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刘志刚:数字城市云服务平台

第八届数字中国发展高层论坛暨信息主管峰会将于2011年11月23日在北京锡华商务酒店举行,3sNews作为独家门户支持对会议进行了全程报道。会上,北京大学数字中国研究院数字城市研究中心客座研究员刘志刚同志做了题为“数字城市云服务平台”的报告,以下是文字实录。

  第八届数字中国发展高层论坛暨信息主管峰会将于2011年11月23日在北京锡华商务酒店举行,3sNews作为独家门户支持对会议进行了全程报道。

  李琦:

  下面有请北京大学数字中国研究院数字城市研究中心客座研究员刘志刚同志讲一下数字城市云服务平台。

  刘志刚:

  感谢大会给我提供这样的机会跟大家分享一下我现在正在做的项目。数字城市题目非常大,数字中国研究院的会议我参加了七届,07年发表了数字城市的模型,那个会上我提到了物联网、云计算,09年物联网、云计算进入中国,这个概念跟我们当时提的差不多。但是应用如何发生?今天大会就是给大家介绍两个案例。首先给大家展示一下这个平台的内容,这个内容是联网的,所以给大家简单演示一下。

  这是根据iPad方式根据手势软件去了解具体的参数,比如说我们想了解能耗报告具体参数,那么就立刻产生。这些产生有待于我们去分析它的发生过程,特别是同期对比和环比。这些对比使我们能够检讨一些内容。这个页面上有一个表盘,是能耗指数,如果我们把数字贯彻到一个应用里,如果没有很好的研究,就会很空洞。因此我们今天会分别讲解这些内容,除了这些内容我们还可以看到它的一些表现形式。除了二维还有三维的表现形式。

  还有一个如何审计能耗软件,在这儿没有时间演示,如果有时间可以一个一个讲解。下面讲一下我今天的主题:“数字城市云服务平台”。

  云服务这个概念中国很早就有,只不过西方进来以后给了一个单词。普适计算里已经有云计算,解决第五代计算机,我们身边没有资源,都会隐藏在我们生活的设施里面,这里有很多处理器为我们的工作服务。围绕我们人中间的是传感器,传感器又提到一个新的概念,就是物联网。当物联网和云计算平台出现的时候也就意味这普适计算更广泛。

  数字城市是一个大课题,如果仅仅局限一个方面看数字城市是不够的,因为不能够完成数字城市复杂的需求。因为城市需求是非常多元化非常复杂的,我们在面对这样一个课题的时候需要有一个哲学思维,就是数字思维。因为应用是数字的载体,而产是技术的载体。我们比较强调产品,产品都是在技术问题上表现。但是由于人类遇到问题越来越大,比如能源、交通、健康、教育,这些问题都非常大。如果我们以一种学科态度去看显然不够,这就需要我们从无学科状态和跨学科状态看待数字城市。

  另外要哲学的思考去想象怎么样用数据描述应用。因为应用是多元化、多变量的。人类经历了三个时代,物质时代、能耗时代和信息时代。过去所有经济行为是围绕着物质和能量,我们在消费着物质、消费着能量。到了2008年以后我们已经感觉到地球资源不能够覆盖,人类给自己制造更大的难题。这时候好在信息社会已经产生,但是信息出现在我们面前我们有点手足无措,因为信息被我们更快的推向市场,我们很快感觉到我们在使用信息变成经济的一个收入。但是这种经济收入在它产生的时候能给我们带来解决地球难题的问题。不能不在经济问题上?我认为消费信息必将成为人类消费能源能耗的一半。其实有很多案例已经说明这个问题。比如说印度的软件、韩国的言情局和日本动漫、美国的好莱坞这都是消费信息。数字城市出现以后我们有更大的空间消费信息,所以我们一定会在这上面做出更好的内容。我们做了一个总结,就是将要出现的物质、能量、信息三个方面的接轨就是我们可感知的数字城市的出现。

