智慧城市使能技术总体架构

　　推动城市经济系统发展的四大核心驱动力为政策、技术、供给、需求。如图1所示。
　　新型智慧城市总体架构设计思路如下：基于信息物理系统(CPS)理论与人工智能理论，融合城市领域知识与城市业务系统模型，构建自组织、可重构、可信任的AI城市复杂巨系统组织架构。AI城市的总体层级架构及组成部分(也普遍适用于智慧城市）如图2所示。
　　人工智能城市系统的层级划分为四级：第一级：城市级(1大脑+4板块)；第二级：
　　领域级(20垂直领域)；第三级：领域子系
　　统级(20×N)；第四级：单元级(20×N×M；)。上述括号中的数字为每一层级所含构件数量的基准数(依据当前行业发展情况给出的计数，有可能上下浮动)，N
　　(i=1，2，…)、M(i=1，2，…）为每一层级内部构件(第三级对应着＂子系统＂，第四级对应着＂单元＂)的数目。城市群系统的计算可依据单个城市的数据进行叠加和递推。一般比较常用的新型智慧城市总体架构如图3所示。
　　综合国内外智慧城市的认识和建设实践，尽管运作方式、建设内容和解决问题等存在差异、各具特色，但其体系框架具有共性，智慧城市建设的典型结构如图4所示，包括感知层、网络层、计算存储设施层、公共数据库层、公共信息平台层、智慧应用层和用户层，以及制度安全保障体系和政策标准保障体系。
　　智慧城市时空大数据平台内容在智慧城市总体架构中的位置分别是：时空大数据包含在公共数据库层，其中基础时空数据如政务、民务、运营和感知等数据是其他城市大数据时空化的基础；云平台是公共信息平台层的重要组成部分，是其他专题应用平台的基础性支撑平台。平台运行服务依赖的云计算环境是计算存储设施层的核心，相关的政策机制、标准规范等软环境包含在制度安全保障体系和政策标准保障体系中。
　　时空大数据平台是基础时空数据、公共管理与公共服务涉及专题信息的＂最大公约数＂(简称公共专题数据）、物联网实时感知数据、互联网在线抓取数据、根据本地特色扩展数据，及其获取、感知、存储、处理、共享、集成、挖掘分析、泛在服务的技术系统。它连同云计算环境，政策、标准、机制等支撑环境，以及时空基准共同组成时空基础设施。其构成如图5所示。
　　历经数年发展与沉淀，智慧城市系统总体架构基本稳定。但随着新技术、新业态新理念的涌现，总体架构会有所调整。
　　智慧城市建设主要包括4个步骤：第一，通过传感器或信息采集设备全方位地获取城市系统数据：第二，通过网络将城市数据关联、融合、处理、分析为信息；第三，通过充分共享、智能挖掘将信息变成知识；最后，结合信息技术，把知识应用到各行各业形成智慧。智慧城市建设参考架构包括有依赖关系的5个层级和对建设有约束关系的3个支撑体系。如图6所示。
　　第一部分功能层
　　(1)物联感知层：提供对城市环境的智能感知能力，通过各种信息采集设备、各类传感器、监控摄像机、GPS终端等实现对城市范围内的基础设施、大气环境、交通、公共安全等方面信息采集、识别和检测。
　　(2)网络通信层：广泛互联，以互联网、电信网、广播电视网以及传输介质为光纤的城市专用网作为骨干传输网络，以覆盖全城的无线网络(如WiFi、4G、5G)为主要接入网，组成网络通信基础设施。
　　(3)计算与存储层：包括软件资源、计算资源和存储资源，为智慧城市提供数据存储和计算，保障上层对于数据汇聚的相关需求。
　　(4)数据及服务支撑层：利用SOA(面向服务的体系架构)、云计算、大数据等技术，通过数据和服务的融合，支撑承载智慧应用层中的相关应用，提供应用所需的各种服务和共享资源。
　　（5）智慧应用层：各种基于行业或领域的智慧应用及应用整合，如智慧交通、智慧家政、智慧园区、智慧社区、智慧政务、智慧旅游、智慧环保等，为社会公众、企业、城市管理者等提供整体的信息化应用和服务。
　　第二部分支撑体系
　　（1）安全保障体系：为智慧城市建设构建统一的安全平台，实现统一入口、统一认证、统一授权、日志记录服务。
　　（2）建设和运营管理体系：为智慧城市建设提供整体的运维管理机制，确保智慧城市整体建设管理和可持续运行。
　　（3）标准规范体系：标准规范体系用于指导和支撑我国各地城市信息化用户、各行业智慧应用信息系统的总体规划和工程建设，同时规范和引导我国智慧城市相关IT产业的发展，为智慧城市建设、管理和运行维护提供统一规范，便于互联、共享、互操作和扩展。