臧 鋒，黃李奔，劉 立

(南京市城市照明建設(shè)運(yùn)營(yíng)集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210019)

《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出“加快數(shù)字化發(fā)展，建設(shè)數(shù)字中國(guó)”，將“分級(jí)分類(lèi)推進(jìn)新型智慧城市建設(shè)”作為加快數(shù)字社會(huì)建設(shè)步伐的關(guān)鍵舉措，賦予了新型智慧城市發(fā)展更多的新使命和新內(nèi)涵[1]。

作為新一輪信息技術(shù)變革和知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物，智慧城市是工業(yè)化、城市化與信息化深度融合并向更高階段邁進(jìn)的表現(xiàn)，是通過(guò)構(gòu)建以政府、企業(yè)、市民為主題的交互與共享信息平臺(tái)，為城市治理與運(yùn)營(yíng)提供更加“便捷、高效、靈活”的決策支持與行動(dòng)工具，從而實(shí)現(xiàn)“低碳、安全、便利、友好”的城市發(fā)展目標(biāo)。

深度覆蓋的感知體系是實(shí)現(xiàn)城市運(yùn)行管理“自動(dòng)感知、快速反應(yīng)、科學(xué)決策”的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，在智慧城市建設(shè)中具有重要作用。隨著新型智慧城市建設(shè)的深入推進(jìn)，加快建立底賬清晰、全域覆蓋、網(wǎng)絡(luò)通暢、數(shù)據(jù)共享、智慧共用的智慧城市感知體系，把握城市脈搏、建立城市畫(huà)像，形成“廣泛感知、綜合感知、智慧感知”的感知格局已成為智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

智慧燈桿以其優(yōu)秀的點(diǎn)位、廣泛的分布成為智慧城市感知體系建設(shè)的良好載體，在各類(lèi)ICT技術(shù)的賦能下，可以高效集約的提供城管、市政、交通、安防、環(huán)保等多領(lǐng)域的新型公共服務(wù)。同時(shí)，合理布局的智慧燈桿網(wǎng)絡(luò)，可以為智慧城市大腦實(shí)時(shí)提供海量城市運(yùn)行數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)將城市管理決策精準(zhǔn)傳達(dá)到城市各處，是構(gòu)建數(shù)字孿生城市及其交互體系的重要基礎(chǔ)(圖1)。

圖1 智慧燈桿與智慧城市的關(guān)系Fig.1 The relationship between smart light poles and smart cities

1 智慧燈桿的發(fā)展特征和趨勢(shì)

智慧燈桿具備“綜合集成、共享共用、智慧賦能、和諧發(fā)展”等特征[2]，在新時(shí)代新技術(shù)的賦能下，智慧燈桿作為智慧城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是智慧城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)入口，并逐漸呈現(xiàn)出“數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)安全、軟件定義、智能決策、生態(tài)共生”等新趨勢(shì)。

(1)數(shù)據(jù)融合。智慧燈桿可供不同行業(yè)或部門(mén)使用，通過(guò)載體、設(shè)備及數(shù)據(jù)層面的共享，實(shí)現(xiàn)更大的社會(huì)價(jià)值。各種設(shè)備和傳感器采集的數(shù)據(jù)在脫敏后可通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)源共享，從而打破“數(shù)據(jù)孤島”，最大化實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)治理到數(shù)據(jù)要素的自由流通，催生更多行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用。

(2)數(shù)據(jù)安全。在《數(shù)據(jù)安全法》、《網(wǎng)絡(luò)安全法》和《個(gè)人信息保護(hù)法》的三法聯(lián)動(dòng)推進(jìn)下，中國(guó)數(shù)據(jù)市場(chǎng)進(jìn)入安全合規(guī)發(fā)展階段，智慧燈桿的數(shù)據(jù)安全也應(yīng)在行業(yè)的高速發(fā)展背景下受到更多關(guān)注。

