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南京恒天伟智能技术有限公司 江苏 南京 210000
【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]。
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
【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]。
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