城域物联专网总体架构系统及方法与流程

1.本发明涉及物联网架构的技术领域，具体地，涉及一种城域物联专网总体架构系统及方法。尤其是，优选的涉及一种新一代城域物联专网总体架构。


背景技术：

2.随着大数据、云计算、物联网、人工智能技术的发展，国家推动新一代信息基础设施建设和发展，物联网发展遇到了前所未有的机遇期和发展期。
3.ibm(英文全称为international business machines corporation，中文译文为国际商业机器公司或万国商业机器公司)的harrison c发表的《foundations forsmarter cities》，对ibm的smarter citiestm技术功能进行了详细的介绍，确立了智慧城市功能范围更多的是以服务和基础设施为中心，是对智慧城市体系研究的首次提出，奠定了智慧城市的理论基础。陆小敏等在《关于智慧城市顶层设计的思考》中将智慧城市归为智慧城市基础要素体系、智慧城市运行管理体系、智慧城市公共服务体系、智慧城市技术支撑体系、智慧城市法律保障体系、智慧城市评估体系六大部分，将智慧城市顶层设计总体框架进行了条块化设计，推动了智慧城市体系化建设。微软亚洲研究院的郑宇团队提出了一种“四层反馈”结构的城市计算技术体系框架。该技术体系将城市计算的技术框架细分为“城市感知与数据捕获”、“城市数据管理”、“城市数据分析”、“服务提供”等4个层次。该框架的一个特色在于其引入了“服务提供”层对于真实物理世界的反馈回路。上海市一网统管采用了“三级平台、五级应用”体系，建立了市、区、街镇三级城运中心，三级平台与上下级平台之间实现数据贯通，形成“王”字型架构，较好的支撑了联勤联动处置问题。
4.新一代信息基础设施不同于以往的信息化、智慧城市项目。以往的信息化项目主要是通过自下而上的信息化建设，层层设计、步步实现，逐层完成全过程的信息设备、信息化系统建设。顶层设计包含了从硬件、软件、系统、应用在内的一系列元素。
5.公开号为cn113660348a的中国发明专利文献公开了一种物联网系统架构及其终端设备，包括物联网平台、云平台和边缘端服务器，其特征在于，物联网平台与云平台之间通过http协议接入网关，物联网平台、云平台与边缘端服务器基于 3g/4g/5g信号连接，物联网平台通过wifi与智能设备终端和感知设备终端信号连接。
6.针对上述中的相关技术，发明人认为在新一代基础设施建设当中，整体架构设计的集约性和服务性较差。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种城域物联专网总体架构系统及方法。
8.根据本发明提供的一种城域物联专网总体架构系统，包括共用层、通用层和应用层；
9.所述共用层为通用层和应用层提供基础服务，为通用层的应用运行和应用层的应
用运行提供保障；
10.所述通用层在共用层的基础上，构造通用服务和构建服务体系，进行资源的统一规划、按需共享和调度，为各类应用系统和各类用户提供共性支撑服务；
11.所述应用层依托共用层和通用层，为各类用户提供应用服务。
12.优选的，所述共用层为该架构系统的基础和底座，提供的基础服务包括硬件设施、网络、安全和时空基准服务。
13.优选的，构造的通用服务包括数据服务、地理信息服务、认证服务、安全服务、时空服务和自主安全云服务；
14.构建的服务体系包括资源服务化和功能服务化。
15.优选的，提供的应用服务包括国家安全、社会治理、经济发展、民生服务、城市管理、卫生医疗、公共教育和智慧交通。
16.优选的，所述共用层包括物联感知模块和网络连接模块；
17.所述网络连接模块和物联感知模块是进行网络聚能的基础平台，统筹物联网、工业互联网、天地一体化网络、时空专网、星座网络和未来互联网，连接计算存储、时空基准、安全防护和运维管理设施，形成聚合、管理各类资源的基础网络环境，为人、物、各类机构和各类平台提供随遇入网、信息通联和定位导航授时服务，为信息系统运行提供保障。
18.优选的，所述共用层还包括安全保密模块；
19.所述安全保密模块为通信、计算存储和信息服务提供安全保障。
20.优选的，所述共用层还包括数据中心模块；
21.所述数据中心模块包括全国一体化国家大数据中心、自主安全云平台和智能计算中心，形成基础数据环境，进行各类数据资源共享；
22.所述数据中心模块还包括国家信息共享与交换平台；
23.所述数据中心模块还包括地方数据中心和大型商业数据平台。
24.根据本发明提供的一种城域物联专网总体架构方法，包括如下步骤：
25.共用步骤：提供基础服务；
26.通用步骤：根据基础服务，构造通用服务和构建服务体系，进行资源的统一规划、按需共享和调度，为各类应用系统和各类用户提供共性支撑服务；
27.应用步骤：根据基础服务和通用服务为各类用户提供应用服务。
28.优选的，在通用服务开发过程中，通用服务的开发技术包含视频监控技术、人脸识别技术、数据服务技术、通信服务技术、深度学习技术、增强现实技术和虚拟现实技术。
29.优选的，在应用服务开发过程中，应用服务的开发技术包含行业框架技术、集成项目管理技术、复杂项目集成技术和情报分析技术。