(3)軟件定義。智慧燈桿是智慧城市物聯(lián)感知體系的重要載體，但其也應(yīng)不斷突破自身局限性，在打通融合數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上通過(guò)軟件定義等方式實(shí)現(xiàn)自身變革，構(gòu)建更為豐富的智慧應(yīng)用場(chǎng)景。

(4)智能決策。當(dāng)前，智慧燈桿已進(jìn)入“能聽(tīng)見(jiàn)、能看見(jiàn)、能感知”的智能感知階段，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，由軟件定義的新一代智慧燈桿應(yīng)逐步具備支撐城市大腦“自?xún)?yōu)化、自學(xué)習(xí)、自演進(jìn)”的能力，推動(dòng)智慧城市向智能認(rèn)知、智能決策階段邁進(jìn)。

(5)生態(tài)共生。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展由高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展的背景下，智慧燈桿行業(yè)也將面臨全新的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)，即通過(guò)開(kāi)放其平臺(tái)算力、數(shù)據(jù)和服務(wù)，吸引更多的優(yōu)勢(shì)生態(tài)企業(yè)參與各類(lèi)智慧場(chǎng)景建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)配置、多方合作共贏，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供肥沃的土壤。

2 智慧燈桿的系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)不同的功能定位，可以將智慧燈桿系統(tǒng)自下而上劃分為物聯(lián)感知層、接入?yún)R聚層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、平臺(tái)與應(yīng)用層等四個(gè)層級(jí)(圖2)。

圖2 智慧燈桿系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.2 Smart light poles system architecture diagram

(1)物聯(lián)感知層。物聯(lián)感知層主要為各類(lèi)桿載設(shè)備，其基本功能主要有智慧照明、視頻監(jiān)控、移動(dòng)通信、公共廣播、環(huán)境監(jiān)測(cè)、一鍵呼叫、信息發(fā)布等，并具有權(quán)限設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、信息安全保障等基礎(chǔ)能力。

(2)接入?yún)R聚層。接入?yún)R聚層負(fù)責(zé)桿載設(shè)備的信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制等。接入?yún)R聚節(jié)點(diǎn)宜具有邊緣計(jì)算功能，其中：網(wǎng)關(guān)控制器實(shí)現(xiàn)各類(lèi)終端設(shè)備的集中統(tǒng)一接入；交換機(jī)對(duì)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚傳輸；邊緣計(jì)算設(shè)備是主要的計(jì)算載體，支持CPU/GPU/NPU等異構(gòu)協(xié)同計(jì)算。

(3)網(wǎng)絡(luò)傳輸層。網(wǎng)絡(luò)傳輸層將數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送至管理平臺(tái)，其架構(gòu)分為兩層、三層兩種形式。在網(wǎng)關(guān)控制器、交換機(jī)、邊緣計(jì)算設(shè)備配置不同的情況下，可采用樹(shù)型、星型、MESH型等不同的組網(wǎng)方式。

(4)平臺(tái)與應(yīng)用層。平臺(tái)與應(yīng)用層是智慧燈桿系統(tǒng)的控制管理中心，支撐智慧燈桿的各類(lèi)應(yīng)用和業(yè)務(wù)管理，提供與其他系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換和服務(wù)連接。平臺(tái)與應(yīng)用層對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等各類(lèi)云基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行管理；實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件定義燈桿操作系統(tǒng)層(SDP-OS)的統(tǒng)一控制和調(diào)度，通過(guò)OTA在線升級(jí)的方式，與邊緣端結(jié)合，提供持續(xù)更新終端的能力；針對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)安全，提供基于SDK和隱私計(jì)算的技術(shù)支撐；同時(shí)，平臺(tái)與應(yīng)用層還可預(yù)制和擴(kuò)展各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景，如基于智慧燈桿的智慧城管、智慧交通等行業(yè)應(yīng)用，未來(lái)還可擴(kuò)展至碳匯交易、數(shù)據(jù)交易等創(chuàng)新應(yīng)用。

