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1、城市感知體系白皮書(2022)中國電子技術標準化研究院華為技術有限公司2022 年 11 月專家指導委員會:鄔賀銓 戴 紅 范科峰 王立建 錢 恒 楊偉奇 王 泉 張文生 榮文戈 王樹東 夏俊杰 宋躍武 仇阿根 陽 洋編寫單位(排名不分先后):中國電子技術標準化研究院華為技術有限公司南京市人民政府 武漢市政務服務和大數據管理局長沙市大數據中心南京大數據集團武漢云計算科技有限公司 南京市城建集團深圳開鴻數字產業發展有限公司南京市城市照明建設運營集團有限公司上海移遠通信技術股份有限公司江蘇潤和軟件股份有限公司鴻湖萬聯(江蘇)科技發展有限公司湖南開鴻智谷數字產業發展有限公司漢威科技集團股份有限公司深
2、圳市宏電技術股份有限公司廣和通無線股份有限公司 深圳市智慧城市通信有限公司北京航空航天大學中國人民大學北京建筑大學中關村智慧城市產業技術創新戰略聯盟中移雄安信息通信科技有限公司成都市標準化研究院首都信息發展股份有限公司湖北省標準化與質量研究院重慶市勘測院光大節能照明(深圳)有限公司廣州市城市規劃勘測設計研究院小視科技(江蘇)股份有限公司深圳市矽赫科技有限公司 中電長城網際系統應用有限公司山東泰華照明科技有限公司豪爾賽科技集團股份有限公司上海依圖網絡科技有限公司芯視界(北京)科技有限公司中睿信數字技術有限公司 青島海信網絡科技股份有限公司北京軟件和信息服務交易所中交機電局第五工程公司上海商湯智能
3、科技有限公司北京電信規劃設計院有限公司北京萬集科技股份有限公司成都秦川物聯網科技股份有限公司云賽智聯股份有限公司4XiW8VrVlWlXnPnPpN6McM8OoMmMnPtRlOmNoPfQmOqMbRoOvMvPnMtQMYtRuM編寫組成員(排名不分先后)董 建 陳金助 白衛肖 張 群 王 彬 柳曉見王晨曦 楊 磊 吳 剛 姚 爽 龍紅祥 許揚汶鐘收成 凌向前 臧 鋒 董金山 關仁杰 周超宇解偉俊 王國偉 李 叢 耿亞南 洪偉杰 方 芳王 鵬 林方方 丁盛爽 張 妮 周 倩 代西桃楊 名 張軍亭 李 鋒 張 江 劉 悅 彭革非張紅衛 崔 昊 楊 霖 聶 爽 吳選用 張守偉劉 文 王肖飛
4、彭榮林 馮曉蒙 龐 敏 張 勇韓炎龍 沈國平 于 浩 陳亞軍 李 騰 王瑤瑤沈 瑞 黃傳娜 馬煒瑋 韓佶君 劉 博 張征明劉旭帆 周經翔 安小米 王靜遠 李 雙 危雙豐李 超 鄭慶國 王 嬋 李聞宇 張建偉 王淑平向澤君 寧振宇 王明省 洪鵬輝 張 豐 劉大揚鮑 捷 趙春昊 孫永良 張國強 劉 鵬 于鐵強龐曉靜 李亞健 權亞強 武宏偉 陳正偉隨著科技進步的發展,大數據時代的到來,萬物互聯已呈現出一個不可逆轉的發展趨勢。構建完整配套的感知體系是加強城市建設和提升社會治理能力的基本保障。黨的二十大報告指出:“堅持人民城市人民建、人民城市為人民,提高城市規劃、建設、治理水平,加快轉變超大特大城市發展
5、方式,實施城市更新行動,加強城市基礎設施建設,打造宜居、韌性、智慧城市?!北景灼鳛榫劢钩鞘懈兄w系的專著出版恰逢其時,系統梳理了城市感知體系發展的背景,提出城市感知體系總體架構和關鍵技術,并介紹了典型應用實踐,還提出建設保障及發展愿景。城市復雜多源異構的感知環境需要有一個自主、開源、安全、統一的操作系統。本書特別介紹了“鴻蒙”操作系統,作為一款我國自主研發、開源共享的底層技術在城市感知體系的建設與應用實踐中發揮了生態基礎的作用,“鴻蒙”操作系統賦能了城市感知終端,打造了實現多源數據安全互聯互通平臺。本書介紹了如何利用“鴻蒙”操作系統構建城市感知體系,給出了“鴻蒙”操作系統所支撐的各類應用的
6、例子。城市感知體系是一個新課題,特別是對超大特大城市既有迫切需求也是重大挑戰,基于“鴻蒙”操作系統的應用還有待進一步開發,為建設中國式的宜居、韌性、智慧城市做出更多的創新。希望城市的管理者、建設者、技術與產品提供者及市民都來關心城市感知體系的發展,分享中國城市規劃、建設、治理成功的經驗。序言中國工程院院士2022 年 11 月目錄城市感知體系建設背景城市感知體系總體架構城市感知體系建設目標0103021.1相關政策指引21.2問題與挑戰 43.1總體架構103.2主要特征及功能122.1加強頂層設計,推動統籌共建共用72.2標準化數據及接口,實現互聯互通72.3統一設備操作系統,擁抱開放創新7
7、2.4打造端到端安全防護體系,夯實縱深安全82.5建設產業生態,促進開放可持續83.2.1感知終端:開放創新、標準統一、設備協同123.2.2感知網絡:極簡入網、網算融合、品質可視143.2.3感知平臺:泛在接入、分層分級、協同閉環163.2.4感知大腦:精準感知、監測預警、智能決策183.2.5感知安全:縱深防護、韌性保障、安全防御203.2.6感知中心:數據服務、技術賦能、應用創新22城市感知體系典型應用場景城市感知體系建設保障體系城市感知體系展望附錄 A:名詞解釋城市感知體系關鍵技術050607045.1場景一:綜合管廊355.2場景二:燃氣安全監測365.3場景三:智慧桿375.4場景
8、四:城市停車385.5場景五:智慧環保405.6場景六:城市基礎設施結構健康監測415.7場景七:不可移動文物自然災害風險監測425.8場景八:高空拋物監測預警445.9場景九:智慧照明455.10場景十:智慧工地4552514.1分布式軟總線254.2原子化服務264.3設備即插即用274.4應用感知網絡274.5一跳入云284.6算網融合294.7設備統一接入304.8輕量級安全傳輸314.9電子身份規約324.10網絡可視診斷336.1組織保障486.2機制保障486.3標準制定496.4生態建設50城市感知體系白皮書1(2022)城市感知體系建設背景01黨的二十大報告提出要加快建設網絡
9、強國、數字中國,并明確指出“堅持人民城市人民建、人民城市為人民,提高城市規劃、建設、治理水平,加快轉變超大特大城市發展方式,實施城市更新行動,加強城市基礎設施建設,打造宜居、韌性、智慧城市”“優化基礎設施布局、結構、功能和系統集成,構建現代化基礎設施體系”。同時,黨的二十大報告將網絡、數據的安全納入國家安全體系的組成部分,要求強化網絡、數據等安全保障體系建設,構建全域聯動、立體高效的國家安全防護體系。城市數字化轉型是落實黨的二十大精神,踐行數字中國、01 城市感知體系建設背景21.1 相關政策指引中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要提出建設現代化基礎設施
10、體系以及建設智慧城市和數字鄉村,指出“加快傳統基礎設施數字化改造,加強泛在感知、終端聯網、智能調度體系建設”“以數字化助推城鄉發展和治理模式創新,全面提高運行效率和宜居度,將物聯網感知設施、通信系統等納入公共基礎設施統一規劃建設,推進市政公用設施、建筑等物聯網應用和智能化改造?!弊》亢统青l建設部、中央網信辦、科技部、工業和信息化部等七部委聯合發布的關于加快推進新型城市基礎設施建設的指導意見(建改發202073 號)提出新型城市基礎設施建設,要求“加快推進基于數字化、網絡化、智能化的新型城市基礎設施建設,引領城市轉型升級,推進城市現代化?!惫I和信息化部、中央網信辦、科技部等八部門聯合發布的物聯
11、網新型基礎設施建設三年行動計劃(2021-2023年)指出“創新突破一些高端傳感器、物聯網芯片、物聯網操作系統等關鍵技術水平,加速推進全面感知、泛在連接、安全可信的物聯網新型基礎設施建設?!眻猿秩嗣癯鞘腥嗣窠?、人民城市為人民,提高城市規劃、建設、治理水平,加快轉變超大特大城市發展方式,實施城市更新行動,加強城市基礎設施建設,打造宜居、韌性、智慧城市。優化基礎設施布局、結構、功能和系統集成,構建現代化基礎設施體系。01 城市感知體系建設背景區域協調發展戰略的關鍵舉措,通過科技手段驅動生產方式、生活方式和治理方式變革,助力城市高質量發展。城市是生命體、有機體,能感知、會思考、可進化是城市數字化發展
12、的基本機能。在以人為本、服務人民、下一代城市智能體建設中,統籌規劃、統一標準的城市感知體系,是慧城市的“神經末梢”,通過城市全域的泛感知建設,提升城市感知能力,強化“數據賦能”的關鍵作用,圍繞城市數據的獲取、傳輸、存儲、處理和使用,通過標準、開放、統一的技術架構形成“端網云用安營”一體化協同,構建城市數字化的“五官和手腳”,讓城市可感知、能執行,實現物理世界和數字世界的聯接。城市感知體系白皮書3(2022)工業和信息化部發布的物聯網基礎安全標準體系建設指南(2021 版)明確到 2025 年,推動形成較為完善的物聯網基礎安全標準體系,研制行業標準 30 項以上,提升標準在細分行業及領域的覆蓋程
13、度,提高跨行業物聯網應用安全水平,保障用戶安全使用。發展改革委發布的2022 年新型城鎮化和城鄉融合發展重點任務明確提出要“打通城市數據感知、分析、決策、執行環節,推進城市物聯網應用?!北本┦写髷祿ぷ魍七M小組辦公室發布印發了北京新型智慧城市感知體系建設指導意見,明確提出建設全覆蓋的城市運行感知體系,加快推進感知體系的統籌規范建設,促進感知終端的共建共享,提升感知數據匯通共用水平,形成統籌規范、泛在有序的新型智慧城市感知體系,實現感知終端的統籌管理和規范建設;實現城市感知網絡的互聯互通,打通感知數據的流轉通道;推動感知數據標準體系建設,實現感知數據匯集匯通和共享應用;強化感知數據的人工智能分析
