ПНСТ 447-2020 Информационные технологии. Умный город. Типовая архитектура ИКТ умного города. Часть 3. Инженерные системы умного города

ПНСТ 447-2020

(ISO/IEC/DIS 30145-3)

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

УМНЫЙ ГОРОД

Типовая архитектура ИКТ умного города

Часть 3

Инженерные системы умного города

Information technology. Smart city. Smart city ICT reference architecture. Part 3. Smart city engineering systems

ОКС 13.020.20

35.240.99

Дата введения с 2021-01-01

до 2024-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации" (АО "ВНИИС") и Акционерным обществом "Российская венчурная компания" (АО "РВК") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 194 "Кибер-физические системы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 августа 2020 г. N 56-пнст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к проекту международного стандарта ISO/IEC/DIS 30145-3* "Информационные технологии. Типовая архитектура ИКТ умного города. Часть 3. Инженерные системы умного города" (ISO/IEC/DIS 30145-3 "Information technology - Smart City ICT reference framework - Part 3: Smart city engineering framework", MOD) путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом**. Внесение указанных технических отклонений направлено на учет потребностей национальной экономики Российской Федерации.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5)

5 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав. Международная организация по стандартизации (ИСО) и Международная электротехническая комиссия (МЭК) не несут ответственности за установление подлинности каких-либо или всех таких патентных прав

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011** (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 121205 Москва, Инновационный центр Сколково, улица Нобеля, д.1, e-mail: [email protected] и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии: 109074 Москва, Китайгородский проезд, д.7, стр.1.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

Введение

0.1 Общие положения

Цель серии стандартов ПНСТ "Информационные технологии. Умный город. Типовая архитектура ИКТ умного города" заключается в оказании помощи директорам по информационным технологиям города (CIO) и другим заинтересованным сторонам в планировании и реализации умного города. Данная серия состоит из трех частей:

- Часть 1. Структура бизнес-процессов умного города;

- Часть 2. Система управления знаниями умного города;

- Часть 3. Инженерные системы умного города.

Каждая из трех частей нацелена на определенную роль или точку зрения в рамках города, которым следует уделять внимание. "Разделение обязанностей" - это принцип развития города, поскольку он использует информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) для реализации концепции развития и целей города. Ценность использования разделения обязанностей состоит в том, чтобы упростить разработку и поддержание архитектуры, поскольку город одновременно развивается и обеспечивает усовершенствование результатов для заинтересованных сторон.

Типовая архитектура показателей ИКТ умного города состоит из пяти компонентов: заинтересованные стороны, концепция развития и результаты, структура бизнес-процессов, структура управления знаниями и инженерная структура. Заинтересованные стороны, концепция развития и результаты, а также инженерная структура описаны в настоящем стандарте; структура бизнес-процессов и структура управления знаниями описаны в [1] и [2] соответственно.

0.2 Заинтересованные стороны

Основными заинтересованными сторонами, обслуживаемыми типовой архитектурой показателей ИКТ умного города, являются предприятия, граждане, правительственные и неправительственные организации. Этот список заинтересованных сторон не является исчерпывающим, но определяет ключевые заинтересованные в умном городе стороны и пользователя типовой архитектуры показателей ИКТ умного города.

0.3 Концепция развития и результаты

Мотивация построения умного города является результатом общей концепции развития и набора утвержденных результатов от всех заинтересованных сторон. Концепция развития и результаты типовой архитектуры показателей ИКТ умного города - это благосостояние, прозрачность, устойчивость, экономическое развитие, эффективность и адаптивность, сотрудничество и инновации. Этот список не является исчерпывающим, но определяет ключевую концепцию развития и результаты умного города. В типовой архитектуре показателей ИКТ умного города сформулирована концепция развития, которая заключается в том, что умный город будет придерживаться принципа прозрачности при предоставлении городских услуг, отвечающих целям его устойчивого развития. Эта концепция развития использует сотрудничество и инновационные подходы для достижения желаемых результатов в городе. Ожидается, что результаты деятельности городов повысят эффективность и устойчивость городских услуг и будут способствовать экономическому развитию и повышению благосостояния граждан.

1 Область применения

В настоящем стандарте определена типовая архитектура, представленная уровням ИКТ, необходимыми для функционирования умных городов. Эта архитектура также обеспечивает сопоставление методов ИКТ с различными объектами системы для поддержки бизнеса умного города, управления знаниями и операционных систем с инженерной точки зрения.

2 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по [3], [4], а также следующие термины с соответствующими определениями:

2.1 данные (data): Символы и сигналы, представляющие свойства объектов, лиц, событий и их окружения.

