關于智慧城市標準體系的層級架構研究

[摘 要] 為了解決智慧城市標準化建設的問題，提出了智慧城市標準體系的框架，通過歸納智慧城市標準化建設的成果及問題，分析了智慧城市標準體系的層級架構，包括總體標準、基礎標準、應用標準等方面。合理的標準體系有助于智慧城市的建設發展。

[關鍵詞] 智慧城市； 標準體系； 層級架構

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 07. 059

[中圖分類號] D630 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）07- 0093- 04

伴隨新一代信息與通信技術的發展，世界各國的城市信息化建設步入了智能、感知階段，“智慧城市”建設方興未艾。2010年，IBM公司首先提出智慧城市（Smart City）概念，之后各國政府開始提出智慧城市戰略。國外學者對智慧城市的內涵、特征、技術等方面的研究很多，如G C Lazaroiu[1]，Junghoon Lee Robert Phaal[2]等，提出了智慧城市的發展模型。國內學者致力于探索中國智慧城市的建設模式，專門研究智慧城市標準體系方面的有袁媛[3]、顏鷹[4]等，提出了智慧城市標準體系建設的必要性與構建方向。

目前，我國各地區智慧城市建設急需標準體系指導，政府多次公開呼吁智慧城市建設需以標準化作為規范。為了避免各省市智慧城市建設一哄而起，標準不統一、自成一體，本文提出智慧城市標準體系模型構建的具體架構，試圖為智慧城市標準化工作起到促進作用。

1 智慧城市標準化建設的成果及問題

我國智慧城市建設經過3年的探索與實踐，通過試點工程獲得了初步經驗，在標準化建設及其相關領域取得了一些成果：

2009年，國家標準化管理委員會批準住建部在京成立“全國智能建筑及居住區數字化標準化技術委員會（簡稱‘智標委’）”，開始智能建筑物數字化系統領域國家標準的制定工作。

2012年，全國信息技術標準化技術委員會SOA標準工作組實施SOA標準在智慧城市典型項目應用試點，提出編寫《智慧城市SOA標準項目指南》。

2012年，全國智標委啟動智慧城市標準體系研究工作，確定了《智慧城市體系架構》與《智慧城市標準體系框架》，發布《中國智慧城市標準體系研究報告》。

我國在智慧城市建設的初始階段十分注重標準化建設工作，但仍然存在著諸多問題，如信息孤島、標準未統一等。很多城市進行智慧城市建設過程中，教育、醫療、交通等部門信息化系統自成體系，在功能、業務流程等方面互不相聯，各部門擁有獨立的數據庫、操作系統、應用軟件和用戶界面。各應用領域之間缺少統一標準，不同的業務部門之間無法進行信息共享與業務集成，存在著信息孤島。2013年，住建部公布的90個首批國家智慧城市試點城市，都提出了各自的智慧城市建設方案，但缺少行業標準、建設標準、評價標準，也缺少物聯網、云計算等技術標準。各地的智慧城市建設水平參差不齊，影響整個國家的智慧城市建設水平。智慧城市標準化研究的目標，是針對我國智慧城市發展和目前存在的問題，進行統一規范，避免信息孤島、條塊分割的低水平重復建設，促進技術、業務、監管的融合協同，為服務支持提供保障。

智慧城市建設亟需標準化建設的指引。智慧城市標準化的含義是指，在智慧城市的規劃建設、基礎設施、民生服務、產業發展、環境和治理、智慧人群等多個領域，廣泛運用標準化的技術和服務手段，以提高管理的規范性和科學性，培育產業的核心競爭力，高效地實現智慧城市高水平建設、全方位發展的目標，包括技術標準化、行業應用標準化和服務標準化3個層面[4]。構建智慧城市標準體系模型，加強智慧城市標準體系的研究，促進國家權威機構盡快出臺統一的智慧城市標準體系并予以實施。

2 智慧城市標準體系的層級架構

智慧城市的標準體系應該根據智慧城市的技術內容設立，按照目前行業內普遍認可的技術要求，智慧城市的技術體系自下而上由感知控制層、網絡傳輸層、數據層、服務支撐層、應用層以及安全管理和評估體系構成（見圖1）。全國智標委開展智慧城市標準體系研究，提出了智慧城市標準體系，包括總體標準、感知控制層標準、網絡傳輸層標準、數據層標準、服務支撐層標準、應用層標準、安全標準和管理標準[5]。我們結合智慧城市的技術體系，對智標委提出的智慧城市標準體系進行歸納和補充，構建出智慧城市標準體系模型①（見圖2）。智慧城市標準體系模型包括總體標準、基礎標準、應用標準、安全標準、管理標準和評估標準5個層級，內容如下。

