智慧城市综合管理监控指挥系统和信息交换平台建设项目可行性研究报告.docx
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智慧城市综合管理监控指挥系统和信息交换平台建设项目可行性研究报告
智慧城市综合管理监控指挥系统和信息交换平台建设项目可行性研究报告
一、项目需求概述
1.1项目的背景、目的及意义
1.1.1项目背景
城市是现代文明的标志，是经济、政治、科技、文化、教育的中心，集中体现了国家的综合国力、政府管理能力和国际竞争力。
新中国成立50多年来，特别是改革开放以来，随着我国经济建设和各项社会事业的推进，城市数量和城市人口都不断增加。
我国的城市建设飞跃发展，城市面貌发生了巨大的变化。
随着城市的快速发展，市民对居住环境的要求也变得越来越高。
城市管理的现状迫切也需要借助科学手段来提升管理水平，适应城市发展的需要。
智慧城市综合管理监控指挥系统和信息交换平台（简称“智慧城管平台”）就是在智慧城市理念下，运用计算机技术、通信技术、图像处理技术、信息技术和智慧技术等技术，通过资源整合、手段创新、功能拓展，深化数字城管建设，建立健全智慧城管应用体系，构建以基础服务、数据交换、GIS共享服务、统一GPS监管、统一视频监控为应用支撑，以智慧城管、应急指挥、队伍管理、网上办案、决策辅助、行业监管为主要功能的城市管理公共服务平台。
该平台可以弥补城市管理中信息盲区与管理盲点，实现全区域的信息共享、工作互动、无缝对接，促进城市管理工作由被动向主动、由静态向动态、粗放向精细、无序向规范转变。
1.1.2项目研发的目的及意义
智慧城市综合管理监控指挥系统和信息交换平台的建设以提高城市管理水平、城市管理效率为总目标。
通过城管指挥中心各项软硬件设施的建设，特别是视频监控和车辆定位系统的建设以及与相关职能部门的对接参与社会应急联动，实现如下管理目标：
●对城市管理资源进行集中调度。
●对城市管理事件进行立体监控、快速处理和集中处理。
●提高城市管理职能部门对社会联动的参与程度。
●提高城市管理综合执法效率。
●提高城市管理管理水平和服务水平。
通过视频监控系统的应用，指挥人员在指挥大厅就可以通过视频监控系统对投诉信息进行确认，监控事件处理流程，缩短了办案时间，增加了督察力度。
系统建成后，通过GPS实时资源调度，在执勤车辆安装GPS设备，通过车辆在电子地图上的定位，按就近原则快速调动执勤车辆对城管事件进行处理，减少了执勤车往返时间。
还可以引入了社会应急系统视频监控信号，在城管资源保持不变的情况下，大大增加了城管控制范围，同时强化了与城管各相关单位的合作和资源共享，达到有效地节约城管行政资源的目标。
通过系统的建设，还可以整合城市各种城市管理资源，实现信息共享，提高政府相关部门的行政管理能力，树立政府“执政为民”的良好形象
1.2项目应用领域以及项目服务共性需求
二、项目实施水平及作用分析
2.1项目实施的创新性、方案设计、实施路径
2.1.1项目的创新性
1）研制了基于3G网络的智能移动无线视频监控系统
智能移动无线视频监控系统是系统是依托计算机自动化控制技术，通信技术，图形显示技术等高科和技术为核心，配合城市管理系统、城管人员相结合的现代网络监控管理相结合的管理系统。
主要包括视频监控、GPS定位、车辆调度、语音对讲、地理信息编码等功能。
可对市容市貌和城市秩序实施实时监控管理。
系统管理中心同时为其他系统预留了相互链接的端口，协议。
智能移动无线视频监控系统包括单兵移动无线视频监控系统和车载移动无线视频监控系统。
3G单兵移动监控终端，适合于执勤人员单人携带。
可提供本地预览、视频监控、语音对讲、联动喊话、GPS定位并与管理中心进行数据通信等一系列功能。
外观设计上满足手持、腰跨等多种佩戴方式。
车载移动视频监控终端硬件，主要安在在车体内，并接入相配应的摄像头、话筒、3G、WINFI、GPS和喇叭等设备。
实现视频监控、语音对讲、喊话、GPS定位并与管理中心进行数据通信等一系列功能。