Примечание - В английском языке термин "данные" обычно используется в качестве существительного множественного числа. Для использования в единственном числе иногда используется термин "элемент данных".

2.2 информация (information): Структурированные данные, которые наделены смыслом и целью.

Примечание - Информация - это данные, представленные в форме, которая имеет смысл и полезна для людей.

2.3 система позиционирования (positioning system): Система инструментальных и вычислительных компонентов для определения положения.

Примечание - Примерами являются инерциальные, интегрированные, линейные, оптические и спутниковые системы позиционирования.

2.4 точность позиционирования (positional accuracy): Степень близости значения координаты к истинному или принятому значению в указанной системе отсчета.

Примечание - Иногда используется термин "абсолютная точность", чтобы отличить ее от относительной точности позиционирования. Там, где истинное значение координаты может быть не вполне известно, точность обычно проверяется путем сравнения с доступными значениями, которые лучше всего можно принять за истинные.

2.5 гетерогенные вычисления (heterogeneous computing): Гетерогенные вычисления относятся к системам, использующим более одного типа процессоров или ядер.

2.6 гетерогенные вычислительные ресурсы (heterogeneous computing resources): Комбинация аппаратного и программного обеспечения, которое может поддерживать гетерогенные вычисления.

2.7 интеграция данных (data integration): Процесс объединения данных, находящихся в разных источниках, позволяющий пользователям составить единое представление о них.

3 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ГЛОНАСС - Глобальная навигационная спутниковая система;

ИВ - Интернет вещей;

ПЗ-90 - Параметры Земли 1990 года;

WGS84 - Всемирная геодезическая система координат (World Geodetic System);

GPS - Глобальная система определения местоположения (Global Positioning System).

4 Инженерные системы умного города

4.1 Общие положения

В настоящем стандарте умный город описывается с инженерной точки зрения. Его структура состоит из двух частей: инженерных уровней по горизонтали и систем по вертикали. Для каждого из бизнес-процессов, определенных и классифицированных в [1], город будет использовать знания, определенные структурой управления знаниями в соответствии с [2]. Кроме того, знания, определенные структурой управления знаниями в соответствии с [2], используются для понимания того, как реализуется структура инженерных систем. Функция уровней по горизонтали состоит в том, чтобы обеспечить четкое отображение различных методов и компонентов, необходимых для бизнес-процессов умного города. Функция систем по вертикали состоит в том, чтобы гарантировать последовательность технической реализации умного города.

4.2 Обзор инженерных систем умного города

На рисунке 1 показана структура инженерных систем умного города с точки зрения ИКТ. Структура состоит из пяти уровней по горизонтали и пяти систем по вертикали с четырьмя типами заинтересованных сторон умного города. Пять уровней представляют из себя уровень получения данных, уровень сетевых коммуникаций, уровень вычислений и хранения, уровень поддержки данных и услуг и уровень умных приложений; в то время как пять систем - это система безопасности и защиты конфиденциальности, система построения, система эксплуатации и технического обслуживания, система идентификации и система позиционирования. Кроме того, четыре типа пользователей города - это граждане, предприятия, правительственные и неправительственные организации. Пять уровней и пять систем будут подробно представлены в 4.3 и 4.12 соответственно.

Уровень получения данных обеспечивает возможность воспринимать окружающий мир и предпринимать действия. Уровень сетевых коммуникаций состоит из сети Интернет, телефонных сетей, радиосетей, сетей кабельного телевидения и их конвергенции. Уровень вычислений и хранения включает в себя ресурсы для вычислений, хранения данных и базовое программное обеспечение. Уровень поддержки данных и услуг объединяет возможности получения данных, связи, хранения данных, вычислительные возможности в управлении данными и возможность управления услугами. Уровень умных приложений предлагает умные приложения и их интеграцию между отраслями и доменами с поддержкой нижних уровней. Система безопасности и защиты конфиденциальности отвечает требованиям безопасности умного города. Система эксплуатации и технического обслуживания учитывает способность умного города функционировать и поддерживать ИТ-услуги. Система построения учитывает способность умного города переводить ИТ-услуги в устойчивое функционирование, которое необходимо для проектирования, планирования, построения, технического обслуживания и других аспектов умного города. Система идентификации обеспечивает все уровни инженерной структуры услугами идентификации. Система позиционирования является одной из основных систем в умном городе, предоставляющей услуги инерциального, интегрированного, линейного, оптического и спутникового позиционирования.

Рисунок 1 - Структура инженерных систем умного города (см. [1])

На основе типовой модели (RM) и типовой архитектуры (RA) Интернета вещей в соответствии с [5] можно сопоставить сущности в структуре инженерных систем умного города, которая представляет собой многоуровневую структуру (см. рисунок 1), как показано в таблице 1.