2.1 總體標準

智慧城市建設的標準化必須與智慧城市建設的實際相結合，尤其要根據各個城市不同的發展模式與優勢領域細分智慧城市建設的具體內容，有針對性地開展標準化工作[6]。

智慧城市標準應用體系應遵循4個原則：建立層次化的標準體系結構；充分吸收和利用現有標準，盡可能采用國際標準；優先制定急需標準；具有前瞻性和延續性。

政府先行主導，注重頂層設計，制訂整體規劃。各地區、部門借鑒國外智慧城市建設的先進經驗，結合我國實際情況，統一思想，在基礎設施建設包括網絡通信設施、智慧城市系統及物聯網軟硬件指標等方面達成一致，保證各地區、部門之間在智能化建設中的協同合作。采用先行后續的進程，后續階段的標準必然建立在已有的標準之上，將技術的延續性和前瞻性擺在突出的位置[6]，從動態上把握標準化的建設規劃。政府在市級層面進行統籌，成立由智慧城市建設工作領導小組辦公室與各行業協會聯合組建的標準化工作小組，規劃戰略、指導協調，解決智慧城市標準化工作中碰到的難點問題。做到長遠規劃，從宏觀上看待智慧城市的標準化建設。

2.2 基礎標準

基礎標準是智慧城市系統建設最基礎的技術標準，主要包括感知控制層標準（A）、網絡傳輸層標準（B）、數據層標準（C）、服務支撐層標準（D）。

2.2.1 感知控制層標準（A）

設備技術平臺（A1），是開展各項工作的先決條件，搭建高標準又符合我國國情的設備技術平臺，主要包括泛在傳感網、RFID、SOC、匯聚設備、采集設備、內容安全獲取設備等，建立信息采集應用的智能傳感器與RFID技術標準，注意軟硬件設備的兼容性和可操作性。

感知技術標準化（A2），主要針對目前我國現有的智能感知技術提出的標準化要求，對其性能和適用環境作出明示，體現技術的前瞻性和適應性，達到一系列國際通用標準。

智慧城市感知系統標準化（A3），是城市管理與發展各項工作的環境探測、協同處理的智能化系統建設，包括環境與突變檢測感知、智慧城市立體感知網、空間信息感知獲取系統、城市基礎設施感知系統、航拍建模系統和車載感知網絡等，對系統的建模制定明確的識別和互聯標準，能夠實現融合協同。

2.2.2 網絡傳輸層標準B

通信技術標準（B1），是指新一代互聯網傳輸介質與傳輸方式的技術更新，包括寬帶聚合網、HSDPA與無線寬帶網、光網絡、IPV6、4G通信、寬帶超寬帶通信和三網融合，目前，我國網絡通信實行國際ETSI和3GPP標準，不同地區和城市的網絡傳輸方式亦不盡相同，應根據實際情況和發展水平，對新一代通信技術達成共識，以便更好地實現網絡互聯。

專網技術標準（B2），主要是針對異種網絡平臺實現信息交換和通信的技術，不同介質之間通過傳感設備，實現任何物品與互聯網相連，進行數據傳遞和信息交換，如物聯網技術、WSN網絡技術、社會網絡、新一代互聯網技術、新型網絡體系和機制等。物聯網以國際ISO 18000安全標準和局域網IEEE 802傳輸協議標準作為規范，WSN無線傳感網有Zigbee、ISA100標準等。IPV6數據報文和幀頭壓縮規范6Lowpan協議標準以其優質特點，成為該領域廣泛應用的標準。我國應建立統一規范的網絡標準體系，設定各項技術適當的參數配置，加快進入物聯網時代。

傳輸控制技術標準（B3），主要針對數據在傳輸過程中應采用的格式及遵循的轉換控制標準，包括實時接入技術、多源匯聚技術、可信可控可管網絡技術、網絡與信息安全技術等。因特網上采用TCP/IP協議標準，RTCP實時傳輸控制協議標準等，控制技術標準支持多種設備控制協議的轉換，進行網絡傳輸協議、控制協議、設備地址的轉換。

面向智慧城市傳輸控制技術標準（B4），是面向智慧城市各種設備系統開發的傳輸控制技術標準，包括面向智慧城市的無線寬帶新技術與產品、面向智慧網絡傳輸的應用基礎技術、面向專用智慧網絡系統傳輸的控制技術等。智慧城市無線寬帶、網絡傳輸、專網傳輸協議的兼容與支持要求傳輸控制技術標準規范統一，以實現各種感知設備、信息傳輸的互聯暢通。

