數(shù)字化驅(qū)動(dòng)下的城市智慧桿件運(yùn)營(yíng)體系發(fā)展路徑

臧 鋒，王鵬展

(南京市路燈管理處，江蘇 南京 210013)

引言

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算獲得了新的培養(yǎng)皿和加速器，寬連接、低時(shí)延成為時(shí)代特征，時(shí)間、空間維度擴(kuò)展，產(chǎn)品、算法、運(yùn)算能力的提升，于是物理的世界變得觸手可及，智慧城市亦從單一功能走向復(fù)雜聯(lián)動(dòng)的場(chǎng)景，逐步形成了宏大的生態(tài)產(chǎn)業(yè)體系。智慧城市，依托于智慧燈桿；智慧燈桿，衍生自城市照明。在此背景下，以深圳、上海為代表的一系列城市，開(kāi)展基于城市照明的智慧桿件建設(shè)、智慧城市體系的頂層設(shè)計(jì)，開(kāi)展共桿、共箱、共管等新基建的分步實(shí)施，取得了令人驚嘆的階段性成果。南京，作為國(guó)內(nèi)較早一批從城市照明跨圈的城市之一，借力信息化平臺(tái)、單燈監(jiān)控技術(shù)、合并桿箱項(xiàng)目等形成內(nèi)生驅(qū)動(dòng)，具備了一定的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在部分片區(qū)基本構(gòu)成了“能源一張網(wǎng)”、“桿件一張網(wǎng)”、“終端一張網(wǎng)”，符合智慧桿件體系對(duì)于規(guī)?；?、穩(wěn)定性的基本要求，逐步具備運(yùn)營(yíng)條件。

1 智慧桿件體系發(fā)展的四個(gè)層級(jí)

傳統(tǒng)基建向新基建的切換過(guò)程不是一次性的，而是多次的、動(dòng)態(tài)調(diào)整的，分層分級(jí)多維度地達(dá)成。這就需要從傳統(tǒng)的精細(xì)化、信息化，上升至“數(shù)字化”，為傳統(tǒng)基建不斷賦能；而新基建應(yīng)用場(chǎng)景由于復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性，亦需以“數(shù)字化”的工具作為支撐，保持其服務(wù)輸出的能力。

基于此，結(jié)合南京實(shí)踐，以“數(shù)字化”作為方法論和有效工具，構(gòu)建從城市照明到智慧桿件體系全過(guò)程的新發(fā)展路徑，我們將其歸納為“四個(gè)層級(jí)”(見(jiàn)圖1)：第一層級(jí)，照明的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、調(diào)度、作業(yè)的數(shù)字化，形成智慧桿件體系的持續(xù)擴(kuò)展的支撐平臺(tái)；第二層級(jí)，智慧桿件的數(shù)字化，推進(jìn)能源網(wǎng)、桿件網(wǎng)、終端網(wǎng)的“數(shù)字化”，形成持續(xù)演進(jìn)的智慧應(yīng)用場(chǎng)景的支撐平臺(tái)；第三層級(jí)，智慧城市應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)字化，推進(jìn)感知網(wǎng)、信息網(wǎng)、場(chǎng)景應(yīng)用網(wǎng)的建設(shè)；第四層級(jí)，智慧城市應(yīng)用場(chǎng)景的智能化，依次實(shí)現(xiàn)路側(cè)單元的“可計(jì)算”、“可交互”、“可執(zhí)行”、“可思考”、“可替代”。

圖1 數(shù)字化驅(qū)動(dòng)下的城市智慧桿件運(yùn)營(yíng)體系結(jié)構(gòu)模型Fig.1 Operation architecture model of urban smart pole driven by digitalization

2 數(shù)字化的城市照明管理

城市照明是發(fā)展智慧城市的底層基礎(chǔ)，因此我們以“目標(biāo)導(dǎo)向”的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)照明本專(zhuān)業(yè)從傳統(tǒng)的粗放管理，到感知更精準(zhǔn)、效能更集約、服務(wù)更精細(xì)、要素可控、低碳節(jié)能的蛻變。主要路徑為，感知體系-指令精準(zhǔn)；作業(yè)體系-效能精準(zhǔn)；設(shè)施體系-品質(zhì)可控；能耗體系-動(dòng)態(tài)調(diào)控。

