智慧城市承載了人類(lèi)對(duì)美好生活的向往。未來(lái)，小到一棟樓、一條街，大到一座城，都可能成為能感知、會(huì)思考、可進(jìn)化、有溫度的智能體。
位于上海南京路步行街的南京大樓始建于1935年，是上海市優(yōu)秀歷史建筑，也是南京路上客流量很大的商業(yè)體之一，目前是華為全球最大的旗艦店所在地。
2月25日，南京大樓作為上海市黃浦區(qū)與華為集團(tuán)聯(lián)合打造的“城市數(shù)字治理最小管理單元”試點(diǎn)成果正式亮相。雙方基于城市智能體參考架構(gòu)，融合華為云、大數(shù)據(jù)、AI、邊緣計(jì)算、5G等多種先進(jìn)技術(shù)，共同為南京大樓打造了1:1“活”的數(shù)字孿生大樓，讓百年歷史建筑在智能時(shí)代重新煥發(fā)生機(jī)。
1一棟樓，
能感知的城市最小管理單元
智慧城市的內(nèi)涵和應(yīng)用場(chǎng)景是極其龐大的，由關(guān)系到城市主要功能的不同核心系統(tǒng)組成：包括但不限于智慧政務(wù)、智慧交通、智慧安防、智慧教育、智慧醫(yī)療等等?？萍己蛿?shù)字化是智慧城市的推手和賦能者，如何將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI、邊緣計(jì)算、5G等先進(jìn)技術(shù)與城市治理真正融合，是智慧城市落地中的難點(diǎn)。
2020年12月15日，華為聯(lián)合上海城市建設(shè)各方主體正式聯(lián)合發(fā)布了“城市智能體”。南京大樓作為本次“城市最小管理單元數(shù)字治理成果”發(fā)布，正是推動(dòng)上海城市智能體落地的第一步。
這一次，“城市最小管理單元”的概念被首次提出。“城有萬(wàn)千樓，樓是最小城”，華為將城市智能體的最小顆粒精確到了一棟樓。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海24米以上的高層建筑共有15000套，可以說(shuō)南京大樓就是這座超大型城市的萬(wàn)分之一。華為的切入口就是在這萬(wàn)分之一上下足功夫。
目前，南京大樓在客流量預(yù)警、臨街開(kāi)窗（高空墜物風(fēng)險(xiǎn)）、人員吸煙、消防通道阻塞、店招店牌檢測(cè)預(yù)警、違規(guī)停放共享單車(chē)等方面，已經(jīng)做到實(shí)時(shí)智能感知以及風(fēng)險(xiǎn)防控和預(yù)警。
以客流管控為例，每當(dāng)南京路步行街實(shí)時(shí)人流量達(dá)到中高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，大樓會(huì)隨即收到黃浦區(qū)城運(yùn)中心發(fā)布的大客流預(yù)警，隨后即刻啟動(dòng)大客流量應(yīng)急機(jī)制。大樓安保經(jīng)理通過(guò)手環(huán)收到消息后，會(huì)立即組織安保人員啟動(dòng)客流管控預(yù)案，并向區(qū)城運(yùn)平臺(tái)反饋，形成管理閉環(huán)。
如何防范高空墜物風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)成為城市治理的一大痛點(diǎn)。當(dāng)一位顧客被窗外南京路的繁華景象所吸引，打開(kāi)窗戶將手機(jī)探出窗外拍照時(shí)，他可能不知道這一舉動(dòng)將對(duì)樓下來(lái)往的人群帶來(lái)高空墜物的風(fēng)險(xiǎn)。這時(shí)南京大樓的數(shù)字孿生系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間檢測(cè)到開(kāi)窗行為并自動(dòng)告警，通過(guò)手環(huán)通知保安，后者將立即確認(rèn)事發(fā)位置，前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，及時(shí)消除安全隱患。
南京大樓數(shù)字孿生系統(tǒng)動(dòng)態(tài)感知開(kāi)窗
再比如，過(guò)去管理人員只能通過(guò)地上的煙蒂事后發(fā)現(xiàn)樓內(nèi)違規(guī)吸煙行為，且無(wú)法有效阻止。通過(guò)煙桿電弧監(jiān)測(cè)、特種設(shè)備監(jiān)測(cè)、邊緣計(jì)算等多種技術(shù)，南京大樓可以智能識(shí)別樓內(nèi)吸煙行為，實(shí)時(shí)減少火災(zāi)隱患。