30.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
31.1、本发明结合云计算、数据中心，通过对前端设备、网络、物联网平台、应用划分成“物联”、“数联”、“智联”三个层级，实现新一代城域物联专网总体架构设计，提升架构设计的集约性、服务性；
32.2、本发明新一代信息基础设施是实施网络的核心要素；5g以及工业互联网等将全面强化数据连接能力，通用人工智能平台、大数据中心等将为产业转型升级提供核心驱动力；以新一代信息基础设施建设为抓手，补足信息技术短板，强化关键核心技术与产品的自
研能力，是摆脱技术依赖、实现弯道超车的历史机遇；
33.3、本发明新一代信息基础设施是推进数字中国建设的关键使能器；将加速数字产业化，线上线下结合、分享经济、移动社交、位置服务、人工智能、虚拟现实等新技术业务新应用新模式蓬勃发展，为经济发展注入新的驱动力，加速产业数字化，对传统产业进行全方位、全角度、全链条的基础改造，推动制造业向“数字化、网络化、智能化”发展，促进服务业规模化和网络化转型，推进农业生产向精准化、智能化、高效化的现代农业发展；
34.4、本发明新一代信息基础设施是构建智慧社会的重要载体；以新一代信息基础设施为核心基础，促进智慧医疗、智慧教育、智慧交通等智能化公共服务体系共建共享，提高医疗服务的可获取性，推动优质教育资源的均等化分享，提升人民出行便利性等；促进市场监管、环境监管、政府服务、应急保障、公共安全等领域社会治理方式创新，推动电子政务发展、智慧城市建设，有利于全国信息资源共享体系形成，创造智慧社会美好未来。
附图说明
35.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
36.图1为新一代城域物联专网总体架构图。
具体实施方式
37.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
38.本发明实施例公开了一种城域物联专网总体架构系统，如图1所示，包括共用层、通用层和应用层。共用层为通用层和应用层提供基础服务，为通用层的应用运行和应用层的应用运行提供保障。共用层为该架构系统的基础和底座，提供的基础服务包括硬件设施、网络、安全和时空基准服务。
39.共用层包括物联感知模块、网络连接模块、安全保密模块、数据中心模块和时空基准模块。网络连接模块和物联感知模块是进行网络聚能的基础平台，统筹物联网、工业互联网、天地一体化网络、时空专网、星座网络和未来互联网，连接计算存储、时空基准、安全防护和运维管理设施，形成聚合、管理各类资源的基础网络环境，为人、物、各类机构和各类平台提供随遇入网、信息通联和定位导航授时服务，为信息系统运行提供保障。
40.安全保密模块为通信、计算存储和信息服务提供安全保障。数据中心模块包括全国一体化国家大数据中心、自主安全云平台、智能计算中心、国家信息共享与交换平台以及地方数据中心和大型商业数据平台，形成基础数据环境，进行各类数据资源共享。
41.通用层在共用层的基础上，构造通用服务和构建服务体系，进行资源的统一规划、按需共享和调度，为各类应用系统和各类用户提供共性支撑服务。构造的通用服务包括数据服务、地理信息服务、认证服务、安全服务、时空服务和自主安全云服务。构建的服务体系包括资源服务化和功能服务化。
42.应用层依托共用层和通用层，为各类用户提供应用服务。提供的应用服务包括国
家安全、社会治理、经济发展、民生服务、城市管理、卫生医疗、公共教育和智慧交通。
43.新一代信息基础设施围绕“物联、数联、智联”特征，在系统架构上，体现为“共用、通用、应用”的三层结构，如图1所示。通过打牢共用、整合通用、开放应用，实现整体赋能。
44.从底向上包括共用层、通用层、应用层三个层别。共用层是新一代信息基础设施的基础和底座，是整个体系的基础服务层，为通用层、应用层提供底层的硬件设施、网络、安全、时空基准服务，保障上层各类应用的正常运行。通用层在共用层的基础上，构造数据服务、地理信息服务、认证服务、安全服务、时空服务、自主安全云服务，以基础网络和数据中心为基础，构建资源服务化、功能服务化的服务体系，实现资源的统一规划、按需共享和高效调度，为各类应用系统和用户提供共性支撑服务。应用系统包括智慧交通、公共教育、卫生医疗等行业应用，或者社会治理、民生服务等条块应用。应用层面向各类用户，依托共用层与通用层，提供国家安全、社会治理、经济发展、民生服务、城市管理、卫生医疗、公共教育、智慧交通等应用服务。
45.共用层是整个架构的基础和底座，包括了物联感知、网络连接(先进连接)、数据中心、安全保密、时空基准等重要组成部分。网络连接、物联感知是实现网络聚能的基础平台，网络连接通过4g/5g、wifi、光纤等网络连接方式，将各类平台、物联感知设备接入平台。物联感知通过网络连接，远程连接物联设备，实现物联设备的状态采集、数据采集。主要统筹物联网、工业互联网、天地一体化网络、时空专网、低轨星座网络、未来互联网等各类网系，连接计算存储、时空基准、安全防护、运维管理等设施，形成聚合、管理各类资源的基础网络环境，为人、物、各类机构、各类平台等提供随遇入网、信息通联和定位导航授时服务，为信息系统安全稳定运行提供保障。安全保密为通信、计算存储、信息服务等提供安全保障和管理保障，使信息安全可靠交换。数据中心主要包括全国一体化国家大数据中心、国家信息共享与交换平台、自主安全云平台、智能计算中心、地方数据中心、大型商业数据平台等，形成基础数据环境，实现各类数据资源共享。