2.1 數(shù)字化的感知體系

以單燈監(jiān)控為代表的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，促成了城市照明設(shè)施實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)故障定位的必備條件；配電箱集中監(jiān)控體系，在單一的城市照明管理體系下，其關(guān)注程度一度被弱化，而在智慧城市的發(fā)展形勢(shì)下，其重要性重新歸位。即城市照明的感知數(shù)字化，應(yīng)建立在精度和廣度兩個(gè)維度的結(jié)合之下。

(1)數(shù)字化的“感知精度”。以單燈監(jiān)控體系為切入點(diǎn)，從傳統(tǒng)的線(xiàn)路控制上升至每盞燈，結(jié)合信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)下的算法線(xiàn)上化，南京解決了目前30萬(wàn)條/天的數(shù)據(jù)篩選，實(shí)現(xiàn)派單精度、組織方式、作業(yè)形態(tài)3要素同步提升。

(2)數(shù)字化的“感知廣度”。箱控系統(tǒng)不再僅僅承擔(dān)城市照明設(shè)施的啟閉，隨著綜合桿、智慧桿、基站(含充放電系統(tǒng))的加載，用電負(fù)荷從原來(lái)照明的相對(duì)靜態(tài)化到目前的動(dòng)態(tài)化、離散化，驅(qū)動(dòng)照明電網(wǎng)向供電專(zhuān)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)。

(3)數(shù)字化的“保障體系”。在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，從箱控到單燈，從單燈到智慧桿件，亟需建立一套數(shù)字化的保障體系保持感知系統(tǒng)的穩(wěn)定，包括通訊的穩(wěn)定性、設(shè)備的穩(wěn)定性、平臺(tái)的穩(wěn)定性等要素。我們以“目標(biāo)導(dǎo)向”建立數(shù)字化的保障體系，先設(shè)定關(guān)鍵的目標(biāo)值，然后圍繞這些目標(biāo)值進(jìn)行技術(shù)、管理的輸入，形成實(shí)用的數(shù)字化系統(tǒng)。對(duì)于城市照明感知體系，以終端設(shè)備“在線(xiàn)率”的100%[1]，作為系統(tǒng)保障性目標(biāo)，結(jié)合時(shí)間、空間要素，分解到通訊模塊故障率、通訊網(wǎng)絡(luò)故障率、終端設(shè)備故障率、機(jī)房設(shè)備故障率、平臺(tái)運(yùn)行故障率的疊加組合，對(duì)相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備進(jìn)行更換，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)；以設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)感知數(shù)據(jù)“準(zhǔn)確率”的100%，作為系統(tǒng)功能性目標(biāo)，結(jié)合時(shí)間、空間要素，分解到電流、電壓、功率等電參數(shù)的準(zhǔn)確率，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正、算法的干預(yù)和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)。延伸至智慧桿件，由于其終端體系亦是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，因此照明感知體系的數(shù)字化，亦為智慧城市終端的數(shù)字化管理創(chuàng)造了路徑、模型、算法體系[2]。

2.2 數(shù)字化的管理體系

從照明設(shè)施的管理晉級(jí)向智慧城市桿件系統(tǒng)的管理，第一步是設(shè)施的被動(dòng)式管理向主動(dòng)管理的轉(zhuǎn)型；第二步是設(shè)施照明達(dá)標(biāo)的管理；第三步是設(shè)施具備智慧桿件體系運(yùn)行條件的轉(zhuǎn)型。數(shù)字化在于將其三步歸并，形成目標(biāo)導(dǎo)向的垂直躍升。其中，照明主業(yè)歸納為3個(gè)方面的數(shù)字化管理。

(1)數(shù)字化的“指令管理”，以狹義的感知系統(tǒng)，作為設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)故障的觀測(cè)平臺(tái)，形成被動(dòng)式的故障處置指令；以廣義的感知系統(tǒng)，即地理信息、設(shè)施信息平臺(tái)，形成主動(dòng)式的設(shè)施整治指令。