14、,實現感知數據的智慧應用。上海市人民政府辦公廳印發了上海全面推進城市數字化轉型“十四五”規劃,提出加快促進全域覆蓋的城市物聯感知體系建設,助力提升生產服務效率,打造國內感知終端覆蓋最全、應用場景最豐富的城市之一;持續加快各類智能感知終端部署,引導面向產業效能提升的感知終端建設,加快面向城市治理能力提升的感知終端部署,全市各類感知終端總規模超過億級;國內首家“城市物聯感知服務中心”揭牌成立,同時啟動上線了“城市物聯感知場景服務平臺”。深圳市人民政府辦公廳印發了深圳市推進新型信息基礎設施建設行動計劃(2022-2025 年),要求加快構建物聯感知體系,部署面向城市公共安全、城市公共建筑和設施、城市
15、公共服務的感知終端;打造城市級物聯感知平臺;研究制定城市物聯網感知終端建設標準或導則,建立全市“統一感知標準、統一協議適配、統一設備接入、統一數據共享、統一應用支撐”的物聯感知平臺,實現城市生產生活、城市管理運行的協同,提升城市自感知、自適應、自決策能力。新型基礎設施技術日趨成熟、產業生態不斷完善以及應用規模不斷擴大,城市感知體系建設已經成為城市數字化轉型的關鍵因素。城市感知數據與不同城市管理部門間業務數據的打通融合,迫使城市感知建設從煙囪式發展向平臺使能架構加速演進,從而推動感知終端的共建共享,提升感知數據匯通共用水平,形成統籌規范、泛在有序的數字化城市感知體系。北京市、上海市、深圳市、南京
16、市、杭州市、天津市、合肥市、重慶市、成都市、武漢市、常德市、洛陽市、寧波市、長沙市、無錫市、珠海市、朝陽市、云浮市、湖州市、揚州市、楚雄市等大中城市的“十四五”規劃中均針對城市感知體系的建設落地提出了有關要求。北京市上海市深圳市4231.2 問題與挑戰當前,城市的感知體系面臨統籌規劃、標準規范、技術創新、安全防護、產業生態等方面的問題與挑戰。城市感知體系建設總體布局、感知載體和感知終端部署等方面需要統籌謀劃。一旦缺乏城市感知體系的頂層設計,會造成“煙囪式部署”的局面產生,各業務數據難以互聯互通?;跀祿诤瞎蚕砑皠討B交互的大數據分析應用則變成無源之水。城市感知終端建設應依托頂層設計集約部署,保
17、障城市感知數據全生命周期治理,避免因規劃不統一造成的重復建設、資源浪費。由于缺少統一標準規范的指導與約束,當前構建城市感知體系的設備呈現出“百花齊放”的現象,產品功能及應用能力良莠不齊,多系統間的融合開放和有效集成能力不足。行業中獨立系統或平臺由一家軟硬件供應商和系統集成商開發建設成為普遍現象,造成了軟件和硬件緊密耦合、捆綁用戶的情況出現。設備接口類、軟件兼容類、數據格式類等標準的缺失也間接導致了感知設備“七國八制”的發展現狀。目前感知設備側使用的底層操作系統大多以安卓、FreeRTOS、MbedOS 等為主,而應用軟件開發及部署必須基于操作系統來完成,這種情況抑制了我國感知設備系統底層關鍵技
18、術的發展。不能及時修補的操作系統漏洞也讓各類應用的重要數據、敏感數據存在較高的泄露風險。另外,操作系統的更新迭代要求相關設備和應用進行針對性的升級,無形中又大幅度增加整體的安全防護難度。統籌規劃不足,煙囪式部署現象突出標準規范不統一,設備互聯互通難底層系統技術發展不足,安全防護程度弱101 城市感知體系建設背景城市感知體系白皮書5(2022)45與傳統網絡安全相比,城市感知面臨更大的安全威脅和挑戰。城市感知將城市各種信息傳感設備與網絡結合起來而形成的一個巨大網絡,實現任何時間、任何地點,人、機、物的互聯互通,因此傳統的網絡安全邊界被打破,不同物理位置和網絡層級的設備聯網后,產生出更多的攻擊點,
19、路燈、水表、攝像頭等都會成為攻擊業務系統的潛在風險點。當前物聯網行業廠商的安全能力參差不齊、防護意識千差萬別,提供縱深的、適度的、場景式的安全保障體系,是城市感知體系面臨的挑戰之一。城市感知體系的產業生態構成非常豐富,從產業鏈角度來看,涵蓋了操作系統供應商、軟件供應商、硬件供應商、芯片供應商、系統集成商、建設運營單位、企業和公眾,以及政府及行業監管機構等。當前產業鏈、價值鏈上的關鍵主體角色,沒有形成統一戰線,也沒有建立規則化、透明、公平、公正的產業生態體系,不能共創共建共享城市感知體系。城市內部尚缺乏一個能夠設計合理的價值鏈條的組織。亟需建立通過提供增值產品與服務,實現產業鏈上下游價值合理分配
20、的機制,形成良性商業閉環。端到端防護能力弱,安全威脅防不勝防產業生態尚不成熟,產業鏈亟待完善6城市感知體系建設目標02以城市感知體系建設為基礎,使能城市萬物智能互聯、業務智慧聯動。通過布設覆蓋城市范圍的多種類型傳感器,建立全域全時段的城市感知體系,對城市運行狀態進行多維度、多層次精準監測,全面獲取影像、視頻、各類運行監測指標等海量城市數據,實現對城市環境、設備設施運行、人員流動、交通運輸、事件進展等的全方位感知,實時獲取城市全域全量運行數據,為城市數字化轉型提供數據基礎。城市運行時刻處于發展變化中,必須時刻掌握物理城市的全局發展與精細變化,讓城市可感知、能執行,實現孿生環境下的數字城市與物理城
21、市同步運行。02 城市感知體系建設目標城市感知體系白皮書7(2022)3城市感知體系建設包括感知底賬、全域覆蓋、數據共享、互聯互通。通過持續加強城市感知頂層設計,統籌規劃感知載體和感知終端部署,科學優化全市感知體系布局,逐步構建廣泛感知、綜合感知、智慧感知的城市感知體系格局。頂層規劃是科學有序地集約開展感知體系建設的重要依據,統籌管控感知終端的建設和應用,建立感知數據聯接通道,感知數據匯聚按需共享,實現感知終端分建統用,共用感知網絡、感知數據,避免重復建設。打破城市各領域感知系統各自封閉、軟硬件系統強耦合等固有格局,營造開放式數據及接口適配、應用軟件開發新形態。加強數據標準和架構統一化建設,實
22、現從硬件裝備、軟件平臺到數據資源的互聯互通和融合共享。提升系統和設備的移植性和兼容性,使系統軟硬件更加自由靈活的匹配,打造基于統一數據底座、滿足專業應用需求的協同化感知體系,將多系統、多設備協同交互與聯動,塑造廣泛參與兼容并進的集成與應用形態。一方面,對傳統的感知設備操作系統進行升級換代,形成全鏈條的國產化、開放化、智能化系統技術和產品,催生產業格局的升級,對城市感知端側進行智能化、數字化升級。一方面,突破現有操作系統技術限制,打造高端芯片、高端元器件、軟硬件平臺、仿真平臺等核心技術產品,防范寄存器、代碼等關鍵環節后臺篡改風險和生產敏感數據泄露隱患,積極采用安全、開放、創新的技術方案或系統裝備
23、,提升系統整體安全能力,實現設備系統部分核心技術和裝備安全水平提升,從“受制于人”到“自力更生”的跨越式發展,有力保障系統安全運行。加強頂層設計,推動統籌共建共用標準化數據及接口,實現互聯互通統一設備操作系統,擁抱開放創新122.12.22.38為了應對物聯網基礎架構中端、管、云和平臺的安全威脅,聚焦端、管、云和平臺的安全特性的組合協同,解決城市感知體系端到端的安全防護問題?;诔鞘懈兄獞脠鼍鞍踩{,構建終端防御、管道保障、云端保護和安全運維與管理能力。依托傳統電信網絡安全保障能力優勢,提供物聯網安全態勢感知與分析檢測,聯合生態合作伙伴,共同致力于解決物聯網的安全威脅與挑戰。打破“七國八制
24、”局面,進一步擴大和吸納各領域優勢資源。加強多領域多部門統籌協調,引入開放市場、協同創新等新模式,調動“政產學研用”各方面創新發展的積極性和投入,支持開展創新應用的試點示范,營造開放可持續的產業生態,形成特色鮮明、優勢互補、各有側重的差異化創新發展格局。加大政策和資金扶持力度,支持傳感器、智能終端、芯片、邊緣計算等技術創新,促進多樣化產品和應用的建設,健全完善產業管理政策法規,引導城市感知體系健康有序發展。建設產業生態,促進開放可持續4502 城市感知體系建設目標2.42.5打造端到端安全防護體系,夯實縱深安全城市感知體系白皮書9(2022)城市感知體系總體架構0303 城市感知體系總體架構1
25、03.1 總體架構城市感知體系建設是以 OpenHarmony 操作系統及統一的標準規范為基礎,實現感知終端的互認互信。同時,通過構建城市互聯互通的感知網絡、分層協同的感知平臺、統一匯聚的感知大腦、縱深防護的感知安全以及持續運營的感知中心,解決傳統城市感知存在的底賬不清、煙囪林立、數據孤島、感知盲區等問題,實現城市動態精準感知、終端互聯互通、協議標準統一、業務分級協同、場景持續創新、數據持續運營,提升城市治理數字化水平。根據圖 1,城市感知體系建設內容由 6 部分組成,包括城市感知終端、城市感知網絡、城市感知平臺、城市感知大腦、城市感知安全、城市運行感知中心。圖 1城市感知體系總體架構03 城
26、市感知體系總體架構城市感知體系白皮書11(2022)基于 OpenHarmony 打造城市全場景、分布式的感知設備操作系統。通過統一的城市感知標準規范,保證終端設備聯接協議統一、設備標識統一、接口及數據模型標準統一,支撐近端設備實現互聯互通,降低終端設備數字化門檻,加速城市感知終端的數字化進程。感知大腦通過全面、實時、動態地監測城市運行態勢,主動、預前、精準地發現城市問題。在城市全域數據標識基礎上,運用人工智能技術研判城市運行的趨勢和規律,提前發現城市潛在運行風險,輔助城市管理者直觀掌握城市運行狀態,提升城市治理精細化水平。打造城市級物聯感知網絡,為城市提供簡單、高效、安全、低碳的感知終端接入
27、和傳輸網絡。融合邊緣計算和業務聯動機制,打通城市毛細血管。實現物聯感知終端極簡入網,支撐運行可視、智能運維、協同應用。通過構建終端適度防攻擊能力、惡意終端檢測與隔離能力、數據安全與隱私保護能力、安全態勢監測與管控能力、網絡準入與威脅處置能力,打造城市感知體系端到端縱深安全防護體系,抵御來自各方面的安全威脅。提供城市感知終端設備多協議的快速適配、云化架構靈活擴展、物模型統一終端建模等功能,助力市/區/邊緣分層分級協同、能力開放,基于應用場景實現不同層級業務、數據、控制的閉環。依托城市感知運營中心,制定城市感知體系建設所需的統一標準規范以及配套使用的各項管理辦法。統籌城市感知體系建設,加強持續運營
