基于物联网和云计算的智慧城市信息系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，包括物联网终端、接入网关、云资源控制节点、能力引擎服务器、云资源平台和城市数据中心；物联网终端用于将各种外部感知数据汇集和处理；并通连接到接入网关；接入网关用于将所述物联网终端接入云资源控制节点；云资源控制节点动态管理网络中云资源平台及各种能力引擎服务器；能力引擎服务器与云资源控制节点连接，提供资源和支撑能力的开放使用；云资源平台用于对所述城市数据中心的数据进行分析和处理；城市数据中心用于对所述物联网终端和网络捕获的多种信息元数据进行汇集，并传送给云资源平台处理。
【专利说明】
基于物联网和云计算的智慧城市信息系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种城市信息系统，特别涉及一种基于物联网和云计算的智慧城市信息系统。
【背景技术】
[0002]近年来，我国进入了快速城镇化时期，随之而来的是各式各样的“城市病”:城市管理难度加大、人口膨胀、资源浪费衰竭、交通日益拥堵、生态环境恶化等。现代城市需要更加智慧的管理方式，因此，智慧城市应运而生。智慧城市的概念一经提出即引起了全球范围的广泛关注，美国将其作为保持国家竞争优势的根本战略，此后，日本、荷兰、瑞典、新加坡等国家先后开始推进各具特色的智慧城市建设战略，其中一些城市已经取得不错的成果。至今，已有近20个国家的30余个国外城市(地区)在进行智慧城市建设。近年来，我国网络和电信业发展迅速，根据中国互联网络信息中心发布的《第29次中国互联网络发展统计报告》显示:截至2011年12月，网民数量达5.13亿人，同比增长5580万;互联网普及率达到38.3%，同比增长4 % ；手机网民数量达3.56亿，同比增长17.5 % ;网站数量达229.6万，同比增长20 %。在“十五”、“十一五”期间，我国不少城市就开始建设“无线城市”和“数字城市”，并取得一些成果。我国关于智慧城市核心技术一物联网的研究，更是处于世界领先地位。《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将“物联网”列入重点研究领域，攻克了大量关键技术，取得国际物联网标准制定的话语权。由此可见，我国已经具备了智慧城市建设的一些物质和技术基础。
[0003]云计算和物联网是在创新理念的指导之下，密切结合在一起的。二者相互促进、协调发展、共同推进才能使这个智慧物联网产业获得更快更好的发展，要想实现这一发展，需要解决以下几个关键问题:
[0004](I)物联网中布满了传感器，通过传感网络把数据收集起来以后，放到云计算平台上，这些数据才可以控制，赋予智能，所以对物联网、云计算平台的管理、控制与应用，让其更好地实现可靠、安全、连续的服务是云计算和物联网协作发展的重要技术条件。
[0005](2)基于云计算和物联网的各种业务与应用，只有通过合适的业务模式和实用的实际服务才能让物联网和云计算更好为人类服务，才能形成一个有效、良性的价值链体系和业务生态系统，从而推动整个信息产业、IT及各行各业能够良性地可持续发展。
[0006](3)单一的物联网应用构成了庞大智能物联网建设的基本单元，如何将众多的单一应用的互联和集成也是云计算和物联网协作的重要技术前提。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，包括物联网终端、接入网关、云资源控制节点、能力引擎服务器、云资源平台和城市数据中心，上述各部分互相协作实现一个面向城市管理、控制与服务的系统，统一集中各行业数据与信息资源，为跨部门、跨行业建立协同处理和智能控制平台，最终达到提升城市管理水平，缓解城市交通拥挤、能源资源紧张及生态环境恶化等问题。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0009]一种基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，包括物联网终端、接入网关、云资源控制节点、能力引擎服务器、云资源平台和城市数据中心；
[0010]所述物联网终端用于将各种外部感知数据汇集和处理;并通过外部通讯接口连接到所述接入网关；