這些智能管理場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)，過(guò)去只能靠大樓主體配置大量安保管理人員，而且成本高效率低。那么，一座百年歷史建筑是如何變得如此智能的呢？
2數(shù)字孿生與城市智能體的碰撞
近幾年，數(shù)字孿生（Digital Twin）的概念日趨火熱。2019年，數(shù)字孿生還被Gartner列為十大戰(zhàn)略性技術(shù)趨勢(shì)之一。
數(shù)字孿生，是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。
簡(jiǎn)單理解，數(shù)字孿生是為某個(gè)物理實(shí)體打造一個(gè)數(shù)字化的虛擬副本。而且這個(gè)虛擬副本不是靜態(tài)孤立的，而是實(shí)時(shí)映射、數(shù)據(jù)雙向流動(dòng)的。
工業(yè)制造是數(shù)字孿生的典型應(yīng)用領(lǐng)域，近幾年，數(shù)字孿生也頻繁被應(yīng)用到智慧城市建設(shè)中。業(yè)內(nèi)，阿里云的“城市大腦”、騰訊云的數(shù)字孿生城市解決方案、科大訊飛的“訊飛超腦”，都涉及到智慧城市和數(shù)字孿生的結(jié)合。
中國(guó)電信聯(lián)合華為等生態(tài)合作伙伴共同發(fā)布的《2020新型智慧城市白皮書(shū)》指出：當(dāng)前智慧城市建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入以數(shù)據(jù)為核心的新階段，數(shù)字孿生是重要的實(shí)現(xiàn)方式，生態(tài)聚合則是重要的實(shí)施途徑。這其中，數(shù)字孿生的全域感知、精準(zhǔn)映射、虛實(shí)交互和全局洞察等特點(diǎn)，可以推動(dòng)城市治理向數(shù)字化、全面化、精準(zhǔn)化、預(yù)見(jiàn)化躍遷，同時(shí)帶動(dòng)各垂直領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。
為了讓南京大樓“活”起來(lái)，參與各方首先對(duì)南京大樓外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和周邊街道進(jìn)行超精細(xì)3D建模，其次接入多維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)以生命體、有機(jī)體的視角對(duì)大樓進(jìn)行感知和管理。另外，數(shù)字孿生還構(gòu)建了系統(tǒng)化的生命體征體系，支持直觀清晰地看出大樓存在的顯性及隱性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)城市運(yùn)行管理的實(shí)時(shí)預(yù)判、實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)、實(shí)時(shí)處置。
由此，南京大樓實(shí)現(xiàn)了虛擬與現(xiàn)實(shí)世界的雙向互動(dòng)：數(shù)字孿生系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——啟動(dòng)現(xiàn)實(shí)世界響應(yīng)機(jī)制——通過(guò)政企聯(lián)動(dòng)應(yīng)急閉環(huán)管理快速解決問(wèn)題。
數(shù)字孿生的難點(diǎn)，在于通過(guò)多維數(shù)據(jù)的采集和高效處理，在本體和孿生體之間建立全面的實(shí)時(shí)聯(lián)系。據(jù)了解，通過(guò)部署17類(lèi)80套傳感設(shè)備，接入170路攝像頭，開(kāi)發(fā)了51種AI算法，南京大樓的數(shù)字孿生系統(tǒng)能夠感知8大類(lèi)500多項(xiàng)數(shù)據(jù)。
