感知网络体系架构与创新-华为

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华为技术有限公司 深圳龙岗区坂田华为基地 电话：+86 755 28780808 邮编：518129 www.huawei.com 商标声明 ， ， 是华为技术有限公司商标或者注册商标，在本手册中以及本手册描述 的产品中，出现的其它商标，产品名称，服务名称以及公司名称，由其各自的所有人拥有。 免责声明 本文档可能含有预测信息，包括但不限于有关未来的财务、运营、产品系列、新技术等信息。由于实践中存在很多不确定因 素，可能导致实际结果与预测信息有很大的差别。因此，本文档信息仅供参考，不构成任何要约或承诺，华为不对您在本文 档基础上做出的任何行为承担责任。华为可能不经通知修改上述信息，恕不另行通知。 版权所有© 华为技术有限公司 2024。保留一切权利。 非经华为技术有限公司书面同意，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本手册内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。 扫码下载 《感知网络体系架构与创新》 感 知 网 络 体 系 架构与创新 构建万物互联的智能世界 引 领 外 场 基 础 设 施 数 智 化 感 知 网 络 体 系 架构与创新 本书编委会 顾问专家（排名不分先后） 吴志强 倪光南 魏际刚 赵泽生 石晓冬 穆同娜 周凤明 编委会成员（排名不分先后） 张晓东 田 川 刘济瑀 梁昌征 张 丽 参编单位（排名不分先后） 北京市建筑设计研究院股份有限公司 成都城投数智集团有限公司 南京市城市照明建设运营集团有限公司 华海智汇技术有限公司 东华软件股份公司 河南垂天科技有限公司 长春吉大正元信息技术股份有限公司 同济大学 江西省交通投资集团有限责任公司 中软国际有限公司 上海三思电子工程有限公司 深圳市洲明科技股份有限公司 鸿湖万联（江苏）科技发展有限公司 智慧灯杆产业联盟 主编单位（排名不分先后） 国务院发展研究中心 中国城市规划设计研究院 北京市标准化研究院 华为技术有限公司 北京市城市规划设计研究院 崔东峰 何 睿 陆炜平 姜玉稀 张全伟 张 祎 王景吉 熊 双 汤成玮 苏焕成 杨晓华 李峰风 张 妮 李宇尘 黄小靖 胡宇驰 卢 弋 朱明甫 郑根强 张红利 张仲成 叶晓宾 参编成员（排名不分先后） 序 言 1 在探索智慧城市的过程中，感知是智能化的第一逻辑。智能感知作为连接物理世界与数字 世界的桥梁，通过集成的感知设备、先进的数据分析技术和强大的云端智能服务，实现对 基础设施的运行状态的实时监测和治理。 当前智能感知主要依托点、线、面三类空间载体，但当固定空间与时间维度整合后，还将 创造点-线-面移动变幻的感知网络体系。《感知网络体系架构与创新》一书详细阐述了 感知网络体系的建设目标、发展趋势、体系构建及行业实践，探讨了如何通过感知、算 力、联接和人工智能等关键技术的集成创新，驱动数智技术与传统基础设施融合一体，推 动感知网络体系的革命性提升。 智能感知网络体系的核心价值在于实现资源的优化配置，达到“省时间、省能耗、省物 耗、省心力”四省目标。基于本书提出的行动指南，结合实际痛点需求确定感知场景，可 以最大程度发挥智能感知的价值，提升基础设施数智化的精细化治理效率和精确性。 智能感知网络体系是智慧城市建设规划不可或缺的第一步，我相信通过广泛合作和持续创 新，感知网络体系的全面构建将使我们的智慧城市发展迈向新的高度。让我们携手共进， 建设一个更加宜居、高效、绿色、智能的现代化城市，为全球智慧城市的建设贡献中国智 慧与力量。 