28、能力,為政府、企業、個人提供數據服務,支撐相關應用及產業的持續創新。感知終端感知大腦感知網絡感知安全感知平臺感知中心1203 城市感知體系總體架構3.2 主要特征及功能3.2.1感知終端:開放創新、標準統一、設備協同特征圍繞城市感知設備種類繁多、標準不統一、設備難協同、數據難互通等問題,致力于創造安全開放、協同的全新感知體系,讓數據在設備與設備之間、設備與云端之間都能打通并自由流動,實現跨設備、跨系統、跨業務的協同服務。系統統一:城市感知終端操作系統可以覆蓋大大小小的設備設施,并且支持功能解耦,可隨產品自由裁剪。城市感知終端操作系統支持各種不同類型的設備互聯互認,小到傳感器,大到智能控制器、巡
29、檢儀器等城市全場景設備?;?OpenHarmony 的城市感知設備操作系統,是滿足有關要求的最核心技術要素之一。標準統一:城市感知數據將設備實體實現抽象化,通過統一物模型標準、設備接口標準、數據格式標準,可以為橫向縱向數據互通構建基礎。以物模型為底座,統一協議,統一管理,統一授信,可以有效屏蔽不同廠商之間的差異,減少開發適配工作量,降低安全風險,使數據可靠、高效的流動。設備協同:通過分布式軟總線,可以實現多設備聯接、智能判斷、自動協同,取代人工操作??梢允垢兄K端、控制器與手持終端之間感知靠近、自連接、自組網,實現配置的自動同步和傳感數據的自動上報,達到節省人力、縮短周期、降低成本的目標。安
30、全增強:城市多元設備可以自動聯接,設備間數據可以自由流動。終端操作系統構建了一套新的協同安全、數據安全的生態秩序,實現“正確的人,通過正確的設備,正確的訪問正確的數據”,滿足對設備中數據的隱私與網絡安全保護要求。多端部署:城市感知體系建設不僅需要增加設備種類以繁榮產業生態,更需要持續豐富行業服務,吸引更多合作者投入到行業應用的開發中。利用基于 OpenHarmony的操作系統,可以為終端提供統一的編程框架、自動適配多終端硬件能力的 UI 控件,為不同屏幕的終端提供自適應的響應式布局,開發者實現“一次開發,多端部署”,保證了完整、多樣和便捷的分布式體驗。城市感知體系白皮書13(2022)功能為了
31、實現城市感知終端在不同場景下將多種設備自動協同成一個邏輯終端,提供多端協同的使用體驗,充分參考現代交互式操作系統的分層架構,終端操作系統架構從下到上依次分為內核層、系統服務層、應用框架層和應用層。終端操作系統架構如圖 2 所示。圖 2終端操作系統架構內核層:主要提供對設備硬件的抽象及管理和控制能力,如進程管理、內存管理、文件系統和外設管理。系統服務層:包括硬件服務、系統基本能力、基礎軟件服務、增強軟件服務。行業硬件子系統實現城市感知設備硬件規格屬性信息、配置屬性信息的統一采集和一致性描述,全局同步,全局可見,為軟件功能實現提供統一的硬件接入、查詢和使能等能力。系統基本能力和基礎軟件服務,分別為
32、終端設備提供分布式操作的基礎能力和公共、通用的軟件服務。增強軟件服務中,行業服務子系統為終端提供針對行業專有設備的差異化服務;行業數據通訊協議針對城市感知設備定制的專有數據通訊協議,包括設備與設備之間、設備與云平臺之間的通信協議;行業定制升級系統針對城市感知設備定制的專有服務,包含帶有行業屬性的系統升級包制作、下載、升級,以及針對可靠性和安全性的強化升級。14應用框架層:應用框架層是應用和系統交互的橋梁,為應用開發提供 JS/C/C+等多語言的用戶程序開發框架和原子化服務開發框架,能夠為系統服務層的軟硬件服務提供對外開放的多語言框架 API 接口。應用層:包括系統應用和行業應用。作為系統的一部
33、分,系統應用向用戶和行業應用提供通用的系統服務能力。行業應用是城市感知特定業務功能的各種應用,支持跨設備調度與分發,為用戶提供一致、高效的應用體驗。感知網絡:極簡入網、網算融合、品質可視城市感知網絡建設的總體目標是聯接每個人、每個企業、每個感知設備,讓數據如“血液”般在城市流動,持續進行價值創造。將數據采集和運維管理簡化,進一步簡化感知終端聯網,做到從建設到運維的全程極簡。同時,保障城市感知終端接入可信,數據回傳可信,構建網絡智能、數據無損、邊緣智能計算、業務隨需的智能感知算網,打造端、網、云一體的感知網絡。特征城市的全域感知:城市感知終端設備產生的數據可以達到百萬甚至千萬級,感知網絡為接入設
34、備提供多種接口,支持多種接入方式,具備環網、備份等保護措施,為感知設備接入提供具有多樣性、可靠性、可操作性、安全性等的保障能力。支持業務多樣性:感知網絡隨著業務場景變化和數據處理需求而向下延展,提供邊緣計算、邊緣智能、邊緣聯動能力。感知網絡配合場景進行彈性部署,有效支撐各邊緣應用的部署以及業務協同。精準配置集約共享:網絡由萬物互聯向萬物智聯升級,通過“IPv6+協議創新”,提供極簡而無處不在的聯接能力。對業務進行隨流檢測,主動發現問題、修復問題,提供專線、專網、專用的網絡切片和應用級智能保障的 APN 技術等,實現網絡業務快速開通、按需服務以及高效、高質量聯接。零信任網絡安全:海量的城市感知終
35、端部署在公共場合,暴露在城市界面,95%以上的感知終端流量未進行加密。預防感知終端被私接、仿冒、劫持等是城市感知網絡必須解決的安全問題。應基于零信任的思維構建城市感知網絡安全保障體系,進行端、網、云、安一體系化安全設計,全面防御安全風險。03 城市感知體系總體架構3.2.2城市感知體系白皮書15(2022)功能采用科學合理的頂層設計、整體性的網絡規劃,實現城市感知終端的統一接入,集約共享,實現全域、全時、全要素的城市感知,利用智能網絡理念打造全覆蓋、智管理、多共享的城市感知網絡架構。城市感知網絡架構包含物聯接入層、城域匯聚層、聯接使能層,如圖 3 所示。圖 3城市感知網絡架構物聯接入層:終端設
36、備由多種傳感器、攝像頭、智能設備等組成,接口種類繁多,例如 IP 接口、非 IP 接口等。終端可通過交換機、邊緣物聯網關,實現多種接口的統一接入,并且通過環網進行保護。接入層提供多種組網模式,通過極簡的組網提供千兆帶寬的網絡通道,可接入大帶寬終端;通過 PLC-IOT 技術接入,具備抗干擾的長距離數據傳輸能力,適合接入低速率傳感器場景,做到有電就有網;通過網關還可同時支持 5G、北斗等無線數據回傳。感知終端入網時可根據網絡情況和終端要求選擇合適鏈路,在網絡出現丟包時,通過向前糾錯碼技術對數據加以保護,保障數據不丟失。物聯網關提供在邊緣容器部署應用的能力,使不同廠商的應用可以部署在同一個物聯網關
37、中,降低了廠商開發難度和成本投入。在物聯網關集群部署的環境中,終端基于網關的負載情況智能注冊到負載最輕的網關,實現算力自動負載均衡,動態擴容與縮容。城域匯聚層:按照“一網多用、一網多能”的理念,城域網在邏輯上實現跨地區、跨部門的互聯互通和資源共享,16一張物理網絡在邏輯上劃分為不同功能的多種網絡,滿足不同功能、不同敏感度、不同 SLA 要求的業務承載,滿足城市感知數據的有效傳輸,及數據在跨部門業務中的有效協同應用。城市感知網絡通過 IPv6+FlexE 的切片方式承載感知設備回傳的數據,感知數據經回傳網接入城域骨干網的匯聚PE,匯聚PE提供獨享的網絡切片,將數據上傳到感知平臺。聯接使能層:作為
38、城市感知網絡的“神經中樞”,聯接使能層提供網絡管理、安全管理、物聯管理三大基本功能,實現終端、網絡、安全一網可視,并提供開放的接口和標準化數據,供上層感知平臺及業務應用系統使用。其中,網絡管理實現對網絡設備的即插即用、業務隨行和按需調度的業務配置、網絡優化以及網元設備的運維保障等功能,從而讓網絡管理更簡單;安全管理是對終端設備建立資產臺賬,對終端設備進行指紋識別防止仿冒,對全網安全威脅和異常網絡流量進行分析與監控,對威脅及時進行干預或者阻斷隔離,保障整網的安全環境;物聯管理實現對終端設備和設備影子數據的管理,提供數據路由,支撐基于規則引擎的聯動。通過配套物模型來新增各類型的感知設備,新增設備數
39、據的互通,可通過平臺的插件管理下發相應的設備驅動插件到邊緣網關,邊緣網關實現對新增設備數據采集與數據格式標準化后再回傳到平臺。感知平臺:泛在接入、分層分級、協同閉環面向全域、全場景感知終端的接入、聯接、管理,以及感知數據的采集、傳輸、存儲、集成、分析、管理等需求,建設泛在接入、彈性伸縮、分級協同的感知平臺。特征泛在接入:面對城市海量、異構的存量設備和未來智能化設備,感知平臺提供多樣化、與設備類型無關的接入方式,兼容主流網絡接入協議,支持多種感知設備的統一接入和管理。通過資源空間實現各感知設備以及數據的安全隔離,應用間以授權方式實現數據的融合互訪和設備聯動。彈性伸縮:為應對設備多、數據量大、業務
40、突發性高等挑戰,城市感知平臺架構需要具備極高的伸縮性。城市感知平臺應支持億級別設備的接入,具備不低于 10 萬 TPS 并發量的業務處理能力。此外,城市感知平臺通過分布式架構、容器編排等技術,在故障或受攻擊的時,能夠快速完成節點遷移、服務啟停,保障核心服務不中斷。03 城市感知體系總體架構3.2.3城市感知體系白皮書17(2022)分級協同:因地域分布廣、時延要求高、網絡帶寬分配不均衡等因素導致網絡條件差距大,城市感知平臺需要根據不同需求進行本地化的資源優化配置,實現數據實時感知決策、業務高效連續,實現邊緣節點在云端的統一部署、運維和業務管理。功能城市感知平臺采用中心為主、邊緣為輔的兩級架構。
