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1 引言
數(shù)字城市的基本內涵是利用現(xiàn)代信息技術（包括電腦技術、通信與網絡技術、多媒體技術和GIS/GPS/RS技術等）實現(xiàn)城市中各行業(yè)、各領域的信息化，并將城市中的眾多信息孤島連接起來形成一個整體。繼而以數(shù)字城市為基礎，逐步實現(xiàn)地域數(shù)字化乃至全國的數(shù)字化。自上世紀末以來，數(shù)字城市已經被許多大中城市列為重點發(fā)展方向，逐步在世界范圍內形成建設的高潮。
在數(shù)字城市的建設中，傳統(tǒng)信息領域的技術及其應用已經比較成熟，一般都有較為全面系統(tǒng)的標準與規(guī)范。然而，作為數(shù)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序的狀態(tài)，多種標準共存、沒有統(tǒng)一的標準可遵循、系統(tǒng)之間的互聯(lián)和互操作性很差，根本不能滿足數(shù)字城市對信息化的要求，在數(shù)據(jù)信息的可得性方面存在著很多困難，更談不上數(shù)據(jù)信息的可用性問題。
以以太網和無線技術為代表的通信技術已經在工業(yè)控制、智能建筑等自動化系統(tǒng)中得到廣泛的應用，可以說以太網+TCP(UDP)/IP已經成為“事實上”的工業(yè)標準。這解決了系統(tǒng)的互聯(lián)和數(shù)據(jù)的可達性問題。在數(shù)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，不能簡單地將信息領域的標準與規(guī)范移植過來。因此，必須根據(jù)該領域的特征與具體應用相結合，制定該應用領域的通信協(xié)議標準規(guī)范，總結出該領域的基本特征、系統(tǒng)框架、模型和技術規(guī)范。
國家有關部門組織控制和系統(tǒng)集成標準起草，對數(shù)字城市、智能建筑中控制和系統(tǒng)集成的通信協(xié)議等進行標準規(guī)范建設。本文將提出控制和系統(tǒng)集成的通信協(xié)議的系統(tǒng)結構，從總體上給出該應用領域的系統(tǒng)框架與模型，是該標準規(guī)范的基礎與核心部分。
2 體系結構
2.1 標準范圍
在數(shù)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(tǒng)構成的信息站點（單元），它們是各控制管理系統(tǒng)的基本單元，也是信息數(shù)據(jù)的基本處理單元。每個信息站點一方面管理自己內部的各種硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源，同時為其它信息站點或用戶提供各種類型的服務。因此，本標準是在國際互聯(lián)網協(xié)議TCP/IP傳輸層以上規(guī)范信息站點中各種資源和服務的外部互操作特性，規(guī)范系統(tǒng)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，主要包括信息站點模型，信息站點中的資源模型、通信模型、服務模型，以及分布式系統(tǒng)的模型。
圖1 標準范圍
2.2 站點模型
信息站點是實際系統(tǒng)中基本的組成單位，每個信息站點各自都是一個相對獨立的系統(tǒng)。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(zhí)行器、網絡接口等基本部件；在軟件上，則包含一個能夠獨立自主地運行的應用系統(tǒng)。通常，信息站點的系統(tǒng)結構可以用圖2來表示，主要可以分為六大部分。
(1) 基于IP網絡的通信部分，主要負責與其它信息站點和控制系統(tǒng)進行交互通信，實現(xiàn)信息交流和系統(tǒng)控制。
(2) 基于簡單對象訪問協(xié)議SOAP（Simple Object Access Protocol）的消息傳輸、控制和訪問部分，實現(xiàn)上層的服務與下層的網絡通信的連接，使應用服務成為可能。
(3) 服務接口部分，提供標準的應用服務接口，一方面信息站點的所有對外的功能服務都通過標準的服務接口來展現(xiàn)，另一方面，外界通過標準服務接口來訪問和調用信息站點內部的功能，完成一定的任務。每個信息站點都提供幾種基本的通用服務，包括讀（Get）、寫（Set）、通告（Notify）、添加（Add）、刪除（Delete）等服務。外界對服務的訪問是通過下層的SOAP來進行的，并將服務的結果通過SOAP反饋回去。而服務的具體執(zhí)行過程則需要操作和利用信息站點內部所包含的資源對象。
(4) 控制管理內核是信息站點的核心部件，也稱之為中央控制器。它主要具備兩個方面的功能：一是統(tǒng)一管理和調度信息站點的所有資源，包括信息站點的基本描述、組成對象、安全等對象資源；二是接受外界提交的服務請求，通過調度和執(zhí)行完成相應的任務，并以服務的形式返回給外界。
(5) 信息站點所包含的資源對象部分，是信息站點運行、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(tǒng)集成。
(6) 安全管理部分，它在網絡之上提供基本的安全檢測、驗證、加密、解密等基本管理功能，以保證信息站點軟硬件和數(shù)據(jù)的安全。
圖2 信息站點的系統(tǒng)結構模型
如圖2所示，就構成一個標準的信息站點系統(tǒng)模型，是一套相對獨立的系統(tǒng)，能夠獨自地完成相應的任務。信息站點的基本運行過程是：
(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(zhí)行相應的任務；
(2) 當外部通過網絡向信息站點提交請求時，通過SOAP協(xié)議的轉換而調用標準的服務接口；
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