Таблица 1 - Сопоставление уровней и сущностей в рамках структуры инженерных систем умного города с шестью доменами типовой архитектуры ИВ в соответствии с [5]

4.3 Система безопасности и защиты конфиденциальности

Система безопасности и защиты конфиденциальности учитывает такие требования безопасности, как целостность и доступность. Она обеспечивает аутентификацию, авторизацию, неотрицание, управление идентификацией пользователей и ролей, целостность, аудит, мониторинг безопасности, реагирование на инциденты и управление политикой безопасности. Эта система применима к проектированию, планированию, построению, техническому обслуживанию и другим аспектам систем ИКТ умного города. Она включает в себя защиту конфиденциальности и прав отдельных граждан.

4.4 Система построения

Система построения предоставляет возможности проектирования, планирования, построения, технического обслуживания и других аспектов умного города.

4.5 Система эксплуатации и технического обслуживания

4.5.1 Общие положения

Система эксплуатации и технического обслуживания осуществляет общее планирование капитальных затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание; обеспечивает необходимые ресурсы для реализации возможностей эксплуатации и технического обслуживания, управления и содержания услуг; обеспечивает качество предоставления услуг в соответствии с требованиями Соглашения об уровне обслуживания; осуществляет надзор, измерение, анализ, оценку и усовершенствование результатов эксплуатации и технического обслуживания, процесса предоставления услуг. Умным городом могут использоваться существующие стандарты эксплуатации и технического обслуживания услуг ИКТ. Ниже кратко излагается этот подход к эксплуатации и техническому обслуживанию услуг [6].

4.5.2 Планирование

Планирование включает в себя следующие аспекты:

1) планирование объектов и требований к эксплуатации и техническому обслуживанию в соответствии с местоположением и объемом производства бизнеса;

2) создание соответствующей организационной структуры и системы управления;

3) создание команды по эксплуатации и техническому обслуживанию, процессов и целей, осуществление кадрового, ресурсного, технологического и процессного планирования, а также создание адаптированного метода оценки и системы поддержки услуг;

4) планирование управления, пересмотра и повышения качества обслуживания, а также создание внутреннего механизма пересмотра и оценки.

4.5.3 Реализация

Реализация включает в себя следующие аспекты:

1) разработка общего плана реализации и его осуществление;

2) создание механизма связи и координации на стороне спроса;

3) создание соответствующей документации для обеспечения прослеживаемости реализации. При этом необходимо убедиться, что результаты создания документации могут быть оценены и измерены;

4) построение центра эксплуатации и технического обслуживания для осуществления мониторинга системы, эксплуатации, технического обслуживания, управления оборудованием, реагирования на обслуживание и другие функции;

5) создание возможности контролировать рабочее состояние оборудования, систем управления, приложений со стороны уровня получения данных, уровня сетевых коммуникаций, уровня вычислений и хранения, уровня поддержки данных и услуг, уровня умных приложений и своевременное реагирование на вызовы.

4.5.4 Проверка

Проверка включает в себя следующие аспекты:

1) периодический пересмотр планирования и реализации для обеспечения их пригодности и эффективности;

2) исследование удовлетворенности клиентов и статистический анализ результатов планирования и реализации;

3) проведение оценки на основе показателей, приведенных в [7].

4.5.5 Усовершенствование

Усовершенствование - это способность постоянно улучшать работу и техническое обслуживание. Усовершенствование включает в себя следующие аспекты:

1) создание механизма усовершенствования;

2) анализ, планирование, реализация и проверка, запуск цикла "планирование - реализация - проверка - усовершенствование".

4.6 Система идентификации

Система идентификации обеспечивает все уровни структуры инженерных систем услугами идентификации. Система идентификации предоставляет уникальные идентификаторы для людей, мест, событий и т.д., как того требует каждый уровень структуры. На самом низком уровне структуры инженерных систем идентификацию облегчают системы позиционирования, которые основаны на общей, т.е. "совместно используемой" системе отсчета, например Всемирной геодезической системе координат (WGS84). Идентификация людей может быть такой же простой, как присвоение уникальных идентификаторов странам или городам (например, идентификатор гражданина), или такой же сложной, как использование технологии биометрического распознавания для идентификации человека с некоторой степенью точности, или даже более сложной, когда фрагментарная информация из нескольких источников комбинируется/объединяется для гипотезы идентификации с возможно еще более низкой степенью точности. Присвоение уникальных идентификаторов системой идентификации применяется также к событиям, местам и документам.