[0011]所述接入网关用于将所述物联网终端接入所述云资源控制节点;并进行不同物联网终端接入的自动识别和智能适配；
[0012]所述云资源控制节点通过互联网与智能接入网关连接，基于分布式架构技术，使用多层环状数据结构网络串接方式动态管理网络中云资源平台及各种能力引擎服务器；
[0013]所述能力引擎服务器通过网络连接器与所述云资源控制节点连接，包括数据分析能力服务器、事务处理能力服务器、业务控制能力服务器和智能分发能力服务器，提供资源和支撑能力的开放使用；
[0014]所述云资源平台通过网络连接器与所述云资源控制节点和能力引擎服务器连接，通过无线网络与所述城市数据中心连接，包括云计算模块、云存储模块和云网络模块，用于对所述城市数据中心的数据进行分析和处理；
[0015]所述城市数据中心通过无线网络与所述云资源平台连接，包括网络数据中心、业务数据中心和用户数据中心，用于对所述物联网终端和网络捕获的多种信息元数据进行汇集，并传送给所述云资源平台处理。
[0016]所述数据分析能力服务器、事务处理能力服务器、业务控制能力服务器和智能分发能力服务器连接于同一个网络，互相之间具备通信连接。
[0017]所述云计算模块、云存储模块和云网络模块连接于同一个网络，互相之间具备通信连接。
[0018]所述数据分析能力服务器使用数据检索比较的计算规则对结构化数据和非结构化数据进行计算处理；
[0019]所述事务处理能力服务器用于对基于工作流的业务流程和管理流程进行处理；
[0020]所述业务控制能力服务器根据预先设定的规则，对网络组织、业务控制、应用适配和服务交付进行策略管控；
[0021]所述智能分发能力服务器基于对象的感知状态信息和感知对象的实时需求，动态提供服务与控制行为，为对象提供透明访问方式的个性化、智能化服务。
[0022]所述外部通讯接口包括GPRS模块、以太网接口或Wifi。
[0023]所述接入网关包括无线接入网关、家庭接入网关、拨号接入网关、专线接入网关、VPN接入网关或企业接入网关。
[0024]本发明提供的技术方案带来的有益效果是:本发明提出一种基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，包括物联网终端、接入网关、云资源控制节点、能力引擎服务器、云资源平台和城市数据中心，上述各部分互相协作实现一个面向城市管理、控制与服务的系统，统一集中各行业数据与信息资源，为跨部门、跨行业建立协同处理和智能控制平台，提升城市管理水平，缓解城市交通拥挤、能源资源紧张及生态环境恶化等问题。
[0025]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种基于物联网和云计算的智慧城市信息系统不局限于实施例。
【附图说明】
[0026]图1为智慧城市信息平台；
[0027]图2为本发明智慧城市信息系统总体框架图；
[0028]图3为本发明智慧城市信息系统的网络拓扑图。
【具体实施方式】
[0029]智慧城市信息系统是一个面向城市管理、控制与服务的体系，它统一集中各行业数据与信息资源，为跨部门、跨行业建立协同处理和智能控制平台，如图1所示。对智慧城市关键能力的分析可以看到，物联网和云计算能够为构建智慧城市信息系统提供技术支撑，它们在宽带通信基础网络的支撑下构成智慧城市信息系统的信息感知端和信息处理端。一方面，物联网渗透入各行业，提供全面的城市感知和控制网络。另一方面，云计算数据中心提供面向各个物联网行业应用的集成，面向用户和终端提供整体的智慧城市应用服务平台。两者之间由普遍覆盖的宽带通信网络在平台与终端之间提供网络环境支撑。云计算构架在宽带通信网之上，物联网将主要依赖宽带通信网来实现有效延伸，通过云计算模式可以支撑具有业务一致性的物联网集约运营。
[0030]本实施例中，智慧城市信息系统的总体框架如图2所示，包括物联网感知终端、云计算数据中心、数字化平台、管理中心和应用五个层次。
[0031]具体的，普遍部署的物联网感知终端对城市系统和环境进行感知与采集，通过宽带通信网络对感知信息进行传送;在云计算数据中心对信息进行汇聚、提取和处理;在数字化平台实现行业集成的应用接口整合;通过业务管理平台实现用户、业务、数据、安全、认证、授权和计费等管理功能;最后实现各行业的应用服务。
