智慧城管綜合監(jiān)管平臺建設關鍵技術研究
——以東營市智慧城管系統(tǒng)為例

王磊，陶為翔,巴樂，王敏

（1.東營市數(shù)字化城市管理綜合服務中心；2.正元地理信息集團股份有限公司）

1 引言

隨著城市高速發(fā)展，城市內澇、環(huán)境污染等城市病不斷出現(xiàn)，加強城市綜合管理能力建設已成為城市管理部門的重要工作。如何通過整合分析城市運行大數(shù)據(jù)，提高城市運行安全與質量水平已成為城市管理領域的研究重點[1]。2004年以來，全國推廣應用的數(shù)字城管模式有效解決了市容環(huán)境、街面秩序等城市管理問題[2]。但是，隨著城市精細化、科學化管理標準的不斷提高，數(shù)字城管發(fā)現(xiàn)問題的局限性日益顯現(xiàn)。2015年12月，中央出臺的《關于深入推進城市執(zhí)法體制改革改進城市管理工作的指導意見》（中發(fā)[2015]37號）中要求：加快數(shù)字化城市管理向智慧化升級，實現(xiàn)感知、分析、服務、指揮、監(jiān)察“五位一體”，將數(shù)字城管升級為智慧城管，研發(fā)智慧城管綜合監(jiān)管平臺已經成為提升城市管理工作的迫切需要。另外，隨著智慧城市建設的深入發(fā)展，智慧城管綜合監(jiān)管平臺可以作為智慧城市基礎運行平臺，能夠全面提高城市科學化管理水平[3]。

2 智慧城管綜合監(jiān)管平臺研究

2.1 研究目標

基于物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術，結合數(shù)字城管指揮調度平臺，研究開發(fā)“1+9”型智慧城管綜合監(jiān)管平臺及關鍵技術體系，即研發(fā)由1個城市級綜合監(jiān)管平臺，9個行業(yè)級生產監(jiān)管平臺組成的城市綜合管理服務平臺，監(jiān)管行業(yè)包括市政排水、供水、防汛、園林、環(huán)衛(wèi)、燃氣、供熱、照明、城管執(zhí)法等，實現(xiàn)住房和城鄉(xiāng)建設領域行業(yè)監(jiān)管全覆蓋，具備城市智慧化綜合管理服務能力。

2.2 綜合監(jiān)管平臺邏輯架構

智慧城管綜合監(jiān)管平臺邏輯架構由云設施層、接入層、數(shù)據(jù)層、服務層、應用層等五層組成（見圖1）。云設施層提供系統(tǒng)運行所需的節(jié)點主機、云存儲、網絡等硬件，以及將這些硬件整合成一套完整的云計算環(huán)境所需的配套軟件；接入層實現(xiàn)物聯(lián)網傳感器的適配、安全接入和身份認證，并通過對數(shù)據(jù)的協(xié)議解析、轉換和提取，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸；數(shù)據(jù)層將各類數(shù)據(jù)組織和存儲，實現(xiàn)資源按需分配，為應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐；服務層通過數(shù)據(jù)交換手段和數(shù)據(jù)接口，以數(shù)據(jù)中心為基礎，對外提供數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)交換、分析、存儲服務；應用層建立智慧城管綜合監(jiān)管平臺應用，為實現(xiàn)城市管理的科學化管理提供技術支持。

3 智慧城管綜合監(jiān)管平臺建設關鍵技術

3.1 智慧城管綜合監(jiān)管時空云平臺構建技術

依托東營市政務云平臺強大的數(shù)據(jù)計算和存儲功能，采用GIS系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理平臺，以城市基礎地理信息要素為基礎，統(tǒng)一整合城市部件設施信息、城市運行監(jiān)測動態(tài)信息、城市管理執(zhí)法信息，采用可視化、動態(tài)化模式，實現(xiàn)城市管理綜合信息“一張圖”展示功能。時空云平臺采用 Hadoop 和 PostgreSQL的混合數(shù)據(jù)架構和基于微服務的技術架構實現(xiàn)，運用大數(shù)據(jù)分析功能，時空多維度綜合分析各類別數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)城市管理質量綜合考評、城市運行狀態(tài)綜合評估、城市運行態(tài)勢科學預測等智慧化綜合監(jiān)管功能。

3.2 基于全業(yè)務過程偵測的行業(yè)運行智能化監(jiān)管技術

依據(jù)行業(yè)業(yè)務生產運行過程，采用多種數(shù)據(jù)傳感器實時采集運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)行業(yè)運行全過程智能感知。在系統(tǒng)后臺中常駐報警服務，若監(jiān)測值超過設定的閾值，報警服務會將報警數(shù)據(jù)第一時間推送至智慧城管平臺，提升城市安全管理服務水平。以城市防汛預警系統(tǒng)為例，通過建設雨量監(jiān)測站、地面積水監(jiān)測站、泵站運行自動化監(jiān)測等監(jiān)測終端，實現(xiàn)雨情+水情+澇情的防汛處置全過程監(jiān)管,提升防汛應急能力[4]。

3.3 多層異構分布式城市綜合監(jiān)測物聯(lián)網信息對接共享機制

城市綜合監(jiān)測物聯(lián)網系統(tǒng)是智慧城管綜合監(jiān)管平臺底層數(shù)據(jù)采集核心。平臺涉及市政九個行業(yè)，采集數(shù)據(jù)類型、格式、單位繁多，監(jiān)測點空間分布復雜，在整個城市區(qū)域物聯(lián)網監(jiān)測集群呈現(xiàn)多層、異構、分布式的特征。本研究開發(fā)了統(tǒng)一的城市物聯(lián)網監(jiān)管平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)設備屬性、傳感器、監(jiān)測站點、監(jiān)測項配置等統(tǒng)一管理。各類采集到的城市運行數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一規(guī)定的數(shù)據(jù)編號、識別格式、存儲類型進行管理，實現(xiàn)綜合信息融合分析，城市綜合監(jiān)測物聯(lián)網信息科學管理。