4.7 Система позиционирования

Система позиционирования гарантирует, что все остальные системы имеют общее представление о пространственном положении вещей. Многие услуги позиционирования будут работать вне городской архитектуры; эти услуги будут предоставляться различным компонентам города - датчикам, приложениям, автономным транспортным средствам и т.д. Для обеспечения согласованности по всему городу важно, чтобы все позиционирование являлось единой системой пространственной привязки, как описано в [6]. Часто это национальная или международная (геодезическая) система отсчета. В качестве примеров можно привести WGS84 (используется GPS) и ПЗ-90 (используется ГЛОНАСС), которые являются реализациями Международной наземной системы координат. Уровень требуемой точности позиционирования зависит от того, как будет использоваться информация о позиционировании. Достижимый уровень точности зависит как от используемого оборудования (системы), так и от системы пространственной привязки и поддерживающей технологии.

4.8 Уровень получения данных

4.8.1 Общие положения

Уровень получения данных обеспечивает возможность воспринимать окружающий мир и предпринимать соответствующие действия. Ядром уровня получения данных является технология ИВ. Этот уровень обеспечивает несколько основных возможностей умного города, таких как получение данных с датчиков и получение данных о человеке.

4.8.2 Получение данных с датчиков

Идентификация и сбор информации об инфраструктуре, окружающей среде, зданиях и т.д. осуществляются с помощью электронных устройств, таких как датчик, RFID и камера и т.д., а затем выполняются мониторинг ситуации и контроль.

Получение данных с датчиков осуществляется с помощью двух категорий оборудования - считывающего и исполнительного.

4.8.2.1 Считывающее оборудование

4.8.2.1.1 Общие положения

Считывающее оборудование классифицируется по возможностям и функциям. Категории считывающего оборудования приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Категории считывающего оборудования

4.8.2.1.2 Основные функции

Общие функции считывающего оборудования заключаются в следующем:

1) считывающее оборудование - это оборудование, с помощью которого умный город может получать различные типы информации о городе, на основе которой можно осуществлять общее считывание и идентификацию, получение и сбор информации;

2) считывающее оборудование умного города осуществляет идентификационное распознавание, сбор информации и мониторинг. Оно включает в себя, но не ограничивается следующим: оборудование для идентификационного распознавания, считывающее оборудование для геолокации, считывающее оборудование для изображений, считывающее оборудование для окружающей среды, считывающее оборудование для безопасности, считывающее оборудование для объектов и другое считывающее оборудование. Считывающее оборудование умного города имеет функцию доступа к сети Интернет, с помощью которой оно может передавать данные на верхние уровни.

4.8.2.1.3 Оборудование для идентификационного распознавания

Оборудование для идентификационного распознавания включает различные идентификационные метки, датчики, считывающее и записывающее оборудование и т.д. Оборудование для идентификационного распознавания обладает, но не ограничивается следующими возможностями:

1) возможность унифицированного кодирования идентификации инфраструктуры, оборудования и людей в пределах города;

2) возможность унифицированного распознавания и управления вышеуказанным кодированием идентификации;

3) возможность поддержки протоколов беспроводной передачи данных с помощью метки идентификационного распознавания и датчика.

4.8.2.1.4 Считывающее оборудование для геолокации

Считывающее оборудование для геолокации удовлетворяет как минимум следующим требованиям:

1) возможность поддержки спутниковой сети, сети мобильной связи, беспроводных сетевых технологий;

2) возможность определения местоположения оборудования или геолокации людей;

3) возможность слежения в реальном или не в реальном времени за вышеуказанной геолокацией.

4.8.2.1.5 Считывающее оборудование для изображений

Считывающее оборудование для изображений удовлетворяет как минимум следующим требованиям:

1) возможность воспринимать факторы возникновения и движения объектов;

2) возможность захвата видеоизображения и цифрового кодирования.

4.8.2.1.6 Считывающее оборудование для окружающей среды

Считывающее оборудование для окружающей среды удовлетворяет как минимум следующим требованиям:

1) возможность считывания и сбора экологической информации, такой как температура, влажность, давление, сила ветра, направление ветра, осадки и т.д.;

2) возможность считывания и сбора информации о загрязнении окружающей среды, такой как PM2.5, шум, выбросы загрязняющих веществ и т.д.

4.8.2.1.7 Считывающее оборудование для безопасности

Считывающее оборудование для безопасности имеет возможность считывания и сбора информации, имеющей отношение к безопасности города. Соответствующие области включают, но не ограничиваются следующими: плотность населения, безопасность зданий, сброс потока, глубина дождевой воды, плотность ядовитого газа, утечка газа, пожарная сигнализация и т.д.

4.8.2.1.8 Считывающее оборудование для объектов

Считывающее оборудование для объектов удовлетворяет как минимум следующему требованию:

- возможность считывания и сбора информации о работе инфраструктуры, такой как водопроводные трубы, газопроводы, линии электроснабжения, лифты, машины и т.д.