46.在共用层构建过程中，重点包含了天地一体化网络技术、数据链技术、4g/5g技术、 mesh无线互联技术、高效网络协议和卸载技术、网络功能虚拟化技术、时空基准与发播技术、卫星组网技术、远距离散射通信技术等各类通信传输技术、路由交换技术及网管技术，以及大数据中心建设技术、平台虚拟化技术、计算存储技术、数据预处理技术、分布式存储管理技术、信息交换模型等数据中心技术，实现安全、可靠、灵活、快捷的端对端连接和异构网的互联互通，并提升算力，促进数据融合。mesh中文名无线网格网络。
47.通用层是以基础网络和数据中心为基础，构建资源服务化、功能服务化的服务体系，实现资源的统一规划、按需共享和高效调度，为各类应用系统和用户提供共性支撑服务。
48.在通用服务开发过程中，重点包含了视频监控技术、人脸识别技术、数据服务技术、通信服务技术、深度学习技术、ar/vr技术等技术，支撑资源的统一规划、按需共享和高效调度。ar英文全称为augmented reality，中文译文为增强现实。vr英文名称为 virtual reality，中文译文为虚拟现实。
49.应用层是实现信息赋能的核心，依托共用层与通用层，形成满足医疗健康、智慧城市、社会治理、公共服务、环境保护等多样化应用的应用服务，助力政府提供更具价值的公共服务，为数字中国、智慧社会建设提供数字化、智慧化的信息基础设施和应用支撑。
50.在应用服务开发过程中，重点包含了行业框架技术、集成项目管理技术、复杂项目集成技术、情报分析技术等技术，提升应用针对性和应用效果。
51.在云计算、数据中心时代，各类paas、iaas层出不穷，设备租赁、服务租赁为大规模构建新一代信息基础设施建设提供了共性基础服务，同时也改变了计算、存储能力的提供方式。结合云计算、数据中心，设计三层架构设计，既可以推升新一代信息基础设施建设向更高、更强的方向发展，又规约了架构结构，简化了架构设计，提高了系统整体运行效率。paas英文全称为platform as a service，中文译文为平台即服务。iaas 英文全称为infrastructure as a service，中文译文为即基础设施即服务。
52.本方案解决的问题是在新一代信息基础设施建设当中，整体架构设计问题。本发明新一代信息基础设施是围绕数据的感知、传输、连接、处理，提供智能化的数据产品和服务的基础环境，通过统一的标准规范，构建集通信、计算、服务、数据、安全等要素为一体的共享共用体系，打破信息孤岛，搭建基于大数据的服务平台，助力政府提供更具价值的公共服务，为数字中国、智慧社会建设提供数字化、智慧化的信息基础设施和应用支撑。
53.新一代信息基础设施以5g网络、数据中心、人工智能、工业互联网等基础设施为核心，以“物联、数联、智联”为主要特征，打通物理域、信息域与认知域，为应用赋能；是实施网络的核心要素，推动数字经济发展的关键使能器，提升国家治理能力、推动国家治理体系现代化的有效手段。
54.新一代信息基础设施，围绕数据的感知、传输、连接、处理，并提供数据产品和智能化服务的基础设施。物联：通过全域铺设的各类传感器“神经元”，构建智能、开放、安全、共享的物联网基础设施，实现信息的应采尽采。数联：通过联通跨部门、跨领域、跨地域的数据中心，汇聚融合多源异构的感知数据，将分散的数据孤岛连接成广阔的数据海洋，解决各部门间信息交换欠缺、物联设备重复建设、各类数据处于孤岛状态难以有效利用等问题。智联：通过开放在医疗健康、智慧城市、社会治理、公共服务、环境保护等领域的应用服务，将不同应用主体连接在一起，构建“多元主体、命运共同、智慧联接、共创共享”的未来生存形态。
55.本发明实施例还提供了一种城域物联专网总体架构方法，如图1所示，包括如下步骤：共用步骤：提供基础服务。
56.通用步骤：根据基础服务，构造通用服务和构建服务体系，进行资源的统一规划、按需共享和调度，为各类应用系统和各类用户提供共性支撑服务。在通用服务开发过程中，通用服务的开发技术包含视频监控技术、人脸识别技术、数据服务技术、通信服务技术、深度学习技术、增强现实技术和虚拟现实技术。
57.应用步骤：根据基础服务和通用服务为各类用户提供应用服务。在应用服务开发过程中，应用服务的开发技术包含行业框架技术、集成项目管理技术、复杂项目集成技术和情报分析技术。
58.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可
以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
59.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。