  09年我做了数字城市四大模型研究,在第三个板块产品模型强调了关于传感个,传感当时叫做“金三角”,现在更加要注意互联网末段没有垄断,就是在我们的建筑空间里面有非常多的信息量。而且是直接面对用户的。但是面对用户的时候反而没有形成垄断性的资源,这时候有很多内容介入,无线领域是一个非常大的空间。而应用模型里面数据处理就是云计算平台,我们怎么样去看它需要对应的仿真问题,仿真是一个物理过程,大量传感器是RFID传的信息,是运行信息,这是数字城市最关心的内容。我们现在研究这四大模型以外还要研究对象。我们的对象是有生命的运行体。什么是有生命的?人有生命,但是建筑它也有生命。它有设备、设备有周期、有运行。因此它是一个运行的生命体。如此类推企业、国家、地球都是运行体。当这些运行体走到一起,都有一个共性的内容,这个内容可用数据描述,用数据描述共性对象,因此我们可以很好的把重复性的工作消除掉,用共性的行为面对数字城市。

  数字产业还要面对一个市场需求,就是我们的产业。宗旨和任务要看出来必须要建立哪些内容,要建立理念和技术上的改变。我们建立哪些东西呢?是不是沿着西方走的路线就能解决当前前的市场问题呢?事实证明不可以,因为西方以它的思维模式指导着它的经济模式,但是中国是一个内需非常大的国家,需要自己解决自己的内需求,然后再看我们怎么样把东方思维输送到国外去,也就是我们怎么解决一个具体复杂的问题。这些问题都排列在城市及消费里面。因此我在数字城市规划里面以七大要素去说明问题。七大要素分成七种颜色,首先说数字城市的规划是覆盖所有需求的。这些需求有空间性的规划。

  一个城市空间性规划我们都非常熟悉。第二个是运行规划。这个城市所有设施齐全以后就是要面向长效运行。第三个就是常态事件和突发事件这都是数字城市要解决的问题。围绕这三个交叉行为就会出现地理信息、地向信息和地壳信息三个应用。地理信息是在地表上的东西,地向信息是围绕地球空间的内容,地质信息是地壳内信息。所以研究内容的时候要有表里、表外和表向。

  我们发现做一个案例特别是数字城市案例的时候,比如说数字物流、数字交通、数字健康、数字能源等等。我们都会给它放上无线的数据采集和仿真数据处理。第二个就是公共技术平台、异构网络通讯、共性数据结构。第三个是趋势曲线、实时监测、位置服务、第四是空间时间、事件运行。第五个就是表里、表外、表象。我们在思考问题的时候要依据这几个应用。我们强调要用数字描述应用,能源是我们马上要面对的,我面对一种项目出现的时候,我们会很快的回到共性性的问题,然后把个性的问题暂时放一边。个性问题是能源,因此能源应用问题成为关键,成为它的20%的关键,而80%的关键是零和一的采集、传输、储存、仿真等等。面对20%的关键我们要面对数据结果。P是代表能耗,KW代表设备,H代表时间。一个设备和时间的层级才是能耗的产生。如果有了这样的思维,我们就可以知道现在拼命说节能的时候,我们是否会考虑到我们发展大量产业比如LED,如果说这个产业政策控制不太好,可能会形成一个超发展产业。那就会使能源和资源更加过渡消耗它能不能节能呢?这还是存在疑惑的。我们在思考这些问题的时候会不会用到东方的思维,东方思维关注的是时间,时间是怎么管理设备的运营,假设耗能设备节约一个小时,少开一个小时也许就是10%的能耗。围绕节约一个小时怎考虑,经过我的研究不止是10%,甚至有20%的节约。