2.2.3 數據層標準C

數據活化標準（C1），是將隔離的數據整合，恢復數據之間的關聯，突破數據利用的局限性，包括數據描述與認知、數據維護與管理、數據關聯和生長、活化數據安全與隱私保護等，建立數據的識別、關聯等標準，實現動態的、整合的數據共享與交換。

數據處理技術標準（C2），是對數據進行分析和加工的技術過程，包括海量數據存儲、城市數據挖掘、海量數據清洗、關聯數據動態建模、數據進化理論等。各領域的符號、圖表、標記不同，統一標準能夠實現數據傳輸。國際標準化組織采用OSI標準等，對各種原始數據的分析、整理、計算和編輯等進行標準化、系統化處理。建立可靠的、準確的、穩定的標準，適用海量的數據處理技術。

2.2.4 服務支撐層標準D

通用技術標準（D1），主要實現信息和業務的處理，采用面向服務等技術提供跨領域、通用的基礎服務，包括SOA、云平臺、智能搜索引擎、可視化與仿真技術、虛擬現實增強現實技術、個性化智能門戶技術等。目前，我國對于支撐技術的開發遠遠不夠，但是，基于軟硬件平臺和上層應用層中間件技術達成一致標準是必要的。

專用技術標準（D2），主要是針對智慧城市專用領域，對與業務相關的應用軟件提供支撐的軟件系統平臺，包括時空信息實時接入與動態管理、運行管理的數據分析與支撐平臺、動態運行數據呈現與服務、空天地融合的智慧城市信息共享、多維協同服務平臺、以人為中心的智慧城市公共服務、網絡監管工具與平臺、面向業務數據集成和聚類服務、多層多維智能決策平臺等。開發智慧城市專用領域的支撐技術標準，形成系統、平臺之間的互聯、協同，對標準化領域提出了更高的要求。

2.3 應用標準

應用標準是智慧城市行業應用平臺的技術標準，要求統一規范性和行業特點相結合，包括應用服務層標準和行業應用層標準。

（1） 應用服務層標準。支持業務軟件的服務平臺，集中了系統的業務邏輯處理，包括行業內務共享平臺、跨行業共享服務平臺、綜合環境評估與突變預警平臺、應急聯防服務平臺、公共安全服務平臺、視頻監視網的共享感知與服務平臺、智能交互平臺、現代信息服務平臺、社會組織生態與治理服務平臺等。開發具有自主知識產權的軟件產品，設立靈活的、可重用的、可升級的、可維護的服務平臺，明確標準能夠促進軟件平臺之間互聯互通，資源共享。

（2） 行業應用層標準。針對智慧城市具體業務設計，用戶直接進行操作的軟件，包括智慧政務、智慧交通、智慧能源、智慧醫療、智慧教育、智慧社保等。在軟件配置上以需求為導向，不盲目求大求新，力求達到最優性能、價格比。在研究開發應用系統模塊時應形成共識，在面向對象的可行性及易操作性方面能夠形成一致共識[6]。智慧醫療使用HL7衛生信息交換標準，智能電網有IEC-SG3標準和IEEE-P2030指南。通過通用標準，建立快捷、共享、安全、互聯的智慧城市業務系統，最好形成自主知識產權。

2.4 安全標準

安全標準是維護智慧城市系統運營的安全技術標準，包括網絡與信息安全技術標準和安全管理標準。

（1） 網絡與信息安全技術標準。應是一項最低標準，確保系統的安全性，包括安全參考架構和技術要求、數據加解密、安全傳輸、身份認證、網絡身份管理、信息標識等。2012年10月，全國信息安全標準化技術委員會組織制定、國家標準化管理委員會審查批準發布的GB/T 25068.1-2012《信息技術 安全技術 IT網絡安全 第1部分：網絡安全管理》等14信息安全國家標準正式實施，我國自主知識產權的安全技術標準，能夠對網絡安全提供有力保障。

（2） 網絡與信息安全管理標準。智慧城市標準化建設中非常重要的一項安全問題，就是安全管理本身的標準建設，包括安全管理制度、安全管理機構、人員管理、系統建設管理、系統運維管理等。目前，國際上通行的ISO 27001信息安全管理體系標準應用最廣泛、最典型，適用于各種性質、規模的組織，2008年，已轉換成國內標準GB/T 22080正式實施，為系統提供全方位安全保障。