41、中心實現各類設備接入的統一管理,支持海量設備數據的可靠采集上云,讓數據按需自由流轉,通過豐富的 API 提供便捷管理和遠程控制設備的能力;邊緣則適合時延要求高、網絡條件差、機密等級高等單一中心架構無法滿足的業務場景,提供本地化的設備接入、數據處理和應用擴展等能力。城市感知平臺市、區兩級部署架構如圖 4 所示。城市感知平臺部署采用市、區兩級部署的方式,進行分級建設。市級平臺和區級平臺級聯,市級平臺統一對接已建設行業物聯網平臺,各區城市感知數據在市級平臺統一匯聚共享,各區之間可通過市級平臺實現跨區的數據共享交換。此外,平臺依托現有政務云體系提供基于感知數據處理的計算能力和存儲能力,利用電子政務外網
42、提供感知數據共享交換樞紐與通道,利用現有的政務云大數據平臺進行數據治理與開發、大數據分析等工作。圖 4城市感知平臺市、區兩級部署架構18城市感知終端平臺功能主要包括數據接入、設備管理、共享交換、統一物模型、業務支撐、運營運維。數據接入:通過設備直接接入、行業應用數據接入、行業平臺級聯接入等,實現全域、全場景的感知數據統一接入。設備管理:滿足各類應用對設備管理的需求,提供遠程監控、即時配置、實時聯動、反向控制等功能。共享交換:歸集了相關業務感知數據、設備狀態數據、設備管控數據等,提供數據的全生命周期管理,包括數據的實時處理、匯聚整合、加工提煉、物模型適配及檢驗檢測等功能。統一物模型:描述了設備具
43、備的能力和特性,通過標準對物模型進行統一定義,實現物理設備到數字設備的轉換和描述。在進行數據共享或開發應用時只需要關注 API 和標準模型即可,而不再關注設備的實體,保障城市數字孿生的快速構建,以及城市感知數據資產的快速積累。業務支撐:根據設備狀態、數據上報情況進行統一管理分析,提供標準接口開放給上層業務應用,并對應用進行管理,對接入的應用進行鑒權認證,嚴格控制應用的訪問權限和資源調配。運營運維:提供安全管理能力及統一的運營運維管理門戶,供城市感知業務相關用戶使用。感知大腦:精準感知、監測預警、智能決策依托廣泛部署的感知設備和千萬級的城市治理感知脈絡,構建實時、鮮活、多維、精準的問題警示觸發機
44、制和城市運行風險綜合檢測防范機制。依托數據和算法實時監測城市運行狀態、綜合研判城市運行態勢,提升“一屏統覽”的精細治理能力和數字治理能級,形成泛在接入、數據匯聚、預警預報、自動轉發、依責處置、評估評價的城市感知大腦。特征城市感知一張圖從市民日常需求和城市運行需求出發,構建城市運行指標體系。經過不斷積累,初步形成了“物聯成網”“數聯共享”“智聯融通”的城市感知體系。從宏觀、中觀和微觀三個層面打通了全域數據的開放共享,全面賦能城市治理能力的數字化轉型升級。03 城市感知體系總體架構3.2.4城市感知體系白皮書19(2022)圖 5城市感知一張圖宏觀層面:城市感知一張圖聚焦城市整體感知發展態勢,基于
45、系統化的城市運行指標體系,形成全域覆蓋的城市運行感知脈絡體系。在模型和算法的幫助下,城市感知一張圖能夠實現對各類風險的“早發現、早預警、早研判、早處置”,實現資源統籌調度、行動人機協同。中觀層面:城市運行指標聚焦各區和各部門,助力城運系統多維度、全覆蓋管理。以不同區和各委辦局管理需求為導向,橫向貫通、縱向級聯,注重時空域的有效關聯和及時分析排查高頻急難問題。實時監測城市中的各區域范圍和專業條線的運行態勢,對各類城市感知所發現的相關風險及時預警提示。城市感知數據在各級平臺全面匯流、無界共享、全線打通,助力感知城市風險。同時,科學運用閾值管理、顏色管理、閉環管理等多種方式,進一步優化風險等級的判別
46、和對各類風險的處置能力。在此基礎上,能夠實時、智能、精準地感知和調控城市“脈搏”。微觀層面:依托統一的接口標準和開放性架構,在低代碼平臺開發和共享支撐下,構建更多基層人員常用、適用、實用、受用的業務數字化場景。注重對城市運行的的閉環管理,驅動城市治理共建共治。20感知安全:縱深防護、韌性保障、安全防御城市中設備與設備之間、系統與系統之間的關聯已經由過去的相對封閉時代,走向場景豐富、聯接廣泛的萬物互聯時代。萬物互聯驅動各行各業數字化轉型的同時,也帶來了巨大的安全風險,端、網、云每個層級都面臨不同的威脅,構建端到端縱深安全防護體系成為重中之重。03 城市感知體系總體架構功能城市感知一張圖聚焦城市的
47、“人、物、動、態”及其內在關系,強化“物聯、數聯、智聯”的底座能力,具備信息分析、智能研判、全維認知能力,為城市全生命周期管理奠定堅實基礎。全面、實時、動態監測:實時采集城市運行數據,重點聚焦城市感知數據的匯聚,及時生成、上傳、融入治理活動,形成建筑和場所的風險評估畫像,協助監督人員精準執法,做到早發現、早處置。城市感知一張圖助力城市運行效率實現由量變到質變的轉變,支撐城市運行健康有序。主動、預前、精準發現:基于城市運行指標體系,城市感知一張圖在城市治理場景中正在發揮越來越大的作用。例如,針對街面跨門經營、亂設攤、亂停放等市容亂象,創造以“感知+智能算法+自動推送+末端處置”的新模式,構建街面
48、市容綜合監管應用場景。通過安裝智能發現設備,引入數字化管理平臺,第一時間發現問題,主動預警提示,可以有效地提高問題發現概率和處置效率,也可以減少管理上對人力的依賴。特征終端適度防攻擊:終端安全需要考慮其場景特點,安全技術需要在考慮成本、設備正常運行壽命等要素基礎上做到安全與成本相平衡。結合實際業務場景和設備分類,將安全能力劃分為不同安全等級。城市中不同的感知設備面臨的風險等級是不同的,對于不同的風險等級提供的安全模型也是不同的。例如,對于資源受限、成本功耗敏感的弱終端,提供匹配的輕量級安全傳輸協議(DTLS+)、遠程安全升級管理服務(FOTA)等安全能力。惡意終端檢測與隔離:城市感知終端種類繁
49、多,一旦被控制會影響業務正常運行或控制其對平臺及網絡發起攻擊。海量終端中異常行為的檢測與隔離能力成為重要的關注點,主要包括防海量終端浪涌式風暴檢測能力、基于大數據分析檢測異常終端的隔離能力、網絡訪問黑白名單能力等。3.2.5城市感知體系白皮書21(2022)數據安全與隱私保護:對終端設備提供全生命周期的安全防護措施,確保在每一個階段,數據都能獲得與數據敏感程度、系統數據重要程度和應用程序數據資產價值等相匹配的保護措施。在數據采集、傳輸、存儲、使用、銷毀等全生命周期提供分類分級的隱私安全保護能力,具體包括數據隱私保護和全生命周期管理、數據的 API安全授權、租戶數據隔離等方面的能力。安全態勢監測
50、與管控:對城市感知設備進行安全評估,全面展示當前設備的安全狀況,隨時看到設備的安全體檢項。從物理安全、網絡安全、數據安全、平臺安全、應用安全幾個維度來評估其安全能力,包括安全運維、安全評估、安全報告和基于最佳實踐策略自動識別安全事件。網絡準入與威脅處置:城市感知網絡需要采用更有效的安全手段,來消除給整網帶來的安全隱患。杜絕終端被仿冒和劫持,以免非法終端入侵感知網絡甚至政務外網,造成機密數據泄露或業務癱瘓。各類終端設備在網絡中存在大量的通信數據,這些數據一旦被截獲和竊聽,同樣會造成信息泄露或信息篡改。對于潛在的安全風險和已發生的安全攻擊,應能及時感知、快速識別,并阻斷安全威脅。功能城市感知體系的
51、“3T+1M 安全架構”如圖 6 所示。該架構是聚焦端、網、云的安全特性的組合協同,應對城市感知體系架構中的感知層、網絡層和平臺層的安全威脅?!?T+1M”核心在于基于鴻蒙應用場景中的安全威脅,構建起終端防御、管道保障、云端保護三個安全技術族(Technology)及安全運維與管理體系(Management),以滿足法律法規、標準等合規性要求,構建城市感知體系安全端到端縱深防御體系。圖 63T+1M 安全架構22終端防御技術族(1T):針對不同應用場景、具備不同處理能力的終端,提供與其能力相匹配、端云協同的關鍵安全技術。對于智能電表、大廈煙感等弱終端,需要具備基本安全能力,如數據報傳輸層安全性
52、協議(DTLS/DTLS+)、可信執行環境(TEE)、FOTA/SOTA 安全、安全啟動等。而對于城市生命線中的綜合冠梁、機軌等強終端,還需進一步滿足安全證書管理、入侵檢測、加密認證、TPM 等。管道保障技術族(1T):管道安全最核心的能力在于惡意行為檢測與隔離,特別是針對物聯網終端異常行為進行快速檢測和隔離。同時,針對不同場景,增強防 DDoS 攻擊、防信令風暴能力、協議抗攻擊等物聯網管道安全能力。云端保護技術族(1T):對平臺和云端提供大數據安全分析的態勢感知能力,同時聚焦對平臺的感知數據進行安全與隱私保護,提供可配置的云安全保障能力。安全運維與管理(1M):制定安全運維操作規范和操作流程
53、,構建端到端的安全運維工具,提高安全運維人員和開發測試人員的工作效率,以提升整個安全體系事前預防預警、事中檢測分析和事后響應等能力。主要包括構建安全巡檢工具、定期進行安全評估、對終端和應用進行自動化安全檢測等方面的能力。03 城市感知體系總體架構感知中心:數據服務、技術賦能、應用創新感知中心(即城市運行感知中心)的核心是保障城市感知體系建成后能切實有效地運轉起來,為城市及管理者提供智慧實用的服務。傳統的建設運行模式都是委辦局各自獨立建設,存在部分冗余建設、碎片化建設的情況,導致運維復雜而且成本高,難以持續運營。同時,標準不統一,技術“七國八制”,數據也難復用。從碎片化、煙囪式的建設模式走向城市
54、運營商統籌建設逐步成為主要的發展趨勢,由城市運營商統籌城市感知體系建設,推動集約建設、標準統一、互聯互通、共建共享共用,持續運營發揮城市感知體系的價值。特征依托城市運行感知中心,制定城市感知體系建設所需的統一標準規范以及配套使用的各項管理辦法。統籌城市感知體系建設,加強新場景服務、技術服務、測試服務、數據服務等持續運營能力,為政府、企業、個人提供數據服務,有效支撐產業應用的持續創新。城市運行感知中心相關方如圖 7 所示。3.2.6城市感知體系白皮書23(2022)圖 7城市運行感知中心相關方功能基于城市運行感知中心,構建以下四大核心功能中心。數據服務中心:基于城市感知中心數據匯聚,通過大數據、
