基于数字孪生的智能杆

简介: 基于数字孪生的智能杆

随着我国城市化进程的加快,加强城市管理的精细化建设和管理成为必然。

城市基础设施建设带来了道路架空线、杆件林立、各类设施和设备交叉重复建设等现象,这成为制约城市高质量发展的首要问题。从全球各大城市解决此类问题的经验来看,以“多杆合一”为目标的智能杆解决方案是目前较为有效的方案。

秉承数字孪生体降维策略思路,翼络数字公司专注解决城市管理中的难点和痛点,重点寻找和开发数字孪生城市平台生态的杀手级应用,争取从点上去建设数字孪生城市创新生态。智能杆是硬件和软件交汇的载体,它既可以承载各种城市公共设备单元,还可以承担打通各种智能设备数据交换和分享的重要功能,成为数字孪生城市的神经元。


为此,翼络数字公司发起成立了“数字孪生城市实验室”(DTCL,Digital Twin City Laboratory),与中国自动化学会、深圳工业总会、深圳市信息基础设施投资发展有限公司等签订了战略合作协议,共同建设“数字孪生城市实验室”。

(一)多杆合一的背景

自2018年开始,我国各大城市开始推进道路杆件、箱体及相关设备的规范化管理,以实现和谐有序的道路空间环境。例如,上海2018年完成合杆整治道路达116公里,对现有的各类设施杆件进行整合减量、规范设置,搭载设备统筹考虑、合理预留,最终形成一个统一建设、统一管理、统一服务、统一标准的城市承载平台体系。智能杆分层搭载示意图如图

经过最近几年的推动,各大城市基本实现了多杆合一、共建共享的目标,这为未来的城市管理奠定了基础,以智能杆为核心载体平台的数字孪生城市平台正在逐步建设和完善中,通过该平台的建设,可以推进形成规范的精细化和精准化管理体系。

基于智能杆的数字孪生城市平台可以在设备运行监测、设备上杆、养护规程监测、杆上设备维护和突发事件处理等方面发挥作用,加上5G基础设施的完善,智能杆不仅可以承载5G基站,而且可以利用5G的数据传输能力,建立全面连接的物联网体系,加强数字孪生城市平台的管理和应用能力。

虽然各地推进智能杆已取得了较为突出的效果,但其中仍存在一些隐患和不足,主要体现在以下两个方面。

(1)由于杆体空间有限,各个领域的智能化需求越来越多,大量设备都希望能往智能杆里面塞,这将导致物理空间与需求之间的矛盾。

(2)目前设计的各个安放设备的数据管理,主要依赖单一网关来解决,导致标准统一困难,可扩展性差。

根据数字孪生体联盟的调研结果,全国各地在具体实施智能杆的时候,大都采用扩大智能杆和尽量统一标准(或网关)的做法,但实际收效并不理想,存在未来更多设备难以“入驻”的难题。要解决这个问题,必须从软件定义智能杆找空间,与物理空间有限不同,数字空间理论上具有无限的潜力。

目前各种杆体入驻设备存在的主要问题是接口不统一,特别是通信、电力和数据等遵循了不同的标准要求,给智能杆建设和运行带来了很大的不便,但由于这些设备在各自的行业有相关的标准要求,如果依靠各标准之间建立新的标准体系,则需要做大量的协调工作,周期太长,而且随着各行业的发展,会出现新的标准要求,需要从另外的思路中寻找答案。


(二)数字孪生智能杆体系

通过深入研究智能杆已有标准体系和实践案例,数字孪生体联盟发现,可以通过技术分层和引入软件定义接口的方式来解决这一问题。新一代数字技术为通信和数据传输提供了新的工程方法,只需要在硬件网关之上建立一个软件定义的网关,就可以灵活管理各种数据交换和分享需求。只要为各个硬件网关提供一套开发软件包,让各个领域的企业根据需要设计软件接口,就可以应用数字孪生智能杆平台的各种能力,提升设备运行的效率和效果。软硬件结合的智能杆开放创新生态如图

为了提高智能杆的扩展性,解决各种设备数据交换和分享的问题,应采用硬软件融合的建设思路。为了落实该建设思路,翼络数字公司发起成立了数字孪生城市实验室,围绕智能杆数字孪生体开源项目,推进数字孪生城市开源社区的建设,加快以智能杆为核心的数字孪生城市创新。

各地虽然投入巨额资金来建设平台和系统,但一直不能解决数据之间共享的问题

,这导致建设周期较长,成本较高。究其原因,主要是承建方和参与方因为各种理由不愿意共享自己的私有标准,为了解决这个问题,数字孪生城市实验室将基于智能杆网关开放标准,打造一个智能杆网关开源项目,让所有利益相关者参与进来。

智能杆作为数字孪生城市的神经元(智能入口),承载了5G基站、Wi-Fi网络、智能节能路灯、智能安防监控、智能人脸识别、交通诱导与指示、音响与广播电视、无人机充电、汽车充电桩、停车无感支付、无人驾驶等智能设备,迫切需要统一相关标准。


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