利用邊緣計算和云計算 實現(xiàn)智慧城市的管理和應(yīng)用

周遠新 廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司

引言

智慧城市運用了物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)等為代表的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和手段，是集高端發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化和現(xiàn)代化于一體的新型城市，是以智慧管理、智慧工業(yè)、智慧環(huán)保等為重要內(nèi)容的城市發(fā)展的新模式。

目前我國智慧城市監(jiān)管模式普遍不理想，國家八部委發(fā)布《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出近年來我國智慧城市建取得了積極進展，但也迫切需要一種新的技術(shù)手段與方法來解決城市數(shù)據(jù)不能有效使用和監(jiān)督的問題。通過利用邊緣計算和云計算融合方式，將提高城市應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的使用效率，進一步提升城市環(huán)境質(zhì)量、居民生活質(zhì)量和城市競爭力，實現(xiàn)打造和諧宜居、富有活力、具特色城市的目標。

1 需求分析

1.1 決策支持數(shù)據(jù)化的需求

在政府的信息系統(tǒng)中，各行業(yè)每天都有海量的信息和數(shù)據(jù)，這些信息和數(shù)據(jù)是決策支持的根本，是不可或缺的。智慧城市建設(shè)很大程度上是要求我們可以從大量非結(jié)構(gòu)化的原始數(shù)據(jù)中提煉出結(jié)構(gòu)化的信息，再通過對結(jié)構(gòu)化信息的分析和研究得到相對應(yīng)的決策。

通過在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)采集匯集的各方數(shù)據(jù)，通過云平臺強大的計算及分析能力，為政府管理、服務(wù)和決策，為社會機構(gòu)提高服務(wù)水平，為公共服務(wù)政策的合理優(yōu)化等各方面提供數(shù)據(jù)和建議。

1.2 城市管理精細化的需求

經(jīng)濟的快速增長、城市規(guī)模的迅速擴大、流動人口的大幅度轉(zhuǎn)移、治安形勢的復(fù)雜化，城市治理的難度大大提高。傳統(tǒng)城市粗放化管理方式無法應(yīng)對現(xiàn)在越來越多的城市管理問題。粗放式城市治理已成為制約經(jīng)濟發(fā)展的重要障礙。為解決這個問題，擺脫傳統(tǒng)城市治理所處的困境，利用精細化管理理念和技術(shù)提升城市治理和服務(wù)能力，促進城鎮(zhèn)化發(fā)展就顯得尤其重要。

2 邊緣計算和云計算的融合

邊緣計算是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力的分布式開放平臺，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足用戶/行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護等方面的關(guān)鍵需求。

云計算通過集約式建設(shè)，充分發(fā)揮云計算虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴展性等優(yōu)勢，提供全局統(tǒng)籌可利用的公共平臺，運用大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析能力，實現(xiàn)對智慧城市建設(shè)中信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)進行采集和建立數(shù)據(jù)挖掘模型，充分挖掘數(shù)據(jù)價值，提高工作效率，為政府管理層的決策提供參考，提升政府管理和服務(wù)水平。

邊緣計算和云計算是兩個互補的概念。傳統(tǒng)封閉式計算架構(gòu)過度依賴云端，面臨著聯(lián)接及傳輸成本巨大、通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全、網(wǎng)路擁堵導(dǎo)致性能下降、數(shù)據(jù)實時處理時延長等問題。云計算+邊緣計算架構(gòu)將計算、存儲、通訊等前移至基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)邊緣，可以在一定程度上緩解云架構(gòu)在成本、時延、數(shù)據(jù)分析方面壓力。

邊緣設(shè)備具有一定智能，可以依據(jù)任務(wù)需求或設(shè)備自身性能判斷決定信息是否傳回傳感器、網(wǎng)關(guān)、或云端加工處理。邊緣計算為邊緣設(shè)備提供計算能力，實現(xiàn)實時性業(yè)務(wù)的處理；云計算提供實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整體處理和分析，提供最終的應(yīng)用能力。邊緣計算和云計算協(xié)同作用才能完成對IoT場景的服務(wù)。

3 邊云融合在智慧城市的作用

智慧決策：搭建一個面向各類信息資源的匯集、城市運行宏觀態(tài)勢監(jiān)測和指揮調(diào)度，服務(wù)于城市民眾、城市綜合管理部門和城市領(lǐng)導(dǎo)的綜合性城市運營指揮體系，為政府決策層提供輔助決策和命令指揮智慧監(jiān)控：利用視頻監(jiān)控技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等現(xiàn)代信息技術(shù)，整合和利用現(xiàn)有視頻監(jiān)控邊緣數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)與云計算中心的互動。

智慧交通：融合信號控制系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、交通流量采集系統(tǒng)、黃標車管控系統(tǒng)、交通可視化高點監(jiān)控系統(tǒng)等前端設(shè)備數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一展現(xiàn)。

智慧工業(yè)：提供工業(yè)設(shè)備多種鏈接協(xié)議，支持高并發(fā)數(shù)據(jù)采集，設(shè)備控制及本地數(shù)據(jù)清洗聚合，節(jié)約成本及弱化網(wǎng)絡(luò)依賴。

智慧小區(qū)：提供室內(nèi)室外智能設(shè)備數(shù)據(jù)收集、場景聯(lián)動能力，用戶可依據(jù)自己對場景的需求，可視化定制場景及自動化。

智慧能源：提供工業(yè)設(shè)備多種鏈接協(xié)議，支持高并發(fā)數(shù)據(jù)采集，提供大數(shù)據(jù)計算、AI學(xué)習(xí)，邊緣推理，實現(xiàn)故障預(yù)測、產(chǎn)能提升。

4 結(jié)束語

智慧城市利用邊緣計算和云計算融合方式，將城市各種數(shù)據(jù)從嵌入式系統(tǒng)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)或者邊緣主機集中到統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，并從云端獲取/更新程序，執(zhí)行本地計算。在為政務(wù)部門提供比較分析服務(wù)的同時，為政府決策部門能更加全面的對城市建設(shè)監(jiān)控管理提供平臺和監(jiān)測手段。