55、AI 技術,構建城市數據產品和數據模型,為政府、企業提供優質數據服務。產業賦能中心:賦能區域產業人才,提升人力活力,協助企業完成人才技術賦能與能力提升。產品適配中心:上線城市操作系統和技術服務,為區域企業提供產品適配方案,加快區域產業生態企業轉型,協助企業完成產品升級,快速完成產品研發與上市。場景創新中心:提供生態運營服務,為技術孵化場景,加速產品、技術變現,持續場景創新,引領城市場景化方案標桿。24城市感知體系關鍵技術0404 城市感知體系關鍵技術城市感知體系白皮書25(2022)4.1 分布式軟總線分布式軟總線示例如圖 8 所示。分布式軟總線技術可以實現不同領域感知設備之間近場感知、自發現
56、、自組網,完成無感連接,多個感知設備自動協同宛如一個物理設備,可以提供任務在多個感知設備上的一致體驗感。為了提供感知設備間良好的協同體驗,分布式軟總線突破了高帶寬、低時延、高可靠的技術難點,在各種復雜環境里,最大程度的提升空口利用率,減少網絡包頭開銷,優化網絡包確認流程,智能感知網絡變化,自適應流量控制和擁塞控制。圖 8分布式軟總線示例得益于分布式軟總線技術的加持,網關與感知設備的自組網,可以實現感知設備快速上線、統一管理,具備 3 大關鍵能力:“發現”,自動搜索周圍是否有相關設備;“連接”,自動與所發現的設備建立連接;“組網、拓撲管理”,對所發現的設備進行網絡拓撲管理,例如組成星狀網絡拓撲、
57、Mesh 網絡拓撲等。2604 城市感知體系關鍵技術4.2 原子化服務終端設備除了支持需要安裝的應用,也需要支持免安裝的應用,即原子化服務。在城市感知體系中,設備和場景都具備多樣性,應用開發就變得更加復雜,原子化服務的提供方式可以使開發更簡單、服務更便捷。一次開發 多端部署:原子化服務只需要開發一次,便可以部署在多種終端設備上,極大降低了開發成本。僅需為不同形態的設備配置不同參數,IDE 就能夠自動生成支持多設備分發的 APP 包。APP 包上架應用市場后,應用市場會自動按照設備類型進行 APP 包的拆分、組裝和分發,實現一次開發,多端部署。如圖 9 所示。圖 9一次開發多端部署免安裝 秒級打
58、開:用戶不用感知應用安裝和卸載過程,便可體驗全新升級。原子化服務提供了全新的服務和交互方式。傳統的應用需要使用者跳轉到應用市場,搜索下載目標應用,而原子化服務可通過便捷化、智能化的意圖識別(例如掃一掃、碰一碰、語音等)能力和事件觸發免安裝能力完成應用的部署和運行,實現服務直達的業務體驗,減少安裝過程對用戶的干擾。多設備協同:原子化服務提供應用程序跨多個設備運行的能力,使得城市感知體系提供的運行環境不再受單一設備能力的限制,多端設備可協同。城市感知體系白皮書27(2022)4.3 設備即插即用4.4 應用感知網絡城市感知設備數量龐大,數以萬計的設備上線前均需要預置注冊地址信息,定制工作量大、部署
59、成本高。城市感知設備后期運行維護通過近端方式修改配置,自動化程度低,人力成本高?;跇藴驶瘏f議,可以實現設備自動注冊,平臺地址遠程配置,終端設備即插即用,設備配置可以在現網自動完成,包括系統初始安裝時對即插即用硬件的自動識別,以及運行時對即插即用硬件改變的識別。城市感知平臺提供了系列化、多語言的設備 SDK,支持與主流模組、芯片預集成,簡化設備接入難度,通過預置平臺的注冊信息,實現設備上電入云。平臺提供應用側 SDK 和設備側 SDK,方便設備通過集成 SDK 接入到平臺,應用通過調用平臺的 API,實現安全接入、設備管理、數據采集、命令下發等業務功能。如圖 10 所示。應 用 感 知 網 絡
60、 旨 在 構 建 感 知 應 用 的 新 型 網 絡 架 構 體 系,如 圖 11 所 示。APN6(Application-awareIPv6Networking,基于 IPv6 的應用感知網絡)利用 IPv6 報文自帶的可編程空間將應用側的信息攜帶進入網絡,自定義應用強相關的屬性,使得網絡能夠更精確地感知到應用,進而為其提供更為豐富的 SLA。圖 10設備集成 SDK 接入2804 城市感知體系關鍵技術圖 11應用感知網絡架構在城市感知體系的IPv6+組網中,IPv6報文頭中統一使用APNID標識一條業務流量,APNID將提供靈活的編碼區域,可基于該參數對鴻蒙應用流量進行引流。APN6 充
61、分利用 IPv6 的可編程空間,將應用 ID、SLA 需求等應用信息攜帶入網,突破應用與網絡邊界,使得網絡能夠為應用提供精細化運營,實現應用級的業務導流以及差異化 SLA 保證。鴻蒙應用側云化資源與承載網絡可以進行信息交互通告,實現云、網資源統一調度以匹配新業務需求,發揮組網優勢,為鴻蒙業務提供端到端的加速。4.5 一跳入云城市感知體系充分利用 SRv6(SegmentRoutingIPv6,基于 IPv6 的段路由)技術有效的將網絡資源池化按需分配,利用廣域網帶寬資源更好地指定出接口的路徑,通過SRv6的自定義開發字段,既可以幫助路徑基于應用的視角統一規劃,又可以滿足網絡隔離、權限劃分的需求
62、,還能夠攜帶更多的信息,讓網絡能感知應用和用戶,做到真正的網絡可編程。通過這三部分融合、銜接,SRv6 為城市感知應用了提供豐富的 SLA。在城市感知體系的組網中,通過 SRv6+FlexE 的結合,可以將業務進行細粒度網絡分片及路徑編排,解決城市物聯節點數量多、鏈路多導致的網絡問題;VPNoverSRv6 基于不同類型的 VPN 進入網絡隧道,保障了敏感信息的傳輸安全;利用 SRv6TEPolicy 的特性對下行流量染色、上行 Policy 的定義,保障業務能夠得到不同的隧道封裝,真正做到設備接入一跳入云。如圖 12 所示。城市感知體系白皮書29(2022)4.6 算網融合終端設備因資源受限
63、,具有計算能力較弱、存儲空間較小等特點,將終端設備采集的數據在邊緣節點進行數據預處理,減少上行傳輸的數據量,在中心平臺實現數據存儲和數據同步等任務。利用邊緣和中心節點的計算能力最大程度降低鴻蒙終端設備的計算負載。為實現終端設備、邊緣節點與平臺的高效算力融合,需要算力網絡提供算力的調度能力。算網融合是以通信網絡設施與異構計算設施融合發展為基礎,將數據、計算與網絡等多種資源統一進行編排管控,實現網絡融合、算力融合、數據融合、運維融合、智能融合以及服務融合。將計算與網絡深度融合,構建 CFN(ComputingFirstNetwork,計算優先網絡),如圖 13 所示,CFN 通過引入位于網絡層之上
64、的算力路由層,通過網絡協議分發計算節點的算力信息,綜合算力信息和網絡信息,為數據提供最佳的算力分配及網絡連接,將數據靈活調度到最優的算力節點上,實現數據與計算資源之間的高效連接,分布式的算力作為算力網絡中的內生資源,通過 DynCast(Dynamic-Anycast,動態任播)拉通聯接成網,實現邊緣計算高可靠、系統整體利用效率最優。算網融合一體化的全感知網絡針對應用不同的服務需求,實現“云、網、邊、端”的算力高效協同,并進一步抽象算網接口,解耦算力服務和算力資源,構建具備多種感知能力于一體的算力感知平臺。圖 12一跳入云3004 城市感知體系關鍵技術圖 13算網融合4.7 設備統一接入城市感
65、知體系聯接城市數百萬感知設備,能隨時感知、測量、捕獲和傳遞信息,實現對物理世界更全面、更透徹的感知,便于從全局角度分析形勢并實時解決問題。城市感知體系需要加快從垂直煙囪式模式轉向統一集約建設模式。圖 14設備統一接入城市感知體系白皮書31(2022)4.8 輕量級安全傳輸DTLS+(DatagramTransportLayerSecurity,數據報傳輸層安全性協議)是感知平臺采用的數據報傳輸層安全協議,相比傳統 DTLS 協議,在會話協商等方面做了優化,減少了終端與平臺通信過程中的握手次數,從而延長終端設備電池的使用壽命。NB-IoT 終端通常大部分時間處于休眠狀態,傳統的 DTLS 對通信
66、進行加密,需要在每次終端結束休眠時執行一系列握手動作以重新建立安全信道,嚴重影響功耗。DTLS+創新地引入 connectionid,重用原有安全信道,使功耗降低 40%。DTLS 及 DTLS+的對比分析如圖 15 所示。為此,需要統一的接入技術,實現設備的統一接入、連接管理、設備管理等,包括設備直聯、通過網關、云云對接等多樣化的接入方式(如圖 14 所示),并兼容主流物聯網協議,通過資源空間實現設備以及數據的隔離,業務應用間通過授權實現數據訪問和設備聯動。對于城市級感知場景,采用分布式、容器、微服務等架構設計,滿足城市級感知場景的可用性、擴展性、開放性。高可用性方面,設備接入服務應采用分布
67、式架構設計,系統無單點模塊;同時通過容器編排技術,在硬件故障的場景下,可快速完成節點遷移實現故障隔離。高擴展性方面,設備接入服務基于微服務架構,可實現快速彈性伸縮,支持億級別設備的接入,10 萬 TPS 消息并發。高開放性方面,通過物模型平臺、自定義協議編解碼插件,標準化設備物模型,實現設備和應用解耦。圖 15DTLS 與 DTLS+對比分析3204 城市感知體系關鍵技術4.9 電子身份規約城市感知網絡可以為感知終端賦予電子身份規約,支持標識安全接入控制和身份認證。一是實現“物”的身份可信唯一;二是實現終端開放式連接,根據標識所有權,在不同周期連接不同平臺;三是實現數據與標識錨定,數據全域可識
68、別,在行業中形成數據資產。感知終端入網時可將電子身份標識帶入到標識解析系統,基于終端標識預置的網絡屬性(例如 ACL、QoS),翻譯成對網絡的策略,聯動到網絡管理控制器,網絡控制器根據策略進行授權下發,據此確定放開或者阻斷訪問端口,實現精細化網絡管控。如圖 16 所示。圖 16電子身份標識解析終端設備電子身份標識,負責以主動或被動地方式上報終端工業標識,并帶上網絡屬性。標識解析服務器負責解析終端帶上來的電子身份標識,判定電子身份標識的規范,進行解析與判斷。網絡分析控制器將電子身份標識的網絡屬性翻譯為對網絡的策略,根據策略進行授權下發,據此確定放開或者阻斷訪問端口。網絡設備負責將終端的電子身份標
