城市大腦建設(shè)實施技術(shù)要求和策略分析

徐盛 溫積群

摘 要：近年來，隨著我國高新科技的飛速發(fā)展，城市大腦建設(shè)是時代發(fā)展的必然，對推動城市向著智慧化城市轉(zhuǎn)型發(fā)揮著深遠(yuǎn)意義和作用。城市大腦的建設(shè)是帶動城市創(chuàng)新發(fā)展的“新基建”，是提高現(xiàn)代化城市治理能力的“新抓手”。城市大腦的建設(shè)需要建立在新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，包括大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、云計算技術(shù)等。因此，想要充分發(fā)揮城市大腦的平臺作用，需要從多個方面著手，包括創(chuàng)新理念、創(chuàng)新技術(shù)、創(chuàng)新產(chǎn)品等，以便更好的推動城市向著數(shù)字化、智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：城市大腦建設(shè);技術(shù);策略

所謂城市大腦建設(shè)就是建立能源數(shù)據(jù)中心，整合實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)中心各應(yīng)用模塊的數(shù)據(jù)權(quán)限、應(yīng)用權(quán)限等管理功能，實現(xiàn)對能源數(shù)據(jù)中心各類數(shù)據(jù)的中臺運營規(guī)范管理，電管家業(yè)務(wù)融合迭代，小微園場景應(yīng)用產(chǎn)品化、水電站、光伏站等項目的數(shù)據(jù)接入，平臺開發(fā)方面，分進(jìn)行多結(jié)構(gòu)分層，有效保障數(shù)據(jù)的接入及數(shù)據(jù)安全，提升城市能源大腦的整體水平。

一、城市大腦建設(shè)實施技術(shù)的設(shè)計

以溫州能源數(shù)據(jù)中心建設(shè)為例，平臺建設(shè)開發(fā)方面，通過4層結(jié)構(gòu)式開發(fā)，實現(xiàn)34492家企業(yè)數(shù)據(jù)的接入，以及能耗、碳耗的有效計算，保障數(shù)據(jù)的接入及安全[1]。首先，應(yīng)用層（SaaS）的構(gòu)建。結(jié)合政府機(jī)構(gòu)、園區(qū)企業(yè)、能源服務(wù)商、運維管理團(tuán)隊、平臺管理等各方需要，不斷挖掘能源價值鏈條上的商業(yè)機(jī)會，持續(xù)提升單位能耗價值。同時，各個應(yīng)用模塊相互解耦相互獨立，降低應(yīng)用的迭代更新和新應(yīng)用的開發(fā)部署的工作量和難度，極大提升開發(fā)者工作效率，保證應(yīng)用可以不斷升級和擴(kuò)充，從而及時響應(yīng)市場和用戶需求的快速變化;其次，平臺層（PaaS）的構(gòu)建?；谀茉次锫?lián)網(wǎng)平臺技術(shù)，實現(xiàn)園區(qū)用能企業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)分析，并且提供數(shù)據(jù)安全、監(jiān)控告警、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、開發(fā)工具等多樣化的平臺服務(wù)。平臺可以滿足不同類型的數(shù)據(jù)協(xié)議接入，即可以處理來自現(xiàn)場直接采集的設(shè)備運行數(shù)據(jù)，也可以對接來自第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，柔性靈活地滿足項目對功能、性能、成本、友好、安全等多個維度的需求;再次，資源層（PaaS）的構(gòu)建。平臺搭建私有云運營環(huán)境，配置專屬的計算儲存資源，為數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、系統(tǒng)安全、服務(wù)質(zhì)量、運維管理提供的有效控制和有力保障，極大提升系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。對于園區(qū)和大型企業(yè)而言，數(shù)據(jù)不能受到任何形式的威脅，需要盡一切可能降低由此帶來的風(fēng)險，搭建私有云環(huán)境是最合適的選擇;最后，物聯(lián)層的構(gòu)建[2]。在園區(qū)、企業(yè)、電站等范圍內(nèi)，大范圍、深層次采集關(guān)鍵的用能數(shù)據(jù)，支持多種異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣處理，為平臺提供穩(wěn)定、可靠、真實的數(shù)據(jù)資源，給智慧能源管理打下堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

二、構(gòu)建“城市大腦”的關(guān)鍵技術(shù)

“城市大腦”的構(gòu)建以溫州能源數(shù)據(jù)中心建設(shè)為例，涉及的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（一）平臺及數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理

平臺同時包含IoT平臺、通用PaaS平臺和大數(shù)據(jù)平臺能力，定位在基礎(chǔ)IaaS平臺和應(yīng)用軟件之間，包含數(shù)據(jù)為核心的5大功能：（1）沉淀近200種規(guī)約的Edge，實現(xiàn)實時設(shè)備數(shù)據(jù)的接入，可以在遠(yuǎn)端或平臺端部署;（2）設(shè)備連接和管理部分，以MQTT接入、Kafka為基礎(chǔ)，實現(xiàn)以設(shè)備建模和管理為中心的數(shù)據(jù)集成、轉(zhuǎn)換和控制下發(fā);（3）數(shù)據(jù)湖和數(shù)據(jù)管理主要承擔(dān)計算功能，提供Spark引擎上的實時業(yè)務(wù)計算和Redis、HBASE系統(tǒng)之上的在線數(shù)據(jù)存儲;（4）人工智能和數(shù)據(jù)分析以Hadoop、Hive和Ceph為基礎(chǔ)，實現(xiàn)離線數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)探索和數(shù)據(jù)可視化，其中AI部分支持R和Python格式的算法輸入;（5）數(shù)據(jù)治理提供全生命周期的數(shù)據(jù)工具，數(shù)據(jù)接入和導(dǎo)出能力。

