城市大腦基礎數據支撐平臺的關鍵技術研究

駱正茂，邵佳靚，黃家麒

（浙江安防職業技術學院，浙江 溫州 325016）

0 引言

城市大腦系統不只是各個政務系統的簡單集成,根據整體智治和高效協同思想,政府部門在設計城市大腦系統時首先要從整體的角度來做頂層設計,功能上要求統一規劃、數據及傳輸接口要統一設計,由于城市大腦系統龐大,實施過程中需分期。 為了實現事務處理的高效協同,在設計城市大腦系統時,要打破各子系統間數據傳輸的壁壘,實現數據集成、安全共享、集約建設,對數據的采集和處理要設計統一表單、統一路由,讓人與人、人與系統、系統與系統間更有效的協同辦事,達到城市運行的“智慧”狀態。

1 城市大腦系統總體架構

城市大腦系統架構共分為四層,分別是基礎設施、基礎數據支撐、數據中臺及數據駕駛艙和大聯控中心。基礎設施平臺包括計算安全池和移動互網、城市感知系統和城市連接系統構成。 其中,計算安全池是由可信服務器集群、虛擬化軟件和計算池可信管控軟件組成,池化管理服務器集群的CPU、內存、硬盤等計算資源要求提供具有可信免疫能力的虛擬可信服務［1-2］。數據中臺為各種業務邏輯模塊提供數據服務,數據駕駛艙和大聯控中心為用戶提供操作界面。 城市大腦的核心基礎是基礎數據支撐平臺,該平臺包括數據集成平臺和數據資源管理平臺。 基礎數據支撐平臺為上層的數據中臺［3］和數據駕駛艙提供多元化的數據支持。

2 數據集成平臺關鍵技術

數據集成平臺主要從相關數據的傳輸、交換、格式轉換方面實現數據資源整合和安全共享,核心功能是數據交換和數據共享。 數據交換平臺通過基礎數據支撐將各個參加節點部門的業務數據匯總到數據中心,實現異構系統的數據采集、可靠信息傳輸、共享數據管理、業務數據交換等功能。

2.1 共享數據推送交換技術

2.1.1 共享數據推送交換模型

共享數據推送交換技術采用前置機加靜態直報方式實現數據共享,該數據共享模型如圖1 所示。 在每個業務系統設置一個前置交換節點,數據交換網關(靜態直報平臺)將各前置交換節點相連,從而實現跨委辦局間的數據共享。 以民政、公安、衛計及人社幾個部門數據交換為例,共享數據靜態直報可打通幾個業務系統,實現各政府部門間的數據交換共享。 數據交換平臺模型如圖1 所示。

圖1 數據交換平臺模型

2.1.2 共享數據推送交換模式設計

根據上述思想,設計的新數據交換平臺的架構如圖2 所示。 平臺分為提供方業務節點、中心交換節點和使用方交換節點。 提供方業務節點能過前置機與提供方的業務系統交換橋接相連,將業務庫中的數據抽取到交換庫中進行存放,通過數據庫接口實現數據自動抽取。 另外,前置機還提供手動管理模式,通過文件接口實現交換文件導入交換庫［4］。

圖2 共享推送數據交換模式設計

使用方業務系統通過交換橋接與使用方的前置機相連,通過文件接口或數據庫接口實現數據的抽取。提供方交換節點的前置機與使用方交換節點的前置機通過中心交換節點實現點對點的數據交換。 其中,提供方交換節點的前置機提供交換接口與中心交換節點的采集服務連接,通過數據連接、消息中間件或Web 服務接口實現持久層的數據交換服務,最終實現數據采集服務。 使用方交換節點通過本身的交換接口與中心交換節點的分發服務相連,通過數據連接、消息中間件或Web 服務接口實現持久層的數據交換服務,最終實現數據分發服務［5］。

這種數據資源交換體系總體框架還應包括信息庫系統、基礎數據支撐及應用服務。 信息庫系統代表參與交換各部門的實際業務,業務庫是各部門的實際業務數據庫。 交換平臺包括各部門的前置機上的交換橋接子系統和交換信息庫、信息交換總線以及交換管理子系統。 各交換節點還要提供交換庫來存儲交換信息、清洗比對整合、基礎信息和元數據信息存儲,用于支持上層應用。 應用服務層主要依賴信息資源層的數據對外提供各種應用服務。 這種共享數據推送交換技術從數據提供、數據采集、點對點交換、數據分發和數據獲取5 個方面實現各類政務系統的數據集成閉環管理,為上層的業務邏輯層提供數據服務。

2.2 共享推送共享數據推送交換在數據采集上的應用

2.2.1 交換前置機設計

交換前置機系統由操作系統、前置交換共享庫、應用適配器和橋接系統構成。 部門交換前置機的操作系統采用Windows Server 或CentOS 系統。 部門交換前置機安裝MySQL 數據庫作為部門前置交換信息庫。 部門前置交換信息庫,即為部門業務信息采集庫,通過橋接系統將部門信息導入部門業務信息采集庫。 應用適配器系統負責自動從部門前置交換信息庫提取數據發送到信息交換總線,同時,從信息交換總線上獲取信息并存儲到部門交換信息庫。 部門交換前置機上的橋接系統,實現部門業務信息庫與部門交換信息庫之間的信息交換橋接功能。