3 智慧燈桿系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展路徑

從物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的積累，到多個(gè)創(chuàng)新場(chǎng)景的應(yīng)用爆發(fā)，社會(huì)數(shù)智化進(jìn)程正在不斷加速，數(shù)字技術(shù)與真實(shí)世界融合的全真互聯(lián)時(shí)代已來(lái)臨。智慧燈桿系統(tǒng)作為新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的典范，是智慧城市的重要數(shù)據(jù)入口，也將為物理世界與數(shù)字世界全面映射、融合互動(dòng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著“國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化”“一網(wǎng)統(tǒng)管”“數(shù)字化改革”“全生命周期管理”“碳達(dá)峰碳中和”等政策及理念的廣泛推行，依托智慧燈桿建設(shè)的數(shù)字孿生城市可以通過(guò)空間分析計(jì)算、動(dòng)態(tài)模擬仿真推演、機(jī)器學(xué)習(xí)等高階能力優(yōu)勢(shì)，解決城市跨行業(yè)、跨部門(mén)協(xié)同綜合治理方面的難題，充分釋放新型智慧城市的高附加值。

智慧燈桿從智慧物聯(lián)到數(shù)字孿生的技術(shù)發(fā)展路徑集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面(圖3)。

圖3 從智慧物聯(lián)到數(shù)字孿生Fig.3 From intelligent internet of things to digital twin

3.1 從功能分散到高度集成，打造“去中心化”智慧終端

(1)功能的分散到集成。

智慧燈桿是多種設(shè)備設(shè)施和技術(shù)的綜合體。從硬件功能方面看，智慧燈桿可綜合通信桿、路燈、交通監(jiān)控、安防監(jiān)控、交通指示牌、環(huán)境監(jiān)測(cè)等多種主要功能設(shè)施于一身，實(shí)現(xiàn)“多桿合一”；從配套資源方面看，智慧燈桿可將多套功能系統(tǒng)的承載、供電、通信等配套資源進(jìn)行整合，優(yōu)化城市管網(wǎng)利用，減少重復(fù)建設(shè)及資源浪費(fèi)；從建設(shè)運(yùn)營(yíng)方面看，綜合多種功能的智慧燈桿可更有利于集約高效地開(kāi)展規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)及維護(hù)等工作，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化和規(guī)?；?，提升建設(shè)效率及品質(zhì)。根據(jù)《江蘇省多功能桿智能系統(tǒng)技術(shù)與工程建設(shè)規(guī)范》中的要求，智慧燈桿各類(lèi)掛載設(shè)備應(yīng)采用集中分層設(shè)計(jì)如下(圖4)：

第一層：高度0～2 m，適用于充電樁、一鍵呼叫、設(shè)備艙、檢修門(mén)等；

第二層：高度2～6 m，適用于信息發(fā)布屏、視頻監(jiān)控設(shè)備、公共廣播、路名牌、人行信號(hào)燈等；

第三層：高度6～8 m，適用于無(wú)線AP、交通標(biāo)志、交通信號(hào)燈等；

第四層：高度8 m以上，適用于LED燈具、通信基站、環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器等[3]。

圖4 智慧燈桿典型功能組件示意圖Fig.4 Schematic diagram of typical functional components of smart light pole

