“數聚物聯”推進城市級智慧管理

陳述

寧波華數從2020年開始，就制定了“數聚物聯”統一平臺的戰略部署，融合云計算及開源軟件的廣泛應用，打造基于物聯網數據接入的“數聚物聯”智慧感知云平臺建設項目

當前，智慧城市建設已成為城市發展的主要方向。智慧城市通過應用物聯網、云計算、大數據、AI等多種先進技術，推動城市治理、產業發展、民生改善等各個領域的智慧化。但從當前各地區的建設情況來看，智慧城市的各類智慧化應用大多是獨立的系統平臺，如交管部門構建的“智慧交通”系統，消防部門構建的“智慧消防”系統等。由于各類應用的數據沒有實現互通共享，無法實現整個城市的智慧管理，這在一定程度上影響了智慧城市建設的效果。

要實現智慧城市建設中各類智慧應用之間的數據互通，物聯網技術是關鍵所在。利用物聯網技術可以連接整個城市的各類感知、控制設備，并通過這些設備實時地感知、采集信息。隨后，再利用云計算技術對物聯網采集的信息進行處理、分析、存儲與管理等。因此，基于統一、標準與開放的物聯網接口技術，構建城市級物聯網數據接入平臺，成為城市實現綜合化、智慧化管理的重要路徑。

浙江作為數字經濟先行省份，在推進智慧城市建設的過程中，早已開始了這方面的探索。其中，寧波華數從2020年開始，便制定了“數聚物聯”統一平臺的戰略部署，融合云計算及開源軟件的廣泛應用，打造基于物聯網數據接入的“數聚物聯”智慧感知云平臺建設項目（下稱“數聚物聯”）。

統一數據服務、統一設備接入

“數聚物聯”項目是寧波華數緊密結合浙江省數字建設體系架構，根據華數集團“1334”戰略部署，為推動華數各類業務平臺實現集約化、品牌化、模塊化建設而制定的戰略部署。該項目采用“1＋6＋3＋N”的架構，即構建一張云網，在物聯網感知中臺實現設備管理、鏈接管理、數據處理、AI能力、視頻分析、安全防護等六項核心功能，并以基礎應用平臺的主流應用服務、基礎功能服務和三端入口三個載體為支撐，創建未來社區、數字園區、未來鄉村、數字治理、智慧家庭等N個行業應用。智慧城市建設的根本目標是采用統一的平臺實現對城市的綜合化、智慧化管理，使得城市級物聯網數據接入平臺在各類設備監測數據統一采集、存儲的基礎上進行數據融合，實現數據的標準化、規范化加工處理與管理，為數據應用提供標準化的數據使能。因此，城市級物聯網數據接入平臺必須支持統一的數據管理。

“數聚物聯”基于多協議、多制式的方式，能夠提供大規模物聯網設備接入的統一數據服務。其成功實現的原因，離不開技術的創新。寧波華數為平臺精心打造了先進的總體架構，分為七個層級：感知層、網絡層、設備接入層、設備抽象層、數據層、服務層與智慧應用層，同時還構建完善的運維、安全與標準體系。

其中，感知層作為物聯網數據接入平臺的底層，主要負責現場實時數據的監測與采集；網絡層則為感知層設備與平臺之間的數據交互提供穩定的網絡服務；設備接入層為感知層的異構設備提供接口與通信協議，同時屏蔽設備的異構性，向設備抽象層提供統一的訪問控制接口與設備描述；設備抽象層則從設備的多個層面構建統一的資源描述模型，再根據具體設備特性抽象為不同類型的資源；數據層則負責對感知層各類設備上傳的數據進行高效管理，包括數據采集、融合、云存儲、ETL、轉發與云處理等功能；服務層基于海量數據為智慧應用提供全面的數據服務；智慧應用層則以數據層、服務層為基礎，建立各類用于智慧城市的智慧應用。

城市級物聯網數據接入平臺的建設，首要任務是解決智慧城市各類設備的統一接入問題。因為設備位于最底層，通過感知采集數據，進而通過控制等手段實現城市管理目標。面對智慧城市物聯網下海量異構的設備，如何通過統一的硬件接口實現設備的硬件接入，是物聯網數據接入平臺面臨的首要且關鍵問題。為解決這一問題，“數聚物聯”采用結合IP核設計和復用技術，構建基于多IP核的擴展接入接口設計。

借助云計算，支持大規模、彈性、安全的計算服務

物聯網數據接入平臺作為為智慧城市建設提供數據服務的核心平臺，會接入海量的設備，其數據量會達到千萬級，甚至數億級。由于設備處于實時工作狀態，數據不斷上報，平臺在數據采集過程中會涉及大量的并發事件。因此，平臺必須具備大規模的計算與存儲能力，并且能夠隨著數據量的增加具備彈性部署的特性，以確保穩定、高效的數據處理。

為接入和擴展各種功能模塊，“數聚物聯”的平臺物理架構采用模塊化設計，以核心模塊為中心，分別通過有線通信方式連接有線接入模塊，通過無線通信網絡連接無線接入模塊，基于供電模塊進行電力供應，基于通信模塊實現網絡接入。其中，核心模塊負責整個平臺的核心計算、本地存儲、高速設備接入等功能；有線接入模塊主要實現對部分傳感器、執行器等設備的有線固定接入；無線接入模塊則實現對部分傳感器、執行器等設備的無線移動接入。由于采用無線通信方式，平臺能夠覆蓋整個城市范圍，從而增強了平臺的感知范圍和控制范圍；通信模塊負責平臺的網絡接入、管理和維護。“數聚物聯”平臺的物理架構針對不同的物聯網應用場景，可以采用不同的配置和部署方案，在實現物聯網下“物”的廣泛接入的同時，保證接入平臺的自適應性、可擴展性和可重用性。

對云計算系統中存儲的大規模數據進行管理，主要是對數據進行處理、分析、定位，并最終將結果快速安全地反饋給用戶。“數聚物聯”基于云計算技術，采用分布式數據庫BigTable機制和Chubby鎖機制對數據進行管理。同時，數據的高可靠性直接影響著城市管理的效果，平臺在建設時必須嚴格遵守安全性原則，構建完善的安全體系，以保障數據的安全性。“數聚物聯”在滿足存儲速率高和吞吐率高的基礎上，采用分片存儲和冗余存儲機制，以提高數據的安全性和可靠性。

（作者單位：華數傳媒網絡有限公司）