這些數(shù)據(jù)分為幾大維度：政府業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括房屋狀況、歷史沿革、歷年修繕情況等基礎(chǔ)信息；物聯(lián)感知數(shù)據(jù)，包括大樓震動(dòng)傾斜、煙感、電梯、溫濕度、噪聲等狀態(tài)數(shù)據(jù)；視頻AI數(shù)據(jù)，包括客流、吸煙、開(kāi)窗、消防報(bào)警等事件實(shí)時(shí)感知預(yù)警；門(mén)店管理數(shù)據(jù)，包括店內(nèi)人流、熱力、保安位置信息及巡檢記錄等日常管理數(shù)據(jù)；外部環(huán)境數(shù)據(jù)，包括天氣數(shù)據(jù)、地鐵運(yùn)行數(shù)據(jù)、地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)等。
要做到將這些繁雜異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)統(tǒng)籌聯(lián)動(dòng)，對(duì)ICT廠商的云網(wǎng)邊端技術(shù)都有很高的要求。華為多年來(lái)在云計(jì)算、5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算方面的布局成為孕育智能體的黑土地。
除了市場(chǎng)主體科技企業(yè)的綜合實(shí)力，另一方面，一個(gè)成熟的數(shù)字孿生智能體少不了政企聯(lián)動(dòng)閉環(huán)管理。
也就是說(shuō)，城市智能體不是獨(dú)善其身的孤立個(gè)體，它還要與政府行政職能系統(tǒng)打通。每個(gè)智能體都要融入上海市政務(wù)服務(wù)“一網(wǎng)通辦”和城市運(yùn)行“一網(wǎng)統(tǒng)管”的大系統(tǒng)。比如南京大樓如果遇到高空墜物等緊急事項(xiàng)，市場(chǎng)主體平臺(tái)立即上報(bào)110、119、120等專業(yè)應(yīng)急救援力量，同步報(bào)政府承運(yùn)平臺(tái)，納入政企聯(lián)動(dòng)應(yīng)急處置閉環(huán)管理。
用數(shù)字孿生技術(shù)，解決城市最小管理單元的智能化問(wèn)題，可以看出華為布局城市智能體的打法，采取了一種“大處著眼，小處著手”的策略。做好做精一個(gè)小樣本，并不斷優(yōu)化，不斷復(fù)制到更廣的范圍，最終在上海實(shí)現(xiàn)“感知一棟樓，聯(lián)接一條街，智能一個(gè)區(qū)，溫暖一座城”的美好愿景。
去年12月在城市智能體起航儀式上，華為宣布將攜手打造100個(gè)上海城市智能體落地的創(chuàng)新場(chǎng)景，發(fā)展100家城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型伙伴。相信后續(xù)會(huì)有更多南京大樓這樣的標(biāo)桿案例產(chǎn)出。
3寫(xiě)在最后
目前，我國(guó)已成為世界上智慧城市數(shù)量最多的國(guó)家。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，截止2019年，我國(guó)超過(guò)700個(gè)城市正在規(guī)劃和建設(shè)智慧城市，占全球的一半。這些城市集中在中東部地區(qū)，尤其以華東分布最為集中。
盡管如此，目前我國(guó)智慧城市的發(fā)展和數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用尚處在初期。未來(lái)，數(shù)字孿生在智慧城市領(lǐng)域的發(fā)展將達(dá)到什么水平？
“上海城市最小管理單元數(shù)字治理成果發(fā)布會(huì)”上，上海市城市運(yùn)行管理中心常務(wù)副主任徐惠麗描述了一個(gè)愿景，“信息可見(jiàn)、軌跡可循、狀態(tài)可查，虛實(shí)同步，情景交融，過(guò)去可追溯、未來(lái)可預(yù)期、虛擬服務(wù)現(xiàn)實(shí)、仿真支撐決策。”
南京大樓數(shù)字孿生圍繞城市最小管理單元接入了多維數(shù)據(jù)，成功探索了一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)字孿生的城市治理新模式，而這種新模式的構(gòu)建必將引發(fā)城市智能化進(jìn)程中更多的創(chuàng)新。
參考資料：
1.《中國(guó)電信2020新型智慧城市白皮書(shū)》
2.重磅！2020年中國(guó)及31省市智慧城市試點(diǎn)及建設(shè)情況匯總（全）
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