(2)數(shù)據(jù)的分散到集成。

智慧燈桿可以實(shí)現(xiàn)城市管理、公共交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)等各類(lèi)行業(yè)數(shù)據(jù)的采集，隨著智慧燈桿建設(shè)的不斷深入，信息的流通和共享將更加順暢，各類(lèi)數(shù)據(jù)將會(huì)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化、扁平化的流通，徹底打破“數(shù)據(jù)孤島”的問(wèn)題。智慧城市的高速發(fā)展順應(yīng)了城市治理、運(yùn)行、服務(wù)的廣泛需求，但部分跨層級(jí)、跨行業(yè)、跨部門(mén)協(xié)同綜合治理方面的問(wèn)題仍難以解決，亟須通過(guò)智慧燈桿建立高效共享的“數(shù)字網(wǎng)格”，實(shí)現(xiàn)城市級(jí)、綜合性、復(fù)雜性應(yīng)用場(chǎng)景的構(gòu)建和落地。未來(lái)還將進(jìn)一步結(jié)合大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算、云計(jì)算等技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)海量視頻數(shù)據(jù)智能分析能力、海量異構(gòu)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)比對(duì)和深度分析能力、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理和深度分析能力、基于圖譜的城市實(shí)體和關(guān)系發(fā)現(xiàn)能力，精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)地挖掘城市運(yùn)行的規(guī)律，進(jìn)行城市發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，為城市的精細(xì)化治理提供有力支持。

智慧燈桿系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)應(yīng)優(yōu)先搭建全域數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)全域數(shù)據(jù)可以獲取各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，完善元數(shù)據(jù)管理，形成全局的數(shù)據(jù)字典、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)范，為多維分析、決策支持、可視化展示等應(yīng)用提供更及時(shí)、準(zhǔn)確、有效的支持(圖5)。

圖5 智慧燈桿系統(tǒng)全域數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)圖Fig.5 Global database architecture diagram of smart light poles system

數(shù)據(jù)治理也是智慧燈桿系統(tǒng)數(shù)據(jù)入庫(kù)前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其核心是通過(guò)將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)模型作用于“數(shù)據(jù)質(zhì)量需求-數(shù)據(jù)質(zhì)量分析-數(shù)據(jù)質(zhì)量保障-數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控”的全鏈路數(shù)據(jù)質(zhì)量管控體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中、標(biāo)準(zhǔn)、干凈、可評(píng)估，為各類(lèi)智能應(yīng)用提供高保障的數(shù)據(jù)供給。

3.2 從智慧節(jié)點(diǎn)到智慧生態(tài)，構(gòu)建智慧城市基建網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)智慧燈桿可以構(gòu)建形成智慧城市的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。新型智慧城市的建設(shè)需要以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，城市數(shù)據(jù)的采集依賴(lài)于建立“全域感知”體系，即將信息感知設(shè)備合理、泛在的布局在城市各處，采集大量的跨空間、跨垂直領(lǐng)域的傳感信息和視頻數(shù)據(jù)，智慧燈桿分布廣、位置優(yōu)良，是“全域感知設(shè)備”的優(yōu)良載體。依托智慧燈桿構(gòu)建的智慧生態(tài)，可以極大增強(qiáng)智慧城市自適應(yīng)系統(tǒng)的信息獲取、實(shí)時(shí)反饋和即時(shí)服務(wù)能力。

同時(shí)，5G、NB-IoT、Zigbee、LoRa等各類(lèi)無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，可以有效支撐智慧燈桿快速構(gòu)建各類(lèi)智慧生態(tài)。如車(chē)路協(xié)同是典型的智慧生態(tài)應(yīng)用場(chǎng)景，汽車(chē)與道路基礎(chǔ)設(shè)施通信(V2I)技術(shù)是車(chē)路協(xié)同的重要部分。通過(guò)搭載于智慧燈桿上的智能傳感器、邊緣計(jì)算等設(shè)備，自動(dòng)駕駛車(chē)輛可實(shí)時(shí)獲取周邊道路的交通信號(hào)、車(chē)輛、人群的變化情況。結(jié)合車(chē)輛的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，可在與智慧燈桿協(xié)同配合的過(guò)程中，精確地掌握前方道路情況，以“上帝視角”判斷路況并及時(shí)調(diào)整行駛狀態(tài)，大大增加道路行駛的安全性。

