智慧城市的架構大體上可以分為三個層次：信息採集層、運作操控層、領導決策支持層。
信息採集層：
利用視頻監控、各種傳感技術，針對城市的氣候、空氣品質、交通訊息、人員流動等進行城市各種數據和事件的實時測量、採集、事件收集、數據抓取存儲和分析、識別、歸檔。在最前緣的實時訊息採集，都可以利用物聯網的模式傳回雲主機。
運作操控層：
對採集到的數據和事件信息進行數據識別和分析、並且對於數據進行格式化處理，此時我們可以先將這些數據資料叫"源數據"，並分門別類地儲存在雲端公共平臺。然會按照不同的工作流程、不同項目，從源數據上面取得數據資料建立模型；從需要的任務中建立模型，開始運作、事件信息處理，並在所建立的模型中，自動選擇符合模型的相應措施，通知相關負責人、進行工作流程處理、歷史信息保留及查詢、網絡設備監控等；對於不同的任務與不同的工作，隨時都可以從源數據中取得，針對不同的工作與任務，任意的建立模型，建立不同相應的任務。
領導決策支持層：
對於需求所建立的模型，城市各部門管理者可進行部門仿真演習、信息查詢分析與監控、工作流程進度可視化監控、歷史數據分析比對、相關專家協同分析與建議、進行城市管理流程優化並對問題與事件的發展提出預測和評估；為城市的智能化管理和各種突發事件的處理，提供數據支持與經驗分析，並提供決策建議的參考。
智慧城市包括了很多內容，從建設內容上，可分為基礎設施建設（主要是基礎網絡建設）、信息化的應用、各種產業的智慧化建設；從面向的對象不同，可分為智慧政務、智慧產業、智慧民生三大內容。所以在源數據的分門別類儲存，每個環節都可從源數據上面取得數據資料，節省很多重複性的投資，達到數據共享；面對不同的應用建立不同模型，當模型建立越多，智慧城市的建設也就越加完善。
隨著分佈式架構、分佈式計算的出現，隨之而來的問題是"如何實現第三方平臺的建立和開發"。首先要考慮到的問題就是"安全性"、"數據資料格式一致性"；假設智慧城市的技術供應商想要實現與政府部門的合作，並且供應商之間信息可以互通，就必須考慮到資源、數據、API等的安全性與數據資料格式的一致性。因為只有這樣才能夠讓所有參與的供應商與政府部門都可以完全整合成一體，創建新的智能、新的應用和新的體驗。
所謂的平臺開發並不是簡單創建一個“智慧城市APP”，我們需要將所有的注意力集中到取得元數據的審核機制上，並且在“智慧城市APP”也要清楚地瞭解、確定這些應用是可以在真實環境中的開放及應用。這類似於股票市場信息資料，可以分享出來給大眾，很多的程式也在取得數居資料後開發軟件分析股票走勢。
在智慧城市中，高速、低延遲的無線通信網絡是智慧城市建設的首要要求，這也是為什麼5G網絡的出現會得到如此多關注的原因。在智慧城市解決方案，最重要的是可持續、安全且可防災的"能源網絡"。如果沒有穩定安全可靠的能源系統，智慧城市所有的設備在無電力供應時，系統根本無法運轉，這樣即使整個建立完成的智慧城市也無法被稱為智慧城市。所以沒有一個IT工程師可以在沒有UPS（不間斷電源）和備用電源的情況下建立一個數據中心，整個系統從傳感器到電腦機房的各個節點，電力監控與穩定提供電力的龐大系統，也是智慧城市建立的主要工程。
智慧城市從一開始就應該將“安全”整合到智能城市平臺。而且近年來隨著視頻監控系統、家庭看護攝像頭等被侵入的現象，智慧城市系統在整合資源時更應該提出安全、高效的產品和解決方案，訪問協議和通信需要高級的安全架構來防範惡意侵入與應用。
可以說沒有一個人或一件事在部署一個全局的系統時能做到百分百的完美，因此智慧城市系統的基礎設施在日後更是需要政府多加維護和升級。尤其是在實際操作過程中，不僅不能夠破壞城市架構的正常進行和規劃，更不能硬件設施的運行。因此需要在智慧城市建設前期考慮到後期的維護和升級，必須建立一個完善且規範的服務器架構。
從各個城市公共基礎設施的設計來看，大多走的都是實用路線，其實在這個基礎上也可以設計得更加唯美、生動，讓城市變得更富吸引力，而城市的亮化工程，似乎就成為很多智慧城市的代名詞；但是在疫情爆發的這一刻，我們才發現搞了這麼多年的智慧城市建設，在疫情管控上面誓言中的不足；訊息的登錄與發佈都還是靠紙張文書作業在進行，領導對於信息的實時掌握，還是依靠著打電話詢問的方式。然而此時的亮化工程，似乎變成了一個諷刺；對於疫情掌控、物資調配、口罩發放，智慧城市似乎在這上面都使不上力。
目前，智慧城市主要應用功能包括智能交通系統、智慧能源系統、智慧物流、城市指揮中心、公共衛生醫療、城市公共安全、城市環境管理、政府公共服務平臺等八個方面。源數據的取得與系統平臺的開發，都是自定義的方式在建設，離數據資料共享，尚有萬里之遙。比如武漢的疫情源數據資料可以共享，對於疫情或是物資的需求都可以利用平進行控管與調度。
智慧物流利用RFID、BarCode、QR Code、現代網絡技術和普適計算等技術，兼容國際國家標準，打造“智慧物流”公共服務平臺，利用基於位置的物聯網技術實現物流過程中物物之間信息交換、共享，對物流各環節進行實時跟蹤和監控，實現物流全過程數字化、信息化、智能化、高效化，融合物流、信息流和資金流，調整物流結構，提升物流產業水平，降低物流成本，提供物流效率。就如同航空業般，從購票系統、航班座位、航班登機檢查、登機起飛、降落到達、辦理入境，所有的信息不會因為航班飛抵的目的地不同，國家的不同而無法數據共享，更不需要使用紙筆文書作業的傳遞訊息，而智慧物流更需要打破物流公司的壁壘，大家信息共享，才能達到真正的智慧物流。
以互聯網、無線通信技術為平臺，以數字信息為基礎，結合移動定位系統、數字通信技術和計算機軟件平臺，為城市管理者提供各種城市數字化管理平臺，實現針對城市部件的檢查、報警、緊急事件處理、指揮調度、督察督辦等功能。如：食品安全追溯、危險品安全處置、災害預警與處理等。路口的監控系統不再只是用於對交通違規的扣分罰款，車牌識別系統完全可以做到在疫情發生時，對於路口限行的交通管制。
"智慧城市"不該只是淪為口號工程，更不該只是視覺衝擊的亮化工程；"信息的安全"與"統一的數據資料格式化"，這些軟基礎建設應該要近快提上時程，並且作系統性的規劃設計。智能化是大家都可以期待與信賴的方向與目標，但是在智慧城市建設中卻屢屢發生唱獨角戲的系統，重複建設與系統無法整合乃是現今所遇到最大的問題與困難。
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