(2)數(shù)字化的“模式管理”，依據(jù)數(shù)字化的指令建立數(shù)字化的作業(yè)系統(tǒng)，我們?cè)谙到y(tǒng)中建立了對(duì)比工作量、工作定額，開(kāi)展動(dòng)態(tài)的人材機(jī)資源匹配(如南京實(shí)施的單燈修燈工單一周一次統(tǒng)籌派發(fā)，班組定額修復(fù)的機(jī)制)，開(kāi)展組織模式的動(dòng)態(tài)調(diào)整(如南京實(shí)施的亮燈管理的定修模式、設(shè)施整治的項(xiàng)目化掃盲式覆蓋等)。在照明主業(yè)，我們已經(jīng)形成了箱、線(xiàn)、桿、井為主要設(shè)施類(lèi)型按包干區(qū)、按道路、按設(shè)施年代的分步管理，以全市設(shè)施為總體，進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)整治覆蓋率、整治設(shè)施達(dá)標(biāo)率的管理。

(3)數(shù)字化的“效能管理”，傳統(tǒng)模式的設(shè)施管理，是以整治周期的延長(zhǎng)、以及故障修復(fù)為目的的；數(shù)字化模式下，將其轉(zhuǎn)化為按類(lèi)型、按片區(qū)、按時(shí)間進(jìn)度精準(zhǔn)掌控的設(shè)施管理，促成了設(shè)施品質(zhì)的精準(zhǔn)管控。而精準(zhǔn)的、動(dòng)態(tài)的作業(yè)指令與運(yùn)維資源的數(shù)字化匹配(如我們通過(guò)工作日志，建立精確至班組、工作項(xiàng)的效能管理)，即是數(shù)字化對(duì)于城市照明設(shè)施管理效能的精準(zhǔn)管控。

2.3 數(shù)字化的設(shè)施服務(wù)

城市照明傳統(tǒng)服務(wù)于市民出行，重點(diǎn)關(guān)注晚間光環(huán)境的保障；而當(dāng)照明服務(wù)于智慧桿件體系時(shí)，則是非一次性的、非靜態(tài)的、存在客觀反復(fù)的“數(shù)字化交付”。即與“能源網(wǎng)”、“桿件網(wǎng)”相關(guān)的照明設(shè)施安全要素、檢驗(yàn)有效期限、設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行綜合的數(shù)字化、動(dòng)態(tài)化評(píng)價(jià)，得以輸出：實(shí)時(shí)的可加載智慧終端的電纜(絕緣檢測(cè)、接地檢測(cè)有效期內(nèi))長(zhǎng)度、分布；實(shí)時(shí)可加載智慧終端的桿件(強(qiáng)度檢測(cè)、外觀檢測(cè)有效期內(nèi))數(shù)量、分布；實(shí)時(shí)可支持長(zhǎng)供電系統(tǒng)的單燈終端(在線(xiàn)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)響應(yīng)達(dá)標(biāo))數(shù)量、分布等等，對(duì)于整改完畢、但超期的，以及未整改達(dá)標(biāo)的設(shè)施，必須整治達(dá)標(biāo)之后再納入可交付范圍。從而形成以感知體系為底層，以作業(yè)體系為過(guò)程，以設(shè)施服務(wù)的動(dòng)態(tài)化、數(shù)字化交付為輸出結(jié)果的，城市照明傳統(tǒng)基建向智慧城市新基建轉(zhuǎn)型的數(shù)字化模型。

2.4 數(shù)字化的節(jié)能體系

從設(shè)施運(yùn)營(yíng)的視角來(lái)看，當(dāng)達(dá)成城市照明服務(wù)向智慧桿件體系的數(shù)字化交付，城市照明設(shè)施即完成了從消耗型資產(chǎn)向經(jīng)營(yíng)型資產(chǎn)的轉(zhuǎn)變；而隨著國(guó)家碳中和戰(zhàn)略的提出，碳排放的可交易性質(zhì)，提供了更廣義的設(shè)施經(jīng)營(yíng)平臺(tái)。

(1)照明主業(yè)的“數(shù)字化低碳”。數(shù)字化實(shí)現(xiàn)了以設(shè)施運(yùn)行參數(shù)代替理論功率計(jì)算的模式，包括：建立數(shù)字化的節(jié)能感知體系，提供精確至燈具的功耗參數(shù)、精準(zhǔn)至線(xiàn)路的實(shí)時(shí)功耗參數(shù)；建立數(shù)字化的節(jié)能調(diào)節(jié)體系，提供與照明服務(wù)動(dòng)態(tài)匹配的功耗調(diào)節(jié)；建立數(shù)字化的設(shè)施改造體系，依據(jù)光照度、設(shè)施狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)的設(shè)施更新；建立數(shù)字化的結(jié)果輸出體系，依據(jù)感知、調(diào)節(jié)、改造體系，輸出按照時(shí)段、片區(qū)、設(shè)施類(lèi)型提供動(dòng)態(tài)的、可產(chǎn)生交易價(jià)值的節(jié)能數(shù)字。