吴志强 中国工程院院士 德国国家科学工程院院士 瑞典皇家工程院院士 倪光南 中国工程院院士 序 言 2 外场基础设施是指部署在户外场景为社会生产和居民生活提供公共服务的工程或设施，包 括交通、水利、能源、市政等设施，外场基础设施的正常运行是社会生产、生活的基础。 外场基础设施的数智化是通过感知、联接、计算等技术，实现对外场基础设施的监测管 理，提高其运行效率、服务质量、快速响应和解决问题的能力，提升公共服务的满意度； 这一基础设施将促进产业升级，极大降低企业成本，提高生产效率，推动经济的快速发 展；针对网络攻击、数据泄露等问题，需具备精准的监测和预警系统，以及时发现和应对 潜在的威胁，将损失和影响降到最低；同时也能推动能源优化管理和绿色低碳节能，实现 经济建设与环境保护的可持续性发展。外场基础设施的数智化建设需要推动数字经济和实 体经济的深度融合，全面赋能经济社会发展。如何构建一个统筹规划布局、数据全量接 入、系统集成运营、商业良性循环和可持续发展的外场基础设施数智化系统是当务之急。 感知网络体系是外场基础设施数智化的参考架构，通过感知、通信、云、AI等各种技术 创新构建一个精准感知、集约共享、自主决策、持续演进的外场基础设施数智化系统。 新一代的感知终端，具备更高的精度、更广的覆盖范围和更强的环境适应性，产生的丰 富、实时、准确的数据要素，为我们提供了科学决策的依据。“鸿蒙”作为一款自主、开 源、安全、统一的操作系统，赋能感知终端智能化，发挥了生态基础的作用。外场基础设 施的边侧高效、实时、可靠的处理感知数据，就近提供边缘智能服务，需要打造“感算存 运电”高效协同的边缘基础设施底座，以满足复杂多变的外场环境和场景丰富的行业应用 的需求。星闪、5G-A、F5G-A、光通信、“空天地一体化”、“通导遥一体化”等通 信技术，以及AI、大数据、云计算等计算技术的高速发展，为外场基础设施的数智化升 级提供了高速、低延迟的网络支持和海量数据的存储、处理和分析，实现了数据要素的流 通、共享、整合，协同管理和综合调度。 外场基础设施数智化建设是一项系统而复杂的工程，让我们携手共进，勇攀技术创新的高 峰，为构建智能、高效、可靠的外场基础设施而不懈努力！ 倪光南 中国国际发展知识中心副主任 国务院发展研究中心研究员 魏际刚 序 言 3 基础设施的代际变革将深刻影响人类文明进程，以数字化、智能化为核心特征的新一轮科技革命 与产业变革，在加速基础设施数智化的同时，催生了数智基础设施，使基础设施在体系、结构、 功能、效率、质量、安全及价值创造等方面发生革命性变化。推动基础设施数智化建设，将引领 全球数智基础设施进入一个全新的发展阶段，由此，数智基础设施正日益成为世界各国关注的焦 点。 在新的形势下，我们要将实现数智基础设施全球领先，作为现代化强国建设的重要突破口。数智 基础设施发展具有全局性、战略性、长远性、基础性、先导性、引领性、带动性等多重作用，各 领域基础设施数智化建设需求巨大。与现代化基础设施体系建设要求相比，当前的基础设施还存 在较大差距。无论是理论还是实践、技术还是底层架构、应用场景还是融合创新，均需取得重大 突破。 中国作为全球性大国，未来要站在推动现代化全局和应对全球数智竞争的高度，着力构建感知网 络体系，支撑 “系统完备、结构合理、安全可靠、便捷高效、智能绿色、互联互通、普惠民生、 国际竞争力强”的现代化基础设施体系建设： 一是，制定中长期发展战略规划，布局数智基础设施，做出系统性安排，明确重点任务，理清系 统性建设工程，打造一批试点示范。 二是，分类施策，以大工程为牵引，重点区域、重点行业、重点场景率先突破，加速基础设施集 约化、一体化、数智化、绿色化。 