智慧城市信息系统总体设计方案

智慧城市信息系统总体设计方案第一章概述XX县智慧城管系统建设项目是围绕城市资源数字化而建设的大型工作平台。系统借助应用支撑层（GIS平台、三维地图引擎等）提供的基础服务，通过建立城市业务相关的信息系统，实现城市问题的数字化协同管理。项目实施将严格按照住建部和省厅的有关标准，进行应用软件系统与其他系统的集成，实现系统高耦合低内聚。第二章系统总体架构在详细分析项目现状和需求的基础上，提出系统的系统总体框架如下所示：统一登陆用户认证层身份认证核心业务子系统综合评价子系统协同工作子系统监管指挥子系统基础数据资源管理子系统应用维护子系统数据交换子系统监管数据无线采集子系统呼叫受理子系统地理编码子系统基于J2EE统一登陆用户认证层身份认证核心业务子系统综合评价子系统协同工作子系统监管指挥子系统基础数据资源管理子系统应用维护子系统数据交换子系统监管数据无线采集子系统呼叫受理子系统地理编码子系统基于J2EE的开放式架构信息安全体系扩展业务系统城乡环境综合治理问题数字化城市电子监察子视频监控子系统业务短信子系统图像智能分析报警子系公共服务管理子系统在建工地智慧管理子系统呼叫中心子系统全民城管子系统资源整合与共享子系统社区网格化管理子系统渣土车辆与扬尘治理子系统应用层应用支撑层GIS平台应用中间件三维地图引擎扩展接口工作引擎流其它支撑软件标准规范体系数据层业务数据库业务支撑数据库业务数据库业务支撑数据库网络与硬件层服务器系统存储备份系统服务器系统存储备份系统网络安全设备大屏系统办公设备其它各类基础设施系统采用J2EE多层次分布式开放结构体系，整个系统建立在完善的标准规范体系和信息安全体系基础上，自下而上构筑了网络和硬件层、数据层、应用支撑层、应用层、用户认证层、用户层，各层都以其下层提供的服务为基础。所有用户采用单点登录的模式，经过系统身份认证和授权后进入系统。2.1网络和硬件层网络和硬件层是系统运行的物质基础。其中系统涉及的网络包括XX智慧城管内部核心网络、政务外网、互联网、无线3G通信网、公众电话网等。系统涉及的硬件主要包括服务器与存储备份系统、呼叫中心系统、大屏幕与视频流系统、城管通、机房及监控调度中心系统等。2.2数据层数据层是系统数据存储和管理的中心，由空间数据库、业务数据库、系统运行业务支撑数据库等组成。2.3应用支撑层应用支撑层提供GIS平台、中间件、三维地图引擎等应用支撑软件。这些支撑软件为系统的开发、部署、应用提供了各项应用支撑，简化了系统实施的过程。GIS平台提供了对地理空间数据的管理、维护、操作、显示、分析和建模等一系列与空间位置相关的服务。2.4应用层应用层即XX智慧城管信息平台。平台借助应用支撑层提供的应用服务，建立城管业务所需的各个系统，实现智慧城市管理。该层主要由基础信息系统、扩展支撑系统和特色业务应用系统三部分组成。基础信息系统包括监管数据无线采集子系统、呼叫受理子系统、协同工作子系统、监督指挥子系统、综合评价子系统、地理编码子系统、应用维护子系统、基础数据资源管理子系统、数据交换子系统共9大子系统；扩展应用系统包括数字化城乡环境综合治理问题库子系统、数字化城管电子监察子系统、视频监控子系统、业务短信子系统、呼叫中心子系统、噪声监测子系统、户外广告管理子系统、在建工地智慧管理子系统、渣土车管理与扬尘治理子系统、图像智能分析报警子系统、全民城管子系统、社区网格化管理子系统共12大子系统。2.5用户认证层用户认证层提供统一登录和身份认证服务，为系统用户提供统一的系统入口，有效区分合法用户和非法用户。系统采用口令技术，对用户登录要求进行身份验证。用户在登录系统时，必须输入用户名和相应的密码，系统验证正确后方能进入。身份验证包括主机操作系统验证、网络验证、数据库验证等多种验证。系统管理员可以对不同的用户设立不同的权限，以确保系统和数据的安全。