城市大脑建设实施技术要求和策略分析

徐盛 温积群

摘 要：近年来，随着我国高新科技的飞速发展，城市大脑建设是时代发展的必然，对推动城市向着智慧化城市转型发挥着深远意义和作用。城市大脑的建设是带动城市创新发展的“新基建”，是提高现代化城市治理能力的“新抓手”。城市大脑的建设需要建立在新一代信息技术的基础上，包括大数据技术、人工智能技术、云计算技术等。因此，想要充分发挥城市大脑的平台作用，需要从多个方面着手，包括创新理念、创新技术、创新产品等，以便更好的推动城市向着数字化、智能化发展。

关键词：城市大脑建设;技术;策略

所谓城市大脑建设就是建立能源数据中心，整合实现能源数据中心各应用模块的数据权限、应用权限等管理功能，实现对能源数据中心各类数据的中台运营规范管理，电管家业务融合迭代，小微园场景应用产品化、水电站、光伏站等项目的数据接入，平台开发方面，分进行多结构分层，有效保障数据的接入及数据安全，提升城市能源大脑的整体水平。

一、城市大脑建设实施技术的设计

以温州能源数据中心建设为例，平台建设开发方面，通过4层结构式开发，实现34492家企业数据的接入，以及能耗、碳耗的有效计算，保障数据的接入及安全[1]。首先，应用层（SaaS）的构建。结合政府机构、园区企业、能源服务商、运维管理团队、平台管理等各方需要，不断挖掘能源价值链条上的商业机会，持续提升单位能耗价值。同时，各个应用模块相互解耦相互独立，降低应用的迭代更新和新应用的开发部署的工作量和难度，极大提升开发者工作效率，保证应用可以不断升级和扩充，从而及时响应市场和用户需求的快速变化;其次，平台层（PaaS）的构建。基于能源物联网平台技术，实现园区用能企业的相关数据的数据接入、数据治理、数据分析，并且提供数据安全、监控告警、标准规范、开发工具等多样化的平台服务。平臺可以满足不同类型的数据协议接入，即可以处理来自现场直接采集的设备运行数据，也可以对接来自第三方系统的数据接口，柔性灵活地满足项目对功能、性能、成本、友好、安全等多个维度的需求;再次，资源层（PaaS）的构建。平台搭建私有云运营环境，配置专属的计算储存资源，为数据流转、系统安全、服务质量、运维管理提供的有效控制和有力保障，极大提升系统整体的稳定性、安全性、可靠性。对于园区和大型企业而言，数据不能受到任何形式的威胁，需要尽一切可能降低由此带来的风险，搭建私有云环境是最合适的选择;最后，物联层的构建[2]。在园区、企业、电站等范围内，大范围、深层次采集关键的用能数据，支持多种异构数据的协议转换与边缘处理，为平台提供稳定、可靠、真实的数据资源，给智慧能源管理打下坚实的数据基础。

二、构建“城市大脑”的关键技术

“城市大脑”的构建以温州能源数据中心建设为例，涉及的关键技术如下：

（一）平台及数据资产管理

平台同时包含IoT平台、通用PaaS平台和大数据平台能力，定位在基础IaaS平台和应用软件之间，包含数据为核心的5大功能：（1）沉淀近200种规约的Edge，实现实时设备数据的接入，可以在远端或平台端部署;（2）设备连接和管理部分，以MQTT接入、Kafka为基础，实现以设备建模和管理为中心的数据集成、转换和控制下发;（3）数据湖和数据管理主要承担计算功能，提供Spark引擎上的实时业务计算和Redis、HBASE系统之上的在线数据存储;（4）人工智能和数据分析以Hadoop、Hive和Ceph为基础，实现离线数据计算、数据探索和数据可视化，其中AI部分支持R和Python格式的算法输入;（5）数据治理提供全生命周期的数据工具，数据接入和导出能力。

不仅如此，该平台还包括以便捷二次研发和安全、运维为中心的4大功能[3]：（1）应用开发和托管部分集成了应用研发和科研探索的全生命期工具，例如Kubernetes编排的容器技术承载应用，DevOps支持从代码托管、测试到上线的应用研发流程，API托管和应用管理承载服务发布和应用发布，HMI组态和公共数据服务提供能源行业特有资源服务;（2）应用框架和API/SDK提供整个平台功能的对外集成开放性;（3）安全功能上提供用户、设备、应用的鉴权授权管理以及安全生命周期管理;（4）运维体系负责资源分配、系统监控、通知和运维票单体系。

针对本项目的要求，平台采用应用开发和托管的容器管理、DevOps、API管理和应用管理实现PaaS要求的容器云平台要求;通过设备连接和管理、数据湖和数据管理、人工智能和数据分析实现大数据公共基础服务;数据治理功能实现智能运维PaaS平台数据资产管理要求;其中安全和运维的能力融合在各个模块要求中。

（二）数据治理

平台数据治理技术架构包括五部分：数据资产管理、数据监控管理、数据准备平台、数据服务总线，消息与流数据管理。整个平台分为五块核心能力：数据资产、数据准备、数据服务总线、消息&流数据管理、数据监控管理。数据资产管理是对企业数据信息统一管理也是整个平台的基础。数据准备平台是资产服务化的加工厂，它不但能将原始数据通过服务形式以用户能看懂的方式提供，也可以通过在线数据模型设计实现最终数据产品的发布，起到承上启下的作用。

（三）技术要点总结

该项目的实施技术要点主要包括两个方面[4]：第一，平台采用应用开发和托管的容器管理、DevOps、API管理和应用管理实现PaaS要求的容器云平台要求;通过设备连接和管理、数据湖和数据管理、人工智能和数据分析实现大数据公共基础服务;数据治理功能实现智能运维PaaS平台数据资产管理要求;保证了平台安全和运维;第二，平台数据治理技术架构通过数据资产管理、数据监控管理、数据准备平台、数据服务总线，消息与流数据管理，有效保障数据的清洗和治理。

结束语

综上所述，信息时代，数据是推动城市化建设的重要资源，“城市大脑”应时而生。“城市大脑”产生的根源在于智慧城市与互联网大脑的有机融合，因而充分继承了互联网大脑的三大核心特征。在建设“城市大脑”时，为了充分发挥其应有的作用，应当结合当前城市的实际发展状况及自身需求，进而选择合理的技术，以此提高“城市大脑”处理数据的能力。

参考文献：

[1]邹俊燕，徐明慧，庞晓静. 城市大脑发展现状、典型实践与路径建议[J]. 信息通信技术与政策，2021，（11）：6-13.

[2]邹德宝. AI时代下城市大脑架构特征与实施策略[J]. 科技与金融，2021，（10）：18-22.

[3]张佳玮，董晶亮. 基础、路径与前瞻——数字城市视域下“智媒大脑”建构初探[J]. 新闻战线，2021，（7）：99-101.

[4]朱平，张建伟，邹卫明. 城市大脑建设实施技术要求和策略研究[J]. 智能建筑，2019，（10）：73-77.