2022城市感知体系白皮书-中国电子技术标准化研究院-2022.11-64正式版.pdf
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1、城市感知体系白皮书(2022)中国电子技术标准化研究院华为技术有限公司2022 年 11 月专家指导委员会:邬贺铨 戴 红 范科峰 王立建 钱 恒 杨伟奇 王 泉 张文生 荣文戈 王树东 夏俊杰 宋跃武 仇阿根 阳 洋编写单位(排名不分先后):中国电子技术标准化研究院华为技术有限公司南京市人民政府 武汉市政务服务和大数据管理局长沙市大数据中心南京大数据集团武汉云计算科技有限公司 南京市城建集团深圳开鸿数字产业发展有限公司南京市城市照明建设运营集团有限公司上海移远通信技术股份有限公司江苏润和软件股份有限公司鸿湖万联(江苏)科技发展有限公司湖南开鸿智谷数字产业发展有限公司汉威科技集团股份有限公司深
2、圳市宏电技术股份有限公司广和通无线股份有限公司 深圳市智慧城市通信有限公司北京航空航天大学中国人民大学北京建筑大学中关村智慧城市产业技术创新战略联盟中移雄安信息通信科技有限公司成都市标准化研究院首都信息发展股份有限公司湖北省标准化与质量研究院重庆市勘测院光大节能照明(深圳)有限公司广州市城市规划勘测设计研究院小视科技(江苏)股份有限公司深圳市矽赫科技有限公司 中电长城网际系统应用有限公司山东泰华照明科技有限公司豪尔赛科技集团股份有限公司上海依图网络科技有限公司芯视界(北京)科技有限公司中睿信数字技术有限公司 青岛海信网络科技股份有限公司北京软件和信息服务交易所中交机电局第五工程公司上海商汤智能
3、科技有限公司北京电信规划设计院有限公司北京万集科技股份有限公司成都秦川物联网科技股份有限公司云赛智联股份有限公司编写组成员(排名不分先后)董 建 陈金助 白卫肖 张 群 王 彬 柳晓见王晨曦 杨 磊 吴 刚 姚 爽 龙红祥 许扬汶钟收成 凌向前 臧 锋 董金山 关仁杰 周超宇解伟俊 王国伟 李 丛 耿亚南 洪伟杰 方 芳王 鹏 林方方 丁盛爽 张 妮 周 倩 代西桃杨 名 张军亭 李 锋 张 江 刘 悦 彭革非张红卫 崔 昊 杨 霖 聂 爽 吴选用 张守伟刘 文 王肖飞 彭荣林 冯晓蒙 庞 敏 张 勇韩炎龙 沈国平 于 浩 陈亚军 李 腾 王瑶瑶沈 瑞 黄传娜 马炜玮 韩佶君 刘 博 张征明刘
4、旭帆 周经翔 安小米 王静远 李 双 危双丰李 超 郑庆国 王 婵 李闻宇 张建伟 王淑平向泽君 宁振宇 王明省 洪鹏辉 张 丰 刘大扬鲍 捷 赵春昊 孙永良 张国强 刘 鹏 于铁强庞晓静 李亚健 权亚强 武宏伟 陈正伟随着科技进步的发展,大数据时代的到来,万物互联已呈现出一个不可逆转的发展趋势。构建完整配套的感知体系是加强城市建设和提升社会治理能力的基本保障。党的二十大报告指出:“坚持人民城市人民建、人民城市为人民,提高城市规划、建设、治理水平,加快转变超大特大城市发展方式,实施城市更新行动,加强城市基础设施建设,打造宜居、韧性、智慧城市。”本白皮书作为聚焦城市感知体系的专著出版恰逢其时,系
5、统梳理了城市感知体系发展的背景,提出城市感知体系总体架构和关键技术,并介绍了典型应用实践,还提出建设保障及发展愿景。城市复杂多源异构的感知环境需要有一个自主、开源、安全、统一的操作系统。本书特别介绍了“鸿蒙”操作系统,作为一款我国自主研发、开源共享的底层技术在城市感知体系的建设与应用实践中发挥了生态基础的作用,“鸿蒙”操作系统赋能了城市感知终端,打造了实现多源数据安全互联互通平台。本书介绍了如何利用“鸿蒙”操作系统构建城市感知体系,给出了“鸿蒙”操作系统所支撑的各类应用的例子。城市感知体系是一个新课题,特别是对超大特大城市既有迫切需求也是重大挑战,基于“鸿蒙”操作系统的应用还有待进一步开发,为
