“數(shù)聚物聯(lián)”推進(jìn)城市級(jí)智慧管理

陳述

寧波華數(shù)從2020年開(kāi)始，就制定了“數(shù)聚物聯(lián)”統(tǒng)一平臺(tái)的戰(zhàn)略部署，融合云計(jì)算及開(kāi)源軟件的廣泛應(yīng)用，打造基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入的“數(shù)聚物聯(lián)”智慧感知云平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目

當(dāng)前，智慧城市建設(shè)已成為城市發(fā)展的主要方向。智慧城市通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI等多種先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)城市治理、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、民生改善等各個(gè)領(lǐng)域的智慧化。但從當(dāng)前各地區(qū)的建設(shè)情況來(lái)看，智慧城市的各類智慧化應(yīng)用大多是獨(dú)立的系統(tǒng)平臺(tái)，如交管部門構(gòu)建的“智慧交通”系統(tǒng)，消防部門構(gòu)建的“智慧消防”系統(tǒng)等。由于各類應(yīng)用的數(shù)據(jù)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)互通共享，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市的智慧管理，這在一定程度上影響了智慧城市建設(shè)的效果。

要實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)中各類智慧應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)互通，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是關(guān)鍵所在。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以連接整個(gè)城市的各類感知、控制設(shè)備，并通過(guò)這些設(shè)備實(shí)時(shí)地感知、采集信息。隨后，再利用云計(jì)算技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)采集的信息進(jìn)行處理、分析、存儲(chǔ)與管理等。因此，基于統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)與開(kāi)放的物聯(lián)網(wǎng)接口技術(shù)，構(gòu)建城市級(jí)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入平臺(tái)，成為城市實(shí)現(xiàn)綜合化、智慧化管理的重要路徑。

浙江作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)先行省份，在推進(jìn)智慧城市建設(shè)的過(guò)程中，早已開(kāi)始了這方面的探索。其中，寧波華數(shù)從2020年開(kāi)始，便制定了“數(shù)聚物聯(lián)”統(tǒng)一平臺(tái)的戰(zhàn)略部署，融合云計(jì)算及開(kāi)源軟件的廣泛應(yīng)用，打造基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入的“數(shù)聚物聯(lián)”智慧感知云平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目（下稱“數(shù)聚物聯(lián)”）。

統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)、統(tǒng)一設(shè)備接入

“數(shù)聚物聯(lián)”項(xiàng)目是寧波華數(shù)緊密結(jié)合浙江省數(shù)字建設(shè)體系架構(gòu)，根據(jù)華數(shù)集團(tuán)“1334”戰(zhàn)略部署，為推動(dòng)華數(shù)各類業(yè)務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集約化、品牌化、模塊化建設(shè)而制定的戰(zhàn)略部署。該項(xiàng)目采用“1＋6＋3＋N”的架構(gòu)，即構(gòu)建一張?jiān)凭W(wǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)感知中臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、鏈接管理、數(shù)據(jù)處理、AI能力、視頻分析、安全防護(hù)等六項(xiàng)核心功能，并以基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)的主流應(yīng)用服務(wù)、基礎(chǔ)功能服務(wù)和三端入口三個(gè)載體為支撐，創(chuàng)建未來(lái)社區(qū)、數(shù)字園區(qū)、未來(lái)鄉(xiāng)村、數(shù)字治理、智慧家庭等N個(gè)行業(yè)應(yīng)用。智慧城市建設(shè)的根本目標(biāo)是采用統(tǒng)一的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的綜合化、智慧化管理，使得城市級(jí)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入平臺(tái)在各類設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化加工處理與管理，為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)使能。因此，城市級(jí)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入平臺(tái)必須支持統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理。

“數(shù)聚物聯(lián)”基于多協(xié)議、多制式的方式，能夠提供大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入的統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)。其成功實(shí)現(xiàn)的原因，離不開(kāi)技術(shù)的創(chuàng)新。寧波華數(shù)為平臺(tái)精心打造了先進(jìn)的總體架構(gòu)，分為七個(gè)層級(jí)：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、設(shè)備接入層、設(shè)備抽象層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層與智慧應(yīng)用層，同時(shí)還構(gòu)建完善的運(yùn)維、安全與標(biāo)準(zhǔn)體系。

