基于数据共享融合的城市超级APP架构研究与设计

摘 要：智慧城市在现有城市信息化的基础上，充分利用物联网、云计算、移动互联网等新一代信息技术，为普通民众提供了一个安全、舒适、便利的生活环境。在我国，2016年前后各级地方政府陆续响应国家号召，坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，依托云计算中心和大数据平台，建设具有地方特色的智慧城市门户APP，目标是用一个手机APP即可畅享所有城市服务。本文首先介绍了智慧城市发展现状及存在问题，接着针对城市超级APP的功能架构进行研究，最后给出实现超级APP的关键技术。

关键词：智慧城市；超级APP；云计算；大数据

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：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，美國中西部爱荷华州的迪比克市与IBM就共同宣布，将建设美国第一个“智慧城市”，一个由高科技充分武装的60000人社区。通过采用一系列IBM新技术“武装”的迪比克市将完全数字化，并将城市的所有资源都连接起来（水、电、油、气、交通、公共服务等等），因此可以侦测、分析和整合各种数据，并智能化地对市民需求做出响应，服务于市民。现阶段，对智慧城市共同的理解是在现有城市信息化的基础上，充分利用物联网、云计算、移动互联网等新一代信息技术，为普通民众提供一个安全、舒适、便利的生活环境。

1 智慧城市发展概述

1.1 发展现状

随着新一代信息技术的发展，特别是物联网技术[1]趋于成熟，人类社会开始步入以网络为支撑搭建的城市“神经”网络，使信息流通更加高效便捷，体现了全面覆盖、充分感知的智能性；智慧城市推进城镇化的步伐，提高医疗、交通、教育等服务质量，将城市资源与城镇共享，体现了普惠性；智慧城市要求在城市工业化、城镇化的同时，更加的宜居，适合人类的生存，提高环境、生活质量，提高清洁能源使用，减少有害物质排放、节能减排，在不同区域间形成“能源流”，使资源得到优化配置，体现了高效性；智慧城市对城市管理提出了更高的要求，需要在信息互联互通的基础上，对数据进行挖掘分析，支撑政府、企业和居民的决策，体现了精细性；同时智慧城市也支撑着新兴产业的孵化和管理的创新，体现了现代性。

1.2 存在问题

尽管各区域选择的智慧城市建设路径有差异，但在发展建设的过程中存在相似的问题。

1.2.1 重复建设，存在信息孤岛

在基础设施建设方面，我国信息化建设过程中追求见效快、重硬件轻软件的问题长期存在。当前，尽管许多城市都建立办公自动化（OA）系统、管理信息系统（MIS）和地理信息系统（GIS），但各系统往往缺乏互联互通和信息共享，信息孤岛现象普遍存在。不同部门间信息传递不畅，大大降低了工作效率，造成大量资源浪费。[2]

1.2.2 缺少对数据资源的深度挖掘

在智慧城市传统的整体架构中，数据的采集和整合是城市智慧的关键环节，打破各行业系统的信息壁垒，多层面数据融合，需要解决数据资源的利用问题，这也正是智慧城市建设中缺失的环节。目前，通信运营商及平台提供商在数据获取方面缺乏主动性和引导性，城市运行过程中呈现的数据是杂乱无章的，而且部分行业数据存在一定的保密性，操作起来难度加大。这使得数据资源的价值体现的不明显。

2 城市超级APP架构研究

2.1 总体架构

充分应用“大云物移智”等新技术，打造智慧城市大数据服务平台，全面发展“能源流+信息流+资金流”的全供应链，建成以广泛覆盖、全面感知、互联互通、开放共享、统一便捷为特征的智慧城市，实现经济、环境、政务、公共服务等多维度的融合，提升城市数字化、可视化、云服务化和智能化。总体架构包含：一个入口、两大中心、三大体系、五类应用，一个入口即智慧城市超级APP，两大中心即城市云数据中心和城市运营管控中心（城市大脑），三大体系包括感知网络体系、安全防护体系和支撑保障体系，五类应用包括智慧政务、智慧交通、城市安全、城市管网、绿色低碳。城市超级APP总体架构如图1所示。

2.2 建设内容

2.2.1 一个入口

在智慧城市建设中，通过城市超级APP，围绕“全国级标准服务+本地化特色服务”，分层构建智慧城市服务体系，深耕属地化城市服务，用一个手机APP串联所有城市服务，涵盖信息发布、政务办理、信息查询、医疗卫生、教育培训、就业服务、社会保障、交通出行、文化旅游等功能，最终实现具有本土特色的全面城市服务，使人民的获得感、幸福感、安全感更加充实，更有保障，更可持续。