[0032]本实施例中，应用服务包括智慧交通、智慧医疗、智慧教育、智慧社区、智慧政府及智慧环境，具体如下:
[0033](I)智慧交通
[0034]先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立一种大范围、全方位作用的、实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。智慧交通系统可以利用现有交通设施来减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率。
[0035](2)智慧医疗
[0036]通过云计算建立市民的健康信息网，让个人拥有健康档案，医疗机构共享利用健康信息。市民去医院，不必重复拍片，所有检查记录都存储在云端，各家医院都可使用，同时让医生、护士通过无线网络，方便实现病历检索、电子处方下达、多方会诊等功能，医院诊疗效率大幅度提升，直接缓解看病难、看病贵的现状，同时享受优质的医疗卫生服务。
[0037](3)智慧教育
[0038]目前大多数教育单位都有自己的一套信息系统，难免重复、闲置，云计算将从技术上实现设备的共享，尤其是优质教育资源的共享，从而为学生和市民提供开放、便捷、优质的学习环境。
[0039](4)智慧社区
[0040]可以让市民生活更和谐。智慧社区可以通过云计算获得海量存储和集中调配的能力，实现平安社区视频监控、家庭家电智能管理、楼宇消防电梯智能管理等多种智能安保和智能家庭功能，让市民出行更放心、在家更省心。
[0041 ] (5)智慧政府
[0042]通过云计算可以对政府部门IT信息系统进行整合，创新政务的服务机制，方便公众办事和企业行政审批，民众将享有公正、透明、高效的政府服务。
[0043](6)智慧环境
[0044]收集与整合节能减碳相关信息，透过数据介接技术将其它网站或平台的节能减碳相关的资源，采用云端整合运算处理及呈现，以建立符合绿色节能的内容信息共享平台，并利用云运算技术及架构，将数据及平台建置于云端虚拟化系统，同时通过信息化手段对大气、水和城市内重点污染源的信息实现自动化实时监测，实现了环境信息的智能化管理，将为城市环境污染治理提供辅助决策支持。
[0045]信息平台是智能的开放的系统，本实施例中，其网络拓扑如图3所示，以城市数据中心为核心，以物联网终端为触角，由内而外分六层。
[0046](I)城市数据中心包括网络数据中心、业务数据中心和用户数据中心，共同构成城市数据系统。各种终端、传感器和网络捕获的多种信息元数据汇集到城市数据中心，利用云计算分布式数据存储和并行计算技术支撑专家系统、机器学习和自动规划，对数据进行分析和处理，对网络、业务、终端提供协同和智能的一致性控制、服务和管理支撑，从而构建城市级的人工智能系统，使管理、控制和服务具有智能的特性。
[0047](2)云存储、云计算和云网络设备构成的云资源系统为城市信息系统提供云计算的能力，使其具有强大的计算能力与共享服务能力。其中，云交换机和云路由器是一种新型可编程、可虚拟化、自适应和智能调度与资源共享构成的精简架构，即智能交换机和智能路由器，可以支持各种协议，实现接入普适化和控制智能化。
[0048](3)能力引擎服务器提供资源和支撑能力的开放使用。其中，数据分析能力服务器基于数据检索比较计算规则，对结构化数据和非结构化数据进行计算处理，以期从海量信息中得到规律性的认识;事务处理服务器包括基于工作流的业务流程和管理流程实现过程;业务控制服务器根据预先设定的规则，对网络组织、业务控制、应用适配、服务交付等进行策略管控;智能分发能力服务器指在免打扰或无察觉的状态下，基于对象的感知状态信息、感知对象的实时需求，动态提供服务与控制行为，向对象提供透明访问方式的个性化、智能化服务。
[0049](4)云资源控制节点基于分布式架构技术，屏蔽系统内部复杂的物理和逻辑结构，实现自适应负载均衡能力、带宽汇聚能力、分布式存储能力、动态资源调度能力，实现不同业务与不同能力引擎服务器的适配，形成自动智能调度，可动态管理网络中云计算、云存储资源及各种能力引擎服务器服务需求，并考虑负载均衡、成本效益等因素，动态智能地分配最合理的服务资源给对象。具体的，所述云资源控制节点使用多层环状数据结构网络串接方式进行管理，层与层之间的环状数据结构网络为平行同步分布式网络连接，用以实现实时同步多任务网络数据处理。