  城市管理者、建筑管理者都会有烦恼,就是怎么去管理我的建筑,我做的节能方案别人能接受吗?这些问题在困扰着人们。我们做了五大创新,能够实在的解决能源问题。首先我们为建筑做了一个模型,把透光率、朝向等等做了一个三维模型,这些数据是不变的。一个建筑建完以后可能是70年,这些数据是它的属性数据,输入了就是长久。再有就是动态数据。第三个是环境数据,气象中心为我们服务,并且有一些小小的传感器,无线无缘,这些产品可以贴在任何地方,这样就产生了无限遐想。假设下面外面了大雨,温度降了2度,这个2度通常没有人理论中央空调的情况,如果我们有一个软件,可以网上直接控制这个中央空调,马上可以根据温度进行篡改可以节约资源。

  当我们有一组数据非常清晰描述动态,我们会制订很多控制策略,会显示送多少冷风到现场,我们把这个线列在求台,只要冲到哪一个曲线控制指令就发出去。

  基于能耗综合指数的应用数据。如果一个建筑都会模糊看它的能耗的时候,这时候不能说明问题。为什么 ?因为每一个建筑属性不一样。比如这里是酒店,有的地方是政府楼,没有办法评估,因为涉及的变量太多。实际上它是有五大要素决定的。一个是建筑本身,一个是设备、一个是负荷、一个是环境、一个是管理。

  首创以定位做中央空调的管理。美国西方的中央空调引到我们这儿来,空调管理始终是一个错误。我们完全可以精细的定量、定向、定时送风,这样就能非常节能。

  (图)可以看到右上角是模型、左边是仿真,每一个建筑靠窗和中心温度不一样,所以我们记录的时候有非常详细的档案。因为朝向决定了那个地方辐射量比较大,这就是控制策略的产生。你只要登记了这个项目,新建筑进来以后,把所有的设备登记进来我们就会自动生成控制策略。从而产生复活曲线对它的某一个控制曲线去调用,进行控制策略。这个控制策略已经下载到前端了,前端下一个指令就会进行相应的调控。这时候所送的风量正好是需求的风量,这就是精细化匹配。精细化匹配里面我们描述了数据处理和能耗指数,这就是前端和定位技术做控制策略的参考。

  在能源平台上每个房间我们会出现人流统计量,比如这个酒店这个房间有两百人,在我个平台上就会出现准确的人数。人数统计有两种,一种是知道你是谁,一种是不知道你是谁。知道你是谁是一人有一个ID。算法是根据数据应用结构提取数据算法,这个算法可以比较准确的瞄准它的状态。有人说为什么没有标准你可以说是标准。第一能耗指数是在国际上没有出现的,这是第一次出现,因此可以说以我们为准。

  第二它后面有一个专家库,叫群分标杆标准库。我们知道在西方来讲多数标准都是大一统标准,我们在这儿依据数据库技术把它群分很多细节。比如说全部是政府楼、全部是南方、全部是高层这就是细分。当有这几个变量以后,数据库自然细分,根据它的样本量越来越多,就越来越逼近真实性数据。

  (图)这是虚拟平台架构,这是看它的通讯,我们可以看到前端基本是三套无线技术。我们现在用的是没有电源的开关,没有电源的传感器,这样使我们布置起来非常方便。对既有建设、已经建成的建设30天内全部建完,工程最简单,时间最短是我们的要求。

  现场工作站:把所有信号通过这里中转,然后远程送到后台。我们支持采集、控制、和传输。

  数字健康:我们把人和建筑等同来看。健康是有九大部分组成,分成四个板块,同时我们建了五大系统。(图)健康界面,健康指数是可以随时刷新的。比如我现在健康指数是62,过一周是54,这就说明有问题了,然后会马上调整自己的行为。刚才我们说的九个要素,有五个要素是自己可以控制的,只有其他几个要素是外界的。

  今年高交会我们展出的就是能源,能源方面已经被中央电视台转播了三次。我希望我们数字城市的研究和落地能够得到大家的认同。谢谢!

  (现场速记整理,未经演讲人确认。)
 

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