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1 引言
數字城市的基本內涵是利用現代信息技術(shù)（包括電腦技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體技術(shù)和GIS/GPS/RS技術(shù)等）實(shí)現城市中各行業(yè)、各領(lǐng)域的信息化，并將城市中的眾多信息孤島連接起來(lái)形成一個(gè)整體。繼而以數字城市為基礎，逐步實(shí)現地域數字化乃至全國的數字化。自上世紀末以來(lái)，數字城市已經(jīng)被許多大中城市列為重點(diǎn)發(fā)展方向，逐步在世界范圍內形成建設的高潮。
在數字城市的建設中，傳統信息領(lǐng)域的技術(shù)及其應用已經(jīng)比較成熟，一般都有較為全面系統的標準與規范。然而，作為數字城市中重要的建設基礎與內容，控制與集成卻還處于一種較為無(wú)序的狀態(tài)，多種標準共存、沒(méi)有統一的標準可遵循、系統之間的互聯(lián)和互操作性很差，根本不能滿(mǎn)足數字城市對信息化的要求，在數據信息的可得性方面存在著(zhù)很多困難，更談不上數據信息的可用性問(wèn)題。
以以太網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)技術(shù)為代表的通信技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)控制、智能建筑等自動(dòng)化系統中得到廣泛的應用，可以說(shuō)以太網(wǎng)+TCP(UDP)/IP已經(jīng)成為“事實(shí)上”的工業(yè)標準。這解決了系統的互聯(lián)和數據的可達性問(wèn)題。在數字城市中，控制與集成有其自身的特殊性和行業(yè)應用背景，不能簡(jiǎn)單地將信息領(lǐng)域的標準與規范移植過(guò)來(lái)。因此，必須根據該領(lǐng)域的特征與具體應用相結合，制定該應用領(lǐng)域的通信協(xié)議標準規范，總結出該領(lǐng)域的基本特征、系統框架、模型和技術(shù)規范。
國家有關(guān)部門(mén)組織控制和系統集成標準起草，對數字城市、智能建筑中控制和系統集成的通信協(xié)議等進(jìn)行標準規范建設。本文將提出控制和系統集成的通信協(xié)議的系統結構，從總體上給出該應用領(lǐng)域的系統框架與模型，是該標準規范的基礎與核心部分。
2 體系結構
2.1 標準范圍
在數字城市的控制與集成中，核心的基礎設施是一些硬件設備及軟件系統構成的信息站點(diǎn)（單元），它們是各控制管理系統的基本單元，也是信息數據的基本處理單元。每個(gè)信息站點(diǎn)一方面管理自己內部的各種硬件、軟件和數據資源，同時(shí)為其它信息站點(diǎn)或用戶(hù)提供各種類(lèi)型的服務(wù)。因此，本標準是在國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議TCP/IP傳輸層以上規范信息站點(diǎn)中各種資源和服務(wù)的外部互操作特性，規范系統的應用通信協(xié)議，使之能夠有序協(xié)調工作。在此體系結構中，主要包括信息站點(diǎn)模型，信息站點(diǎn)中的資源模型、通信模型、服務(wù)模型，以及分布式系統的模型。
圖1 標準范圍
2.2 站點(diǎn)模型
信息站點(diǎn)是實(shí)際系統中基本的組成單位，每個(gè)信息站點(diǎn)各自都是一個(gè)相對獨立的系統。在硬件上對應于一定的設備，包含一些基本的物理模塊，如傳感器、控制器、執行器、網(wǎng)絡(luò )接口等基本部件；在軟件上，則包含一個(gè)能夠獨立自主地運行的應用系統。通常，信息站點(diǎn)的系統結構可以用圖2來(lái)表示，主要可以分為六大部分。
(1) 基于IP網(wǎng)絡(luò )的通信部分，主要負責與其它信息站點(diǎn)和控制系統進(jìn)行交互通信，實(shí)現信息交流和系統控制。
(2) 基于簡(jiǎn)單對象訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議SOAP（Simple Object Access Protocol）的消息傳輸、控制和訪(fǎng)問(wèn)部分，實(shí)現上層的服務(wù)與下層的網(wǎng)絡(luò )通信的連接，使應用服務(wù)成為可能。
(3) 服務(wù)接口部分，提供標準的應用服務(wù)接口，一方面信息站點(diǎn)的所有對外的功能服務(wù)都通過(guò)標準的服務(wù)接口來(lái)展現，另一方面，外界通過(guò)標準服務(wù)接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)和調用信息站點(diǎn)內部的功能，完成一定的任務(wù)。每個(gè)信息站點(diǎn)都提供幾種基本的通用服務(wù)，包括讀（Get）、寫(xiě)（Set）、通告（Notify）、添加（Add）、刪除（Delete）等服務(wù)。外界對服務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)是通過(guò)下層的SOAP來(lái)進(jìn)行的，并將服務(wù)的結果通過(guò)SOAP反饋回去。而服務(wù)的具體執行過(guò)程則需要操作和利用信息站點(diǎn)內部所包含的資源對象。
(4) 控制管理內核是信息站點(diǎn)的核心部件，也稱(chēng)之為中央控制器。它主要具備兩個(gè)方面的功能：一是統一管理和調度信息站點(diǎn)的所有資源，包括信息站點(diǎn)的基本描述、組成對象、安全等對象資源；二是接受外界提交的服務(wù)請求，通過(guò)調度和執行完成相應的任務(wù)，并以服務(wù)的形式返回給外界。
(5) 信息站點(diǎn)所包含的資源對象部分，是信息站點(diǎn)運行、管理和操作的對象和基礎。主要包括I/O對象、功能模塊對象、基本配置對象等，有的還可能具有集成資源對象，主要適用于系統集成。
(6) 安全管理部分，它在網(wǎng)絡(luò )之上提供基本的安全檢測、驗證、加密、解密等基本管理功能，以保證信息站點(diǎn)軟硬件和數據的安全。
圖2 信息站點(diǎn)的系統結構模型
如圖2所示，就構成一個(gè)標準的信息站點(diǎn)系統模型，是一套相對獨立的系統，能夠獨自地完成相應的任務(wù)。信息站點(diǎn)的基本運行過(guò)程是：
(1) 控制管理內核自主地運行，控制、管理和調度內部的基本對象和邏輯對象，并按既定的程序執行相應的任務(wù)；
(2) 當外部通過(guò)網(wǎng)絡(luò )向信息站點(diǎn)提交請求時(shí)，通過(guò)SOAP協(xié)議的轉換而調用標準的服務(wù)接口；
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