69、識打上網絡屬性標簽,并根據網絡分析控制器的策略執行端口放開和阻斷。城市感知體系白皮書33(2022)4.10 網絡可視診斷為方便城市感知體系的統一管理、降低運維成本,IFIT(In-situFlowInformationTelemetry,隨流檢測)可以結合大數據分析和智能算法構建智能運維系統,使網絡具有預測性分析和自愈能力,為網絡的自動化和智能化提供保障?;跇I務進行隨流檢測,對鴻蒙業務報文進行額外頭部封裝及染色,通告整網設備是否時延、抖動、丟包等信息,讓網絡流量基于業務可視。高精度多維度檢測真實業務質量:可以真實還原報文的實際轉發路徑,精準檢測每個業務的時延、丟包、亂序等多維度的性能信息,
70、丟包檢測精度可達 10-6量級,時延檢測精度可達微秒級。配合 Telemetry 秒級數據采集功能,實現網絡 SLA 的實時監控,快速實現故障定界和定位。能夠識別網絡中的細微異常,不僅支持精準檢測每個業務的時延和丟包統計數據,還支持通過擴展報文實現逐包、亂序等多種性能數據統計。靈活適配大規模多類型業務場景:可以較好地適應設備數量較大的網絡,用戶一鍵下發、全網使能。能夠同時滿足檢測特定業務流以及端到端專線流量的不同檢測粒度場景。對現有網絡的兼容性較好,能夠避免與第三方設備的對接問題,可以較好地適應設備類型較多的網絡。無需提前感知轉發路徑,能夠自動學習實際轉發路徑,避免了需要提前設定轉發路徑以及對
71、沿途所有網元逐跳部署檢測所帶來的規劃部署負擔。適配豐富的網絡類型,適用于二、三層網絡,也適用于多種隧道類型,可以較好地滿足現網需求。構建閉環的智能運維系統:實現用戶對網絡的端到端高品質體驗訴求,將被動運維轉變為主動運維,打造智能運維系統。通過真實業務的異常主動感知、故障自動定界、故障快速定位和故障自愈恢復等環節,構建一個自動化的正向循環,適應復雜多變的網絡環境。提供可視化的運維界面:提供集中管控能力,支持業務的在線規劃和一鍵部署,通過 SLA 可視支撐故障的快速定界定位。通過可視化界面根據需要下發不同的 IFIT 監控策略,實現日常主動運維和故障快速處理。3405 城市感知體系典型應用場景城市
72、感知體系典型應用場景05城市感知體系白皮書35(2022)綜合管廊內的所有傳感器設備安裝 OpenHarmony 操作系統,統一設備操作系統和通信協議,實現設備的快速接入、互聯互通和業務協同。利用開源鴻蒙生態與分布式軟總線能力,通過“碰一碰”功能實現手持終端與廊內設備的即時連接,實現單一鴻蒙終端對接控制多種設備,提高廊內設備巡檢、維護效率。建設內容5.1 場景一:綜合管廊應用背景綜合管廊的建設逐漸納入各省市的“十四五”規劃,國內已有 32 個省級行政區建設城市地下綜合管廊。綜合管廊是一個封閉的空間環境,相較于傳統地下管網建設,城市管廊位于地下,空間封閉、潮濕,環境較為惡劣。工作人員需要定期對管
73、廊內的各種傳感設備進行巡檢,管廊內設備維護以及巡檢有更高的要求。廊內手持設備眾多,不同廠商設備無法復用。巡檢人員進入管廊到達特定巡檢位置后,首先需要使用巡更棒進行巡檢位置打卡,然后使用手持終端拍照記錄巡檢信息,同時填寫巡檢記錄表,如果出現巡檢異常,則使用對講機和墻上的 IP 電話與監控中心進行語音通信確認。巡檢流程中需要來回切換不同的設備,多種設備的維護保養繁瑣。廊內設備控制需要通過遠程控制中心進行控制。巡檢人員對特定設備進行檢查時,需要通過對講機和 IP 電話,通知監控中心進行操作來確認設備的運行控制狀態,降低了巡檢的效率。人工巡檢效率低:傳感器種類多,安裝位置各有不同,有些在管壁/房頂需要
74、攀爬靠近設備,有些在管道底部,需要蹲下查看,耗時費力,巡檢效率不高。存在安全隱患:管廊空間相對封閉,容易出現氧氣含量不足、有害氣體超標等情況,監測處置不及時會給工作人員帶來嚴重的安全隱患。應用價值廊內巡檢人員攜帶設備減少,行動更加方便,單一設備操作更簡潔,提升管廊巡檢效率。3605 城市感知體系典型應用場景日常態巡檢:巡檢人員攜帶裝有 OpenHarmony 操作系統的巡檢設備(手環或巡檢終端),沿著管廊里走一遍,沿途巡檢設備在一定距離內就可以自動連接傳感器,檢查設備狀態,完成巡檢。異常狀態處置:傳感器監測到異常(如甲烷含量超標),發起告警提示,并向城運中心上報告警信息;傳感器通過鴻蒙軟總線與
75、閥門、風機進行近端聯動處置,自動關閉閥門,打開風機;同步城運中心收到告警信息,派單工作人員前往現場核查處置;處置人員現場核查氣體濃度是否恢復正常,對設備進行復位(打開閥門、關閉風機),并拍照上傳城運中心,報結工單。5.2 場景二:燃氣安全監測應用背景建設內容應用價值燃氣管道破損泄露是城市管理中的重大隱患,處置不及時容易造成重大安全事故。城市建設和舊城區改造過程中施工或者違規建設,易引發燃氣管道及設備破損,一旦某個密閉區域內燃氣濃度超過爆炸點,遇到明火就會發生燃氣爆炸重大安全事故。據不完全統計,國內燃氣泄漏爆炸事故已占據燃氣整體事故的 60%以上。目前燃氣監測和預警告警處置依賴于人工現場處理,存
76、在響應不及時,或者無法精準找到對應的燃氣閥門,容易錯過最佳處置時機?;诜植际杰浛偩€技術,以及多端設備安全認證和數據安全可信傳輸技術,實現燃氣監測終端與燃氣安全閥門裝置近場安全可信連接,并實現業務智能聯動。當燃氣閥井出現燃氣泄漏時,燃氣泄漏監測終端檢測出燃氣泄漏并超過安全門限時,通過分布式軟總線向燃氣安全閥門發送加密傳輸的關閥控制指令,由燃氣電磁閥門進行聯動關閥處理。近端設備基于安全可信連接,并實現近端聯動、端云協同,燃氣泄漏監測設備檢測出燃氣泄漏后,可以及時、自動關閉燃氣安全閥門,降低燃氣泄漏帶來的安全風險,防止重大事故發生。城市感知體系白皮書37(2022)通過開源鴻蒙操作系統,實現攝像機
77、、燈控、大屏等終端設備無感安全接入,多類網關合為邊緣智能網關,實現數據采集更簡單。利用分布式軟總線實現邊緣感知數據回傳到感知大腦,引入區域自治和邊緣容器能力使得規則引擎可以脫離平臺本地運行。例如照明可以通過控制器實現按策略點亮路燈,根據車流量或人流量調節亮度,實現低碳節能,并減少光污染。在智慧桿前端的終端設備上線后,感知網絡及平臺對其身份、合法性、業務范圍等屬性進行識別。通過電子身份上報,對于尚未支持電子身份規約的終端,基于建設內容圖 17智慧桿5.3 場景三:智慧桿應用背景智慧桿作為一個不斷擴展的功能集合體,相關企業在自身發展的過程中已在積極探索新的業務應用,通過新業務和新應用拉動智慧桿的進
78、一步發展,形成產業鏈良性循環。目前智慧桿建設和運營仍面臨眾多挑戰:如不同廠家、不同類型終端的接口不同、協議各異,造成數據難接入、集成及建設難統一;終端類型多,分布范圍廣,一旦遭受攻擊,安全范圍易擴散和蔓延;海量終端運維管理難,終端和網絡設備管理系統不同,系統之間聯動能力弱,遇到故障難以快速準確定位。3805 城市感知體系典型應用場景5.4 場景四:城市停車應用背景建設內容隨著城鎮化的快速推進,城市人口和車輛保有量快速攀升,城市停車難的問題日益突出,“開車十分鐘,停車半小時”的問題困擾著眾多市民。如何破解停車難題、讓群眾出行有更多便利,一直是熱點民生話題。效率低下:停車收費和管理依賴人工收費、人
79、力巡查,效率低,成本高、監管難。實繳率低:對停車未繳費行為缺少追繳依據,導致實繳率低。數據分散:社會停車場數據高度分散,難以統一匯集到城市停車平臺。交通擁堵:缺少泊位狀態實時監測,難以精準評估停車需求,有效疏導車流?;诜植际杰浛偩€技術連接道閘、攝像機、充電樁、顯示屏、語音對講、檢測器設備,打通信息孤島,實現城市智能停車、場內引導、路內停車、交通誘導、車主服務的智慧出行和停車引流,提升城市治理效率。應用價值一桿多用,節能減排,通過集約化建設可以降低成本和照明能耗;統一采集,共享共建,實現物聯終端統一接入,感知數據統一采集;近場運維,可以節省費用以及提升運維效率;安全信任接入,可靠保障,端到端物
80、聯網絡安全保護,實現物聯業務的聯網聯控聯播。電子身份規約,采用設備指紋方式對終端身份進行識別和合法性校驗,完成對終端識別和自動引導入網。通過 PLC-IoT 實現路燈智能聯網,降低照明能耗。PLC-IoT 多業務承載控制器基于電力線載波通信技術或 IP 鏈路,與物聯網關通訊回傳至桿站管理中心,最終實現 LED 燈的控制、屏的控制及傳感器的控制。城市感知體系白皮書39(2022)應用價值單位人員管理能力大幅度提升,泊位周轉率明顯提升,交通擁堵嚴重程度降低。通過泊位資源互聯互通、錯時錯峰停車、共享停車等功能,緩解停車難題,多維盤活存量,共享社會資源。圖 18城市停車鴻蒙系統:城市停車設備自由互聯,
81、運行狀態全程可視。視頻+AI:停車事件自動檢測上報,車輛違停行為推送告警,欠費行為無所遁形。數據挖潛:各類停車資源全量匯聚,全域共享,挖掘城市停車潛力。智能調度:區域/路段泊位狀態實時監測、智能匯總分析,動靜態交通協同調度。405.5 場景五:智慧環保應用背景建設內容應用價值環境保護是當前社會可持續健康發展的基礎共識,但環境保護對象分布廣、面積大、數據傳輸困、投資成本大、通訊線路維護管理麻煩等問題制約著環保行業的健康發展。環保設備數據專業性強,設備管理復雜,需要專業人員操作。同時,環保工程涉及終端數量多,維護保養任務重,耗時耗力,效率低下。通過鴻蒙操作系統環保主機,實現圖像、空氣、污染物等終端
