統之間的橋梁，在各業務系統縱向建設的同時實現相互間的橫向聯系，通過數據交換、業務支撐、運維管理等功能，進行各業務平臺的數據交互，完成數據的融合處理和信息提煉，實現政府、企業、公眾管理與服務的各項功能。

基于IaaS思想，采用虛擬化技術搭建計算、網絡和存儲的硬件資源池，構建“智慧織里”私有云，承載各類應用?；赟OA設計思想，構建數據共享與交換平臺，利用高可靠性的消息中間件，將各系統的業務功能和數據以標準服務的形式對外開放，減少業務系統的耦合性。接入湖州市數據共享與交換平臺，實現織里鎮人口、企業、房產、視頻等基礎數據的上報以及工商、稅務、公安、城管、交通、衛生、教育等數據的共享。構建業務支撐平臺，統一優化用戶體驗；統一用戶權限管理，提升解決方案的整體安全性；提供公共業務組建接口，如流媒體服務、工作流引擎、通用協議接入、開放網關等，避免由于多個廠家不同的技術路線、設計思路給各業務系統日常運維、修改、升級帶來技術問題，減少業務系統運維的工作量及成本。整合運維管理系統，構建運維管理平臺，滿足基礎設備、網絡設備、安全設備的巡檢、安裝、升級、告警及問題定位跟蹤需求，提升可視化監控能力。應用服務平臺架構如圖3所示。

圖3 應用服務平臺架構

3 七大應用系統建設

“智慧織里”一期根據城市發展需要，綜合建設七大應用系統，包括GIS綜合應用系統、企業生產安全監控系統、新居民卡系統、新居民積分管理系統、基礎信息采集系統、社會綜合視頻監控系統和社區家庭服務系統。

3.1 GIS綜合應用系統

針對織里鎮基本信息，利用地理信息技術和地理空間技術，按照主鎮區1∶500、非主鎮區1∶2 000的比例繪制GIS底圖。整合人口、企業、房產等基礎信息以及公安、交通、消防等部門的基礎設施位置信息，開發相關專題應用，構建完整的信息匯聚和發布渠道，全面展示信息，為各業務部門的日常決策和應急指揮提供支撐。

建立符合國家標準的基礎矢量地理信息數據庫、正射遙感影像數據庫，為上層應用提供豐富的地理信息數據。開發基本GIS功能，包括地圖的二維展示，房產、企業、視頻監控點等信息的上圖標注，實現相關信息的查詢、統計、報表等功能。建立地理空間分析引擎，通過數據建模、分析算法、可視化等手段，加工、分析、處理相關數據，探索有價值的數據模型或算法，支撐專題業務應用的開發。開發專題業務應用，積極應對消防安全、交通道路安全、企業生產安全、工程事故安全、自然災害事故、社會群體性的治安事件，綜合公安、城管、交通等各方視頻，依托GIS系統實現全面的信息資源展示和技術分析，提高應急救援的準確性、及時性、高效性?；贕IS的綜合應用系統架構如圖4所示。

圖4 GIS的綜合應用系統架構

3.2 企業安全生產監控系統

建設企業消防監控系統：利用溫感傳感器、煙感傳感器實時監控企業的消防隱患，在發生火災時準確、及時向相關部門發出報警信息，并通過視頻監控復核確認。在企業遠程監控報警的基礎上，配合高點監控，重點覆蓋企業集中區域，協助監控人員了解城市消防動態，完善對火災預警以及應急救援的支撐，進一步提高消防安全的可靠性。

建設企業安防監控系統：利用紅外、微波及視頻等手段實時監測企業安防狀態，及時發現隱患或威脅，并自動報警，協助企業提高安防效率及可靠性。在企業內重點區域部署雙鑒報警探測器（紅外、微波技術結合的探測器），進行異常情況的實時監測和自動報警，通過視頻監控復核確認。企業安全生產監控網絡拓撲如圖5所示。

圖5 企業安全生產監控網絡拓撲架構

3.3 新居民卡管理系統

從新居民卡綜合服務體系、新居民卡發行管理平臺、新居民卡數據庫、新居民卡應用環境等方面入手，大力推廣新居民卡管理系統。構建新居民卡綜合服務體系，完成后臺應用邏輯，通過約定標準接口到各業務系統的轉接以及面向用戶的展現，實現卡片服務、業務查詢等功能。開發新居民卡發行管理平臺，依托銀行業務平臺，提供新居民卡申領、發放、維護等基礎服務以及新居民卡使用狀態跟蹤、支付結算等業務功能，支持新居民卡的集體申領發放或個人申領發放。建設新居民卡數據庫，統一存儲卡片數據和業務應用數據。搭建新居民卡應用環境，加載金融、醫療、公交、娛樂等基礎應用以及電子支付、身份識別等擴展應用。新居民卡管理系統架構如圖6所示。