其中，車(chē)路協(xié)同主要利用5G網(wǎng)絡(luò)的uRLLC(超高可靠超低時(shí)延通信)特性，此特性主要用于滿(mǎn)足移動(dòng)環(huán)境下車(chē)聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、工業(yè)控制等業(yè)務(wù)需求。這部分業(yè)務(wù)對(duì)帶寬和連接數(shù)量要求不高，但對(duì)時(shí)延和移動(dòng)性要求極高，NGMN定義的端到端時(shí)延不高于1 ms。為此，5G核心網(wǎng)設(shè)備將深度下沉，甚至下沉到邊緣CU。故可認(rèn)為uRLLC業(yè)務(wù)將終結(jié)于5G回傳網(wǎng)絡(luò)的匯聚路由器甚至更低，低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)成為支撐uRLLC業(yè)務(wù)的必要條件(圖6)。

為進(jìn)一步降低整體網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，提高傳輸帶寬，控制項(xiàng)目投資，在智慧燈桿系統(tǒng)的回傳網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)優(yōu)選全光網(wǎng)絡(luò)方案進(jìn)行建設(shè)。同時(shí)，在投資充裕、對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求不高的情況下，可選擇傳統(tǒng)二層/三層交換網(wǎng)絡(luò)方案；由于成本、技術(shù)成熟度等原因，暫不建議采用無(wú)源波分、OTN、WDM PON等方案(表1)。

3.3 從固定場(chǎng)景到彈性場(chǎng)景，豐富數(shù)字新基建內(nèi)涵

(1)總結(jié)共性需求，打造智慧應(yīng)用場(chǎng)景模板。

智慧燈桿可以快速實(shí)現(xiàn)城市、社區(qū)、道路等各類(lèi)場(chǎng)景的全覆蓋，針對(duì)不同場(chǎng)景共性需求提煉形成的智慧應(yīng)用模板，可以實(shí)現(xiàn)從固定場(chǎng)景到彈性場(chǎng)景應(yīng)用的靈活部署，有利于提升城市扁平化、專(zhuān)業(yè)化治理水平，降低智慧城市綜合建設(shè)運(yùn)行成本，迅速提升基層治理的數(shù)字化基礎(chǔ)條件，加速推動(dòng)城市治理體制機(jī)制創(chuàng)新。

圖6 面向5G的傳送網(wǎng)架構(gòu)[4]Fig.6 5G oriented transport network architecture

表1 智慧燈桿回傳網(wǎng)絡(luò)方案比較Table 1 Comparison of smart light pole return network schemes

在智慧城市和新基建的實(shí)踐過(guò)程中，要逐步融入智慧燈桿共建共享的發(fā)展理念，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，結(jié)合數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的需要，提供數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)、融合創(chuàng)新服務(wù)的新型基礎(chǔ)設(shè)施。近年來(lái)，各地都在持續(xù)推進(jìn)“最多跑一次”“一網(wǎng)通辦”“一網(wǎng)統(tǒng)管”“一網(wǎng)協(xié)同”“接訴即辦”等政府?dāng)?shù)字化改革創(chuàng)新實(shí)踐，智慧燈桿應(yīng)融入政府?dāng)?shù)字化改革體系，作為城市運(yùn)行功能中心的一部分，和其他平臺(tái)體系共同打造重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)城市運(yùn)行流程再造和管理創(chuàng)新，加快實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)整合數(shù)據(jù)、一屏能觀全局、一體應(yīng)急聯(lián)動(dòng)、一線解決問(wèn)題”，進(jìn)一步提升城市治理現(xiàn)代化水平。如，指揮協(xié)調(diào)系統(tǒng)為城市“一網(wǎng)統(tǒng)管”平臺(tái)的核心功能，根據(jù)城市精細(xì)化治理的要求，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)跨層級(jí)、跨部門(mén)、跨區(qū)域業(yè)務(wù)“發(fā)現(xiàn)、立案、派單、核查、處置、結(jié)案”的快速閉環(huán)，并提升面對(duì)突發(fā)事件、自然災(zāi)害、重大保障、專(zhuān)項(xiàng)工作等緊急情況時(shí)的應(yīng)急處置能力。指揮協(xié)調(diào)系統(tǒng)作為社會(huì)治理應(yīng)用場(chǎng)景的共性需求，應(yīng)優(yōu)先嵌入智慧燈桿系統(tǒng)平臺(tái)，為各部門(mén)業(yè)務(wù)的協(xié)同提供良好的基礎(chǔ)條件(圖7)。