三是，推进“政产学研金用服”多主体协同机制，形成“政府搭台、企业创新、社会投资、多方 参与”的数智基础设施产业生态发展格局。 四是，深入全球合作，积极参与全球数智基础设施治理，通过“一带一路”及各类对外合作平 台，促进数智基础设施中国标准出海，分享中国创新实践与成功经验，助力中国与世界各国高质 量发展。 力争到2030年，基础设施数智化水平显著提升： 全面建成安全、便捷、高效、绿色、经济的感知网络体系，数智基础设施深入应用于城市、交 通、能源、水利等行业，发展壮大基础设施数智化产业生态，基本建成现代化基础设施体系。 我相信，在现代化强国的战略指引下，以人民为中心，坚持“统筹谋划、需求导向、协同共享、 安全适用”等原则，集中各方力量与资源，发挥各方优势，形成协同效应，着力构建感知网络体 系发展大生态，高质量推进现代化基础设施体系建设，中国一定会在基础设施数智化方面创造世 界奇迹。 目 录 行业实践：外场基础设施数智化价值创造 3.1 城市：全域智能感知，擘画城市蓝图 3.2 道路：车路云一体化，提升出行体验 3.3 公路：远距精准感知，畅通安全出行 3.4 铁路：长距精准防护，构筑安全防线 3.5 电力：敏捷智简物联，安全高效运营 3.6 油气：边云智能协同，赋能提质增效 3.7 水利：无电无网部署，守护江河安澜 19 21 22 23 24 25 26 27 未来发展：培育基础设施数智化产业生态 4.1 数字技术创新，使能产业生态 4.2 产业生态发展，赋能行业创新 4.3 行业场景重塑，服务价值创造 4.4 感知网络体系，现代化新引擎 28 29 29 29 29 行动倡议：共同点亮数智基础设施新未来 5.1 统筹规划布局，牵引政策指导 5.2 推进协同机制，推动产业发展 5.3 打造应用试点，探索新型模式 5.4 转化示范成果，形成标准规范 5.5 坚持开放合作，共享科技互惠 30 31 31 31 31 31 执行概要：构建开放智能的感知网络体系 发展趋势，基础设施迈入数智化时代 体系构建，促进基础设施体系化建设 行业实践，持续加速基础设施数智化 未来发展，基础设施数智化产业生态 行动倡议，点亮数智基础设施新未来 1 1 1 2 2 2 发展趋势：外场基础设施数智化高速发展 1.1 多维融合的泛在感知 1.2 集约共享的数字底座 1.3 智能高效的设施服务 3 4 5 6 体系构建：使能外场基础设施全面数智化 2.1 体系定义，基础设施数智化参考架构 2.2 体系架构，使能基础设施全面数智化 2.3 技术创新，持续突破融合创新的优势 2.3.1 感知终端 2.3.2 感知边缘 2.3.3 感知联接 2.3.4 感知平台 2.3.5 感知大模型 2.3.6 感知场景 2.3.7 感知网络体系安全 2.3.8 感知网络体系交付和运维 7 8 8 9 9 10 11 13 14 15 15 16 01 02 执行概要： 构建开放智能的感知网络体系 《数字中国建设整体布局规划》指出夯实数字基础设施和数据资源体系“两大基础”，加强传统基础设施数字化、智能化 改造，释放商业数据价值潜能。以数智化驱动基础设施现代化，加速数智技术与传统基础设施融合与一体化，使城市、交 通、能源、水利等基础设施体系功能更强大更有效，为现代化基础设施体系发展提供强大动力。 数智基建启航，以“智”促“数”， 以“网”联“感”，展望未来：全面建成系统完备、高效实用、智能绿色、安全可靠 的现代化基础设施体系，智感城市、安全宜居，智感交通、安全出行，智感能源、安全生产，智感水利、安全运营，为 此，如何更好地满足未来生产、生活的数智基础设施需求，赋能新质生产力，是持续探索的动力。 聚焦国计民生基础设施，构建开放、智能的感知网络体系，发挥感力、算力、运力、智力、电力等技术融合优势，使能基 础设施全面数智化，让基础设施在不确定的环境中更安全、更高效、更韧性、更绿色，全面推进现代化基础设施体系。