3.4 城市綜合管理信息安全防護機制及實現(xiàn)技術

城市綜合管理信息安全防護機制包括監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸過程安全防護、服務器安全防護兩部分。

①研究建立了一套監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸過程的安全防護機制。在前端傳感器數(shù)據(jù)采集后，通過數(shù)據(jù)加密再進行傳輸，傳輸通信網絡建立了認證型安全保障機制，服務器接收數(shù)據(jù)后經數(shù)據(jù)解密再進行存儲及后續(xù)應用。

圖1 智慧城管綜合監(jiān)管平臺邏輯架構

②研究建立完善的服務器安全防護體系。通過設置數(shù)據(jù)庫審計、網絡入侵防御、軟硬件防火墻等安全防護設備，形成功能完善服務器端安全防護體系。

4 智慧城管綜合監(jiān)管體系研究

研究形成了“五位一體”型智慧城管綜合監(jiān)管體系，即城市級綜合監(jiān)管平臺作為面向政府的城市管理綜合服務平臺，實現(xiàn)城市運行綜合監(jiān)管。行業(yè)級生產監(jiān)管平臺作為面向行業(yè)的生產調度平臺，并建立了“平急融合”建設運行機制。常態(tài)下（平時），智慧城管綜合監(jiān)管平臺通過抓取行業(yè)級生產監(jiān)管平臺運行數(shù)據(jù)和數(shù)字城管網格化管理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)城市管理質量綜合考評和城市運行態(tài)勢綜合分析。非常態(tài)下（緊急），智慧城管綜合監(jiān)管平臺通過行業(yè)級生產監(jiān)管平臺發(fā)現(xiàn)的城市運行警情，第一時間由數(shù)字城管指揮調度系統(tǒng)迅速派遣至相關責任單位進行處置，形成城市全時空監(jiān)管、全維度處置的綜合管理服務體系，從而實現(xiàn)感知、分析、服務、指揮、監(jiān)察“五位一體”（見圖2）。

5 東營市智慧城管綜合監(jiān)管平臺應用

5.1 系統(tǒng)運行界面

圖2 智慧城管“五位一體”綜合監(jiān)管體系

東營市智慧城管綜合監(jiān)管平臺運行主界面采用灰度模型技術，將城市管理區(qū)域建筑物、道路、河流、湖泊等進行三維建模，搭建綜合監(jiān)管基礎數(shù)據(jù)平臺，并在三維城市地圖上標注重點監(jiān)測的基礎設施興趣點，如圖3所示。界面左側集成接入數(shù)字城管平臺城管案件實時運行數(shù)據(jù)，集中展示當日案件數(shù)、案件處置數(shù)、處置率、按時處置率及歷史累計案件總數(shù)等信息，并以餅狀圖形式展示案件類型占比，全面表征城市運行態(tài)勢；界面右側集成接入物聯(lián)網監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用分行業(yè)滾動展示做法，報警監(jiān)測數(shù)據(jù)將置頂顯示，并與三維地圖中高亮標識點實時對應，全面感知城市基礎設施運行狀況。界面底部分行業(yè)展示各類關鍵設施運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如城市防汛板塊能夠綜合展示雨量監(jiān)測站、排水泵站、積水監(jiān)測點、井蓋狀態(tài)等實時運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計情況，全天候監(jiān)測城市運行狀況。

5.2 系統(tǒng)應用

東營市智慧城管綜合監(jiān)管平臺現(xiàn)已投入運行，與東營市數(shù)字城管系統(tǒng)及防汛、園林、環(huán)衛(wèi)等三個行業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)初步形成了智慧城管綜合監(jiān)管體系，實現(xiàn)了城市運行信息的共享與互聯(lián)，實現(xiàn)了城市海量運行數(shù)據(jù)的高效融合、分析與發(fā)布，為城市管理人員科學決策、快速處置提供了強有力的技術支撐。特別是在2019年“利奇馬”臺風期間，東營市智慧城管綜合監(jiān)管平臺在迎汛、抗臺、救災各階段經受了實戰(zhàn)的考驗，發(fā)揮了重要作用。

圖3 智慧城管綜合監(jiān)管平臺運行界面

6 結語

智慧城管綜合監(jiān)管平臺是對數(shù)字城管平臺功能的智慧化升級，構建了感知、分析、服務、指揮、監(jiān)察“五位一體”型的城市管理綜合監(jiān)管體系。平臺能夠實現(xiàn)城市基礎設施信息與運行狀態(tài)信息的共享與互聯(lián)，實現(xiàn)城市基礎設施全面感知、城市運行狀況全天候監(jiān)測、城市運行態(tài)勢綜合分析，提升城市安全運行水平，提高市政公用服務質量。研究成果通過在東營市城市管理工作中的示范應用，為城市綜合管理服務平臺建設提供模板，具有良好的推廣應用前景。智慧城管綜合監(jiān)管平臺具有良好的拓展性，可作為智慧城市基礎運行平臺，進一步整合人口、交通、能源、環(huán)境、應急等監(jiān)管信息，搭建更為完善、功能更加強大的城市綜合管理服務平臺。