圖7 指揮協(xié)調(diào)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖Fig.7 Business flow chart of command and coordination system

(2)融合強(qiáng)化學(xué)習(xí)，構(gòu)建彈性服務(wù)能力。

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以算力為核心的新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速推進(jìn)，算力正在成為全新生產(chǎn)力。云邊端協(xié)同作為建設(shè)泛在化算力的重要方向，是數(shù)字化創(chuàng)新和智能化轉(zhuǎn)型的突破口，將逐漸成為引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動(dòng)能。城域級(jí)的智慧燈桿設(shè)施，依托“云邊端一體化”技術(shù)可以使算力更靠近事件現(xiàn)場(chǎng)，快速高效地實(shí)現(xiàn)各類(lèi)事件的閉環(huán)處置。同時(shí)，通過(guò)人工智能的強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)，可以使智慧燈桿系統(tǒng)與周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，針對(duì)各類(lèi)城市治理模型進(jìn)行自我訓(xùn)練和迭代升級(jí)，構(gòu)建更加靈活的彈性服務(wù)能力，促進(jìn)智慧城市分析決策水平的不斷提升。

在云邊端一體化發(fā)展下，智慧燈桿系統(tǒng)應(yīng)用不再局限運(yùn)行于中心云單一資源池，跨云、邊、端的分布式應(yīng)用成為趨勢(shì)。通過(guò)云邊端應(yīng)用一體化，智慧燈桿系統(tǒng)可以構(gòu)建跨云邊端的分布式應(yīng)用統(tǒng)一開(kāi)發(fā)、部署、調(diào)度、管理能力，幫助構(gòu)建彈性敏捷的分布式應(yīng)用。在應(yīng)用管理方面，通過(guò)配置編排模版、部署策略(地理親和性、反親和性等)、調(diào)度策略(資源池、健康狀態(tài)等)、鏡像加速(緩存、P2P等)、數(shù)據(jù)遷移等，實(shí)現(xiàn)跨云邊端集群的應(yīng)用統(tǒng)一管理；在服務(wù)流量治理方面，通過(guò)云邊容器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、跨云邊集群服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)智能路由(位置、時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等)、流量管理(流量切換、限流、降級(jí)、負(fù)載均衡等)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)統(tǒng)一治理；在運(yùn)維方面，通過(guò)統(tǒng)一監(jiān)控告警、全鏈路追蹤、自動(dòng)化運(yùn)維等技術(shù)，保障應(yīng)用穩(wěn)定可靠。

3.4 從軟件定義燈桿到軟件定義世界，主動(dòng)提升服務(wù)能力

軟件定義是基于軟件的泛在性，利用數(shù)據(jù)時(shí)代軟件本身的算法、數(shù)據(jù)、認(rèn)知一體化的特性，對(duì)物理產(chǎn)品和信息系統(tǒng)賦予應(yīng)用功能和使用價(jià)值，是信息時(shí)代滿(mǎn)足多樣化需求的有效手段，也是軟件基礎(chǔ)設(shè)施化的重要技術(shù)途徑。智慧燈桿作為智慧城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，利用軟件定義技術(shù)可以最大化利用現(xiàn)有的路燈資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)存量路燈設(shè)施的“賦值”、“賦能”、“賦智”。