(2)智慧桿件體系“數(shù)字化低碳”。延伸城市照明的經(jīng)驗(yàn)，智慧城桿體體系搭載的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，將產(chǎn)生新的低碳市場(chǎng)。僅以待機(jī)功率為例，我們可采用路側(cè)桿內(nèi)的智能電源盒技術(shù)對(duì)其進(jìn)行控制或消除。按照10萬(wàn)個(gè)終端，每年待機(jī)4300 h，平均待機(jī)功率10W計(jì)量，則年度將節(jié)約碳排放量將達(dá)到3300噸。因此，數(shù)字化的節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，將從城市照明節(jié)能體系中延伸和釋放出來(lái)，成為智慧城市桿件設(shè)施運(yùn)營(yíng)重要方面。

3 數(shù)字化的智慧桿運(yùn)營(yíng)

當(dāng)城市照明完成升級(jí)并向智慧城市進(jìn)行數(shù)字化交付之后，就應(yīng)以智慧桿件體系為中心進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化管理，以縱橫結(jié)合的數(shù)字化模式來(lái)進(jìn)行“能源網(wǎng)”、“桿件網(wǎng)”、“終端網(wǎng)”的管理，縱向延續(xù)城市照明管理的成熟模型，橫向布置智慧城市的復(fù)雜體系。

3.1 數(shù)字化的能源網(wǎng)管理

從南京部分地區(qū)照明線(xiàn)路24 h帶電運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，從相對(duì)靜態(tài)的照明負(fù)荷，到動(dòng)態(tài)變化的智慧桿件終端負(fù)荷；從照明的三相均衡供電，到動(dòng)態(tài)調(diào)整的三相供電；從亮燈供電模式，到24h全天候供電；從桿體漏電監(jiān)測(cè)，到泛在的智慧終端設(shè)施漏電管理，智慧桿件體系的管理與智慧城市的管理有著本質(zhì)區(qū)別。智慧桿件“能源網(wǎng)”的數(shù)字化，其管理目標(biāo)是負(fù)荷資源的實(shí)時(shí)可用分布，是在城市照明“數(shù)字化”的基礎(chǔ)上，進(jìn)行差異化的增補(bǔ)。

(1)橫向的數(shù)字化。①負(fù)荷管理方面，進(jìn)行在用負(fù)荷、可用負(fù)荷，相關(guān)時(shí)間段、空間點(diǎn)位分布的數(shù)字化投切、數(shù)字化計(jì)量；②三相平衡方面，進(jìn)行基站等智慧城市負(fù)載的相序管理，負(fù)荷均衡等數(shù)字化管理；③24h供電方面，進(jìn)行城市照明負(fù)荷與智慧城市終端負(fù)荷的數(shù)字化區(qū)分、數(shù)字化監(jiān)控、數(shù)字化保障，以及線(xiàn)路故障對(duì)于5G基站等負(fù)荷運(yùn)行影響的數(shù)字化管理；④對(duì)于智慧終端外殼帶電的數(shù)字化管理；⑤對(duì)于電網(wǎng)諧波控制的數(shù)字化管理。

(2)縱向的數(shù)字化。依然遵循，結(jié)合空間分布、時(shí)間維度的數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)對(duì)比、決策調(diào)控、閉環(huán)反饋的過(guò)程體系。

3.2 數(shù)字化的桿件網(wǎng)管理

智慧城市桿件網(wǎng)，是智慧終端加載的硬件平臺(tái)，其數(shù)字化管理目標(biāo)是系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)提供可用桿件數(shù)量、可用接口數(shù)量[3]。

(1)橫向的數(shù)字化。①建立圍繞智慧終端可加載的評(píng)價(jià)體系，包括桿體強(qiáng)度、基礎(chǔ)強(qiáng)度、可承載負(fù)荷、通用接口等數(shù)字化監(jiān)測(cè)、評(píng)估。②建立桿件網(wǎng)，與能源網(wǎng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，綜合評(píng)估設(shè)施的可用性、可持續(xù)性狀態(tài)。

