云计算技术在智慧城市中的应用

摘 要：智慧城市的建设方案是整合城市资源同时以高效智能化的系统进行感知互联和协同处理。面对系统复杂和计算资源有限之间的矛盾，云计算在信息化大潮中应运而生，并成为建设智慧城市数据中心的一条必经之路。文章主要针对云计算技术在智慧城市建设中的应用进行了分析，以供参考试。

关键词：智慧城市；云计算；技术

中图分类号： C32 文献标识码： A 文章编号：

所谓“智慧城市”，即新一代信息技术支撑、知识社会创新2.0环境下的城市形态，其是通过物联网、云计算等新一代信息技术以及维基、社交网络、FabLab、LivingLab、综合集成法等工具和方法的应用，实现全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。伴随网络帝国的崛起、移动技术的融合发展以及创新的民主化进程，知识社会环境下的智慧城市是继数字城市之后信息化城市发展的高级形态。

智慧城市是以多应用、多行业、复杂系统组成的综合体，多个应用系统之间存在信息共享、交互的需求，各不同的应用系统需要共同抽取数据进行综合计算并和呈现综合分析的结果。如此众多繁杂的系统需要强大的信息处理中心进行各种信息的处理。面对系统复杂和计算资源有限之间的矛盾，云计算应运而生。云计算是一种基于网络的支持异构计算设施和资源流转的服务供给模型，可以实现资源的按需分配、按量计费，达到按需索取的目标，最终促进资源规模化、分工的专业化，有利于降低单位资源成本，促进网络业务创新。

1 智慧城市各应用领域之间资源信息共享的需要

以云计算、物联网、下一代移动通信、高端软件等新兴战略性产业为主轴的智慧城市建设已成为国家和地方“十二五”规划中的最主要方向。智慧城市涉及到智慧安防、智能交通、智能楼宇、智慧城管、智慧应急、智慧医疗等诸多领域，依托资源信息共享，形成基于海量信息和智能过滤处理的全新的城市形态。

如图1所示，在智慧城市应用的各个领域，笔者多年碰到的问题是各领域资源信息不能充分共享。如08年南方雪灾导致的广州火车站几十万人员滞留等重大事件，此时决策者需要即时了解大量的视频信息，而通过模拟矩阵切换调用的视频数量却极其有限。目前，平安城市、数字城管、安全生产、食品药品监督、平安校园等领域都建设了大量的视频监控，而真正意义上的视频资源的共享还没有做到，若采用云存储的方式，所有的视频都将存储在云端，所有的用户均可通过授权访问云存储提供的服务，这将为信息共享带来极大的便捷。

图1 智慧城市模型

2 云计算应用于智慧城市的优势

2.1规模基础软硬件管理

基础软硬件管理，主要负责大规模基础软件、硬件资源的监控和管理，为云计算中心操作系统的资源调度等高级应用提供了决策信息，是云计算中心操作系统的资源管理的基础。基础软件资源，包括单机操作系统、中间件、数据库等。基础硬件资源，则包括网络环境下的三大主要设备，即：计算（服务器）、存储（存储设备）和网络（交换机、路由器等设备）。基础软硬件管理中心，可以对基础软件、硬件资源进行资产管理；可以实现基础硬件的状态监控和性能监控；能够对异常情况触发报警，提醒用户及时维护问题设备；能够对基础软硬件资源进行长期的统计分析，为高层次的资源调度提供决策依据。

2.2 业务/资源调度管理

云计算数据中心的突出特点，是具备大量的基础软硬件资源，实现了基础资源的规模化。可以提高资源的利用率，降低单位资源的成本。业务/资源调度中心可以实现资源的多用户共享，有效提高资源的利用率。且可以根据业务的负载情况，自动将资源调度到需要的地方。

业务/资源调度中心是云计算数据中心操作系统的高级应用模式，也是云计算数据中心低碳、绿色的开展业务的必然要求。

2.3 安全控制管理

一个产业、一个国家的竞争力可以有很多，而在信息时代下，数据已成为产业、国家的核心竞争力。云计算，实现了计算与存储的分离，实现了众多用户对同一基础资源的共享使用。但同时，众多用户共享同一资源，也对数据安全提出了更高的挑战。

在云计算环境下，基础资源的集中规模化管理，使得客户端的安全问题更多的转移到数据中心。从专业化角度，最终用户可以借助云数据中心的安全机制实现业务的安全性，而不用为此耗费自己过多的资源和精力。但同时，对云计算中心而言，需要直接对更多用户的安全负责。具体而言，云计算安全涉及以下几个主要方面：数据访问风险、数据存放地风险、信息管理风险、数据隔离风险、法律调查支持风险、持续发展和迁移风险等等。云计算数据中心的安全控制，可以从基础软硬件安全设计、云计算中心操作系统架构、策略、认证、加密等多方面进行综合防控，保证云计算数据中心的信息安全。

2.5 节能降耗管理

建设节约型社会，是经济社会可持续发展的物质基础，是保障经济安全和国家安全的重要举措。对于云计算数据中心，面对规模巨大的基础软、硬件资源，实现这些基础资源的绿色、节能运维管理，是资源供应商业务的必然需求，也是云计算发展的初衷之一。

当前，业界普遍的情况，设备采购是以保证各项业务峰值需要为依据的。为此，用户往往采购了大量的设备。但实际运行过程中，设备负载普遍较低，通常仅在20%左右。特别在低负载时段，服务器的利用率更为低下。长期的低利用率，造成了大量资源的浪费和能源的无谓损耗。