4.8.2.2 Исполнительное оборудование

Исполнительное оборудование - это оборудование, выполняющее функцию управления и контроля инфраструктуры умного города, окружающей среды, оборудования и людей. Оно используется различными приложениями умного города и пользователями. Примеры исполнительного оборудования умного города включают:

1) воздушный фильтр, регулятор температуры воздуха, увлажнитель воздуха, осушитель воздуха, открыватель окна, оконный затвор и выключатель света;

2) предупреждающее оборудование для рассылки объявлений и предупреждений людям, управляющим или использующим услуги умного города.

4.8.3 Получение данных о человеке

4.8.3.1 Общие положения

Получение данных о человеке осуществляется путем определения и сбора информации от граждан об их местоположении, настроении, здоровье, а также демографических данных с целью предоставления им персонализированных услуг.

Когда данные о человеке собираются из социальных сетей, инженерно-технические руководители умного города соблюдают законы об авторских правах и конфиденциальности или политики в каждой стране, чтобы защитить конфиденциальность местоположения, анонимность и псевдонимы граждан. Технологии поиска информации и интеллектуального анализа данных с сохранением конфиденциальности также важны для решения этих проблем.

4.8.3.2 Получение данных о местоположении человека

Получение данных о местоположении человека осуществляется путем сбора информации с помощью смартфонов или геотегированных услуг (check-in) для определения местоположения запроса гражданина и плотности населения в реальном времени в каждой области, относящейся к транспортным заторам, заполнению/освобождению парковок, составлению расписания общественного транспорта и эвакуации после стихийных бедствий.

4.8.3.3 Получение данных о здоровье человека

Получение данных о здоровье человека осуществляется путем сбора информацию о здоровье человека, такой как сердцебиение, уровень сахара в крови, кровяное давление, время сна/бодрствования и т.д. с помощью носимых датчиков, включая умные часы и смартфоны, для улучшения здоровья и хорошего самочувствия человека, а в особенности для удовлетворения потребностей в медицинском обслуживании и оказании экстренной помощи инвалидам и другим маломобильным группам населения.

4.9 Уровень сетевых коммуникаций

4.9.1 Общие положения

Уровень сетевых коммуникаций состоит из сети Интернет, телефонных сетей, радиосетей, сетей кабельного телевидения и их конвергенции (например, мобильный Интернет). Уровень обеспечивает коммуникационную инфраструктуру для умного города с высокой пропускной способностью и высокой надежностью оптических сетей и беспроводных широкополосных сетей.

Уровень сетевых коммуникаций соединяет считывающее оборудование и уровень вычислений и хранения. Уровень сетевых коммуникаций можно разделить на "общедоступные сети и каналы" и "частные сети". Общедоступные сети и каналы могут предоставлять услуги публичным пользователям, включая сеть Интернет, телекоммуникационные сети, широковещательные сети и т.д. ИВ и считывающее оборудование могут взаимодействовать с умными приложениями через общедоступные сети. Общедоступные сети включают в себя проводные сети, беспроводные сети и подключения. Частные сети включают в себя проводные или беспроводные сети, организованные и развернутые в соответствии со специальным назначением определенной области. Примером частной радиосети является локальная радиосеть малого радиуса действия, обеспечивающая возможность радиоинформирования и звукового информирования инвалидов по зрению и других маломобильных групп населения о стационарных объектах городской и транспортной инфраструктуры и пассажирских маршрутных транспортных средствах. Частные сети используются также для связи распределенных вычислений, или виртуальных вычислительных сетей, или виртуальных частных сетей, созданных на основе инфраструктур общедоступных сетей.

4.9.2 Общие требования

Уровень сетевых коммуникаций удовлетворяет как минимум следующим пяти требованиям:

1) простота развертывания, поддержка автоматического подключения и настройки, управление в реальном времени и техническое обслуживание;

2) надежность и устойчивость. Такие технологии, как резервное копирование, балансировка нагрузки, избыточное проектирование, должны рассматриваться для повышения надежности и устойчивости системы;

3) для упрощения эксплуатации и управления должно поддерживаться дистанционное управление оборудованием;

4) поддержка визуализации QoS для получения быстрой локализации неисправностей;

5) построение коммуникационной сети с использованием зеленых технологий с точки зрения контроля температуры и возобновляемых источников энергии.

4.10 Уровень вычислений и хранения

4.10.1 Общие положения

Уровень вычислений и хранения включает в себя ресурсы для вычислений, хранения данных и базового программного обеспечения. Он оснащает умный город аппаратной и программной платформой для построения и размещения услуг и приложений верхнего уровня. Платформа использует ресурсы для удовлетворения прикладных требований, например управления данными в хранилище и обработки данных с помощью вычислительных возможностей.