2）研制了智能辅助预案管理系统
●预案配置
授权用户支持预案分级、分类，存储在预案库中。
可根据业主具体需求制定包括但不限于以下类型预案：
大型活动预案、重要场所紧急情况处理预案、施工疏导预案、紧急救援预案、突发情况疏散预案等。
●预案绑定
为各种预案设置出发条件，将一个或多个报警条件、场景与对应的预案绑定，使得在特殊出发条件下，授权用户将自动获取智能预案系统的决策支持服务。
●功能设计
1.预案管理系统功能：
预案编制、预案修改、预案检索；所有预案需设置触发条件，建立指挥方案；
2.可根据接报受理内容、性质提供程式化（菜单方式）规范应对方法，遇突发事件时能自动调用预案。
程式化内容及预案既能自动记忆补充、又能修改完善。
具有在线帮助功能。
3.具有处警辅助决策系统，能够自动生成接处警单，案件性质或简要案情采用特殊语言词典或在列表框中选择来录入。
4.历史借鉴预案：
即根据当前案件的案发地址和案件类别等因素，从历史接处警库中调出相应的历史记录，为接处警员接警处警提供参考。
5.对于有预案的重点事件，当事件发生时能自动显示预案并且提示接警员处理的方法和注意事项。
3）全面的系统运行状态在线检测和监控：
在我们的方案中，为了适应系统将来大规模的使用和维护，我们提出了全面的系统监管方案，包括：
所有硬件的运行情况实时由系统监控（摄像头，编码器,环境监测设备，各类服务器，所有的客户机），同时，系统对所有运行的服务也实时监管（包括，主要服务器软件，数据库，各个服务进程，），还有网络状况，都进行监管，例如如果某一台机器坏掉，甚至某个机器的运行状态不好，比如memory使用的超过阈值，某个关键进程或者应用程序死掉，或者某个摄像头出现故障等系统都可以立刻发出警报，并及时定位，将信息发布给系统管理人员，同时，我们提出了系统监管和运维中心概念，为系统能用起来提供保障
4）利用无线通讯技术、定位技术和嵌入式地理信息引擎技术，创新信息实时传递手段，实现了移动式的数字化城市业务管理和数据管理。
系统具备良好的可扩展性；自主研发的嵌入式地理信息引擎，提供了基于手机终端的地图浏览、查询和定位功能，是实现全方位的城市管理的先进终端平台。
2.1.2项目方案设计
2.1.2.1技术路线
智慧城管平台基于Microsoft的Windows操作系统或类UNIX操作系统，由于其复杂性，不同的子系统和逻辑分层采用不同的开发技术，中间由兼容各种技术路线和平台的通用通讯协议进行相互连接和通讯，具体的技术开发路线如下详述：
1、平台采用B/S结构，B/S结构即浏览器/服务器结构，B/S结构目前是管理应用系统主流结构，也是未来的发展方向。
采用B/S结构开发的系统，客户端实现了零安装，系统安装和维护工作大大减少。
2、平台对外部硬件支撑环境的访问采用C++技术开发，使用厂商提供的SDK开发包或其支持的通用视频流协议（RTP/RTCP/RTSP）。
3、平台的流媒体服务由于其运行高效性要求，采用C++技术开发，主要有流媒体分发，流媒体存储检索，视频控制，视频编解码，视频智能识别等。
4、平台可兼容运行在主流数据库上，采用Hibernate作为实体层，Hibernate具有数据库无关性，采用OR/Mapping机制由Hibernate实现各种数据库连接和数据操作。
这些数据库包括：
SQLServer，Oracle，MSSql等。
5、平台的应用服务基于J2EE技术，采用跨平台开发技术Java开发技术，对外发布统一的WebService接口。
6、支持多种中间件技术。
支持EJB、WebService中间件技术。
其中WebService是实现SOA（面向服务架构）的基础，是未来中间件技术标准。
。
7、平台对外部业务系统的接口服务采用SIP、RTP/RTCP/RTSP、TCP/UDPSocket、WebService通讯协议，其中与外部业务系统的业务数据通讯采用SIP和WebService通讯协议，视频数据传输和控制采用RTP/RTCP/RTSP和TCP/UDPSocket协议。