(2)縱向的數(shù)字化。①建立與地理信息系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，提供位置信息服務(wù)；②與作業(yè)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)與實(shí)際需求進(jìn)行比對(duì)，觸發(fā)替換原桿件、改造原桿件、專(zhuān)項(xiàng)工程，使之動(dòng)態(tài)符合設(shè)備加載需要；③與環(huán)境因素相關(guān)的對(duì)比，如水浸、水淹的影響觸發(fā)遠(yuǎn)程排水，如桿件被損觸發(fā)的桿體更換等。

3.3 數(shù)字化的終端網(wǎng)管理

智慧城市桿件體系終端管理，與城市照明單燈監(jiān)控終端管理具有極高的相似度，是單燈數(shù)字化管理縱向的復(fù)制和橫向的擴(kuò)展，其管理目標(biāo)是終端設(shè)備的“100%在線(xiàn)”，“100%可用”。

(1)橫向的數(shù)字化。①建立動(dòng)態(tài)更新的設(shè)備類(lèi)型庫(kù)(如攝像頭、信號(hào)燈、環(huán)境監(jiān)測(cè)探頭、WIFI探針、微基站等)，按照功能劃分、按照應(yīng)用場(chǎng)景劃分；②建立面向場(chǎng)景的設(shè)備關(guān)聯(lián)信息模型；③建立各類(lèi)終端設(shè)備修復(fù)的工法庫(kù)等。通過(guò)縱橫結(jié)合的數(shù)字化模型，解決智慧城市終端數(shù)量大、類(lèi)型繁雜、處置方式多樣、分布分散的管理難題。

(2)縱向的數(shù)字化。①通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)建立終端狀態(tài)的通信通道；②通過(guò)智能電源建立終端電氣參數(shù)的監(jiān)測(cè)通道，建立精準(zhǔn)定位至每個(gè)終端設(shè)備的感知體系；③通過(guò)智能化數(shù)據(jù)分析，對(duì)比實(shí)時(shí)在線(xiàn)率、故障率標(biāo)準(zhǔn)，觸發(fā)終端故障工單派發(fā)、工單修復(fù)與反饋體系，以及批量設(shè)備問(wèn)題的熔斷機(jī)制、共性技術(shù)難題的攻關(guān)機(jī)制；關(guān)聯(lián)至材料供應(yīng)鏈體系、作業(yè)人力機(jī)械的定額化配置。

4 數(shù)字化的智慧桿應(yīng)用場(chǎng)景

將從城市照明服務(wù)向智慧桿件體系的數(shù)字化交付，看作是一次有形的物理形態(tài)的轉(zhuǎn)換；那么從智慧桿件體系向智慧桿件應(yīng)用場(chǎng)景的落地，則認(rèn)為是一次無(wú)形的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，分層演進(jìn)數(shù)字化的感知網(wǎng)、信息網(wǎng)以及應(yīng)用場(chǎng)景組合。

4.1 數(shù)字化的感知網(wǎng)

建立智慧城市“專(zhuān)業(yè)功能需求庫(kù)”，同時(shí)建立“智慧終端庫(kù)”對(duì)種類(lèi)及特性進(jìn)行分類(lèi)歸集，再建立功能與終端的“數(shù)字化匹配”，形成數(shù)字化的感知網(wǎng)絡(luò)。

(1)視頻監(jiān)控方面，具有角度的、距離的、清晰度參數(shù)之分的攝像頭管理庫(kù)；射頻監(jiān)控方面，具有機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)之分的射頻探測(cè)器庫(kù)。

(2)位移監(jiān)測(cè)方面，建立靜態(tài)位移、動(dòng)態(tài)位移、低精度位移、高精度位移的監(jiān)測(cè)器庫(kù)。視頻監(jiān)測(cè)、射頻監(jiān)測(cè)、通訊監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)，在不同智慧城市應(yīng)用場(chǎng)景之下，有著不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。需以數(shù)字化滿(mǎn)足個(gè)性為主、兼顧共性的智慧桿件感知終端的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。

4.2 數(shù)字化的信息網(wǎng)