Уровень вычислений и хранения состоит из программного ресурса, вычислительного ресурса и ресурса хранения. Они могут обеспечить хранение, вычисление и другие соответствующие программные ресурсы, чтобы гарантировать спрос на данные со стороны уровня поддержки данных и услуг и уровня умных приложений.

4.10.2 Вычислительный ресурс

4.10.2.1 Централизованный вычислительный ресурс

Централизованные вычисления - это вычисления, выполняемые в центральном месте с использованием терминалов, подключенных к центральному компьютеру. Централизованный вычислительный ресурс представляет собой комбинацию аппаратного и программного обеспечения, которое может поддерживать централизованные вычисления. Централизованный вычислительный ресурс должен поддерживать:

1) высокопроизводительные вычисления;

2) индивидуальную конструкцию сервера;

3) распределение ресурсов виртуальных вычислений по требованию;

4) администрирование вычислительного ресурса различными категориями пользователей;

5) динамическое хранилище и диск, расширяющийся до операционных виртуальных машин.

4.10.2.2 Распределенный вычислительный ресурс

Распределенные вычисления - это модель, в которой компоненты, расположенные на сетевых компьютерах, взаимодействуют и координируют свои действия путем передачи сообщений. Распределенные вычислительные ресурсы представляют собой комбинацию аппаратного и программного обеспечения, которое может поддерживать распределенные вычисления. Распределенный вычислительный ресурс обладает следующими возможностями:

1) возможность поддержки распределенного хранилища данных;

2) возможность поддержки интероперабельности гетерогенных вычислительных ресурсов;

3) возможность поддержки протоколов обмена и совместного использования данных;

4) возможность поддержки подключения и управления гетерогенными вычислительными ресурсами.

4.10.3 Ресурс хранения

4.10.3.1 Централизованный ресурс хранения

Централизованный ресурс хранения отвечает как минимум следующим требованиям:

1) поддержка распространенных методов хранения;

2) поддержка хранения и применения структурированных, полуструктурированных и неструктурированных данных;

3) поддержка работы командной строки и графического интерфейса управления; поддержка оборудованием для хранения функции контроля;

4) поддержка управления ресурсами хранения, такими как создание ресурсов, расширение, распределение, планирование и т.д.;

5) поддержка автоматического развертывания системы хранения, включая установку и настройку программного обеспечения, технологию "включи и работай", "горячее подключение" и т.д.;

6) поддержка самостоятельного обнаружения и изоляции неисправностей без остановки системы;

7) поддержка правил управления доступом, настроенных на основе IP-адреса, пользователя или группы пользователей, с помощью которых можно создать безопасный и изолированный пул хранения.

4.10.3.2 Распределенный ресурс хранения

Распределенный ресурс хранения удовлетворяет как минимум следующим требованиям:

1) поддержка различных типов портов и их протоколов;

2) поддержка автоматического развертывания и настройки с помощью программного обеспечения;

3) поддержка упрощенных конфигураций ресурсов в соответствии с различными категориями пользователей или групп пользователей;

4) поддержка симметричной структуры;

5) поддержка параллельного доступа в среде распределенного ресурса хранения, поддержка различных политик балансировки нагрузки на основе политики опроса узлов, соединений узлов, емкости узлов или возможностей обработки узлов (процессор, память или пропускная способность) и т.д.;

6) поддержка динамического классифицированного хранения, переноса горячих данных и повышения производительности системы;

7) поддержка интеллектуальной балансировки нагрузки, балансировки нагрузки между узлами терминала, автоматической балансировки емкости и производительности, а также повышения ресурса кластера; поддержка глобального буфера для обеспечения точности доступа к данным.

4.10.3.3 Целостность и доступность данных

Целостность и доступность данных удовлетворяет как минимум следующим требованиям:

1) поддержка основных операционных систем и резервного программного обеспечения;

2) поддержка дублирования системы во избежание потери данных, причиненной одиночным недостатком узла;

3) поддержка политик защиты избыточности данных развертывания; поддержка централизованного резервного копирования данных, многосайтового резервного копирования данных и облачного резервного копирования;

4) поддержка унифицированного управления защитой и восстановлением данных;

5) поддержка функций шифрования данных для предотвращения несанкционированного доступа;

6) поддержка автоматической деятельности политик защиты данных; гарантия восстановления данных при условии отказа системы.