其中，感知層作為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入平臺(tái)的底層，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與采集；網(wǎng)絡(luò)層則為感知層設(shè)備與平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交互提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；設(shè)備接入層為感知層的異構(gòu)設(shè)備提供接口與通信協(xié)議，同時(shí)屏蔽設(shè)備的異構(gòu)性，向設(shè)備抽象層提供統(tǒng)一的訪問(wèn)控制接口與設(shè)備描述；設(shè)備抽象層則從設(shè)備的多個(gè)層面構(gòu)建統(tǒng)一的資源描述模型，再根據(jù)具體設(shè)備特性抽象為不同類型的資源；數(shù)據(jù)層則負(fù)責(zé)對(duì)感知層各類設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效管理，包括數(shù)據(jù)采集、融合、云存儲(chǔ)、ETL、轉(zhuǎn)發(fā)與云處理等功能；服務(wù)層基于海量數(shù)據(jù)為智慧應(yīng)用提供全面的數(shù)據(jù)服務(wù)；智慧應(yīng)用層則以數(shù)據(jù)層、服務(wù)層為基礎(chǔ)，建立各類用于智慧城市的智慧應(yīng)用。

城市級(jí)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入平臺(tái)的建設(shè)，首要任務(wù)是解決智慧城市各類設(shè)備的統(tǒng)一接入問(wèn)題。因?yàn)樵O(shè)備位于最底層，通過(guò)感知采集數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過(guò)控制等手段實(shí)現(xiàn)城市管理目標(biāo)。面對(duì)智慧城市物聯(lián)網(wǎng)下海量異構(gòu)的設(shè)備，如何通過(guò)統(tǒng)一的硬件接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備的硬件接入，是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入平臺(tái)面臨的首要且關(guān)鍵問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，“數(shù)聚物聯(lián)”采用結(jié)合IP核設(shè)計(jì)和復(fù)用技術(shù)，構(gòu)建基于多IP核的擴(kuò)展接入接口設(shè)計(jì)。

借助云計(jì)算，支持大規(guī)模、彈性、安全的計(jì)算服務(wù)

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入平臺(tái)作為為智慧城市建設(shè)提供數(shù)據(jù)服務(wù)的核心平臺(tái)，會(huì)接入海量的設(shè)備，其數(shù)據(jù)量會(huì)達(dá)到千萬(wàn)級(jí)，甚至數(shù)億級(jí)。由于設(shè)備處于實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，數(shù)據(jù)不斷上報(bào)，平臺(tái)在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中會(huì)涉及大量的并發(fā)事件。因此，平臺(tái)必須具備大規(guī)模的計(jì)算與存儲(chǔ)能力，并且能夠隨著數(shù)據(jù)量的增加具備彈性部署的特性，以確保穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)處理。

為接入和擴(kuò)展各種功能模塊，“數(shù)聚物聯(lián)”的平臺(tái)物理架構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，以核心模塊為中心，分別通過(guò)有線通信方式連接有線接入模塊，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)連接無(wú)線接入模塊，基于供電模塊進(jìn)行電力供應(yīng)，基于通信模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入。其中，核心模塊負(fù)責(zé)整個(gè)平臺(tái)的核心計(jì)算、本地存儲(chǔ)、高速設(shè)備接入等功能；有線接入模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)部分傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備的有線固定接入；無(wú)線接入模塊則實(shí)現(xiàn)對(duì)部分傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備的無(wú)線移動(dòng)接入。由于采用無(wú)線通信方式，平臺(tái)能夠覆蓋整個(gè)城市范圍，從而增強(qiáng)了平臺(tái)的感知范圍和控制范圍；通信模塊負(fù)責(zé)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)接入、管理和維護(hù)?！皵?shù)聚物聯(lián)”平臺(tái)的物理架構(gòu)針對(duì)不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，可以采用不同的配置和部署方案，在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)下“物”的廣泛接入的同時(shí)，保證接入平臺(tái)的自適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可重用性。

對(duì)云計(jì)算系統(tǒng)中存儲(chǔ)的大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、定位，并最終將結(jié)果快速安全地反饋給用戶?！皵?shù)聚物聯(lián)”基于云計(jì)算技術(shù)，采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)BigTable機(jī)制和Chubby鎖機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。同時(shí)，數(shù)據(jù)的高可靠性直接影響著城市管理的效果，平臺(tái)在建設(shè)時(shí)必須嚴(yán)格遵守安全性原則，構(gòu)建完善的安全體系，以保障數(shù)據(jù)的安全性?！皵?shù)聚物聯(lián)”在滿足存儲(chǔ)速率高和吞吐率高的基礎(chǔ)上，采用分片存儲(chǔ)和冗余存儲(chǔ)機(jī)制，以提高數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。

（作者單位：華數(shù)傳媒網(wǎng)絡(luò)有限公司）