城市大腦建設實施技術要求和策略分析

徐盛 溫積群

摘 要：近年來，隨著我國高新科技的飛速發展，城市大腦建設是時代發展的必然，對推動城市向著智慧化城市轉型發揮著深遠意義和作用。城市大腦的建設是帶動城市創新發展的“新基建”，是提高現代化城市治理能力的“新抓手”。城市大腦的建設需要建立在新一代信息技術的基礎上，包括大數據技術、人工智能技術、云計算技術等。因此，想要充分發揮城市大腦的平臺作用，需要從多個方面著手，包括創新理念、創新技術、創新產品等，以便更好的推動城市向著數字化、智能化發展。

關鍵詞：城市大腦建設;技術;策略

所謂城市大腦建設就是建立能源數據中心，整合實現能源數據中心各應用模塊的數據權限、應用權限等管理功能，實現對能源數據中心各類數據的中臺運營規范管理，電管家業務融合迭代，小微園場景應用產品化、水電站、光伏站等項目的數據接入，平臺開發方面，分進行多結構分層，有效保障數據的接入及數據安全，提升城市能源大腦的整體水平。

一、城市大腦建設實施技術的設計

以溫州能源數據中心建設為例，平臺建設開發方面，通過4層結構式開發，實現34492家企業數據的接入，以及能耗、碳耗的有效計算，保障數據的接入及安全[1]。首先，應用層（SaaS）的構建。結合政府機構、園區企業、能源服務商、運維管理團隊、平臺管理等各方需要，不斷挖掘能源價值鏈條上的商業機會，持續提升單位能耗價值。同時，各個應用模塊相互解耦相互獨立，降低應用的迭代更新和新應用的開發部署的工作量和難度，極大提升開發者工作效率，保證應用可以不斷升級和擴充，從而及時響應市場和用戶需求的快速變化;其次，平臺層（PaaS）的構建。基于能源物聯網平臺技術，實現園區用能企業的相關數據的數據接入、數據治理、數據分析，并且提供數據安全、監控告警、標準規范、開發工具等多樣化的平臺服務。平臺可以滿足不同類型的數據協議接入，即可以處理來自現場直接采集的設備運行數據，也可以對接來自第三方系統的數據接口，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）的構建。平臺搭建私有云運營環境，配置專屬的計算儲存資源，為數據流轉、系統安全、服務質量、運維管理提供的有效控制和有力保障，極大提升系統整體的穩定性、安全性、可靠性。對于園區和大型企業而言，數據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險，搭建私有云環境是最合適的選擇;最后，物聯層的構建[2]。在園區、企業、電站等范圍內，大范圍、深層次采集關鍵的用能數據，支持多種異構數據的協議轉換與邊緣處理，為平臺提供穩定、可靠、真實的數據資源，給智慧能源管理打下堅實的數據基礎。

二、構建“城市大腦”的關鍵技術

“城市大腦”的構建以溫州能源數據中心建設為例，涉及的關鍵技術如下：

（一）平臺及數據資產管理

平臺同時包含IoT平臺、通用PaaS平臺和大數據平臺能力，定位在基礎IaaS平臺和應用軟件之間，包含數據為核心的5大功能：（1）沉淀近200種規約的Edge，實現實時設備數據的接入，可以在遠端或平臺端部署;（2）設備連接和管理部分，以MQTT接入、Kafka為基礎，實現以設備建模和管理為中心的數據集成、轉換和控制下發;（3）數據湖和數據管理主要承擔計算功能，提供Spark引擎上的實時業務計算和Redis、HBASE系統之上的在線數據存儲;（4）人工智能和數據分析以Hadoop、Hive和Ceph為基礎，實現離線數據計算、數據探索和數據可視化，其中AI部分支持R和Python格式的算法輸入;（5）數據治理提供全生命周期的數據工具，數據接入和導出能力。

不僅如此，該平臺還包括以便捷二次研發和安全、運維為中心的4大功能[3]：（1）應用開發和托管部分集成了應用研發和科研探索的全生命期工具，例如Kubernetes編排的容器技術承載應用，DevOps支持從代碼托管、測試到上線的應用研發流程，API托管和應用管理承載服務發布和應用發布，HMI組態和公共數據服務提供能源行業特有資源服務;（2）應用框架和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、設備、應用的鑒權授權管理以及安全生命周期管理;（4）運維體系負責資源分配、系統監控、通知和運維票單體系。

針對本項目的要求，平臺采用應用開發和托管的容器管理、DevOps、API管理和應用管理實現PaaS要求的容器云平臺要求;通過設備連接和管理、數據湖和數據管理、人工智能和數據分析實現大數據公共基礎服務;數據治理功能實現智能運維PaaS平臺數據資產管理要求;其中安全和運維的能力融合在各個模塊要求中。

（二）數據治理

平臺數據治理技術架構包括五部分：數據資產管理、數據監控管理、數據準備平臺、數據服務總線，消息與流數據管理。整個平臺分為五塊核心能力：數據資產、數據準備、數據服務總線、消息&流數據管理、數據監控管理。數據資產管理是對企業數據信息統一管理也是整個平臺的基礎。數據準備平臺是資產服務化的加工廠，它不但能將原始數據通過服務形式以用戶能看懂的方式提供，也可以通過在線數據模型設計實現最終數據產品的發布，起到承上啟下的作用。

（三）技術要點總結

該項目的實施技術要點主要包括兩個方面[4]：第一，平臺采用應用開發和托管的容器管理、DevOps、API管理和應用管理實現PaaS要求的容器云平臺要求;通過設備連接和管理、數據湖和數據管理、人工智能和數據分析實現大數據公共基礎服務;數據治理功能實現智能運維PaaS平臺數據資產管理要求;保證了平臺安全和運維;第二，平臺數據治理技術架構通過數據資產管理、數據監控管理、數據準備平臺、數據服務總線，消息與流數據管理，有效保障數據的清洗和治理。

結束語

綜上所述，信息時代，數據是推動城市化建設的重要資源，“城市大腦”應時而生。“城市大腦”產生的根源在于智慧城市與互聯網大腦的有機融合，因而充分繼承了互聯網大腦的三大核心特征。在建設“城市大腦”時，為了充分發揮其應有的作用，應當結合當前城市的實際發展狀況及自身需求，進而選擇合理的技術，以此提高“城市大腦”處理數據的能力。

參考文獻：

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

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

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

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