[0050](5)智能接入网关将物联网终端接入云中，屏蔽不同传感器终端的差异，进行不同终端接入的智能适配，实现统一接入。由于各种终端拥有的资源不同且动态变化，需要智能接入网关层进行自动发现识别和智能适配。
[0051](6)物联网终端指感知和控制，以及应用服务获取的末端设备，广义的可包括PC、手机、传感器、云终端以及各类具有计算与通信能力的设备(如:相机、电视机、播放器、冰箱、空调、洗衣机等)。
[0052]本发明提供的技术方案带来的有益效果是:本发明提出一种基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，包括物联网终端、接入网关、云资源控制节点、能力引擎服务器、云资源平台和城市数据中心，上述各部分互相协作实现一个面向城市管理、控制与服务的系统，统一集中各行业数据与信息资源，为跨部门、跨行业建立协同处理和智能控制平台，提升城市管理水平，缓解城市交通拥挤、能源资源紧张及生态环境恶化等问题。
[0053]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，其特征在于，包括:物联网终端、接入网关、云资源控制节点、能力引擎服务器、云资源平台和城市数据中心； 所述物联网终端用于将各种外部感知数据汇集和处理;并通过外部通讯接口连接到所述接入网关； 所述接入网关用于将所述物联网终端接入所述云资源控制节点；并进行不同物联网终端接入的自动识别和智能适配； 所述云资源控制节点通过互联网与智能接入网关连接，基于分布式架构技术，使用多层环状数据结构网络串接方式动态管理网络中云资源平台及各种能力引擎服务器； 所述能力引擎服务器通过网络连接器与所述云资源控制节点连接，包括数据分析能力服务器、事务处理能力服务器、业务控制能力服务器和智能分发能力服务器，提供资源和支撑能力的开放使用； 所述云资源平台通过网络连接器与所述云资源控制节点和能力引擎服务器连接，通过无线网络与所述城市数据中心连接，包括云计算模块、云存储模块和云网络模块，用于对所述城市数据中心的数据进行分析和处理； 所述城市数据中心通过无线网络与所述云资源平台连接，包括网络数据中心、业务数据中心和用户数据中心，用于对所述物联网终端和网络捕获的多种信息元数据进行汇集，并传送给所述云资源平台处理。2.根据权利要求1所述的基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，其特征在于: 所述数据分析能力服务器、事务处理能力服务器、业务控制能力服务器和智能分发能力服务器连接于同一个网络，互相之间具备通信连接。3.根据权利要求2所述的基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，其特征在于: 所述云计算模块、云存储模块和云网络模块连接于同一个网络，互相之间具备通信连接。4.根据权利要求1所述的基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，其特征在于: 所述数据分析能力服务器使用数据检索比较的计算规则对结构化数据和非结构化数据进行计算处理； 所述事务处理能力服务器用于对基于工作流的业务流程和管理流程进行处理； 所述业务控制能力服务器根据预先设定的规则，对网络组织、业务控制、应用适配和服务交付进行策略管控； 所述智能分发能力服务器基于对象的感知状态信息和感知对象的实时需求，动态提供服务与控制行为，为对象提供透明访问方式的个性化、智能化服务。5.根据权利要求1所述的基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，其特征在于: 所述外部通讯接口包括GPRS模块、以太网接口或Wif i。6.根据权利要求1所述的基于物联网和云计算的智慧城市信息系统，其特征在于:所述接入网关包括无线接入网关、家庭接入网关、拨号接入网关、专线接入网关、VPN接入网关或企业接入网关。
【文档编号】G06Q50/26GK105825462SQ201610127047
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月7日
【发明人】庄礼鸿, 郑力新
【申请人】华侨大学