在 本报告中，从宏观趋势入手，通过体系构建、技术创新、产业使能、行业赋能、未来发展等维度展望未来，尝试描绘面向 未来的美好图景，以数智化驱动基础设施现代化，共筑感知网络体系，开启数智基础设施新未来。 围绕基础设施数字化、网络化、智能化发展，深入行业布局数智基础设施，以数智化驱动基础设施现代化，加速基础设 施数智化的重要突破口。 发展趋势，基础设施迈入数智化时代 面向未来：外场基础设施数智化水平将显著提升，泛在感知、集约共享、智能高效的感知网络体系将全面建成，率先在 城市、交通、能源、水利等重点领域实现基础设施数智化建设。 围绕外场基础设施数智化，不断解锁广泛的应用场景，推进数智基础设施在不同场景下的深度应用与创新，持续为行业 创新创造价值。 行业实践，持续加速基础设施数智化 面向未来：城市、道路、公路、铁路、电力、油气、水利等行业场景中深入应用数智基础设施，丰富的数智基础设施新 形态，使基础设施在不确定的环境中更安全、更高效、更韧性、更绿色。 构建开放、智能的感知网络体系，面向业界开放，联合客户与伙伴一起，共同促进产业链相互协同、循序渐进，有序发 展。 未来发展，基础设施数智化产业生态 面向未来：发挥感力、算力、运力、智力、电力等科技融合创新之力，推进数字技术创新使能产业生态、产业生态发展 赋能行业创新、行业场景重塑服务价值创造、感知网络体系成为现代化基础设施体系的新引擎。 勇于探索、持续创新，共同构建“开放、智能的感知网络体系”，共同点亮数智基础设施新未来。 行动倡议，点亮数智基础设施新未来 面向未来：统筹规划布局，牵引政策指导；推进协同机制，推动产业发展；打造应用试点，探索新型模式；转化示范成 果，形成标准规范；坚持开放合作，共享科技互惠。 感知网络体系是外场基础设施数智化的参考架构，以“感知”为基础，以通信、云、AI为核心，构建一个精准感知、集 约共享、自主决策、持续演进的智能系统。 体系构建，促进基础设施体系化建设 面向未来：感知网络体系是以“融合、开放”为原则，以“智能”为主线，以“可信”为根本，由“感知终端、 感知联接、感知底座、感知平台、感知大模型、感知场景”六层组成的架构，使能基础设施全面数智化。 《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》明确提出“加快建设新型基础设施”，党的 二十届三中全会精神指出要构建新型基础设施规划和标 准体系，健全新型基础设施融合利用机制，推进传统基 础设施数字化改造。新型基础设施已成为新基建的主要 组成部分，数智化的新型基础设施成为数字经济发展和 数字社会治理的重要基础，在行业数字化转型中的关键 支撑作用进一步提高。 从产业看，随着基础设施数智化进程加速，城市、交 通、能源、水利等行业应用对于感知、联接、平台的能 力提出新的要求，感知、边缘智能等数字化基础能力的 重要作用日益凸显；感知应用的不断发展和技术的逐步 成熟，也促进产业加速壮大，为科技企业在感知网络上 布局提供新机遇；通过形成上下游产业链协同生态，衍 生增值服务，与云计算、大数据、人工智能等技术融合 演进，感知网络的市场前景和商业价值将持续挖掘，整 体产业规模也将不断扩大。 从行业看，在社会治理领域，数智化的基础设施为城市 治理数字化转型提供了关键支撑，推动城市治理由人力 密集型向人机交互型转变，由被动处置型向主动发现型 转变；在行业生产领域，交通车路云一体化、铁路周界 入侵防护、水利水文监测等数智化基础设施越来越多的 运用于事故、事件的实时监测预警及智能处置，有效提 升业务管理服务水平和系统运维效率。 