云计算数据中心，实现了资源的多租户应用。通过业务的历史统计信息，配合业务/资源调度管理，可以有效提高资源的利用率。在典型应用中，采用节能技术的云计算数据中心，可以将资源负载提高到80%，除去资源调度过程中的损耗，可以将资源的有效负载提高2倍。当前中国服务器保有量在200余万台，如果能够较为普遍的采用云计算节能技术，则可以降低65%左右的能源损耗。

3云计算在智慧城市建设的应用

云计算是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。云计算是通过虚拟化技术形成可管理可伸缩的资源池，所以在提升集群的CPU和存储利用率的同时又能实现集群并行处理的强大计算能力和快速响应能力，满足了智慧城市的建设中对于海量数据高效快速存储的需求。

3.1促进现代服务业的发展

发展现代服务业，带动产业结构调整，是我国信息技术产业所肩负的重要历史使命。云计算，使计算与信息服务走向社会化、集约化、专业化，让更多的人能够以低成本享受到我们的信息技术和信息资源服务，是促进我国现代服务业发展的重要信息技术。

现代服务业是从工业、农业、服务业三个产业角度抽出的，它是一种利用高新技术，特别是信息通信技术和垫带管理理念的一种新的服务业态，云计算正是上述所提的新的业态。可见，云计算是现代服务业的一个交集关系，一方面它属现代服务业，另一方面它也可以为其它工业、农业和传统服务业做计算服务，共同形成全面的支撑关系，可见云计算作为现代服务业中一员可提供一切需要计算服务的请求。

3.2推动区域社会和经济更快发展

云计算作为一种计算模式，其重要特征就是资源整合，能够提供更强大的应用支撑能力，进一步推动区域信息化建设发展，为区域社会和经济更快更好地发展提供有力保障。

经过多年的建设，传统的无线城市在电子政务、电子商务等方面已经形成了多个应用平台，积累的大量的数据。但是这些平台之间是相互独立的，形成多个数据孤岛，并且普遍存在设备利用率低、管理维护成本高等问题。云计算中心的建设，使我们能够有效整合计算资源和数据，支撑更大规模的应用，处理更大规模的数据，并且能够对数据进行深度挖掘，从而为政府决策、企业发展、公众服务提供更好的平台。

对于中小企业，传统的IT模式需要在硬件设备上投入大量资金，而没能在预期时间内获取相应的收益，将面临很大的商业风险；面对迅速增长的市场机遇，则可能因为无法满足用户需求而错失市场机遇。在云计算环境下，用户可以随时根据业务规模，租借相应的硬件设备资源，可以灵活的适应业务变化，有效规避风险，更好的把握机遇。因而，云计算能够更好的降低中小企业风险，促进中小企业高效、健康发展。

3.3降低区域信息化的总体成本

云计算通过资源整合、统一管理和高效的资源流转，可以有效降低区域信息化的总体成本，从而降低信息化门槛，使得更多的单位和企业愿意通过信息化提高工作效率。

（1）降低投资成本

通常情况下，IT资源投资规划，往往是依照业务高峰负载时的需求进行采购，是一种负载最大化的规划形式。但在日常应用中，绝大多数时间里，IT资源的负载只有20%左右，导致大量的资源在低负荷中，被闲置浪费。云计算的突出特点，在于实现IT资源共享。可以在保证数据隔离的情况下，实现多个业务对物理资源的共享，即在实现安全性的前提下，有效提高物理资源的利用率。因而，采用云计算方案构建数据中心，可以将IT物理资源的利用率提高到80%以上，有效降低物理设备的投资规模，是更为高效的投资规划方向。

（2）提高利用率，降低日常运营成本

在白天业务高峰时，IT物理资源负载较高。而在夜间，IT物理资源负载很低。但为了保证业务的连续性，IT物理资源往往需要不间断运行，由此，在夜间负载很低时，IT物力资源也耗费了大量的电能。云计算，可以实现有效的绿色节能。在夜间负载低时，能够实现业务的不间断转移，可以有效将业务转移到部分IT物理资源上，而将其他空闲的物理资源关机或转入节能模式。经过实际验证，夜间，云计算可将80%的业务转移到20%的物理资源上，从而节约70%左右的电能。

（3）降低管理维护成本

传统的IT系统，服务器分散，大量的计算任务在桌面进行，每个单位和企业都要拿出相当的人力、物力进行IT系统的日常维护，包括硬件维修、软件升级、修补漏洞、查杀病毒等，甚至个人电脑重装系统都要浪费大量时间。云计算通过资源集中和统一管理，降低了这些单位和企业的日常维护工作量，大量的工作都转移到后台由专业人员完成，从而有效降低了管理维护成本。

3.4为数据安全提供保障

云计算通过将数据集中存放，降低了数据在个人手中遗失或者泄露的风险。同时，云计算中心还采用了多种安全手段和容灾备份手段，保证数据不会丢失，也不会被非法篡改。

4 结束语

智慧城市云的建设以最优方案使市民享受到最高效的信息资源服务，促进现代服务业健康高速发展。云计算中心可以聚合多个应用平台，对数据进行深度挖掘，从而为政府决策、企业发展、公众服务提供更好的平台。通过其负载均衡机制可以提高IT物理资源利用率，有效降低设备投资规模成本，从而降低能源浪费。其对资源的集中管理，能节省人力资源开支，降低维护成本。资源的高效流转中，信息化门槛降低，进程必然加快。

参考文献

[1] 吴清烈;郭昱;武忠;;云计算服务与大规模定制模式应用[J].电信科学;2010年09期

[2] 徐雷 魏进武 物联网、云计算构建智慧城市信息系统[J].移动通信 2011年15期