不僅如此，該平臺還包括以便捷二次研發(fā)和安全、運維為中心的4大功能[3]：（1）應(yīng)用開發(fā)和托管部分集成了應(yīng)用研發(fā)和科研探索的全生命期工具，例如Kubernetes編排的容器技術(shù)承載應(yīng)用，DevOps支持從代碼托管、測試到上線的應(yīng)用研發(fā)流程，API托管和應(yīng)用管理承載服務(wù)發(fā)布和應(yīng)用發(fā)布，HMI組態(tài)和公共數(shù)據(jù)服務(wù)提供能源行業(yè)特有資源服務(wù);（2）應(yīng)用框架和API/SDK提供整個平臺功能的對外集成開放性;（3）安全功能上提供用戶、設(shè)備、應(yīng)用的鑒權(quán)授權(quán)管理以及安全生命周期管理;（4）運維體系負(fù)責(zé)資源分配、系統(tǒng)監(jiān)控、通知和運維票單體系。

針對本項目的要求，平臺采用應(yīng)用開發(fā)和托管的容器管理、DevOps、API管理和應(yīng)用管理實現(xiàn)PaaS要求的容器云平臺要求;通過設(shè)備連接和管理、數(shù)據(jù)湖和數(shù)據(jù)管理、人工智能和數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)大數(shù)據(jù)公共基礎(chǔ)服務(wù);數(shù)據(jù)治理功能實現(xiàn)智能運維PaaS平臺數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理要求;其中安全和運維的能力融合在各個模塊要求中。

（二）數(shù)據(jù)治理

平臺數(shù)據(jù)治理技術(shù)架構(gòu)包括五部分：數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備平臺、數(shù)據(jù)服務(wù)總線，消息與流數(shù)據(jù)管理。整個平臺分為五塊核心能力：數(shù)據(jù)資產(chǎn)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)服務(wù)總線、消息&流數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控管理。數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理是對企業(yè)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一管理也是整個平臺的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備平臺是資產(chǎn)服務(wù)化的加工廠，它不但能將原始數(shù)據(jù)通過服務(wù)形式以用戶能看懂的方式提供，也可以通過在線數(shù)據(jù)模型設(shè)計實現(xiàn)最終數(shù)據(jù)產(chǎn)品的發(fā)布，起到承上啟下的作用。

（三）技術(shù)要點總結(jié)

該項目的實施技術(shù)要點主要包括兩個方面[4]：第一，平臺采用應(yīng)用開發(fā)和托管的容器管理、DevOps、API管理和應(yīng)用管理實現(xiàn)PaaS要求的容器云平臺要求;通過設(shè)備連接和管理、數(shù)據(jù)湖和數(shù)據(jù)管理、人工智能和數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)大數(shù)據(jù)公共基礎(chǔ)服務(wù);數(shù)據(jù)治理功能實現(xiàn)智能運維PaaS平臺數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理要求;保證了平臺安全和運維;第二，平臺數(shù)據(jù)治理技術(shù)架構(gòu)通過數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備平臺、數(shù)據(jù)服務(wù)總線，消息與流數(shù)據(jù)管理，有效保障數(shù)據(jù)的清洗和治理。

結(jié)束語

綜上所述，信息時代，數(shù)據(jù)是推動城市化建設(shè)的重要資源，“城市大腦”應(yīng)時而生?！俺鞘写竽X”產(chǎn)生的根源在于智慧城市與互聯(lián)網(wǎng)大腦的有機(jī)融合，因而充分繼承了互聯(lián)網(wǎng)大腦的三大核心特征。在建設(shè)“城市大腦”時，為了充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)前城市的實際發(fā)展?fàn)顩r及自身需求，進(jìn)而選擇合理的技術(shù)，以此提高“城市大腦”處理數(shù)據(jù)的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒俊燕，徐明慧，龐曉靜. 城市大腦發(fā)展現(xiàn)狀、典型實踐與路徑建議[J]. 信息通信技術(shù)與政策，2021，（11）：6-13.

[2]鄒德寶. AI時代下城市大腦架構(gòu)特征與實施策略[J]. 科技與金融，2021，（10）：18-22.

[3]張佳瑋，董晶亮. 基礎(chǔ)、路徑與前瞻——數(shù)字城市視域下“智媒大腦”建構(gòu)初探[J]. 新聞戰(zhàn)線，2021，（7）：99-101.

[4]朱平，張建偉，鄒衛(wèi)明. 城市大腦建設(shè)實施技術(shù)要求和策略研究[J]. 智能建筑，2019，（10）：73-77.