6、建设中国式的宜居、韧性、智慧城市做出更多的创新。希望城市的管理者、建设者、技术与产品提供者及市民都来关心城市感知体系的发展,分享中国城市规划、建设、治理成功的经验。序言中国工程院院士2022 年 11 月目录城市感知体系建设背景城市感知体系总体架构城市感知体系建设目标0103021.1相关政策指引21.2问题与挑战 43.1总体架构103.2主要特征及功能122.1加强顶层设计,推动统筹共建共用72.2标准化数据及接口,实现互联互通72.3统一设备操作系统,拥抱开放创新72.4打造端到端安全防护体系,夯实纵深安全82.5建设产业生态,促进开放可持续83.2.1感知终端:开放创新、标准统一、设备
7、协同123.2.2感知网络:极简入网、网算融合、品质可视143.2.3感知平台:泛在接入、分层分级、协同闭环163.2.4感知大脑:精准感知、监测预警、智能决策183.2.5感知安全:纵深防护、韧性保障、安全防御203.2.6感知中心:数据服务、技术赋能、应用创新22城市感知体系典型应用场景城市感知体系建设保障体系城市感知体系展望附录 A:名词解释城市感知体系关键技术050607045.1场景一:综合管廊355.2场景二:燃气安全监测365.3场景三:智慧杆375.4场景四:城市停车385.5场景五:智慧环保405.6场景六:城市基础设施结构健康监测415.7场景七:不可移动文物自然灾害风险监
8、测425.8场景八:高空抛物监测预警445.9场景九:智慧照明455.10场景十:智慧工地4552514.1分布式软总线254.2原子化服务264.3设备即插即用274.4应用感知网络274.5一跳入云284.6算网融合294.7设备统一接入304.8轻量级安全传输314.9电子身份规约324.10网络可视诊断336.1组织保障486.2机制保障486.3标准制定496.4生态建设50城市感知体系白皮书1(2022)城市感知体系建设背景01党的二十大报告提出要加快建设网络强国、数字中国,并明确指出“坚持人民城市人民建、人民城市为人民,提高城市规划、建设、治理水平,加快转变超大特大城市发展方式,
9、实施城市更新行动,加强城市基础设施建设,打造宜居、韧性、智慧城市”“优化基础设施布局、结构、功能和系统集成,构建现代化基础设施体系”。同时,党的二十大报告将网络、数据的安全纳入国家安全体系的组成部分,要求强化网络、数据等安全保障体系建设,构建全域联动、立体高效的国家安全防护体系。城市数字化转型是落实党的二十大精神,践行数字中国、01 城市感知体系建设背景21.1 相关政策指引中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要提出建设现代化基础设施体系以及建设智慧城市和数字乡村,指出“加快传统基础设施数字化改造,加强泛在感知、终端联网、智能调度体系建设”“以数字化助推城
10、乡发展和治理模式创新,全面提高运行效率和宜居度,将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设,推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。”住房和城乡建设部、中央网信办、科技部、工业和信息化部等七部委联合发布的关于加快推进新型城市基础设施建设的指导意见(建改发202073 号)提出新型城市基础设施建设,要求“加快推进基于数字化、网络化、智能化的新型城市基础设施建设,引领城市转型升级,推进城市现代化。”工业和信息化部、中央网信办、科技部等八部门联合发布的物联网新型基础设施建设三年行动计划(2021-2023年)指出“创新突破一些高端传感器、物联网芯片、物联网操作系统等关键技术水平