2.2.2 两大中心

（1）云数据中心。云服务已成为数据中心下一阶段的主要业务形态，集团通过与国内外知名企业共建产业生态，重点面向政府、央企、能源及工业客户提供智慧城市、能源互联网及工业互联网等领域的云生态服务。可提供包含主机托管、资源出租等IDC基础服务，减少IDC客户建设数据中心和基础设施的成本。

（2）城市运营管控中心。依托当地高性能计算基础设施、地理信息系统、大数据平台，建设智慧城市的神经中枢——城市运营管控中心。利用云计算[3]、大数据[4]、物联网、移动应用、人工智能等先进技术，打通政府各部门、各系统之间的信息壁垒，包括公安、交通、消防、情报、反恐等多部门数据，以及车辆移动GPS数据、倾斜摄影数据、BIM建筑模型数据、统计数据、摄像头采集画面等多类型数据。从市政设施分布、公安消防车辆运行态势、交通运行情况、巡逻案件分布等多个角度，对城市各领域运行数据进行多维度可视分析，提升城市管理者资源统筹效率和管理决策能力。

2.2.3 三大体系

（1）安全防护体系。以网络安全保障为核心，通过“规划、实施、检查、评估”的持续改进，建立健全“防御、监测、打击、治理、评估”五位一体的网络空间安全保障与综合治理体系。构建网络空间基础设施层安全防护体系，落实基础设施安全监管职责，保障关键基础设施、通信设施、数据中心、计算中心、终端设备的运行安全；建设网络安全监测预警平台，构建主动防御和监测预警体系，加强网络安全运维与协同防御指挥，实现网络安全管理“看得见、用得好、管得住”。

（2）感知网络体系。推进智慧多功能杆建设，完善物联感知手段。加快集照明控制、Wi-Fi天线基站、视频监控管理、广告屏播放、城区环境实时监测、紧急呼叫、水位监测、充电桩和井盖监测等功能于一体的智慧多功能杆建设，形成共建共享、集约高效的城市物联感知网络建设模式。通过多表集抄的广泛应用，建设跨行业能源运动动态数据集成平台，完善煤、电、油、气领域信息资源共享机制，打造城市能源感知网络。建立开放式城市感知平台，加强感知数据标准化处理和共享共用，以及感知设备的规范化接入和数据汇聚，形成智慧城市全量信息视图。

（3）支撑保障体系。按照“政府主导、合力推进、立足产业、发展应用、基础先行、创新引领、开放合作、注重实效”的基本原则，通过加强四大保障——规划保障、运维保障、人才队伍保障、模式创新保障，为智慧城市建设提供全方位支撑服务，切实确保智慧城市建设成效。规划保障即通过顶层设计，为智慧城市建设提供一揽子整体解决方案和建设规划，运维保障即提供全方位信息通信运维服務，人才队伍保障即提供覆盖信息通信咨询、设计、建设、运营、运维等信息化专业人才队伍。

2.2.4 五类应用

（1）智慧政务。按照“硬件集中、平台集约、共建共享”的原则，云、网、端、数协调发展的思路开展政务信息化的建设工作。通过城市超级APP，为普通民众提供高效的行政事务网上办理功能，涵盖优抚残补申领、医保社保缴费、交通违章处理、不动产办理等事项；为政府提供一个便捷、可靠、安全的内部移动办公平台，提升机关办公效能，提高信息共享能力，加强过程管控和流程监控，实现机关工作的规范化、程序化、透明化。

（2）智慧交通。基于“互联网+汽车+新能源”创新思维构建智慧车联网，采用物联网、地图导航、移动通信、硬件加密等信息新技术，构建面向政府、企业、租车、物流、保险等行业的专业车联网云服务平台，结合国家电动汽车应用推广、公务车辆及公务出行改革的契机，提供综合出行智能服务平台及运营解决方案。

（3）城市安全。“平安城市”智慧管控平台立足当前社会治安态势和城市安全防范现状与需求，以信息引领推进城市管理创新，构建“主动安防、信息安防、效能安防、和谐安防”的现代安防体系，有效提升公安机关的感知力、管控力、侦缉力、服务力。平台通过整合公安业务系统数据和政府、银行、校园等与维护社会治安稳定关系紧密的重点单位监控视频资源，实现互联、互通、互控，极大地拓展了平安城市视频监控网络，助力立体化治安防控体系建设。

