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【摘 要】城市化进程的加快使城市建设规模迅速扩张，同时，科学技术的进步也使得城市建设向更加深远的方向发展，智慧城市就是在这一背景下产生的一种全新城市建设理念。为了更好地建设我们的城市，有必要运用现代化虚拟技术来解决智慧城市建设中遇到的难题，从而促使智慧城市建设的深入开展。鉴于智慧城市建设现状，本文将在分析智慧城市及建设理念的基础上，提出如何在城市建设设计中运用虚拟化技术，从而加快我国智慧城市的建设速度。
【关键词】智慧城市；建设设计；虚拟化技术；应用
智慧城市是在数字城市和信息化城市的基础上发展起来的一种全新的城市理念，从技术内容上看，智慧城市涵盖了各种新兴的技术，并借助先进的技术手段将分散的城市子系统整合为一个高度集成的有机整体，从而有效协调和解决城市发展中面临的种种难题，如交通规划、节能减排、安全监控等，因此，智慧城市是数字城市和信息化城市的升华，是现代化城市的一种高级形式。在现代化城市发展的进程中，智慧城市将成为各国政府努力创建的一种城市形式，将有助于改善当前城市管理中面临的诸多问题，使城市生活更加美好。
一、智慧城市内涵与建设现状
在智慧城市理念产生之前，数字城市代表了城市发展的最高水平，数字城市的基本框架和基础是网络空间，因此，数字城市的最基本特征即是虚拟化，数字城市的虚拟化与现实中的物理世界相互映射相互体现，从而形成一个前所未有的网络世界[1]。随着世界各国城市建设步伐的加快，常规的管理方法和技术手段已无法有效解决城市建设中出现的各种问题，如何尽快实现城市的重新定位及改造已成为各国政府普遍关注的重点，而智慧城市就是在这一背景下提出来的。智慧城市第一次引起全社会的广泛关注开始于IBM公司的“智慧地球”理念，在这一理念的影响下，IBM公司在北京“点亮智慧城市”主题论坛上进一步提出了“智慧城市”建设构想，并在国内外引起了强烈的反响。智慧城市依然延续了数字城市的基本框架，通过各种网络将现实世界与网络世界联系起来，将海量的城市管理、运行数据交由云计算机平台进行处理和分析，从而实现自动化控制。虚实一体化的空间世界可以实时感知城市中人和物的状态，从而更好的为城市生活和社会发展服务，实现城市的可持续发展。通过上面的分析可以总结出智慧城市的两大要点：数字城市、网络云计算[2]。
按照智慧城市的发展水平高低可以将我国的智慧城市建设历程分为三个阶段。第一个阶段是信息化城市，“八金”工程的规划标志着现代化城市正在从传统城市向信息化城市发展；第二个阶段是数字化阶段，数字城市基础框架的构建标志着我国的数字化城市建设正式拉开帷幕；第三个阶段是智慧城市本体，标志事件是云计算等全新信息技术的整合应用。智慧城市的建设离不开早期信息化城市与数字化城市的基础设施建设，三种不同的城市形式并不是相互独立的，而是一脉相承的关系，但是智慧城市与前城市发展的前两个阶段相比，更加注重信息资源的整合与共享，更加强调管理与服务的统筹与协调，是互动智能服务的高级阶段[3]。
二、如何加快虚拟化技术在智慧城市建设设计中的应用
（一）建立信息资源池
应用虚拟化技术进行智慧城市建设设计的第一步是建立完善的信息资源池，包括存储资源池、计算资源池和网络资源池三种资源池类型。建立存储资源池后可以通过在区域网络里部署虚拟化网关来设置统一的系统入口，为了保证存储系统的安全性，一般需要设置两台以上的虚拟化网关，但网关数量要为偶数。存储资源池可以实现存储数据的跨平台保护，而且数据经过集中管理其利用效率更高，存储资源池简化了之前数据存储的结构层次，便于实现集中管理和部署，建设费用也更少，此外，在动态调整方面，存储资源池也远远优于其他数据存储方式，可以实现存储资源的按需分配，从而有效整合存储资源[4]。