在万物互联时代，通过人与物、物与信息的交互和无缝 对接，虚拟世界与实体世界深度融合，利用物联感知、 网络传输和智能计算等数字技术，将实现对物理世界的 实时感知、交互控制、精确管理和科学决策。 未来，外场基础设施数智化水平将显著提升，泛在感 知、集约共享、智能高效的感知网络体系以新质生产力 的创新要素为抓手，在基础设施数智化参考架构中全方 位渗透，将来细分到每个行业，每个应用场景，每个工 程项目，支撑现代化基础设施体系建设。 云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术快 01 发展趋势 外场基础设施数智化高速发展 1.1 多维融合的泛在感知 03 04 速发展，与各行各业的融合不断深化，开辟了更加广阔的 应用领域，促进了数字基础设施的演进升级和重构，数字 基础设施呈现出新的特点和形态，进一步向高速、泛在、 安全、智能方向发展，感知部署范围也将由陆地发展为主 转向陆海空天全方位发展。 随着人工智能技术的飞速发展，用于训练的高质量数据需 求会急剧增加，将倒逼数据智能发生新的飞跃，数据生 产、采集的重视程度会大大加强。感知覆盖率、感知能力 与数据要素相互促进，通过构建统一的数据空间，促进海 量鲜活、高质量、标准化的数据要素高效合规流通，激发 数据效能，发挥数据要素的乘数效应，实现数据多场景应 用、多主体复用。这种数据驱动的智能模式将使得外场基 础设施的运营和运维更加精准、高效。 未来，各行业逐步建成空天物联感知、低空物联感知、地 面地下物联感知三维一体化的感知空间布局，实现感知设 备广泛接入、高效管理和感知数据共享利用。在能源、环 保、水利、应急、林业、物流等领域规模部署各种新型物 联感知终端，如惯性传感器（IMU）、微机电传感器 （MEMS）、气体光谱、超声波传感器等。在公共安全、 交通服务等领域，结合智慧城市、交通车路运一体化等建 设需求，视频感知、雷达探测、光纤震动、测温等感知终 端将快速普及。 感知基础设施作为新型基础设施将加大推进建设，为感知 数据提供不针对特定对象的公共服务。类似公共交通系统 为市民百姓提供便利的出行服务，感知基础设施则是为感 知数据提供采集、传输等公共服务，使传感器布署更加经 济便利，支撑感知产业蓬勃发展。 同时，基础设施的感知能力也将向全要素方向发展。全要 素感知包含温湿度、光照、气象等物理环境感知，设备运 行参数、故障等状态感知，目标位置、姿态等行为感知， 入侵、破坏等安全威胁感知，交通流量、水流流速、表计 数值等业务数据感知。通过全要素感知可掌握全面、实 时、精准的业务运行状态，及时发现问题并处置，提升管 理效能；可准确了解资源的分布和使用情况，优化资源配 置；能及时发现设施安全隐患，预防事故、事件的发生。 1.2 集约共享的数字底座 外场基础设施建设将从烟囱式独建专享向集约化共建、协 同式共享发展。共用感知平台、感知联接、感知边缘、感 知终端的资源建设和运营模式，有利于提高资源利用率， 也符合国家战略和发展方向。 在感知平台建设上，将充分利用BIM、CIM等技术打造 感知共享平台，完成物理实体与数字孪生之间的映射，接 入空、天、地、电、磁等各类感知数据，实现物联信息的 统一接入、统一管理、统一服务。如城市感知共享平台可 整合城市状态感知、建模分析、城市运行、应急指挥等功 能，完成现态势全面感知、趋势智能研判、协同高效处 置、调度敏捷响应、平急快速切换，服务于公共安全、规 划建设、城市管理、应急通信、交通管理、市场监管、生 态环境、民情感知、公共服务等领域。如铁路、公路、港 口、航空等垂直行业通过感知共享平台把数据汇总在一 起，实现交通领域数据充分共享、协同调度。 在感知联接建设上，未来物联网的感知传送90%会采用 无线模式，充分