通過(guò)軟件定義燈桿可以大幅降低智慧燈桿的應(yīng)用服務(wù)邊際成本，在平臺(tái)化系統(tǒng)軟件解決方案的基礎(chǔ)上，軟件定義燈桿將不受硬件資源約束，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更多的功能、提供更為靈活高效和多樣化的服務(wù)，并提供持續(xù)更新的能力。如，智慧燈桿上的傳統(tǒng)視頻監(jiān)控設(shè)備，通過(guò)軟件定義升級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)人群客流分析、道路車(chē)輛分析、交通違章處置、城市精細(xì)化管理等功能，極大地提升了其服務(wù)能力。

需要注意的是，基于智慧燈桿系統(tǒng)的軟件定義是一個(gè)過(guò)程，不是一蹴而就的目標(biāo)，需要分階段實(shí)施。軟件定義逐漸將硬件與軟件進(jìn)行解耦，將硬件的可操控成分按需求，分階段的，通過(guò)編程接口或者以服務(wù)的方式逐步暴露給應(yīng)用，分階段地滿(mǎn)足應(yīng)用對(duì)資源的不同程度、不同廣度的靈活調(diào)用。建議按照IAAS、PAAS和SAAS服務(wù)模式，分階段向運(yùn)維管理人員、開(kāi)發(fā)部署人員、業(yè)務(wù)應(yīng)用用戶(hù)提供相應(yīng)服務(wù)能力。

3.5 從數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)到數(shù)據(jù)治理，夯實(shí)智慧城市基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)是新時(shí)代的基礎(chǔ)戰(zhàn)略性資源和重要生產(chǎn)要素，也是新型智慧城市的長(zhǎng)效運(yùn)行基礎(chǔ)。安全有效地推動(dòng)數(shù)據(jù)利用、共享和流通，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，才能快速釋放數(shù)據(jù)生產(chǎn)力，助推經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。然而在實(shí)踐中，數(shù)據(jù)資產(chǎn)流通仍然面臨著諸多問(wèn)題，難以發(fā)揮生產(chǎn)要素的真正價(jià)值。為激活智慧燈桿的數(shù)據(jù)要素潛能，通過(guò)數(shù)據(jù)賦能提升政府治理能力、優(yōu)化社會(huì)服務(wù)供給，應(yīng)構(gòu)建涵蓋數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)立法、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)交易的數(shù)據(jù)全生命周期管理體系。一是加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理，建立健全數(shù)據(jù)資源管理機(jī)制，制定數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、共享、利用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，形成數(shù)據(jù)共享開(kāi)放利用的常態(tài)化工作機(jī)制；二是推進(jìn)數(shù)據(jù)立法，建立數(shù)據(jù)要素權(quán)責(zé)利對(duì)等機(jī)制，以法律形式確立數(shù)據(jù)隱私、安全紅線，明確數(shù)據(jù)的所有權(quán)、管理權(quán)和使用權(quán)，形成數(shù)據(jù)共享開(kāi)放、開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)的權(quán)責(zé)利體系；三是推動(dòng)數(shù)據(jù)定價(jià)，建立數(shù)據(jù)要素市場(chǎng)化運(yùn)行機(jī)制，探索建立數(shù)據(jù)要素價(jià)值評(píng)估模型，形成依據(jù)數(shù)據(jù)成本、類(lèi)型、屬性、質(zhì)量等多種因素構(gòu)成的數(shù)據(jù)資源流動(dòng)定價(jià)機(jī)制；四是開(kāi)展數(shù)據(jù)授權(quán)運(yùn)營(yíng)探索，完善授權(quán)開(kāi)展各類(lèi)數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)的各項(xiàng)機(jī)制，分級(jí)分類(lèi)推進(jìn)數(shù)據(jù)資源開(kāi)發(fā)利用。

