智慧城市基础运行管理的信息协同体系研究

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随着新一代信息技术的应用和全球智慧城市的规模化发展,城市系统运行中产生的数据量呈现爆发式增长,城市管理正从经验治理向以信息为核心的科学治理加速转变。智慧城市作为一个开放的复杂巨系统,信息协同是保障城市系统中其他资源要素优化配置的基础,也是城市更加智慧运行的前提。传统的城市系统下的信息协同网络以中心管理(PCP)模式为主,协同结构单一,协同效率低下,难以满足智慧城市大数据的实时协同需求;同时,目前对智慧城市信息协同水平的评价主要集中在总体层面,缺少对内在协同结构的有效测度。  智慧城市的基础运行管理是智慧城市管理的重要组成部分,需要对城市基础设施及其相关城市部件的基础状态和运行状态进行实时感知和控制,整合与城市基础运行相关的政务信息资源和社会信息资源,实现跨部门、跨领域、跨层级、跨主体的多源信息协同。本文从标准、模式与架构、测度与优化三个层面对智慧城市基础运行管理的信息协同体系进行研究,并以北京市城市基础运行的信息协同应用为例进行实证分析。主要研究内容包括以下四个方面:  一、智慧城市基础运行管理的信息协同标准框架和关键标准  首先分析了城市基础运行领域信息协同标准的核心问题;然后构建了智慧城市基础运行管理的信息协同标准体系总体框架,阐述了基础信息标准、信息流转标准、领域应用标准、安全标准和接口标准的内部结构及外部对接关系;在此基础上,对物联实体的基础信息属性和编码、物联信息接入与交换接口、物联信息传输三个方面的关键标准进行了重点研究。  二、智慧城市基础运行管理的信息协同模式与总体架构  首先从人、地、事、物、组织、领域、时间等七个维度对智慧城市基础运行管理的信息特征与流向进行了分析;然后,基于不同的业务需求和应用场景,在传统PCP模式的基础上提出了PCP模式与中心转发(PCN/NCP)模式、节点对接(P2P)模式、领域应用(P2N)模式相结合的信息协同应用模式,并对信息协同流程进行了详细分析;在此基础上,从体系架构、功能架构、数据分布与接口架构三个方面提出了智慧城市基础运行管理的信息协同总体架构;最后,分析了信息的启动、流转和到达过程,从业务流程的自适应匹配、业务规则的自适应选择和业务内容的自适应优化三个阶段阐述了城市系统下的信息协同自适应进程,提出了基于事件驱动的“数据-方法-应用”多源信息融合范式。  三、智慧城市多源信息协同的结构测度模型与优化策略  从协同主体的差异测度和协同主体间的关系测度两个方面对多源信息协同网络的结构和优化进行研究。首先,基于模糊聚类算法构建了多源信息协同网络的差异测度模型,提出了给定置信区间的信息协同系数及其修正形式;然后,分析了信息协同网络结构中的凝聚子群及其相互关系;在此基础上,从横向和纵向两个维度提出了多源信息协同的模式优化策略。在实际应用中,多源信息协同的结构测度需要与有效的总体测度方法相结合,共同形成对智慧城市信息协同水平的科学评价。  四、北京市城市基础运行领域的信息协同实证研究  首先对北京市城市基础运行领域的24个信息组织和155类协同信息进行了详细梳理;然后,从管理对象和感知设备分类、基础信息属性与实体编码、物联信息接入三个方面对信息协同的关键标准进行了实证分析;在此基础上,利用所构建的多源信息协同结构测度模型进行了测度与优化分析,对北京市城市基础运行领域的信息协同流程优化率达到57.35%;最后,以城市建筑物的火灾应急决策和城市部件与高发事件的关联分析为例,阐述了事件驱动的多源信息融合应用。  智慧城市基础运行管理的信息协同体系可以应用于大中型智慧城市的信息化规划和顶层设计中,为全面掌控城市系统运行情况、提高城市精细化管理水平和应急决策水平提供有效支撑。
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