8、平台的用户认证采用高可靠和安全的CA认证技术。
9、平台中下载的视频录像，使用WindowsMediaDRM（数字版权保护）技术进行数字版权保护，只有拥有权限的用户才能播放录像。
2.1.2.2项目关键技术
1、异构集成技术原理
异构集成技术的基础原理就是充分利用面向对象的多态、继承、封装等核心思想，模块化各个设备接入的功能，高度重用成熟的代码块和类库。
采用高效、合理的类厂、适配器等设计模式，达到插件式的注册即可支持一种设备。
异构技术共分为四个大部分：
设备流数据代理（DSDA）、设备控制代理（DCA）、设备状态和配置代理（DMA）和多缓冲处理（DMBA），每个插件都必须根据实际需要实现此四个关键部分。
其中DSDA主要实现对设备的视频流数据、音频流数据、历史视频获取等的交换和控制。
DCA主要负责云台控制、信号输出等控制。
DMA主要负责设备状态的获取如报警输入和报警信息，同时可以通过此接口对设备的一些参数和配置进行更改和设置，如图像参数、设备重启等。
DMBA主要负责将从设备接收过来和从客户发送来的各种数据进行缓冲和预处理，然后与其他服务进行数据交互，达到系统内的数据交换和管理。
通过异构集成技术，利用插件注册的方法，可以达到让流媒体分发、存储服务、流媒体数字矩阵、系统监控服务、客户端无缝的直连或者间接控制和连接设备。
2、流媒体存储加密技术
系统为主要采用DRM技术对存储的历史视频和用户通过客户端下载的视频进行高度的保护。
系统首先建立数字节目授权中心，存储编码压缩后的数字节目内容，利用密钥（Key）可以被加密保护（lock），加密的数字节目头部存放着KeyID和节目授权中心的URL。
用户在点播时，根据节目头部的KeyID和URL信息，就可以通过数字节目授权中心的验证授权后送出相关的密钥解密（unlock），节目方可播放。
需要保护的节目被加密，即使被用户下载保存，没有得到数字节目授权中心的验证授权也无法播放，从而严密地保护了节目的版权。
密钥一般有两把，一把公钥（publickey），一把私钥（privatekey）。
公钥用于加密节目内容本身，私钥用于解密节目，私钥还可以防止当节目头部有被改动或破坏的情况，利用密钥就可以判断出来，从而阻止节目被非法使用。
上述这种加密的方法，有一个明显的缺陷，就是当解密的密钥在发送给用户时，一旦被黑客获得密钥，即可方便解密节目，从而不能真正确保节目内容提供商的实际版权利益。
另一种更加安全的加密方法是使用三把密钥，即把密钥分成两把，一把存放在用户的Pc机上，另一把放在验证站（accessticket）。
要解密数字节目，必须同时具备这两把密钥，方能解开数字节目。
这样当解密密钥在发送给用户时，即使被窃取，也仍然无法解开加密的内容。
3、系统安全性
安全性是一个系统需要具备的基本要求之一。
由于信息交换和控制系统需要管理、交换、控制大量的各种各样的数据，所以对系统的安全性提出了更严格的要求。
系统要求在本系统内传输的各种数据需要保密，同时对与其他系统互连接口传输的数据同样需要加密，这样才能充分满足和确保客户数据的安全。
系统采用多种安全的措施，如多种加密算法（MD5、DES、RSA、SSL），以及各种版权、身份认证（DRM和CA）等。
采用DRM版权认证对流媒体存储数据进行保护，对控制数据和网络传输中的数据进行SSL非对称、RSA等算法加密。
利用一整套完整的机制管理、保护加密算法和版权认证用到的公钥和私钥库。
4、可靠性
为了达到高可用性和得到用户的认可，系统需要维持7X24小时的不间断运行，同时如有故障也需要进行自恢复，达到电信级别的高可靠性。
信息交换和控制系统的稳定性是从硬件、软件、管理流程三方面来保证。
1）硬件方面
●配置高稳定性的硬件服务器。
2）软件方面
●良好的系统架构保证模块间的超低耦合性以及接口之间的良好规范。
●资源静态化，减少每次并发访问的资源申请，降低长生内存、硬盘碎片的机率。