计算资源池的建立需要依靠服务器虚拟化技术，通过在一台服务器终端上建立多个虚拟的服务器并安装相应的独立业务系统，便可实现虚拟服务器的整合，借助虚拟化技术将多个物理服务器整合为一个虚拟服务器。将一个物理服务器分散为几个虚拟服务器并不是真正意义上的服务器虚拟化，还需要保证虚拟服务器能够提供相应的业务服务，包括节点状态监控、可用群集配置等，而且在发现问题时还能自动的切换服务器。服务器虚拟化在不增加硬件数量的基础上实现了业务系统的动态响应。
交换机具有虚拟化功能，可以将多个交换机联系在一起构成一个完整的虚拟交换机，在进行网络设计时，可以参照不同的设计原则分别设计出具有不同服务功能的虚拟交换机[5]。在网络核心交换机上进行虚拟化升级一般是采用网络拓扑的方式将其转变为两层组网框架结构，并直接连接服务器，从而省去了汇聚层这一环节。扁平化的组网结构可以实现不同层次网络环境的互联互通，而且更能够适应跨地区服务器的虚拟化连接，网络服务也得以扩展。
（二）提供虚拟化服务
虚拟机的虚拟安全隔离技术可以实现网络访问、资源分配的统一调配，而且与可信计算等技术结合应用之后可以避免基础平台被非法篡改，从而满足城市建设管理中的高安全级别要求。此外，虚拟化技术可以针对城市建设设计中的各种典型场景提供不同的信息交换控制策略，实现多功能导入和网络安全隔离，满足不同场景的不同安全要求。
（三）构建云计算平台
虚拟化技术在云计算平台中的应用范围逐渐扩大，其开源性等优越的性能使其成为云计算平台的重要辅助技术。结合应用了虚拟化技术的云计算平台可以将大量的存储资源连接在一起，形成一个共享的虚拟资源池，为远程计算机提供无限次的IT服务，将政府从基础设施管理中摆脱出来，使其有更多的精力去专注其他事物，可见，云计算平台为城市管理与运营提供了一个高效的决策支持工具[6]。
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三、虚拟化技术在智慧城市建设设计中的应用模型分析
为了更加客观、真实的描述虚拟化技术在智慧城市建设设计中的应用问题，本文在上文综述的基础上，以道路照明监控管理模型为例提出新的建设思路，并详述道路照明监控管理模型的建设结果，从而总结出虚拟化技术的实际应用问题。
（一）道路照明监控管理模型的构建要求
根据智慧城市的内涵与建设特征，道路照明监控管理系统应当符合以下几项特征，即模型建设要求：（1）以人为本。智慧城市的建设目标之一即是提高城市生活质量，为人们创造更加舒适的城市生活，因此，道路照明监控管理系统也应当遵循以人为本的基本原则，满足城市居民的出行要求。（2）信息化。信息化是智慧城市建设的主要内容，在智慧城市之下，道路照明监控管理系统也应当满足信息化要求，在监控、管理和维护上均实现信息化[7]。（3）协同其他系统。道路照明监控管理系统并不是一个独立存在的系统，在智慧城市建设中应当与其他系统关联协同并相互影响，在信息、资源共享的基础上实现智慧化运行。（4）可持续发展。可持续发展是智慧城市的宏观发展目标，相应地，可持续发展也应当成为道路照明监控管理系统的一大特性，也就是说，在设计新的照明监控系统时，要充分利用原有的照明系统，既满足升级改造要求，又满足节能环保及节约资源的社会可持续发展要求。以上便是在智慧城市建设中，道路照明监控管理模型的基本构建要求，同时也是虚拟化技术的应用重点。
（二）道路照明监控管理模型构建流程
1、明确监控对象
构建道路照明监控管理模型的第一步即是明确具体的监控对象。道路照明监控管理模型的最大监控对象是整个道路照明系统，该系统可以进一步划分为多个子系统，包括线路、道路、单灯等，这些即是具体的监控对象[8]。以上子系统的分层组合可以用（2-1）来表示，用O表示监控对象，K代表大的监控区域，i代表小的监控区域，ari代表i的集合，Inj代表i中m监控路段中j的集合，lgR代表rj中n监控路段的集合，那么：