圖6 新居民卡管理系統架構

3.4 新居民積分管理系統

系統采用B/S架構建設新居民積分管理系統，實現與公安、工商、稅務、勞動保障、計劃生育、民政等業務部門的對接，利用工作流引擎統一管理各業務部門的評分流程，保證新居民入戶、入醫、入學積分的評價、管理、公布等流程準確、有序進行。申請者可進行積分申請、積分查詢、問題咨詢等操作；相關部門評分人員可進行所屬業務線條的評分操作，新居民辦管理人員可進行證明材料錄入、評分匯總、信息發布、問題答疑、系統管理等操作。

3.5 基礎信息采集系統

系統是“智慧織里”的基礎數據庫，包括人口、業主和房產3個子庫，為相關數據的存儲、分析及歷史數據追蹤查詢提供基礎與保障?；A信息采集系統共分為3個子系統，即社區服務管理綜合系統、企業自主申報系統和手機采集系統。

系統通過社區服務管理綜合系統實現人口信息、業主信息和房產信息的維護，童裝企業安全巡檢派單/巡檢情況管理、流動攤販管理、網絡收集民情處理、網格服務管理員考核、人口重點對象管理、統計分析、基礎信息維護和系統管理等。通過人口采集和安全巡檢手機移動辦公系統實現人口信息查詢錄入修改、童裝企業安全巡檢管理、流動攤販人口登記管理、民情收集和反饋管理、通知管理和知識庫等。建立企業自主申報系統，要求達到一定規模的企業和組織通過互聯網定期批量上報人口信息。建立公安部門的人口信息專門接口，實現公安系統通過前置機專線連接模式實時、定時交換人口信息變動情況和重點對象情況。預留工商、稅務、勞動保障、計劃生育等部門的數據接口，方便下一步的擴展和與相關部門的信息交換?；A數據采集系統架構如圖7所示。

圖7 基礎數據采集系統架構

3.6 社會綜合視頻監控系統

新增視頻監控點位：利用數字攝像機采集監控區域的視頻信息，通過視頻專網傳輸，采用先進的圖像處理技術對視頻信息進行分析，輔助公共治安、城管服務，為城市的日常管理和突發事件監控提供支撐。

完善電子警察監控手段：在重要路口、重要路段等重點區域部署高清IP攝像機，采用線圈與視頻結合的方式抓拍車輛超速、闖紅燈等違章行為。

搭建視頻監控共享平臺：整合織里鎮已建的公安治安、城管視頻監控資源，并逐步納入重點單位的社會視頻資源，結合GIS系統提升視頻資源的可操作性。上級職能部門及織里鎮使用部門通過專線接入平臺獲取視頻信息，非政府用戶通過運營商線路接入平臺獲取視頻信息。

搭建視頻智能應用平臺：應用視頻全畫面分析、行為識別、人臉識別等智能分析技術，整合各政府部門的業務特點，提高視頻深度應用水平，提升視頻監控效益。

3.7 社區家庭服務系統

利用視頻監控、RFID、混合定位等信息化技術，為社區及家庭提供防盜、報警、追蹤等安防服務。通過智能傳感器感知人體體征參數，結合后臺數據處理和分析，為社區及家庭提供健康醫療、居家養老等服務。

社區和家居安防服務：利用視頻監控、可視對講、門禁指紋和射頻識別、出入口管理、周邊防范、巡更管理等技術和手段，實現有效的社區安防管理。利用煙霧探測器、紅外探測器、門磁探測器、攝像機、緊急按鈕等實現全方位的家庭安防。

社區醫療服務：深入推進社區醫療服務中心建設，為每個社區用戶建立健康電子檔案，跟蹤病號的身體狀況、藥品使用情況等，向個人和醫護人員提供社區居民監控信息、診療信息的便捷查詢服務，供醫生在進行社區衛生服務時調閱。借助信息采集設備實時獲取特殊人群的體征信息。搭建醫院與社區醫療服務中心之間的信息互通渠道，實現“患者未轉、信息先行”的目標。

社區養老服務：以社區為依托，根據老年人不同的養老意愿和養老需求，提供全方位、多樣性的居家養老服務。為老人佩戴定位終端，跟蹤老人的實時位置，記錄其歷史軌跡信息，提供電子地圖和歷史軌跡查詢服務，便于子女實時掌控老人的地理位置信息，分析老人外出動向。在家中安裝緊急按鈕，當老人出現身體不適或發現異常情況時，通過緊急按鈕向社區監控中心及子女手機發出報警信息。

4 結 語

智慧城市的建設有力緩解了城市治理的壓力，提高了城市的服務效率和居民的幸福指數?！爸腔劭椑铩表椖孔鳛檎憬?0個智慧城市試點項目之一，通過建設一張協同傳輸網絡、三大感知體系、兩大應用平臺和七大應用系統，加強了織里鎮信息化基礎設施建設，提高了政府管理與服務水平。文章對“智慧織里”的系統架構進行了闡述，并簡單介紹了協同傳輸網絡和三大感知體系，對兩大應用平臺和七大應用系統進行了詳細的方案設計?！爸腔劭椑铩币约夹g手段促進了織里鎮的產業轉型升級、體制機制創新和發展環境的改善，不但提高了織里鎮政府的服務水平，也提升了居民的幸福指數，對推動城鎮智慧城市建設具有一定的借鑒意義。