●多方面和超强度的循环、长久测试。
●良好的软件狗机制，随时监测系统的运行状态以及适时复位系统。
3）管理流程
●良好的需求、设计、开发、测试流程（在RUP开发方法上进行裁剪）。
●良好的硬件采购流程
5、可视化的维护
在系统监控中，系统需要监控、维护的对象各式各样，每个对象的属性都千差万别。
同时，对于维护，系统需要提供各种可视化的、美观、操作性好的界面给用户使用，方便用户对系统进行监控、升级、配置、统计等。
系统在设计维护方面时，充分考虑到各个对象的差别。
通过编写高扩展性的XML配置文件，让可视化的维护界面可以让技术工程人员进行自定义，系统根据定义的XML配置文件展现不同的对象维护界面。
同时，提供专门的报表编辑界面，让用户对系统所能管理的资源在原始报表上进行各种拖放、选择等，从而呈现各种监控报表：
图表化的报表、统计数据的报表等。
2.2.2.3系统总体特性
1、系统的交互性
1）设计模式
在人机界面设计方面，我们按照交互式设计的原理，采取面向目标的UI设计方法。
采用了面向角色和面向目标的人机界面设计方法，使系统的使用更加友好，使系统的操作更加便利，使最终用户从愉快的使用系统过程中达到他们的目标。
2）交互模型
我们将“多通道交互”交互模型与“智能网络交互”交互模型合二为一，即形成“多通道——智能网络交互”来实现本系统的交互性，那么用户与产品之间的交互直观，以最自然、最熟悉、最有效率的方式进行，这不仅满足了用户直观的需求，同时也满足了用户对信息与交流广度的需求。
2、系统的开放性
设计时应按最经济的原则，设计—个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。
该系统设计遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络。
目前各区城管信息系统的建设，并且采用了不同的技术路线和技术平台。
区级城管信息系统的建立适应了区级部门迫切的信息化需求，使区级部门的管理与服务上了一个新的台阶，但新的问题随之而来：
各区部门信息系统的服务对象都是各区用户，这些用户在各系统中拥有不同的用户帐号和口令，用户在不同的部门信息系统中数据不一致，用户需要从网上不同的网址去访问各部门的信息系统甚至无法判别其网址的合法性。
在这种现状下需要通过统一的信息整合将城管各信息系统间的用户、数据和应用进行集成，实现向各类用户提供全面的、个性化的信息服务。
统一的信息整合包含数据整合、应用整合、内容整合及流程整合四个层面。
1）数据整合
数据整合是指各信息系统的数据要能够实现共享和交换。
这就需要建立统一的数据视图，对各信息系统的数据进行统一的定义和管理，并建立统一的数据交换平台来实现分立信息系统数据的共享和交换。
该平台要求各系统间流动的数据具有统一的格式规范，从而保证数据能够被目的系统所理解和使用。
2）应用整合
应用整合着眼于将已经存在的分立的信息系统集成起来，为用户提供统一的、集成化的、个性化的信息资源访问环境。
为了实现应用整合，需要实现用户对应用访问的统一权限管理。
不仅保证了应用系统的安全性，也使得用户得到了个性化的应用服务。
应用整合还要求向用户提供统一的登录入口和访问界面，用户通过一次身份认证，就可以随意进入任何他有权限访问的信息系统。
应用整合不仅体现在用户访问的统一性、集中性上，还需要统一的数据交换平台为应用提供数据整合的支持。
3）内容整合
内容整合是建立在数据整合和应用整合之上，向用户提供整合了的信息资源的角度来描述信息整合。
只有实现了数据整合和应用整合，用户访问到的内容才是集成了的信息。
内容整合的实现，需要建立统一的信息发布、权限管理系统、全局搜索引擎、统一的邮件系统、文档管理系统等支撑系统，以及内容展现的URP门户系统。
URP门户系统是内容整合结果的具体展现，在URP门户中，用户看到的信息，都是通过了权限系统过滤后的个性化的信息，访问的各种业务功能组件则是各应用系统提供的功能的整合。