11、,加速推进全面感知、泛在连接、安全可信的物联网新型基础设施建设。”坚持人民城市人民建、人民城市为人民,提高城市规划、建设、治理水平,加快转变超大特大城市发展方式,实施城市更新行动,加强城市基础设施建设,打造宜居、韧性、智慧城市。优化基础设施布局、结构、功能和系统集成,构建现代化基础设施体系。01 城市感知体系建设背景区域协调发展战略的关键举措,通过科技手段驱动生产方式、生活方式和治理方式变革,助力城市高质量发展。城市是生命体、有机体,能感知、会思考、可进化是城市数字化发展的基本机能。在以人为本、服务人民、下一代城市智能体建设中,统筹规划、统一标准的城市感知体系,是慧城市的“神经末梢”,通过城市
12、全域的泛感知建设,提升城市感知能力,强化“数据赋能”的关键作用,围绕城市数据的获取、传输、存储、处理和使用,通过标准、开放、统一的技术架构形成“端网云用安营”一体化协同,构建城市数字化的“五官和手脚”,让城市可感知、能执行,实现物理世界和数字世界的联接。城市感知体系白皮书3(2022)工业和信息化部发布的物联网基础安全标准体系建设指南(2021 版)明确到 2025 年,推动形成较为完善的物联网基础安全标准体系,研制行业标准 30 项以上,提升标准在细分行业及领域的覆盖程度,提高跨行业物联网应用安全水平,保障用户安全使用。发展改革委发布的2022 年新型城镇化和城乡融合发展重点任务明确提出要“
13、打通城市数据感知、分析、决策、执行环节,推进城市物联网应用。”北京市大数据工作推进小组办公室发布印发了北京新型智慧城市感知体系建设指导意见,明确提出建设全覆盖的城市运行感知体系,加快推进感知体系的统筹规范建设,促进感知终端的共建共享,提升感知数据汇通共用水平,形成统筹规范、泛在有序的新型智慧城市感知体系,实现感知终端的统筹管理和规范建设;实现城市感知网络的互联互通,打通感知数据的流转通道;推动感知数据标准体系建设,实现感知数据汇集汇通和共享应用;强化感知数据的人工智能分析,实现感知数据的智慧应用。上海市人民政府办公厅印发了上海全面推进城市数字化转型“十四五”规划,提出加快促进全域覆盖的城市物联
14、感知体系建设,助力提升生产服务效率,打造国内感知终端覆盖最全、应用场景最丰富的城市之一;持续加快各类智能感知终端部署,引导面向产业效能提升的感知终端建设,加快面向城市治理能力提升的感知终端部署,全市各类感知终端总规模超过亿级;国内首家“城市物联感知服务中心”揭牌成立,同时启动上线了“城市物联感知场景服务平台”。深圳市人民政府办公厅印发了深圳市推进新型信息基础设施建设行动计划(2022-2025 年),要求加快构建物联感知体系,部署面向城市公共安全、城市公共建筑和设施、城市公共服务的感知终端;打造城市级物联感知平台;研究制定城市物联网感知终端建设标准或导则,建立全市“统一感知标准、统一协议适配、
15、统一设备接入、统一数据共享、统一应用支撑”的物联感知平台,实现城市生产生活、城市管理运行的协同,提升城市自感知、自适应、自决策能力。新型基础设施技术日趋成熟、产业生态不断完善以及应用规模不断扩大,城市感知体系建设已经成为城市数字化转型的关键因素。城市感知数据与不同城市管理部门间业务数据的打通融合,迫使城市感知建设从烟囱式发展向平台使能架构加速演进,从而推动感知终端的共建共享,提升感知数据汇通共用水平,形成统筹规范、泛在有序的数字化城市感知体系。北京市、上海市、深圳市、南京市、杭州市、天津市、合肥市、重庆市、成都市、武汉市、常德市、洛阳市、宁波市、长沙市、无锡市、珠海市、朝阳市、云浮市、湖州市、