（4）城市管网。针对城市管网系统，以全面支撑电缆、光缆、油气管道等管网系统的全生命周期管理及通道资源管理为目标，面向规划设计、辅助工程建设、运维检修、运行监测等环节，基于专业城市管理地图，提供管网系统精益化管理、数据采集入库与管控、在线监测、现场作业管理和综合状态评价等应用产品和服务，实现管网生产过程自动化、业务管理流程化、数据源端唯一化、平台应用协同化、管理决策智能化，有力提升城市管网的精益化管理水平。

（5）绿色低碳。以绿色低碳环保为目标，创建以绿色机关、综合能源、充电桩、电能替代、生态云等为特征的低碳城市，为政府、能源消费者、能源运营商、能源产品商，提供绿色、安全、经济、高效的能源服务。实现对环保局、气象局、水利局、农业局、林业局等单位生态数据的统计分析，实现城市生态文明建设管理工作“看得见、算得准、管得住”。

3 关键技术

3.1 标准化技术

标准化的建设和应用需要贯穿城市超级APP应用服务、运维、管理的全过程。通过标准化，加强城市超级APP应用服务的规范化，可以提高城市超级APP平台应用服务的质量，保证应用服务的投资效益。通过开展标准化，加强管理的规范化，可以保障平台上的应用服务、运维工作按照安全规范的流程有序地进行，它是全面推动各项工作的执行依据。

3.2 物联网技术

物联网是各种感知技术的广泛应用，物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据，广泛应用于智能交通、智能建筑、定位导航、物流管理、数字医疗等领域。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其在智慧城市的应用领域。

3.3 云计算技术

云计算是一种基于网络的、面向服务的计算新模式。它融合与发展了虚拟化、网络，面向服务高效能计算和智能科学等新兴信息技术，将各类计算资源虚拟化、服务化，构成虚拟化计算资源的服务云池，并进行统一的、集中的高效管理和经营，使用户通过云端就能随时按需获取计算资源服务，完成高效、低耗、低成本的计算活动。

3.4 大数据技术

大数据是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。通过提升改造智能分析决策平台，完善分析建模、模型运行、模型发布等能力，增加对大数据分布式计算的支持，满足实时、离线应用的分析挖掘需求，为智慧城市的分析决策应用构建提供基础平台支撑。大数据体系架构图如图2所示。

3.5 微服务架构模式

城市超级APP的系统架构整体采用微服务架构模式。这种微服务架构模式支持以服务构建应用。把小的服务开发成单一应用的形式，每个应用运行在单一的进程中，并使用HTTP/REST轻量级的API。微服务架构模式给采用单体式编码方式很难实现的功能提供模块化的解决方案，因此，单个服务很容易开发、理解和维护。每个微服务具有独立的部署，不再需要协调其它服务部署对本服务的影响，并且每个服务可以独立扩展。[5]

3.6 HTML5

HTML5赋予网页更好的意义和结构。更加丰富的标签将随着对RDFa的微数据与微格式等方面的支持，构建对程序、对用户都更有价值的数据驱动的Web。基于HTML5开发的网页APP拥有更短的启动时间，更快的联网速度，这些全得益于HTML5 AppCache，以及本地存储功能。HTML5拥有更有效的服务器推送技术，更有效的连接工作效率，使得基于页面的实时聊天，更快速的网页体验，更優化的在线交流得到实现。

4 结 论

围绕“优政、惠民、兴业”的总体工作目标，坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，按照“统一平台、综合功能、面向大众、优政便民”的思路，各级地方政府正逐步依托当地的云计算中心和大数据平台，打破数据孤岛，充分融合共享各委办局的业务数据，全力打造智慧城市超级APP，涵盖信息发布、政务公开、交通出行、医疗卫生、就业服务、社会保障、便民查询等功能，满足城市市民足不出户即可完成日常生活相关的查询、缴费、办事、投诉等需求，同时将众多政务应用吸纳整合为一体，创新服务模式，打造一个全天候一站式公众服务平台，目标是用一个手机APP即可畅享所有城市服务。

参考文献：

[1] 郭文书.物联网技术导论 [M].武汉：华中科技大学出版社，2017.

[2] 尹锋.国家大数据战略中的“数据孤岛”研究 [D].北京：中共中央党校，2017.

[3] 杨善林，罗贺，丁帅.基于云计算的多源信息服务系统研究综述 [J].管理科学学报，2012，15（5）：83-96.

[4] 程学旗，靳小龙，王元卓，等.大数据系统和分析技术综述 [J].软件学报，2014，25（9）：1889-1908.

[5] 洪华军，吴建波，冷文浩.一种基于微服务架构的业务系统设计与实现 [J].计算机与数字工程，2018，46（1）：149-154.

作者简介：钟达（1984-），男，汉族，广西玉林人，工程师，学士，主要从事智慧城市研究工作。