4.10.4 Программный ресурс

Программный ресурс умного города включает в себя все основные программные средства, которые могут поддерживать работу обычных функций умного города. Базовое программное обеспечение включает в себя, но не ограничивается операционными системами, базами данных, промежуточным программным обеспечением, программным обеспечением для управления ресурсами и т.д. Программный ресурс обладает следующими возможностями:

1) поддержка программным обеспечением, установленным на серверах, физического вычислительного ресурса или виртуальных машин, а также распределенного развертывания, кластера и балансировки нагрузки;

2) обеспечение модулей, инструментов и среды для поддержки прикладных исследований и разработок, тестирования, развертывания, эксплуатации и мониторинга;

3) поддержка единой работы и мониторинга оборудования умного города, такого как серверы, хранение, сеть и безопасность;

4) поддержка резервного копирования данных.

4.11 Уровень поддержки данных и услуг

4.11.1 Общие положения

Уровень поддержки данных и услуг - это уровень между уровнем умных приложений и уровнем вычислений и хранения, который несет критическую ответственность. Уровень объединяет возможность сбора данных, связи, хранения данных и вычислительную способность в возможности управления данными и управления услугами, которые могут быть непосредственно использованы уровнем умных приложений.

Уровень поддержки данных и услуг состоит из трех частей: источники данных, интеграция данных и интеграция услуг. На основе выделения источников данных для умного города уровень поддержки данных и услуг предоставляет различные данные и услуги для приложений, обслуживающих построение всех видов приложений.

Источники данных включают в себя различные информационные ресурсы в различных секторах или областях, такие как фундаментальные данные, обмениваемые данные для совместного использования, данные предметной области приложения и данные сети Интернет. Под информационным ресурсом понимается сама информация или информационное наполнение, то есть обрабатываемые и поддерживающие данные для принятия решений.

Интеграция данных - это возможность интеграции и анализа уровня получения данных и уровня умных приложений различных секторов или областей. Она включает в себя четыре функции: получение и агрегирование данных, интеграцию и обработку данных, интеллектуальный поиск и анализ, а также управление данными и руководство.

Интеграция услуг содержит основные технические требования к услугам, которые поддерживают приложения умного города, и ее типичный состав включает по меньшей мере агрегацию, управление, интеграцию и использование услуг.

Источники данных удовлетворяют как минимум следующим трем требованиям:

1) включение демографических, правовых, геопространственных, макроэкономических и других основных информационных ресурсов;

2) включение данных прикладных информационных систем отраслей промышленности, предприятий, организаций и других областей;

3) включение других источников информации в киберпространстве.

4.11.2 Интеграция данных

4.11.2.1 Получение и агрегирование данных

Возможность получения и агрегирования данных включает в себя следующие аспекты:

1) обеспечение возможности обнаружения, доступа, передачи, приема, распознавания и хранения различных типов данных от датчиков, промышленных приложений, сети Интернет и т.д.;

2) поддержка структурированных, полуструктурированных, неструктурированных и других различных типов данных;

3) обеспечение возможности передачи и обработки данных в реальном времени;

4) обеспечение возможности мониторинга и управления для уровня получения данных.

4.11.2.2 Интеграция и обработка данных

Возможности интеграции и обработки данных включают в себя следующие аспекты:

1) предоставление функций извлечения, преобразования и загрузки структурированных и полуструктурированных данных;

2) обеспечение автоматической или полуавтоматической идентификации, извлечения, маркировки и других цифровых средств для неструктурированных данных;

3) предоставление инструментов или компонентов интеграции и обработки с возможностями мониторинга, управления и поддержки работы интерфейса на местном языке;

4) обеспечение семантической гармонизации полученных данных в единый для города язык.

4.11.2.3 Интеллектуальный поиск и анализ

Интеллектуальный поиск и анализ включают в себя следующие аспекты:

1) диагностический анализ, прогностический анализ, анализ причин, анализ настроения и т.д.;

2) предоставление различных аналитических методов и моделей, основанных на статистическом анализе и технологиях машинного обучения, которые продвинулись в 2010-х годах, таких как глубокое обучение и обучение с подкреплением, вероятностных графических моделей и т.д. Целевые материалы для аналитики включают не только данные с сенсоров, но также мультимедийные и социальные данные, такие как тексты, изображения, видео, звуки, твиты и т.д.;

3) предоставление графических и географических инструментов визуализации для уточнения хронологических и специальных связей, характеристик или тенденций в данных. Инструменты визуализации предоставляют анимационную функцию для наглядного воспроизведения хронологического перехода, а также предоставляют графику и изображения на карте местности, чтобы вызвать ассоциацию между данными и физическими объектами или интересами граждан в реальном мире.