2.6用户层用户层主要包括领导，县指挥、监督中心，监督员，专业部门和社会公众等。用户层提供良好的人机交互界面和在线帮助功能。2.7标准规范体系在系统建设过程中，充分参考各种国家技术规范和行业标准，在技术上和管理上提供标准化依据，逐步形成智慧执法的信息化标准。标准规范体系是系统正常运行的重要保障，包含了两方面的含义：数据标准化和管理标准化。数据标准化是指针对空间数据及相关业务数据标准化体系的建立；管理标准化是指制定综合执法各个相关负责主体的工作规范、考核标准等以健全日常工作体系。2.8信息安全体系在系统建设过程中，充分考虑各层次的安全措施和安全技术手段，通过软硬件技术和安全管理手段以保证系统在安全稳定的环境中运行。通过机房管理、内外网隔离、数据加密、权限控制等安全机制实现对数据和信息的合法化访问。第三章系统完整性设计项目采用J2EE多层次分布式开放结构体系，整个系统建立在完善的标准规范体系和信息安全体系基础上，自下而上构筑了网络和硬件层、数据层、应用支撑层、应用层、用户认证层、用户层，各层都以其下层提供的服务为基础。所有用户采用单点登录的模式，经过系统身份认证和授权后进入系统。第四章系统先进性设计系统的整个框架设计，我司采用最新的GIS地理信息技术以及J2EE架构,使其具有先进的性能，采用了目前国际上最先进的硬件、软件以及系统设计方法，设计的系统能够完全满足实际性能需求。主要用到的先进技术如下：4・1基于UML和标准接口的平台无关性设计UML是一种软件建模语言，最大的好处就是语言的通用性、直观性，便于不同实施单位统一沟通，是大项目多协作开发单位的统一设计标准，利用UML可以建立与平台的设计模型。基于WebService等标准接口是从软件实现技术来讲的，通过统一标准的服务接口，可以实现异构平台之间的集成与对接。统一建模语言(UnifiedModelingLanguage,UML)是一种可视化的建模语言，它能让系统构造者用标准的、易于理解的方式建立起能够表达他们想象力的系统蓝图，并且提供了便于不同人之间有效地共享和交流设计结果的机制。UML作为通用的可视化建模语言，用于对软件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统制品的文档。它记录了对必须构造的系统的决定和理解，可用于对系统的理解、设计、浏览、配置、维护和信息控制。UML适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开发工具，UML是一种总结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准建模方法。UML包括概念的语义，表示法和说明，提供了静态、动态、系统环境及组织结构的模型。它可被交互的可视化建模工具所支持，这些工具提供了代码生成器和报表生成器。UML标准并没有定义一种标准的开发过程，但它适用于迭代式的开发过程。它是为支持大部分现存的面向对象开发过程而设计的。UML描述了一个系统的静态结构和动态行为。UML将系统描述为一些离散的相互作用的对象并最终为外部用户提供一定的功能的模型结构。静态结构定义了系统中的重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系。动态行为定义了对象的时间特性和对象为完成目标而相互进行通信的机制。从不同但相互联系的角度对系统建立的模型可用于不同的目的。UML还包括可将模型分解成包的结构组件，以便于软件小组将大的系统分解成易于处理的块结构，并理解和控制各个包之间的依赖关系，在复杂的开发环境中管理模型单元。它还包括用于显示系统实现和组织运行的组件。4.2通过工作流技术实现业务整合工作流思想源于企业的流程化生产方式。