16、扬州市、楚雄市等大中城市的“十四五”规划中均针对城市感知体系的建设落地提出了有关要求。北京市上海市深圳市4231.2 问题与挑战当前,城市的感知体系面临统筹规划、标准规范、技术创新、安全防护、产业生态等方面的问题与挑战。城市感知体系建设总体布局、感知载体和感知终端部署等方面需要统筹谋划。一旦缺乏城市感知体系的顶层设计,会造成“烟囱式部署”的局面产生,各业务数据难以互联互通。基于数据融合共享及动态交互的大数据分析应用则变成无源之水。城市感知终端建设应依托顶层设计集约部署,保障城市感知数据全生命周期治理,避免因规划不统一造成的重复建设、资源浪费。由于缺少统一标准规范的指导与约束,当前构建城市感知体
17、系的设备呈现出“百花齐放”的现象,产品功能及应用能力良莠不齐,多系统间的融合开放和有效集成能力不足。行业中独立系统或平台由一家软硬件供应商和系统集成商开发建设成为普遍现象,造成了软件和硬件紧密耦合、捆绑用户的情况出现。设备接口类、软件兼容类、数据格式类等标准的缺失也间接导致了感知设备“七国八制”的发展现状。目前感知设备侧使用的底层操作系统大多以安卓、FreeRTOS、MbedOS 等为主,而应用软件开发及部署必须基于操作系统来完成,这种情况抑制了我国感知设备系统底层关键技术的发展。不能及时修补的操作系统漏洞也让各类应用的重要数据、敏感数据存在较高的泄露风险。另外,操作系统的更新迭代要求相关设备
18、和应用进行针对性的升级,无形中又大幅度增加整体的安全防护难度。统筹规划不足,烟囱式部署现象突出标准规范不统一,设备互联互通难底层系统技术发展不足,安全防护程度弱101 城市感知体系建设背景城市感知体系白皮书5(2022)45与传统网络安全相比,城市感知面临更大的安全威胁和挑战。城市感知将城市各种信息传感设备与网络结合起来而形成的一个巨大网络,实现任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通,因此传统的网络安全边界被打破,不同物理位置和网络层级的设备联网后,产生出更多的攻击点,路灯、水表、摄像头等都会成为攻击业务系统的潜在风险点。当前物联网行业厂商的安全能力参差不齐、防护意识千差万别,提供纵深的、适
19、度的、场景式的安全保障体系,是城市感知体系面临的挑战之一。城市感知体系的产业生态构成非常丰富,从产业链角度来看,涵盖了操作系统供应商、软件供应商、硬件供应商、芯片供应商、系统集成商、建设运营单位、企业和公众,以及政府及行业监管机构等。当前产业链、价值链上的关键主体角色,没有形成统一战线,也没有建立规则化、透明、公平、公正的产业生态体系,不能共创共建共享城市感知体系。城市内部尚缺乏一个能够设计合理的价值链条的组织。亟需建立通过提供增值产品与服务,实现产业链上下游价值合理分配的机制,形成良性商业闭环。端到端防护能力弱,安全威胁防不胜防产业生态尚不成熟,产业链亟待完善6城市感知体系建设目标02以城市
20、感知体系建设为基础,使能城市万物智能互联、业务智慧联动。通过布设覆盖城市范围的多种类型传感器,建立全域全时段的城市感知体系,对城市运行状态进行多维度、多层次精准监测,全面获取影像、视频、各类运行监测指标等海量城市数据,实现对城市环境、设备设施运行、人员流动、交通运输、事件进展等的全方位感知,实时获取城市全域全量运行数据,为城市数字化转型提供数据基础。城市运行时刻处于发展变化中,必须时刻掌握物理城市的全局发展与精细变化,让城市可感知、能执行,实现孪生环境下的数字城市与物理城市同步运行。02 城市感知体系建设目标城市感知体系白皮书7(2022)3城市感知体系建设包括感知底账、全域覆盖、数据共享、互