4.11.2.4 Управление данными и руководство

Управление данными и руководство включают в себя следующие аспекты:

1) обеспечение возможности управления метаданными, поддержка постоянного хранения метаданных, поддержка создания и обслуживания модели организации метаданных, а также предоставление обновления, поискового запроса, контроля версий и других функций для метаданных;

2) обеспечение возможностей управления качеством данных, поддержка определения правил качества данных, а также поддержка мероприятий по проверке, очистке и калибровке содержимого данных на основе правил качества данных;

3) обеспечение управления жизненным циклом данных и поддержка четкой разработки пользователями политик, процедур и мероприятий по управлению и контролю создания, получения, распространения, использования и уничтожения данных;

4) обеспечение управления основными данными, то есть управления внутренними и внешними кодами и контролируемыми списками.

4.11.3 Интеграция услуг

4.11.3.1 Получение и агрегирование услуг

Возможность получения и агрегирования услуг включает в себя следующие аспекты:

1) обеспечение функции адаптации и преобразования для общего протокола связи;

2) обеспечение функции преобразования содержимого пакетов и поддержка реализации специального преобразования формата пакетов путем вторичной разработки;

3) обеспечение координации и маршрутизации бизнес-процессов, а также порядка поддержки, условий, циклов, обработки исключений и т.д.;

4) поддержка запусков с регулированием по времени и запуска событий;

5) обеспечение функции мониторинга услуг, состояния деятельности, расчет коэффициента успешных попыток установления соединения, статистики посещений, времени входа в систему и журнала входа в систему. Обеспечение автоматического сигнала тревоги ненормального состояния и попытки автоматического восстановления заранее поставленных программ; поддержка методов отправки сигнала тревоги (SMS, электронная почта, системные сообщения и т.д.).

4.11.3.2 Управление услугами

Возможность управления услугами включает в себя следующие аспекты:

1) поддержка просмотра всех бизнес-услуг и сведений, связанных с умным городом по услугам для авторизованных пользователей, а также подписка по интересам пользователей;

2) обеспечение регистрации услуг;

3) обеспечение механизма проверки и публикации услуг, поддержка регистрации бизнес-услуг авторизованными пользователями и публикации после проверки, предоставление общего доступа или определенных секторов, ролей, доступа пользователей в соответствии с требованиями контроля доступа;

4) обеспечение функции запуска/остановки услуги и поддержка ручного управления состоянием запуска открытых бизнес-услуг системным администратором или авторизованным пользователем;

5) предоставление функции отмены обслуживания для закрытия просроченных бизнес-услуг. Абоненты услуги должны получать уведомление об отмене обслуживания, а бизнес-услуги после отмены не могут быть доступны.

4.11.3.3 Интеграция услуг

Возможность интеграции услуг включает в себя следующие аспекты:

1) обеспечение функции выбора маршрута обслуживания, поддержка однорангового соединения, публикация и подписка, основанная на содержании маршрутизации, и другие методы маршрутизации;

2) обеспечение реструктуризации возможностей процесса бизнес-услуг для объединения исходных услуг в новую услугу с помощью определенной логики, а также поддержка порядка, условий, циклов, обработки исключений и другой семантики.

4.11.3.4 Использование услуг

Оборудование каждого уровня должно открывать свои интерфейсы для приложений умного города. Приложения верхнего уровня умного города могут использовать, контролировать, анализировать и управлять оборудованием каждого уровня через бизнес-интерфейсы, а также могут считывать, изменять, хранить и удалять данные.

Возможность использования услуг включает в себя следующие аспекты:

1) предоставление интерфейсов для аутентификации и поддержки аутентификации приложений;

2) обеспечение интерфейсов для использования и поддержки приложений для включения, настройки, отключения и использования оборудования напрямую;

3) обеспечение интерфейсов управления и поддержка приложений для запроса, планирования и управления оборудованием через интерфейсы;

4) обеспечение интерфейсов запросов и поддержка приложений для выполнения статистического анализа через интерфейсы оборудования.

4.12 Уровень умных приложений

Уровень умных приложений предлагает умные приложения и их интеграцию между отраслями и доменами с поддержкой нижних уровней. Приложения поступают из различных доменов умного города, таких как умное правительство, умный транспорт, умное образование, умное здравоохранение, умное социальное обслуживание, умная культура, умный дом и умная обособленная территория. Эти приложения предоставляют исчерпывающую информацию и услуги для удовлетворения требований общественности, предприятий, городского руководства и т.д. Возможности уровня умных приложений включает в себя следующие аспекты:

1) поддержка реализации бизнес-плана интеллектуального реагирования на различные потребности в государственных услугах, социальном управлении, производственных операциях и других видах деятельности;

2) доступ и использование ресурсов и услуг, предоставляемых уровнем получения данных, уровнем сетевых коммуникаций, уровнем вычислений и хранения, а также уровнем поддержки данных и услуг.

Библиография