依托智慧桿件驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化“感知網(wǎng)”，需要進(jìn)行同類(lèi)、不同類(lèi)的感知組合，數(shù)據(jù)加工，形成“數(shù)字化輸出”。比如，車(chē)流量(依托視頻監(jiān)測(cè)，以及視頻的語(yǔ)言數(shù)字化技術(shù)轉(zhuǎn)換)、人流量(依托WIFI信號(hào)的探知，以及相應(yīng)算法)、車(chē)行軌跡(依托路側(cè)單元的定位互動(dòng))、人行軌跡、設(shè)施狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)(基于多個(gè)監(jiān)測(cè)單元的感知數(shù)據(jù)，以及專(zhuān)業(yè)的算法組合)，都是在依據(jù)多個(gè)類(lèi)型的感知體系的組合下形成的。因此，在數(shù)字化模型下，我們將“感知網(wǎng)”看作是“功能中臺(tái)”，將“信息網(wǎng)”，看作是“數(shù)字中臺(tái)”，而將下一步的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)定為前臺(tái)。

4.3 數(shù)字化的場(chǎng)景組合

認(rèn)為具有價(jià)值的信息網(wǎng)，是智慧桿件體系內(nèi)部數(shù)據(jù)整合的終極形態(tài)；那么再引入外部數(shù)據(jù)的打通，多維度的數(shù)據(jù)排列組合，則是智慧桿件應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)N到∞的關(guān)鍵所在。

(1)內(nèi)部數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的應(yīng)用場(chǎng)景。比如南京“喵喵街”的“行人闖紅燈管理”，是多個(gè)攝像頭的終端網(wǎng)建立的感知網(wǎng)，再通過(guò)圖像的語(yǔ)言數(shù)字化形成的信息網(wǎng)，對(duì)比交通信號(hào)燈的邏輯信號(hào)，進(jìn)行數(shù)字化的整合，達(dá)成實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的、精準(zhǔn)的人員違規(guī)行為的獲得。

(2)內(nèi)外數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的應(yīng)用場(chǎng)景。如南京南站的“黑車(chē)治理系統(tǒng)”，以覆蓋車(chē)站周邊劃定區(qū)域以桿件為載體，高清攝像頭為感知網(wǎng)，建立對(duì)站內(nèi)車(chē)輛拍照信息、乘客信息精準(zhǔn)抓拍的鷹眼系統(tǒng)，再通過(guò)交管系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享將原黑車(chē)清單，或者具有黑車(chē)行為的車(chē)輛信息進(jìn)行系統(tǒng)集成，則形成了車(chē)輛違規(guī)行為的獲得。

(3)智慧城市場(chǎng)景的數(shù)字化組合。在縱向上是內(nèi)外部數(shù)據(jù)的整合和輸出，而在橫向上則是智慧交通(如行人闖紅燈、不按規(guī)則行駛、違規(guī)停車(chē)、黑車(chē)治理)，智慧安防(如河道越界、異常行為)，智慧城管(井蓋移位、垃圾箱滿(mǎn)溢、占道經(jīng)營(yíng)、渣土車(chē)管理)，商業(yè)服務(wù)(信息屏)等多專(zhuān)業(yè)、多序列的搭載，這些都需要進(jìn)行數(shù)字化的編碼、組合、管理。因此，數(shù)字化的場(chǎng)景組合，是智慧城市的復(fù)雜多變的場(chǎng)景應(yīng)用實(shí)現(xiàn)智能可控的必要條件。

5 數(shù)字化的智慧桿人工智能

5.1 智慧桿件體系的“分布式”

智慧桿件體系下的智慧城市應(yīng)用場(chǎng)景運(yùn)營(yíng)具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類(lèi)型繁雜的特質(zhì)。我們僅以南京青奧示范區(qū)一期中的4個(gè)單功能應(yīng)用為例，“河道越界監(jiān)測(cè)”監(jiān)測(cè)的數(shù)字化每天產(chǎn)生約30條數(shù)據(jù)；“垃圾箱及井蓋監(jiān)測(cè)”，20個(gè)終端，攝像機(jī)和位移探測(cè)器聯(lián)動(dòng)，每天產(chǎn)生約500條數(shù)據(jù)；“停車(chē)管理”，2部攝像機(jī)6個(gè)車(chē)位，每天產(chǎn)生約600條數(shù)據(jù)；“人流監(jiān)測(cè)”，20個(gè)WIFI探針，每天產(chǎn)生3000條數(shù)據(jù)，這僅僅是1.4平方公里范圍內(nèi)，部分功能、單專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的場(chǎng)景。