城市网格管理业务和工厂生产流程有着很相似的地方，整个流程可总结归纳为：案件登记f立案登记f工作派遣f任务处理f任务核查f结案f综合评价7个业务环节。利用计算机将城市管理流程确定下来，甚至将业务数据和业务资料全部都用计算机来实现自动传递，那么城市网格管理的业务管理，就可以采取工厂的生产流程一样的管理方式来进行有序的管理。在城市网格化管理业务中实际上已经有类似于工厂生产的业务过程。借信息系统将这些流程定制在数据库中，所有参与办公的人通过计算机网络共享这些流程，从而电脑就能够帮助业务人员传递业务，业务人员就能够更严格地共同遵守流程，不至于出差错。同时系统能将办公过程也记录下来，再对每一个业务都进行监控。通过工作流技术实现了各系统的协同工作。4・3基于flex技术的WebGIS业务处理和空间分析Flex是javawebcontainer或者.netserver的一个应用，根据.mxml文件（纯粹的xml描述文件和actionscript）产生相应得.swf文件，传送到客户端，由客户端的flashplayer或者shockwaveplayer解释执行，给用户以丰富的客户体验。对使用频繁，且需要地图浏览定位的操作，如接线员登记和预立案操作，提供图片引擎和Flex技术方式的地图操作界面，可大大加快地图显示速度，提高工作效率。4.4基于3g技术的数字城管信息采集体系系统采用无线通信网络承载信息采集的工作。通过3G通信网络或GSM网络等方式实现安卓、windowsmobile、塞班等系统移动终端的手机系统的移动传输。本系统利用各区监督员队伍完成数据采集工作，信息采集工具主要采用“城管通”，城市管理监督员可通过“城管通”进行问题填写、定位及附加多媒体。然后进行上报操作。由于各区选用的运营商可能不同，上报过程中，“城管通”将会根据城管通接入网络情况（如：移动、联通、电信），自动进行信息传输。而在此过程中，用户无需等待传输完成，即可进行其他操作。4.5基于web2.0技术的应用系统开发设计应用系统基于技术web2.0开发，在系统的交互性上不仅用户在发布内容过程中实现与网络服务器之间交互，而且，也实现了同一网站不同用户之间的交互，以及不同网站之间信息的交互，同时也赋予了用户更多的参与机会，用户不仅是信息的浏览者更是信息的制造者。采用web2.0技术可以实现多人的信息参与，建造了可读可写的科学信息访问体系，用户可以随时实现对系统的读写，更具交互性。4.6基于分布式应用体系开发设计B/S结构（浏览器/服务器结构）是基于Intranet的需求而出现并发展的°Intranet是应用TCP/IP协议建立的单位内部专用网络，它采用诸如TCP/IP、HTTP、SMTP和HTML等Internet技术和标准，能为单位内部交换信息提供服务。同时，它具有连接Internet的功能和防止外界入侵的安全措施。C/S结构即大家熟知的客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端运行环境的优势，将任务合理分配到Client（客户）端和Server（服务）端来实现，降低了系统的通讯开销。XX县智慧城管系统应用软件系统的开发用C/S结构B/S结构与S/C混合结合的形式进行开发建设。4.7基于二维三维一体化的数据应用设计XX县智慧城管系统采用而微软三维一体化的技术，对XX县范围内15.5平方公里的地理编码划分（规范编制、分类）、部件图册编制、部件普查（定位、确权、拍照）、网格划分（含单元网格和责任网格）、数据处理、建库、部件图册编制以及8平方公里建成区的实景三维数据采集建库。三维地图数据主要是以分辩率不低于0.6米的全彩正射影像图为依据，在标准的矢量模式下无缝叠加三维模型表现层，主要分层结构为：（另可根据需要叠加其他图层，DEM数据等）。•信息层•三维栅格图层二维栅格图层遥感卫星图层•矢量图层三维栅格图层与二维栅格图层无缝结合，点对点的位置互为统一。