O={{ari|i=1，2，3，...，k}，{Inj|j=1，2，3，...，m}，{lgR=|r=1，2，3，...，n}}
在构建道路照明监控管理模型时，要注意将上述监控对象全部纳入云计算机平台中，避免遗漏任何一个线路、道路、单灯等，保证监控范围覆盖全部的监控对象。
2、明确照明时需
地球的公转和自转带来节气及昼夜的变化，道路照明也应当按照一定的规律来实现运转，也就是实现时需照明，既满足了人们的基本照明需求，又能有效节约资源。实现时需照明首先要计算日出日落时间。某城市日出或日落时间用T来代替，La指某城市中心所处的纬度，Ln指某城市中心所处的精度，Y指需要计算的年份，M指计算的月份，D为计算的日期，rise_or_set为日出或日落的标记，那么日出日落时间T为：
T= （La，Ln，Y，M，D，rise_or_set）
为了实现照明时需，可以将上述计算工作交由云计算平台服务器完成，并借助虚拟机的调度功能实现云数据的节能计算，确保算法结果的最优。
3、设计感应策略
虽然按照照明时需能够实现定时定时照明，但是考虑到自然条件及道路状况的动态变化，应当充分预估其可能出现的变化并设计出感应照明策略。为了实现感应照明，可以通过两个途径实现，一是在每个单灯的控制端安装一个光敏元件来实时监控区域光照度，二是在某些关键区域设置光照度传感器，上述两种方法各有优缺点，如第一种方法能够更好的保证监控的精细化，但是成本也相对提高，第二种方法建设成本不高，但是每个光照传感器的监控范围有所扩大，使得监控精细度不够。具体选择哪种方法需要结合具体的建设要求及现状选择。在确定感应照明策略之后，要将有关的计算资源、存储资源和软件资源连接在仪器，形成大范围的IT资源池，为政府基础设施管理部门的远程计算机中断提供实时IT服务，从而帮助管理部门及时作出行动决策。
（三）道路照明监控管理模型照明质量评估
道路照明的最终目的是为行人提供良好的视觉环境，避免不安全事件的发生，同时也可以照亮环境为市民提供一个更加安全的出行环境。从用户需求的角度分析，该道路照明监控管理模型借助虚拟化技术实现了各种模型构建要求，基本能够满足照明功能性和舒适性两大质量要求，亮度均匀且充足，具有良好的视觉引导性。此外，实现道路照明监控管理之后城市道路照明质量更加符合《城市道路照明设计标准》中的相关要求，不论是亮度均匀度、眩光限制还是环境比等均符合相关评价指标要求。
结语：
本文在分析阐述智慧城市相关理论知识的基础上提出应用虚拟化技术的具体方法，包括建设信息资源池、提供虚拟化服务、构建云计算平台，并以道路照明监控管理模型为例分析了虚拟化技术的应用成果。通过本次的研究可以看出，智慧城市是在信息化城市、数字化城市的基础上形成的一种高级城市形式，集中了数字城市及网络云计算两大核心要素，其中，云计算平台则是智慧城市有效运行的基础，而虚拟化技术又是云计算平台的核心部分之一，可以将各种存储资源充分整合起来。在智慧城市建设设计中，离不开各种先进技术手段的支撑，而中心数据框架的建立则离不开云计算平台，只有找到虚拟化技术这一关键点才能更好的建设智慧城市，使庞杂的城市资源条理化，最终将智慧城市这一理念变为现实，更好的促进现代化城市发展。
参考文献：
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论文作者:梁建帮
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第17期
论文发表时间:2016/8/18
标签：城市论文; 智慧论文; 城市建设论文; 道路论文; 技术论文; 资源论文; 服务器论文; 《低碳地产》2015年第17期论文;