用户还可以对自己希望访问到的资源的类型和资源的组织形式进行个性化的定制，而不用关心这些资源来自哪个应用系统。
4）流程整合
流程整合是信息整合的高级阶段，它利用工作流、消息、协同等技术，实现跨系统的流程整合，使得不同的管理部门能够在一个统一的网络办公环境中实现对同一事务的协同处理，为用户提供真正意义上的信息服务。
3、系统的扩展性
整个系统应具有高度的灵活性以适应不同的业务需求及不同系统配置的需要。
系统所采用的面向对象开发方法、基于SOA的集成架构和开放式体系结构，都将有力地保障未来的系统升级与扩展。
4、系统的安全性
我们对系统安全性的设计原则是:
实用、高效、可扩展的。
平衡处理好安全与方便，安全与共享，安全与性能的关系，把握好安全的“度”。
为此我们构建了网络安全管理系统、数据安全管理系统、用户认证系统等，有效的保障了系统的安全性。
5、系统的容灾性
为使系统具备容灾能力，我们分别构建了备份和恢复子系统：
Ø虚拟磁带库数据备份系统：
备份系统通过虚拟磁带库和备份软件对数据库服务器进行集中备份。
Ø快速灾难恢复系统：
快速灾难恢复系统实现为数据库服务器对应的本地硬盘创建对应的虚拟硬盘，并指定给相应的应用服务器通过数据复制策略实现相应数据库本地硬盘的数据复制到快速灾难恢复系统创建的相应的虚拟磁盘中。
2.2.2.4设计思路
根据城管监控系统的实际现状和要求，信息交换平台是一个高并发、高数据流、高可靠和高安全的分布式的一个实时系统，为了达到这个要求，平台的总体设计需要有以下的几个原则和思路：
1.设计尽量简单：
在达到预定的目标、具备所需要的功能前提下，平台设计应尽量简单，简单才能保证平台的稳定和可靠，一个过度负责的系统，其稳定性和可靠性是值得怀疑的。
所以在平台的设计过程中，应当尽量简单实用，避免过度设计。
2.平台的设计必须保证其灵活性和适应性：
可变性是现代软件系统的特点之一，是指其对外界环境的变化的适应能力。
信息交换平台也必须具有相当的灵活性，以便适应外界环境的不断变化，而平台本身也需不断修改和改善。
同时需要接入多种多样的设备和外部业务系统，将来的各种类型的业务应用都是基于这个平之上的，所以平台的设计必须有足够的灵活性，便于未来接入更多类型的设备和连接更多的外部子系统。
必须使平台的各个部分独立性强，容易进行变动，从而可提高平台的性能，不断满足对平台功能变化的要求。
3.平台的设计必须一致和完整：
一致性是指平台中的各个部分要具备一致性设计规范应标准；完整性是指平台作为一个统一的整体而存在，系统功能应尽量完整。
4.平台具有通用性：
即平台是城市视频监控综合系统中的通用平台，各个部门和单位的业务应用都是基于这个平台之上，而这些部门和单位对视频的业务需求是千差万别的，同时各个外部业务系统也是分散和多样的。
所以平台在设计时，必须保证平台在功能和架构上具有通用性，一方面能满足各个应用单位的基本视频应用，一方面接口的功能和技术规范要统一和通用，使各种外部系统都能方便的接入。
5.技术路线要选用成熟可靠的技术：
在平台的技术路线选择上，必须使用既先进又成熟可靠，经过市场检验的技术产品，尽量不要选用过度先进而不成熟的产品作为开发基础。
一方面要保证开发技术的先进性，能在一段时间内保持平台的技术先进和可持续开发，不至于因开发技术的落后而导致开发困难和难以招到合适的技术人员；另一方面要保证使用的开发技术必须成熟可靠，必须经过市场的检验，不能采用过度先进而不成熟的产品而导致技术风险的不可控。
6.分层实现：
对于逻辑设计中确定的系统应用功能，在实现中由于牵涉不同的技术条件，如各种实现技术特点的要求、各种异构系统接入的要求，需要在为系统设计多个不同的层次，分层处理、分层封装、分层屏蔽、分层实现各个系统应用功能。
7.模块复用：
在平台设计过程中，会逐步设计出类似的子系统，需要充分考虑这些模块的可复用性，减轻开发工作量和保证复用部分的可靠和稳定。
8.重复优化：
分层实现与模块复用，需要在平台设计过程中不断地调整与优化，以达到相对最优化系统结构。