2.5 管理標準

智慧城市管理標準是維護智慧城市高效運行的各項管理指標。智慧城市的醫療、交通等業務互聯、互通，形成扁平化網狀結構城市系統，要求行政管理方式從自上而下的單向行為轉變為政府、組織與個人相互合作的多元治理。智慧城市建設應該使各機構趨于扁平化，減少管理層次，調整分工體系，建立新型的城市服務模式。在管理標準方面主要分為：智慧城市內容與運行方式標準、業務流程標準、人才培養標準等。

智慧城市服務內容及運作方式涉及系統工作任務在智慧城市網絡環境上的運行，要求智慧城市系統能夠流暢完成業務工作及其程序，在具體細節上做到分工明確，權責分明，落實到位，程序合法，必須有明確清晰的標準規范各項內容的協作、連接與操作等。智慧城市的醫療、交通、社保等系列業務流程既相對獨立又相互關聯，對業務母系統和子系統進行嚴格的設計規劃，設立統一標準，通過簡化、重組、整合業務流程，創新、優化管理程序。為適應智慧城市建設需求，對專兼職從事智慧城市建設人員的培養要求也要有其標準。政府公務員，智慧城市醫療、交通等其他業務部門的從業人員，都要進行培訓提高，既懂得行政管理方面的知識，還要掌握新一代信息與通信技術等智慧城市建設過程中必要的技術。

2.6 評估標準

評估標準是衡量智慧城市效益的指標體系。2013年，中國智慧城市年會提出包括智慧準備、智慧管理、智慧服務3個維度的評估指標體系，基本涵蓋了智慧城市的整體框架。智慧準備類包含互聯網平均速率、智能手機擁有率等18個指標，智慧管理類包含行政審批效率、行政執法監管效能等20余個指標，智慧服務類包含教育服務、社保服務等11個指標。

智慧城市評估標準要遵循科學性、綜合性、可靠性、可比性和前瞻性的原則，指標體系從智慧設施、智慧應用、智慧產業和智慧保障等方面進行全面衡量，在具體指標上要量化指標，包括數量指標和質量指標[6]。評估標準體系重在“以評促建”，有效指導智慧城市的實施，使智慧城市朝著健康的方向發展。

3 結 語

隨著智慧城市建設步伐的加快，全國各地區對智慧城市標準體系的需求越來越迫切。本文構建智慧城市標準體系模型，從頂層設計的總體標準，逐層推進，包括基礎標準、應用標準、安全標準、管理標準和評估標準，完善了智慧城市標準體系具體的建設框架。為了防范智慧城市建設一哄而上、低水平重復建設的風險，避免各地政府提出智慧城市建設方案的標準不一致，建立統一規劃、明確指標標準、制定完善相關的法律法規、培養專業人才，是智慧城市建設工程的重中之重。基于全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯、智能融合的應用，智慧城市將有利于創新制度環境和社會管理，塑造城市的公共價值[9]，強化全民的電子參與[8]，促進知識社會環境下城市的可持續發展。在新一代物聯網和云計算等信息技術的推動下，以標準化技術助推智慧城市的生態建設，做好智慧城市標準體系工作，細化指標體系，規范引導智慧城市設計與施工，逐步提升標準體系的成熟度，促進智慧城市的可持續創新與良性發展。

主要參考文獻

[1] G C Lazaroiu，M Roscia. Definition Methodology for the Smart Cities Model[J]. Energy，2012，47（1）：326-332.

[2] JungHoon Lee，Robert Phaal，Sang-Ho Lee. An Integrated Service-Device-Technology Roadmap for Smart City Development[J]. Technological Forecasting and Social Change，2013，80（2）：286-306.

[3] 袁媛，王潮陽，董建. 搭建我國智慧城市標準體系[J]. 信息技術與標準化，2013（1）：27.

[4] 顏鷹，劉璇. 智慧城市標準化建設的創新策略[J]. 中國標準化，2013（2）：81-83.

[5] 金真. 標準化推動智慧城市前行[N]. 中國建設報，2012-12-13（4）.

[6] 鐘國文，陳艷紅. 論我國電子政務標準化體系模型的構建[J]. 中國管理信息化，2005（9）：40-43.

[7] 宋剛，鄔倫. 創新2.0 視野下的智慧城市[J]. 城市發展研究，2012（9）：53-60.

[8] 蘇曄，韓劍鋒. 電子參與研究：基于政策決策過程的模式構建[J]. 情報雜志，2012（11）：190-194.