对于数字城管的应用最为直观，简便，可操作性能高。3DIVR（三维实景展示）是一种运用数码相机对现有场景进行多角度环视拍摄然后进行后期缝合并加载播放程序来完成的一种三维虚拟展示技术。三维实景在浏览中可以由观赏者对图像进行放大、缩小、移动、多角度观看等操作。3DIVR经过深入的编程，可实现场景中的热点链接、多场景之间虚拟漫游、雷达方位导航等功能。三维实景技术广泛应用于诸多领域网络虚拟展示。三维实景展示达到了最佳效果，有极强的临场感。“点对点”二三维统一的实景地图服务主要由三维地图数据部分及3D-IVR三维实景展示部分结合体现。三维城市地图数据有着真实的画质及逼真的光照效果，有着出色的自然景物表现力，融合城市景观的卓越效果。在应用方面展示速度快、效果好、操作简便。三维数据图层与二维数据图层能够紧密结合，做到点对点对应，是功效合一的完美结合，再加上通过3D-IVR的实景虚拟技术，三点合一点，做到二维、三维、实景三点位置结合，开创了数字城管应用的先河。三维栅格地图与二维矢量图道路数据完全匹配，完成点与点的对应，与其对应的是360度实景图。二三维统一的实景地图使“智慧XX”的建设具有更高的效率，更为丰富的表现手法，更多的信息量，更高的分析能力和准确性，更具前瞻性、科学性和及时性，并提高城市建设的时效性、城市管理的有效性、城市资源优化配置水平、城市综合实力以及城市生活质量，促进城市的可持续发展。第五章系统合理性和可靠性设计系统的的可靠性指在运行中的可靠程度，一般用平均无故障时间（MTBF）来衡量。包括整个系统的MTBF，各个子系统的MTBF等。为保证系统的可靠性，我们在建设中需要考虑如下几个方面：1、服务器系统的可靠性服务器是整个系统的核心，所有的业务处理和GIS信息处理都依赖主机进行，如果主机出现了故障，那么整个系统就瘫痪了。我们在服务器系统中使用集群技术，多台服务器进行集群部署，这样，当一台或若干台服务器出现故障时，服务器系统仍能正常运行。2、系统软件的可靠性除了服务器系统的可靠性以外，系统软件的可靠性也非常重要。系统建设采用当前业界最成熟和稳定的的中间件产品进行应用服务。整个应用架构在该中间件平台上，可以充分保证系统的可靠性。系统GIS平台目前世界上最先进、最成熟并且应用最广泛的XGIS平台。操作系统选择微软的WindowsSvrStd2008。数据库管理系统选择Oraclellg。以上产品都是目前国际上流行的并且被众多应用案例证明是成熟、可靠的系统软件产品。3、完善的数据备件和恢复机制整个应用系统的核心就是数据，数据的安全检查是最重要的。XX县智慧城管系统实施完备的数据备份策略和恢复机制，充分保障系统数据安全。4、网络的可靠性网络的可靠需要网络设备和网络链路两方面的可靠保证。系统中关键的网络链路和网络硬件都使用了高可靠性能服务器及交换机。5、系统安全保证系统的安全性设计给系统的可靠性提供了良好的保证。在系统建设过程中，充分考虑各层次的安全措施和安全技术手段，通过软硬件技术和安全管理手段以保证系统在安全稳定的环境中运行。通过机房管理、内外网隔离、数据加密、权限控制等安全机制实现对数据和信息的合法化访问。第六章系统可扩展性设计系统的可扩展性也是衡量系统是否成功的重要标志，XX县智慧城管系统是一个具有重大经济效益、社会效益的为民服务系统，需要根据时代的变化和技术的发展，不断完善和提高，保持长期的系统运行活力。因此，系统的可扩展性至关重要。为了保证系统的可扩展性，我们在建设时需主要考虑了以下几点：八\\♦在系统的体系架构设计上，基于J2EE框架进行构建，采用具有良好可扩展性的GIS平台XGIS和消息中间件，系统从体系架构上具有良好的可扩展性。服务器系统留有可扩展的CPU、RAM及存储硬盘的扩展余地；在应用服务系统的主机平台上，今后随着智慧城管区域的扩大，系统的应用服务器应可进行动态扩展，以满足日益扩展的服务和应用请求；在数据库系统上，应对并发访问和请求的用户数，留有了一定的余地，系统的用户扩展不会影响系统的应用性能。