元數(shù)據(jù)(Metadata)，又稱(chēng)中介數(shù)據(jù)、中繼數(shù)據(jù)，為描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)(data about data)，主要是描述數(shù)據(jù)屬性(property)的信息，用來(lái)支持如指示存儲(chǔ)位置、歷史數(shù)據(jù)、資源查找、文件記錄等功能。其使用目的在于：識(shí)別資源；評(píng)價(jià)資源；追蹤資源在使用過(guò)程中的變化；實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效地管理大量網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)信息資源的有效發(fā)現(xiàn)、查找、一體化組織和對(duì)使用資源的有效管理。為提高智慧燈桿系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，應(yīng)形成統(tǒng)一的智慧燈桿系統(tǒng)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并按照“一數(shù)一源”原則，對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行綜合校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與完整性。在此基礎(chǔ)上，可利用統(tǒng)一的公共數(shù)據(jù)匯聚標(biāo)準(zhǔn)、接口規(guī)范、調(diào)用規(guī)則、開(kāi)放要求，提高數(shù)據(jù)需求滿(mǎn)足率(表2)。

表2 智慧燈桿系統(tǒng)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)范例Table 2 Example of metadata standard for smart light poles system

續(xù)表2

同時(shí)，數(shù)據(jù)確權(quán)也是目前上海等國(guó)內(nèi)一流城市正在積極推進(jìn)探索的。數(shù)據(jù)確權(quán)路徑確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，一是由易到難，層層推進(jìn)；二是對(duì)有助于實(shí)現(xiàn)社會(huì)和個(gè)人效益更大化的數(shù)據(jù)優(yōu)先確權(quán)[5]。對(duì)于分類(lèi)數(shù)據(jù)而言，個(gè)人數(shù)據(jù)、企業(yè)數(shù)據(jù)、社會(huì)數(shù)據(jù)的性質(zhì)不同，可確認(rèn)的產(chǎn)權(quán)種類(lèi)不同，確權(quán)難易度也不同。例如，智慧燈桿產(chǎn)生的數(shù)據(jù)構(gòu)成復(fù)雜，既有自身運(yùn)營(yíng)的原始數(shù)據(jù)，又有與外部數(shù)據(jù)交互后形成的衍生數(shù)據(jù)，還有政府和社會(huì)公眾的各類(lèi)數(shù)據(jù)。因此，經(jīng)過(guò)分類(lèi)分級(jí)后的數(shù)據(jù)包含的數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)束各不相同，包含的產(chǎn)權(quán)束內(nèi)容越多，數(shù)據(jù)確權(quán)越復(fù)雜(表3)。

表3 分級(jí)分類(lèi)數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)Table 3 Property rights of classified data

4 結(jié)語(yǔ)

以智慧燈桿為代表的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施已成為提升城市能級(jí)和核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要載體，也是推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵使能器。當(dāng)前，信息基礎(chǔ)設(shè)施正面臨著新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換、發(fā)展重心調(diào)整、運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新的重大變革，其內(nèi)生動(dòng)能將從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)拓展；發(fā)展重心將從帶寬、速率等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)向與城市管理、民生服務(wù)等密切相關(guān)的生態(tài)指標(biāo)轉(zhuǎn)變；運(yùn)營(yíng)主體將從傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商向行業(yè)龍頭企業(yè)、國(guó)資平臺(tái)公司、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等主體延伸，由此將形成多元的發(fā)展動(dòng)力、多維的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和多樣的服務(wù)業(yè)態(tài)。為順應(yīng)新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展趨勢(shì)，我們理應(yīng)主動(dòng)引領(lǐng)智慧燈桿產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)外最高標(biāo)準(zhǔn)、最好水平，以軟件化、知識(shí)化、智慧化、模塊化重構(gòu)產(chǎn)業(yè)生態(tài)和信息基礎(chǔ)設(shè)施，形成城市級(jí)戰(zhàn)略性基礎(chǔ)資源，全面支撐城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化建設(shè)。