82、設備自動對環境中相應數據進行感知上傳,人工環保巡查經過監測點,自動獲取記錄巡查人員身份、巡查時間等數據,基于邊緣 AI 一體機提供的維管模型算法 AI 能力,實現現場監控終端的運行態勢查看、健康監測、參數配置,提高現場運維能力和工作效率。實現伴隨式采集環保環境數據,對環保人員身份零信任鑒權和記錄,助力提升城市環保運維能力與工作效率。圖 19智慧環保05 城市感知體系典型應用場景城市感知體系白皮書41(2022)5.6 場景六:城市基礎設施結構健康監測應用背景建設內容隨著城市化的快速推進,城市基礎設施建設體量日益增大,受材料老化腐蝕和外部荷載作用的影響,結構的易損性將逐步增大,安全隱患不容忽視。
83、利用物聯網與人工智能技術,在結構體內部與表面埋設傳感設備,遠程感知結構的健康狀況,盡早發現隱患,更低成本保障安全。但是,為實現對大型基礎設施結構健康狀況的感知,需安裝多類型、不同廠家的傳感設備。由于其電氣接口、通信協議各異,導致傳感設備與平臺之間的兼容性差,多源異構數據集成復雜,系統維護成本高。此外,由于結構感知數據集成技術體系各異,各廠商僅注重自身業務平臺,導致監測系統分散,管理難度大,運維成本高,且與城市其它平臺之間的數據共享度低,尚缺乏統一的城市級感知平臺?;?OpenHarmony 操作系統與分布式軟總線技術,開發邊緣智能結構安全監測網關,實現對多類型、多廠商監測傳感器的集成;建立監
84、測傳感器、控制器與手持終端之間的自組網通信連接,實現多監測終端的無感接入與互聯互通;構建結構監測傳感設備的物模型,實現感知平臺對監測設備的統一管理,快速積累感知數據資產;搭建城市級基礎設施結構監測平臺,實現城市感知數據的共享共用。應用價值基于分布式軟總線技術,實現對不同廠商、不同類型設備的高效接入,提升感知平臺對傳感設備的適配效率;建立多傳感設備之間的協同通信技術體系,實現監測數據的聯動采集,提升預警可靠性,降低安全風險,防止重大事故發生;建立統一的城市級感知平臺,避免重復建設,節省城市運營成本,保證相關管理部門及時獲取感知數據,為重大事故決策提供依據,有效推進結構健康監測的智能化、數字化,提
85、升政府精細化管理水平。425.7 場景七:不可移動文物自然災害風險監測應用背景建設內容不可移動文物自然災害監測包含災前、災中、災后等過程,并且貫穿了不可移動文物的全生命周期,這就要求不可移動文物自然災害風險監測應能夠實現不可移動文物全災害風險過程的同步刻畫。作為一種在數字空間中同步刻畫、仿真物理世界的技術,數字孿生技術可以在數字空間實現物理實體及過程的屬性、方法、行為等特性的數字化建模。將數字孿生技術應用于自然災害風險監測展現了極其強大的生命力。但在不可移動文物自然災害風險監測過程中,各個環節仍存在一定的問題:反饋交互機制復雜,在監測過程中,除相關的基礎地理數據、“天-空-地”觀測數據外,不可
86、移動文物自然災害監測還需要傳感器采集數據、數值分析數據等物理場所相關數據,數據來源廣、數據類型多樣,災害現場數據來源平臺眾多、格式復雜。在自然災害風險評估理論的基礎上,通過不可移動文物自然災害風險感知終端和感知載體“集約化”的共建、共用和共享,統一物理實體、監測數據及孿生數據,結合相應的反饋模型,實現自然災害風險的共智,為不可移動文物自然災害風險科學決策提供支撐。圖 20不可移動文物自然災害風險監測05 城市感知體系典型應用場景城市感知體系白皮書43(2022)應用價值匯聚各類地理、自然災害文物本體等要素,結合相應的氣象傳感數據、文物本體的脆弱性監測數據及巡檢數據等,支撐不可移動文物自然災害風
87、險的災前預警、災中監測、災后應急處置及綜合管理。不可以移動文物自然災害風險監測與中國世界文化遺產監測實時對接,形成文物系統內自然災害風險監測的典范。打造“不可移動文物自然災害風險感知一本賬”。厘清不可移動文物自然災害風險物理實體,并對物理實體進行全要素數字化,構建不可移動文物自然災害風險虛擬實體清單,為不可移動文物自然災害風險監測平臺建設提供數據基礎支撐。選取合適的傳感器采集研究對象的監測數據,并上傳至感知大腦,實現平臺對不可移動文物自然災害風險終端資源信息的匯聚融合,全局掌握不可移動文物自然災害風險感知終端設備的既有情況、動態變化及歷史變遷過程;經過相應的模型及方法處理,獲取不可移動文物自然
88、災害風險。根據不同應用場景,將不可移動文物自然災害風險輸出相應的行業及部門,擴展綜合性應用共享基礎信息,為部門提供統一的工作和交流平臺,促進跨部門、跨領域的業務協調聯動。44應用價值部署高空拋物攝像機,對居民起到威懾、警示作用;配合公安、物業等部門對高空拋物行為的取證工作,輔助案件的處理,責任到人,減少居民經濟損失,進而降低高空拋物事件發生率,減少居民投訴事件數,提高區域安全管理能力。建設內容基于鴻蒙生態、分布式軟總線能力以及多端設備安全認證技術,實現高空拋物攝像機與現場聲光告警裝置以及音柱等設備的安全信任連接與業務智能聯動。當監測樓棟出現高空拋物行為時,高空拋物攝像機自動檢測并動態追蹤目標物
89、體軌跡,并由分布式軟總線向后端管理平臺以及現場告警裝置發送加密指令觸發告警。圖 21 高空拋物監測預警05 城市感知體系典型應用場景5.8 場景八:高空拋物監測預警應用背景隨著城鎮化進程的深入推進和城市集約化發展,高層建筑占領了大部分住宅市場,使得高空拋物的絕對數量顯著增長,對人們的生命財產安全產生嚴重威脅。高空拋物行為難以被及時發現和追溯,傳統攝像頭只能實現視頻錄像而無法主動識別和預警,造成“取證難”“責任追究難”“肇事者違法成本低”“管理成本高”等局面。高空拋物罪已納入刑法,有效預防高空拋物,已成為提升城市安全系數和居民安全感刻不容緩的工作。城市感知體系白皮書45(2022)價值成效提供解
90、決雙碳政策與城市光環境均衡問題的新路徑,推動解決照明行業技術發展地域性均衡的問題,建立面向雙碳節能的城市照明行業標準、技術規范體系,以“智慧照明”技術應用為主線,加速城市照明行業智慧化迭代升級。建設內容通過開源鴻蒙操作系統將分布在城市各處的智慧燈桿或者其它城市感知終端的數據比如各點位人流量、實時照度、交通狀況等進行融合,并通過開展新產品、新技術、新材料的研究、應用與整合,形成一套光環境達標的、通用開放的、動態拓展的、精準感知的、智能便捷的、內外聯動的、穩定可靠的、數據匯聚的“智慧照明”系統。在此基礎上,建立一個區域級“智慧照明”示范區,形成一套城市照明低碳專項規劃、設計標準、施工規范、管養規程
91、體系。5.9 場景九:智慧照明5.10 場景十:智慧工地現狀問題應用背景雙碳政策下,很多城市普遍采用以降低光環境品質為代價的節能減碳策略,個別城市及區縣采用隔燈亮、延遲開燈、分時段關燈的控制措施,這些粗放的節能方式既不符合現行照明設計標準相關要求,同時給市民出行帶來重大安全隱患。城市照明品質并不能讓位于城市減碳指標的達成,因此需要統籌規劃、分解落實、逐步采用新產品、新技術實現科學減碳。建筑行業是我國國民經濟的重要物質生產部門和支柱產業之一,同時,建筑業也是一個安全事故多發的高危行業。如何加強施工現場安全管理、降低事故發生頻率、杜絕各種違規操作和不文明施工、提高建筑工程質量,是一項重要課題。為落
92、實政府各監管部門對施工工地現場安全、質量、進度、綠色環保的監管要求,提高項目精細化管理水平,保障工地現場正常運行,加強對新區建設者生產生活方面的服務和人文關懷,圍繞施工工地現場人、機、料、法、環五個方面,開展工地智能46化建設。在此背景下,隨著人工智能技術的發展,基于視圖大數據,構建智能視覺中樞,賦予前端的攝像機解讀和分析能力,使得工地管理人為視頻監控升級發展為智能可視化,大大提升工地安全管理效率,釋放視頻監看人力,縮短緊急事件的反應時間,將生命及財產的風險及損失降到最低。建設內容智慧工地建設通過鴻蒙智能感知終端對施工現場的“人、機、料、法、環”信息實現準確、及時、靈活的采集、識別與控制,為智
93、慧工地的科學化分析決策提供基礎條件。通過“端邊云”協同一體化建設,前端部署各類識別、監控、監測等感知設備,在采集視頻圖像的同時,完成部分預處理工作(目標檢測、跟蹤、抓拍等);邊端部署視圖解析算力,由邊緣設備提取目標圖片、特征碼和屬性,一方面通過智能分析,滿足各場景工地安防、管理需求,另一方面向中心轉發結構化數據,降低數據流量,有效減輕網絡傳輸及數據轉發、跨網壓力;云端部署數據處理和分析算力,依托感知中心完成海量數據檢索、分析、應用,支持不同應用場景的高精度算法,實現針對人員管理、工地現場管理、車輛管理、綠色施工管理、安全質量管理、物料管理的施工全過程、全要素管理。價值成效感知中心通過鴻蒙智能感
94、知設備的監控及數據采集、平臺的統計及分析的閉環流程,圍繞施工全過程、全要素,建立互聯協同、安全監控、智能化監看信息化生態圈,對視圖數據進行融合算法分析,通過各算法的融合調配,提供“能看懂、能思考、能指導行動”的核心分析能力,滿足各級監管部門、建筑開發商、施工單位和監理單位的不同需求,它的應用將大大提高建筑工程管理的信息化和智能化,使建筑工程實施更安全、更高效,不僅給勞務人員帶來安全、便捷的體驗,同時幫助施工單位和政府監管部門提高效率、控制成本、防范風險,實現為智慧工地全方位、多角度賦能。城市感知體系白皮書47(2022)06 城市感知體系建設保障體系城市感知體系建設保障體系06結合城市感知體系
95、建設目標及相關地方實踐經驗,本白皮書在此提出組織、機制、生態、標準四方面進行保障體系建設的有關建議。486.1 組織保障6.2 機制保障在“城市運行管理中心”下設立“城市運行感知中心”工作專班,負責城市感知體系的建設和運營管理工作。理順市、區(縣)縱向和市、委辦局橫向級聯的工作,形成城市感知體系和開源鴻蒙的服務化工作機制。建立由各相關單位組成的業務團隊。建立由物聯網、感知設備、開源鴻蒙等方面技術精英組成的技術團隊。建立由城市管理、社會治理、網絡安全等領域專家學者等組成的專家團隊。建立能夠支撐城市運行感知體系高水平建設需要的企業聯盟。啟動階段性攻堅工作,保障研發進度和應用效果。建立制度體系。健全