在今后的系统扩展中，还需要与其他相关的政府应用系统或其它城管相关专业业务系统进行连接和集成，我们使用平台无关的ADO.NET数据访问接口，采用标准的XML文档访问格式进行数据交换，可使用WebService接口或基于组件方式的EnterpriseServices服务进行系统应用集成。我们充分考虑了系统的可扩展性要求，使整个系统在网络、硬件、软件、数据等各个方面都具有良好的可扩展性，从而保证了系统能够满足软硬件升级和业务发展的需要。6.1网络可扩展性XX县智慧城管系统在网络及硬件配置上充分考虑了可扩展性要求，便于系统进行网络升级和硬件设备添置。网络系统在其规模、应用范围和服务内容都将随着XX县信息化建设的推进而不断扩展。网络规模的扩展：包括网络的地理分布、接入设备和用户的数量；联网设备都预留了多余的端口，能够保证接入设备和终端的可扩性。应用内容的扩展：网络将不仅仅担负数据传输的任务，网络体系设计中已经包括视频和语音服务的加入，能够承载多源的业务。网络容量的扩展：关键网络接入设备的选型都采用千兆模块，关键网络线路采用千兆光纤，能够满足终端用户的扩充和大容量数据传输。此外，网络的扩展性还表现在系统具有统一的管理平台，满足各种用户对应用的不同程度的需求，以及逐步升级的发展规划，避免系统性能的闲置和浪费，节约投资。6.2硬件可扩展性从节约投资的角度，在本项目中采用机架式服务器作为数据库服务器和应用服务器。随着应用范围的扩展和城市管理业务的增长，可以增加关键服务器（数据库服务器和应用服务器）的机器数量，以提高系统的运行效率。在存储中，预留了磁盘阵列设备的冗余接口。今后可根据实际需要，再添加一台光纤磁盘阵列作为数据存储扩展。其他网络设备的选择都可通过扩展模块对设备本身进行扩充，具有相当大的灵活性，并能提高整个系统的性能。6.3软件可扩展性系统基础支撑软件的选择，都充分考虑到系统用户增长和硬件升级等因素，选用了性能相对超前、能够跨平台的产品。XX县智慧城管系统以可扩展性为基本原则之一，系统采用开放性的系统架构和开发技术，选用主流成熟的关键技术，具有良好的平台移植性，能够适应软硬件升级的要求。系统采用集中的数据存储和统一的应用部署，在区一级搭建业务平台，城区用户都登录统一进行办公。因此，能够方便地将系统应用扩展到其他城区，不影响原有系统的正常运转。系统在开发过程中，引入了“零编码”思想，通过工作流技术，达到流程建模和动态配置的目的。对于城市管理业务流程和用户角色的变更，系统能够通过工作流定制功能方便地完成定制。6.4数据库扩展性设计系统数据库组织采用数据库群设计思路，整个智慧城管数据库可以分为空间数据库、业务数据库和运行支撑数据库三个子数据库，各个子数据库又可进一步划分为多个子数据库。这种分支式的数据库群设计使得整个数据库具有良好的可扩展性。系统具有强大的地图编辑及部件更新功能，保证了数据内容的可扩展性，系统能够方便地实现数据更新。另外，智慧城管系统中预留与XX县电子政务系统和XX市数字城管系统进行数据交换的接口，进一步增强了系统的数据可扩展性。第七章系统可维护性设计在系统可维护性上，我们在实施时主要有以下几个具体方法和策略。在系统中，我们专门设计了智慧城市管理支撑平台，作为系统管理和维护的专用支撑平台。智慧城市管理支撑平台基于国际领先的GIS平台XGIS和消息中间件进行构建。从而从根本上保证了系统具有极强的可维护性和可定制性。整个应用软件采用三层或多层的计算体系结构，对业务处理的应用逻辑进行集中控制和管理，大大减少了对系统的日常维护和调整的工作量，也实现了瘦客户/胖服务器的应用处理模式，该体系结构带来的不仅仅是维护工作的减少，而且在一定程度上提高了系统应用处理能和系