交換前置機采用適配器技術接入到交換傳輸系統,須支持HTTP 協議安全加密傳輸。 另外,交換前置機要提供圖形化的交換服務配置工具,配置、測試、部署交換服務,支持多個交換服務并發運行,管理與監控接口,支持遠程管理功能。

2.2.2 分布式前置交換式采集

對于信息化建設水平高,業務系統及業務信息庫完善的部門,安裝交換前置機,將交換平臺與部門業務系統隔離開來,保證部門業務系統與業務數據庫的獨立性,同時保證部門業務網絡、業務系統的安全。 交換前置機上安裝部門前置交換信息庫,保存部門對外交換共享的數據和從交換平臺接收的數據。 部門業務應用數據庫與前置交換數據庫之間通過信息交換橋接實現交換信息的實時同步。

2.2.3 人工上傳集中式交換采集

對于信息化建設基礎相對較差,業務信息系統建設不完善的部門,采用人工上傳/下載的方式實現集中式交換。 發送數據時,利用信息交換交換中心的數據上傳網站,部門將需要交換的信息以XML、文本文件、EXCEL 文件形式上傳到交換中心,交換中心配置的適配器將上傳的數據發送到信息交換平臺,并經信息平臺發送到相應部門。 接收數據時,由交換平臺負責生成數據交換文件保存到指定的目錄,部門通過數據上傳網站下載所需數據文件。

3 數據資源管理平臺關鍵技術

城市大腦數據來源復雜,用戶量大,為了提高數據資源的管理效率,需要對已有的基礎信息資源和共享信息資源進行梳理、編目,在此基礎上進行數據目錄開放、發布,供各政府部門檢索、瀏覽、交換,最終實現數據資源的共享［5］。

3.1 數據資源管理平臺設計

數據資源管理系統分為用戶、目錄服務中心和政務系統。 目錄服務中心分為目錄服務系統和目錄管理系統,相關數據存儲在目錄內容服務信息庫和目錄內容管理信息庫。 各政務系統分為共享區和業務區,其中共享區劃分為編目系統和共享信息服務系統,數據分別存放在部門目錄內容信息庫和部門共享信息庫中,這些目錄信息是從部門業務信息系統中進行提取。最終通過數據集成共享技術向目錄服務中心提供編目數據。

3.2 數據資源目錄管理工作流程

數據資源目錄管理用戶分為局委辦用戶和公眾用戶。 考慮到數據安全及應用的合理性,其他機關單位在使用數據目錄前,需要在平臺上做申請,后臺需要走領導審批流程。 審核授權后,后臺實現接口訪問管控,如控制頻率限制、提供自動化的巡檢、通知機制確保平臺數據對接的正常運行。

3.3 編目系統的編碼規則設計

編目系統的編碼設計要依據依托《數字化城市管理信息系統》(GB/T 30428.1—2013)進行劃分,根據管理的需要,可將編碼分為單元網絡編碼、城市事件編碼及城市部件編碼。

3.3.1 單元網絡編碼規則設計

單元網格的編碼應保證時間和空間上的唯一性,單元網格變更時,原代碼不應占用,變更后的單元網格按編碼規則進行擴展。 單元網格編碼由15 位數字組成,依次為6 位縣級及縣級以上行政區劃代碼,3 位街道(鎮、鄉)代碼,3 位社區(村)代碼和3 位單元網格順序碼。

3.3.2 城市事件編碼規則設計

城市事件按照其性質和特點劃分為大類和小類,事件的大類包括:市容環境類、宣傳廣告類、施工管理類、街面秩序類、突發事件類以及其他事件類。 事件分類代碼由3 個碼段共10 位數字組成,依次為:6 位縣級及縣級以上行政區劃代碼、2 位大類代碼、2 位小類代碼,大類代碼為2 位,表示事件大類,具體劃分為01(06分別表示市容環境類、宣傳廣告類、施工管理類、街面秩序類、突發事件類及其他事件類。 小類代碼為2 位,表示事件小類,具體編碼方法為每一事件大類細分的小類從01～79 順序編排,80～99 用于擴充的小類。

3.3.2 城市部件分類編碼規則設計

城市部件按其性質和特點劃分為大類和小類,部件的大類分為:公用設施、交通設施、市容環境設施、園林綠化設施以及其他部件。 城市部件編碼部件代碼由3 個碼段共10 位數字組成,依次為:6 位縣級及縣級以上行政區劃代碼、2 位大類代碼、2 位小類代碼。 大類代碼為2 位,表示部件大類,具體劃分為01 ～05 分別表示公用設施、交通設施、市容環境設施、園林綠化設施及其他部件。 小類代碼為2 位,表示部件小類,具體編碼方法為前四個部件大類細分的小類從01 ～79 順序編排,80～99 用于擴充的小類代碼。

4 結語

隨著數字化改革時代的到來,我國的行政管理部門正在通過新技術的應用來積極提升社會管理的水平。 早期各類政務系統開發相對獨立,為了完成“整體智治、高效協同”的新數字化改革思想,需要解決各類政務系統的信息孤島現象。 本文中提出數據推送交換和基于DaaS 接口池的實時數據交換技術,可完成各類政務系統的數據集成和共享,有效地打通各類政務系統間的壁壘。 對于城市大腦系統中的數據采集、用戶管理及資源目錄管理等模塊的開發提出了新思路,起到拋磚引玉的作用。