本系统的设计在总体上采用目前国内外最主流的设计方法，即面向对象的设计方法，并借助UML这门语言对系统进行分析建模，依靠RationalRose提供的一整套工程辅助设计工具进行统一的系统分析及设计。
下面按照我们系统设计时的先后顺序，简要阐述各个设计阶段的主要工作内容和我们所采用的方法。
1）系统上下文设计（系统使用模型设计）
系统上下文模型用来描述环境中的其他系统，它是一个静态模型。
一定程度上它是对系统总体结构的一种描述，不过在这一阶段我们更加关注的是系统与外部环境的交互，此时我们没有太关注细节，而是采用抽象的思维角度进行建模。
为此我们借助了UML中的用例模型来表达我们所要的上下文模型。
2）系统体系结构的设计
以前一阶段得出的使用模型为基础我们可以开始系统体系结构的设计。
系统体系结构的设计关键在于怎样对系统进行系统分解，目前主流而有效的做法是对系统进行分层，从下到上一般可分为三大层次，分别为数据采集层，数据处理层（业务层）和用户接口层。
我们进行系统分解的严则是“系统结构尽量简单，层次间独立性强，结构层次模型不超过七个基本实体“。
3）系统主要对象设计
当我们对系统有了较深的理解后就可以开始进行对象设计了，对象设计的主要任务是对象识别，即识别出对象类，这个过程是个不断细化组合的迭代过程。
这方面的设计我们综合了多方面的城管业务知识，先使用非形式化的方法识别出对象类，再采用应用域知识和脚本分析等形式化方法来细化和扩展对象类。
4）设计模型
设计模型是对系统中包含地对象或者对象类以及它们之间地不同类型关系地描述，其主要工作是删除所采用地设计模型中与系统需求之间不必要地细节关联，为程序员地具体实现提供充分地细节。
UML提供了多种设计模型，包括静态的和动态的设计模型，为了减少使用的设计模型数目，我们要求工程人员、设计人员和程序员之间精密联系。
5）对象接口描述
对系统设计中不同组件之间的接口的描述是设计过程的一个重要部分。
我们意识到只有接口已经给出清晰定义，系统的各组件才可能开展并行地设计。
在接口设计中我们要求设计人员尽量避免涉及接口地具体表示，而是隐藏具体地实现方法并只提供对象操作来访问对象和修改数据。
这样地设计具有很好地可维护性。
在描述接口细节上我们统一采用UML提供地类图符号来描述。
2.1.2.5系统体系架构
智慧城市综合管理监控指挥系统和信息交换平台系统项目的软件实现主要由技术支撑层、业务处理层、指挥监督层和管理决策层四个部分组成。
四个系统之间的边界划分如下：
1、技术支撑层：
实现与业务处理无关的各相关子系统的设计与开发，并为信息的采集、汇总、以及系统管理提供支持。
主要包括智能移动无线视频监控系统、视频应用子系统、GPS车辆监控指挥子系统、语音通信子系统、地理信息（GIS）子系统、城市部件在线更新子系统、城管资源管理子系统、基础信息维护子系统、环境管理监控子系统、系统运行监控与保障子系统、视频转发子系统、数据交换网关子系统等共12个子系统。
2、业务处理层：
以城管业务为中心，关键为城管常规事件处理模式提供信息化手段的支持。
主要包括系统电话投诉受理子系统、视频巡查立案子系统、移动视频巡查立案子系统、其他投诉受理子系统、案件受理子系统、分派调度子系统、二级分派子系统、案件办理子系统、事件反馈子系统、案件办结子系统、移动办公子系统、预警管理子系统、多媒体文档管理子系统、信息公布与公众监督子系统、协同工作子系统等共16个子系统的功能。
3、指挥监督层:
实现对城管事件实时监控,在各类紧急和必要的情况下对城管资源实施指挥和调度.主要包含应急指挥子系统、监督控制子系统、集成指挥子系统、移动监督子系统等4个子系统的功能。
4、管理决策层：
实现对城管事件的后期管理维护功能，包括统计分析子系统、综合评价子系统、决策支持子系统、学习评估子系统、预案管理子系统等共5
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