21、联互通。通过持续加强城市感知顶层设计,统筹规划感知载体和感知终端部署,科学优化全市感知体系布局,逐步构建广泛感知、综合感知、智慧感知的城市感知体系格局。顶层规划是科学有序地集约开展感知体系建设的重要依据,统筹管控感知终端的建设和应用,建立感知数据联接通道,感知数据汇聚按需共享,实现感知终端分建统用,共用感知网络、感知数据,避免重复建设。打破城市各领域感知系统各自封闭、软硬件系统强耦合等固有格局,营造开放式数据及接口适配、应用软件开发新形态。加强数据标准和架构统一化建设,实现从硬件装备、软件平台到数据资源的互联互通和融合共享。提升系统和设备的移植性和兼容性,使系统软硬件更加自由灵活的匹配,打造基
22、于统一数据底座、满足专业应用需求的协同化感知体系,将多系统、多设备协同交互与联动,塑造广泛参与兼容并进的集成与应用形态。一方面,对传统的感知设备操作系统进行升级换代,形成全链条的国产化、开放化、智能化系统技术和产品,催生产业格局的升级,对城市感知端侧进行智能化、数字化升级。一方面,突破现有操作系统技术限制,打造高端芯片、高端元器件、软硬件平台、仿真平台等核心技术产品,防范寄存器、代码等关键环节后台篡改风险和生产敏感数据泄露隐患,积极采用安全、开放、创新的技术方案或系统装备,提升系统整体安全能力,实现设备系统部分核心技术和装备安全水平提升,从“受制于人”到“自力更生”的跨越式发展,有力保障系统安
23、全运行。加强顶层设计,推动统筹共建共用标准化数据及接口,实现互联互通统一设备操作系统,拥抱开放创新122.12.22.38为了应对物联网基础架构中端、管、云和平台的安全威胁,聚焦端、管、云和平台的安全特性的组合协同,解决城市感知体系端到端的安全防护问题。基于城市感知应用场景安全威胁,构建终端防御、管道保障、云端保护和安全运维与管理能力。依托传统电信网络安全保障能力优势,提供物联网安全态势感知与分析检测,联合生态合作伙伴,共同致力于解决物联网的安全威胁与挑战。打破“七国八制”局面,进一步扩大和吸纳各领域优势资源。加强多领域多部门统筹协调,引入开放市场、协同创新等新模式,调动“政产学研用”各方面创
24、新发展的积极性和投入,支持开展创新应用的试点示范,营造开放可持续的产业生态,形成特色鲜明、优势互补、各有侧重的差异化创新发展格局。加大政策和资金扶持力度,支持传感器、智能终端、芯片、边缘计算等技术创新,促进多样化产品和应用的建设,健全完善产业管理政策法规,引导城市感知体系健康有序发展。建设产业生态,促进开放可持续4502 城市感知体系建设目标2.42.5打造端到端安全防护体系,夯实纵深安全城市感知体系白皮书9(2022)城市感知体系总体架构0303 城市感知体系总体架构103.1 总体架构城市感知体系建设是以 OpenHarmony 操作系统及统一的标准规范为基础,实现感知终端的互认互信。同时
25、,通过构建城市互联互通的感知网络、分层协同的感知平台、统一汇聚的感知大脑、纵深防护的感知安全以及持续运营的感知中心,解决传统城市感知存在的底账不清、烟囱林立、数据孤岛、感知盲区等问题,实现城市动态精准感知、终端互联互通、协议标准统一、业务分级协同、场景持续创新、数据持续运营,提升城市治理数字化水平。根据图 1,城市感知体系建设内容由 6 部分组成,包括城市感知终端、城市感知网络、城市感知平台、城市感知大脑、城市感知安全、城市运行感知中心。图 1城市感知体系总体架构03 城市感知体系总体架构城市感知体系白皮书11(2022)基于 OpenHarmony 打造城市全场景、分布式的感知设备操作系统。
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- 2022 城市 感知 体系 白皮书 中国 电子技术 标准化 研究院 2022.11 64 正式版
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