基于此，多專(zhuān)業(yè)綜合的應(yīng)用場(chǎng)景、監(jiān)測(cè)加執(zhí)行的應(yīng)用場(chǎng)景，其排列組合產(chǎn)生數(shù)據(jù)量不設(shè)限，給后臺(tái)軟硬件動(dòng)態(tài)保障產(chǎn)生持續(xù)壓力。因此，我們?cè)谇鄪W示范區(qū)二期采用了云計(jì)算、分布式計(jì)算的方式。在此過(guò)程中，我們將“分布式”的方法論進(jìn)行了擴(kuò)展，源自于算力的“分步式”，通過(guò)建立路側(cè)單元的“計(jì)算能力”對(duì)后臺(tái)算力進(jìn)行補(bǔ)充；延伸至信息交互的“分步式”，賦予路側(cè)單元“信息交互”的能力；延伸到執(zhí)行單元的“分布式”，通過(guò)路側(cè)單元對(duì)執(zhí)行期間進(jìn)行本地化管理，形成“動(dòng)作執(zhí)行”能力。據(jù)此我們建立了“數(shù)字化的前后端架構(gòu)體系”、“數(shù)字化的前端自制系統(tǒng)”、“數(shù)字化的人工智能系統(tǒng)”，共3個(gè)層級(jí)的智慧桿件體系。

5.2 數(shù)字化的“后端”架構(gòu)體系

即后臺(tái)、前端的職能切分和關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)字化。在“前端自制”的目標(biāo)之下，后臺(tái)從原來(lái)的管理到現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)攝像機(jī)、探測(cè)器，轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾砬岸俗灾企w系。在這個(gè)維度上，我們將后臺(tái)比作是“保障中心”，為每個(gè)自治前端提供終端設(shè)備保障、能源供應(yīng)保障、通訊供應(yīng)保障；后臺(tái)是“信息中心”，為每個(gè)自治端提供區(qū)域內(nèi)的各類(lèi)基礎(chǔ)信息，幫助前端開(kāi)展本地化管理；后臺(tái)是“場(chǎng)景中心”，進(jìn)行場(chǎng)景的開(kāi)發(fā)、投運(yùn)，建立動(dòng)態(tài)的自制前端的排列組合；后臺(tái)是“輸出中心”，最終提交TOG、TOB的數(shù)據(jù)服務(wù)。

5.3 數(shù)字化的“前端自制”系統(tǒng)

我們?cè)谀暇斑鬟鹘帧蓖瞥觥爸悄苈窡魴C(jī)器人”的概念，將智慧桿件從信息可傳輸、設(shè)備可加載，升級(jí)為數(shù)據(jù)可計(jì)算、可交互、可執(zhí)行的智慧城市“路側(cè)單元”。

(1)可計(jì)算-“路側(cè)計(jì)算”。通過(guò)“桿側(cè)計(jì)算盒”，對(duì)終端設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按照“算法”進(jìn)行計(jì)算加工，向后臺(tái)提供直接可用的價(jià)值信息(如“行人闖紅燈”，路側(cè)單元對(duì)視頻信號(hào)、信號(hào)燈數(shù)據(jù)進(jìn)行就地整合，完成異常行為的結(jié)果信息輸出)；向本地執(zhí)行單元提供執(zhí)行指令(如“行人闖紅燈”，燈光、音響、信息屏的動(dòng)作執(zhí)行的計(jì)算)。

(2)可交互-“路側(cè)平臺(tái)”。建立智慧城市分步式體系的路側(cè)平臺(tái)，路側(cè)單元將圍繞應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、輸出，結(jié)合后臺(tái)數(shù)據(jù)的支持，其數(shù)據(jù)源將跨越本桿的終端設(shè)備、鄰桿的設(shè)備，到區(qū)域內(nèi)的設(shè)備，直至交管、公安、城管的數(shù)據(jù)體系，形成廣域的數(shù)據(jù)匯聚路側(cè)單元。

(3)可執(zhí)行-“路側(cè)執(zhí)行”。路側(cè)可計(jì)算、路側(cè)可交互，為路側(cè)可執(zhí)行創(chuàng)造了條件，為路側(cè)的單一功能執(zhí)行升級(jí)為廣域聯(lián)動(dòng)的功能執(zhí)行創(chuàng)造了條件。如渣土車(chē)異常行為的管理，路側(cè)單元的可計(jì)算、可交互，讓路側(cè)單元在此類(lèi)綜合場(chǎng)景中形成自定義、自反饋，在什么時(shí)間、什么條件下，應(yīng)該執(zhí)行怎樣的路側(cè)聲光電告警，直至觸發(fā)公安、交管、城管的單兵執(zhí)法。

5.4 “數(shù)字化的人工智能系統(tǒng)”

(1)可思考-“路側(cè)智能”。當(dāng)路側(cè)單元依次達(dá)成“可計(jì)算”、“可交互”、“可執(zhí)行”的三個(gè)階段之后，進(jìn)行一定時(shí)期的大數(shù)據(jù)積累，再融入“人工智能”AI技術(shù)，由此讓路側(cè)單元進(jìn)入“可思考”的更高層級(jí)，讓智慧桿件體系成為路側(cè)智能機(jī)器人，讓路側(cè)單元替代“公安、交管、城管”各專(zhuān)業(yè)，以及各層次的人員，達(dá)到“可替代”的目層級(jí)。路側(cè)智能機(jī)器人，在“喵喵街”的“行人闖紅燈告警”、“車(chē)輛違停驅(qū)離”場(chǎng)景中，捕捉異常數(shù)值，替代了“執(zhí)法人員”。

(2)可替代-“路側(cè)機(jī)器人”。隨著AI的加持，路側(cè)智能機(jī)器人將動(dòng)態(tài)捕捉道路車(chē)流量，動(dòng)態(tài)釋放信號(hào)燈指令，替代“交通指揮員”的角色；而將區(qū)域化的車(chē)流量、信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，再根據(jù)大數(shù)據(jù)的積累的習(xí)慣，則可以讓路側(cè)智能機(jī)器人體系替代，“交通規(guī)劃”的職能。從“執(zhí)法”、“指揮”、“規(guī)劃”這三個(gè)層次依次推進(jìn)，路側(cè)單元的智能化，則認(rèn)為是當(dāng)前城市交通智能化的發(fā)展方向之一，并將帶動(dòng)現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)施的活化利用。經(jīng)過(guò)“可計(jì)算”、“可交互”、“可執(zhí)行”、“可思考”、“可替代”5個(gè)階段進(jìn)行縱向串聯(lián)，以及橫向的技術(shù)應(yīng)用，路側(cè)單元將徹底改變城市管理的形態(tài)，是從照明到智慧城市發(fā)展的科學(xué)路徑。

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，新基建，依托于傳統(tǒng)基建系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效、可加載；傳統(tǒng)基建，受益于新基建應(yīng)用場(chǎng)景的持續(xù)拓展所帶來(lái)的對(duì)設(shè)施品質(zhì)的持續(xù)升級(jí)的新標(biāo)準(zhǔn)、新要求。我們將照明的數(shù)字化、智慧桿件的數(shù)字化、智慧城市應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)字化、智慧城市應(yīng)用場(chǎng)景的智能化，作為智慧城市桿件體系發(fā)展的四個(gè)層級(jí)；在每個(gè)層級(jí)之內(nèi)細(xì)分層次，依次演進(jìn)，并在這個(gè)主軸線(xiàn)上產(chǎn)生大量的新技術(shù)、新產(chǎn)品的需求，進(jìn)而形成多個(gè)單專(zhuān)業(yè)應(yīng)用；而在每個(gè)層級(jí)之間，上下銜接、互相促進(jìn)，構(gòu)建多專(zhuān)業(yè)、多領(lǐng)域發(fā)展的綜合產(chǎn)業(yè)生態(tài)。綜上所述，從城市照明發(fā)展智慧城市，我們通過(guò)數(shù)字化，賦能新基建、賦能碳中和，實(shí)現(xiàn)城市照明從消耗型資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為經(jīng)營(yíng)型資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的智慧桿件體系，驅(qū)動(dòng)智慧城市產(chǎn)業(yè)的持續(xù)升級(jí)與拓展。