96、協調配合機制,市、區(縣)縱向和市、委辦局橫向建立城市感知聯席制度。健全信息共享機制,制定城市感知數據“一體化”采集辦法。建立健全城市感知相關終端、網絡、平臺、應用、安全等建設的流程制度。建立健全城市運行感知中心工作機制,推動建設標準化、服務標準化、管理標準化、培訓認證標準化。統一評價機制。研究出臺考核辦法,對市、區(縣)、委辦局的感知體系建設進行統一評價,充分調動獎優懲劣,充分調動各地各部門的工作積極性,推動城市感知共享共建、開源鴻蒙孵化等工作規范化運作。06 城市感知體系建設保障體系城市感知體系白皮書49(2022)6.3 標準制定產業內不同廠家、不同類別、不同型號的設備需要進行互聯互通是
97、城市感知產業發展的基本條件。面對未來統一融合的城市感知體系產業鏈,需要基礎數據、通信接口協議、網絡安全、準入認證等標準提供約束和指導。依托各標準化技術組織,建立城市感知體系建設標準體系,有序推進各類標準的研制及應用?;诔鞘懈兄w系總體架構,城市感知體系建設的標準體系框架如圖 22 所示。城市感知體系建設標準體系框架總體規范系統規范數據規范接口規范應用規范安全規范測試規范圖 22城市感知體系建設標準體系框架城市感知體系建設標準主要包括總體規范、系統規范、數據規范、接口規范、應用規范、安全規范、測試規范等七大類??傮w規范:主要針對城市感知體系基礎性、總體性概念、框架、模型等進行規范,包括術語、總
98、體框架、基本要求等,是其他部分標準應遵循的總體規范。系統規范:規定城市感知終端設備的操作系統的總體要求,針對系統功能、性能、可靠性、安全能力等內容提出技術要求。數據規范:各類設備在實現層面的抽象表達方法,將不同設備實體抽象歸納成統一標準數字對象,形成“標準物模型”,統一設備描述語言,實現設備與平臺、設備與網關、設備與設備之間的互聯互通。接口規范:定義標準化開放接口,以實現不同廠家的設備、平臺、應用有效的互操作性。其中,數據傳輸接口規范統一物聯傳感設備與 IoT 平臺間的通信協議接口;設備互聯接口規范定義設備間、設備與網關間的通信協議,實現快速發現和連接設備、設備間的智能互聯,提升業務智能化。應
99、用規范:基于城市感知體系各層的功能與技術,結合各應用領域的特點,發揮城市感知體系支撐能力對應用領域的支撐作用,制定各應用領域的服務標準、規范和指南,推動城市感知在各領域的應用,為各領域賦能。506.4 生態建設開放、共享的生態體系是成功的關鍵,產業的發展需要經歷“試點孵化 成熟推廣 穩定發展”三個階段(如圖23 所示),針對不同發展階段采取對應的產業推進策略,匹配產業發展路徑與市場需求。構建以城市感知信息化安全信任為基礎的生態體系,使產業鏈上下游都能夠健康發展,實現開發者、設備廠商、城市主管部門、行業監管單位、科研機構等多方共贏。圖 23產業發展階段通過創新運營模式,提升鴻蒙產業活躍度和用戶參
100、與度。聯合業內標準組織及政產學研用單位,編制并發布城市感知標準體系,規范和促進行業發展。聯合舉辦數字化轉型技術培訓,加強數字化人才技術儲備,提升數字化素養。建設行業應用市場,建立統一的應用市場準入認證、更新升級等制度,吸引更多企業加入產業生態。權威機構對行業內所有設備及運行的行業應用進行適配測試與認證,定期發布權威兼容性清單等。安全規范:根據不同設備、不同場景所面對的風險,構建城市感知領域的“安全等?!蹦P?。定義設備模型、風險模型、安全等級模型,給出對應分類的設備模型和分級的風險模型,匹配最合理的安全等級模型。測試規范:給出城市感知體系測試要求,針對設備系統能力、設備數據傳輸接口、設備互聯接口
101、等提出具體測試內容,保障設備和產品的標準符合性,形成產品合規清單。06 城市感知體系建設保障體系城市感知體系白皮書51(2022)城市感知體系展望0707 城市感知體系展望城市感知體系是智慧城市的“神經末梢”,是智慧城市的“視覺、聽覺、嗅覺、觸覺”的有機組成。通過城市全域的泛感知建設,實現動態的感知、精準的控制。隨時隨地感知城市運行動態,研判城市運行的趨勢和規律,提前發現城市潛在運行風險,精準發出預警信息,為科學決策提供有效的技術支撐保障。萬物互聯是城市感知體系建設的前提和基礎。全場景的智慧化將喚醒和千億聯接的升級,伴隨著感知、聯接能力全面提升,人與物將在數據構筑的智能城市環境中進行交互,以感
102、知塑造智能、智能提升認知、認知銳化感知,推動城市數字化轉型條塊深度融合,實現可持續發展。52附錄 A:名詞解釋OpenHarmony是由開放原子開源基金會(OpenAtomFoundation)孵化及運營的開源項目,目標是面向全場景、全連接、全智能時代,基于開源的方式,搭建一個智能終端設備操作系統的框架和平臺,促進萬物互聯產業的繁榮發展。PLC-IOTPowerLineCommunicationInternetofThing,是一種利用電力線通信的技術,是面向工業物聯網場景的中頻帶 PLC 電力線載波通信技術。FlexEFlexibleEthernet,靈活以太網,FlexE 是承載網實現業務
103、隔離和網絡切片的一種接口技術。通過打破 MAC 層與 PHY 層強綁定的一對一映射關系,FlexE 實現了對接口資源的靈活、精細化管理,解決了不同客戶業務需求與網絡能力之間不平衡的問題,使部分行業對硬管道隔離、帶寬按需分配的需求得到了滿足。DTLS/DTLS+DatagramTransportLayerSecurity,數據報傳輸層安全,DTLS 是一種通訊協定,提供資料包協定在傳輸層的傳送安全。它依靠于傳輸層安全協議(TLS),能夠提供與 TLS 同等級的安全保護。相比傳統 DTLS 協議,DTLS+在會話協商等方面做了優化,減少了終端與物聯網平臺通信過程中的握手次數,從而延長終端電池的使用
104、壽命。TEETrustedExecutionEnvironment,可信執行環境,TEE 是存在于智能手機、平板電腦,或任意移動設備主處理器中的一個安全區域,確保各種敏感數據在一個可信環境中被存儲、處理和受到保護。為授權安全軟件,也稱為“可信應用”提供一個安全的執行環境,通過實施保護、保密性、完整性和數據訪問權限確保端到端的安全。附錄 A:名詞解釋城市感知體系白皮書53(2022)FOTA/SOTAfirmwareover-the-air,空中固件升級/softwareover-the-air,空中軟件升級TPMtrustedplatformmodule,可信計算模塊,TPM 為計算機平臺提供
105、可信的信任根,是一個帶有密碼功能的安全的微處理器。APN6Application-awareIPv6Networing,基于IPv6的應用感知網絡?;ヂ摼W應用對網絡帶寬,時延,抖動,分組丟失率等方面的需求各不相同,而網絡和應用的解耦導致網絡無法有效感知應用的需求,因此難以為應用提供相應的服務質量 SLA 保障。提出一個基于 IPv6 的應用感知網絡框架APN6,通過將應用的需求信息封裝在數據分組中,使網絡能感知應用及其需求,便于網絡進行流量調度和資源調整。設計了一種安全接入控制方案以解決 APN6 接入場景中存在的應用信息的偽造與篡改問題,確保 APN6 只對合法用戶提供相應服務。SRv6Se
106、gmentRoutingoverIPv6,基于 IPv6 的段路由,SRv6 是基于源路由理念而設計的在網絡上轉發 IPv6 數據包的一種方法?;?IPv6 轉發面的 SR,通過在 IPv6 報文中插入一個路由擴展頭 SRH(SegmentRoutingHeader),在 SRH 中壓入一個顯式的 IPv6 地址棧,通過中間節點不斷的進行更新目的地址和偏移地址棧的操作來完成逐跳轉發。CFNComputingFirstNetwork,計算優先網絡,CFN 是算力網絡中的在網計算技術類型之一。將服務節點的計算能力狀況和網絡狀況作為路由信息發布到網絡,網絡基于虛擬的服務 ID 將計算任務報文路由到
107、最合適的計算節點,實現最優的用戶體驗、計算資源利用率以及網絡效率。CFN能夠為應用提供的核心價值是基于算力和算法動態調度計算資源,保證業務的用戶體驗。54IFITIn-situFlowInformationTelemetry,隨流檢測,IFIT 是一種通過對網絡真實業務流進行特征標記,以直接檢測網絡的時延、丟包、抖動等性能指標的檢測技術。隨著移動承載、專網專線以及云網架構的快速發展,承載網面臨著超大帶寬、海量連接及高可靠低時延等新需求與新挑戰。IFIT 通過在真實業務報文中插入 IFIT 報文頭進行性能檢測,并采用 Telemetry 技術實時上送檢測數據,通過可視化界面直觀地向用戶呈現逐包或
108、逐流的性能指標。IFIT 可以顯著提高網絡運維及性能監控的及時性和有效性,保障 SLA 可承諾,為實現智能運維奠定堅實基礎。TelemetryTelemetry,是新一代從設備上遠程高速采集數據的網絡監控技術,設備通過“推模式”周期性地主動向采集器上送設備信息,提供更實時、更高速、更精確的網絡監控功能。CEcustomeredge,用戶邊緣設備,CE 是服務提供商所聯接的用戶端路由器,用于提供接口直接與服務提供商(SP)網絡相連。PEProviderEdge,服務商邊緣路設備,PE 是服務提供商骨干網的邊緣路由器。附錄 A:名詞解釋華為技術有限公司深圳龍崗區坂田華為基地電話:+8675528780808郵編:518129網址:中國電子技術標準化研究院北京市安定門東大街 1 號電話:+861064102869郵編:100007網址: