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传感器如“五官”南京大楼在数字世界“活”了

来源: 解放日报   日期:2021-05-07 09:07:33  责编:娟子 刘玉辉 
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  “五一”小长假期间,申城地标之一的南京路步行街游人如织。南京东路河南中路路口,一幢现代主义风格的历史建筑吸引不少游客驻足。这幢建筑就是南京大楼,如今是华为旗舰店,每天有大量消费者在此体验新机。

  大楼三层,一位顾客被窗外繁华景象吸引,打开窗户将手机探出窗外拍照——这个看似平常的举动,有可能给节假日街上的人群带来高空坠物的隐患。安装在窗户上的传感器第一时间监测到开窗行为,店内保安范天玉佩戴的智能手环立即接到系统自动报警,马上赶往现场处置,系统随即显示窗户关闭。

  这一小小的智能感知应用,仅仅是这幢大楼“数字孪生”系统诸多应用中的一个。大楼客流情况如何、门前是否有共享单车乱停放、楼内水电管道运行是否正常……整幢大楼的“生命体征”都能通过这一系统得以实时反映。

  城有千万楼,楼是最小城。今年1月黄浦区与华为在上海市城市运行管理中心指导下联合为南京大楼打造“数字孪生”系统。由此,上海开展城市数字治理最小管理单元的试点。

  也许在不久的将来,南京大楼的治理经验将被推广,从一幢楼到一个街道,从一个区到一整座城,一座“孪生”的数字之城将推动城市治理数字化转型升级,让每个人都能享受到智慧城市带来的便利与变化。

  试点◆◆◆

  选址86岁历史建筑

  多重“身份”操作性强

  这两年,上海开始推进城市运行“一网统管”,试图率先打造数据驱动、科学决策的“数治”新范式,提升全覆盖、全过程、全天候城市治理能力。城市管理要像绣花一样精细,开展城市数字治理也需从细处着手,争取让更多政府管理资源和社会资源有效集成、共享、融合。因此,对城市数字治理最小管理单元首个试点的选址,也经过了深思熟虑。

  南京大楼已有86年历史。1935年,其前身“哈同大楼”在此建成,次年,创办于1860年的老介福绸缎局搬入经营,一度成为上海滩规模最大、资本最雄厚的绸缎店。历经几番改建修缮,如今南京大楼成为华为旗舰店。

  需要日常维护修缮的历史保护建筑、繁华闹市人头攒动的沿街商铺、具备前沿科技和先进设备支撑的市场主体……多重“身份”集于一身,在这里开展试点,运用“数字孪生”技术打造城市数字治理的最小管理单元,显然更可操作,也更具参考意义。

  应用◆◆◆

  积累逾50万条数据

  如对大楼实时“体检”

  走进这幢建筑,细心的人会发现,窗户上、墙角处、门框边、天花板……很多不起眼的角落,都安装了小巧的电子元件,这些都是具备不同功能的物联感知设备,通俗地说,就是能监测物体状态变化的传感器。比如,窗户上的传感器可监测窗户是否被打开,消防通道门前的传感器可监测消防通道是否堆放杂物,天花板上的传感器可感知吸烟或起火引发的烟雾,还有一些安装在墙体角落的传感器则是监测楼体是否发生震动。

  类似这样的设备,整幢大楼有17大类80多套,实时采集大楼的各项状态数据,包括大楼震动倾斜数据、烟感数据、电梯数据、温湿度数据、噪声数据等。除此之外,遍布各角落的170多个摄像头,配合20多种AI算法,可对客流、吸烟、开窗、消防告警等状况进行实时感知和预警,对店内人流热力和保安、保洁人员位置信息的综合感知则可以帮助解决突发问题。

  有时,仅靠一件设备得出的数据分析结果未必准确,比如在摄像头下手指夹笔放在嘴边,有可能会被摄像头算法识别为吸烟动作,而结合烟雾传感器,就不会发生“假报警”。

  “手环又震了。”保安范天玉抬起手腕,一条吸烟告警信息出现在手环显示屏上,原来有人在消防通道吸烟,范天玉赶往制止后,大楼“健康指标”随即恢复正常。“现在我们通过‘烟感+边缘吸烟行为检测’可以识别吸烟行为,第一时间前往现场处置。”范天玉说。

  不同功能的传感器相互配合,好比人的五官,有视觉、嗅觉、听觉,综合构成对建筑的“生命体征”的实时掌握。不同于以往建筑行业广泛应用的静态建模,南京大楼的“数字孪生”,除对大楼和周边环境的物理形态进行超精细建模,实现视觉上的“1:1”还原,更可以通过大量动态数据,让数字世界中的建筑“活”起来。“相当于实时为南京大楼‘体检’,输出综合报告。”华为上海云与计算业务部总经理张英梗说。

  从今年1月至今,南京大楼“数字孪生”已积累超过50万条数据,处置吸烟告警439次、消防通道阻挡55次、开门开窗告警995次。不过据相关负责人透露,这些处置的事件中,超过八成都是参观者体验物联设备时所触发的,真实事件远没有数据体现得那么多。

  协同◆◆◆

  发挥市场主体作用

  管理者与经营者双赢

  每一幢建筑、每一个人,都是城市不可忽略的一部分,对于一幢楼的管理,自然不能仅靠市场主体,还需管理部门支持。

  就拿“数字孪生”系统所接入的地铁运行数据、环境数据、道路人流数据来说,这些都来自黄浦区城运中心的共享,而南京大楼所产生的相关数据、风险情况也都在黄浦区城运中心掌握中。

  “五一”假期的大客流应对便是典型案例。在黄浦区城运中心大屏上,一个个城市运行的数据飞快滚动,当步行街客流量达到中高风险等级时,黄浦区城运中心会发布大客流预警,通过区城运平台自上而下向南京大楼“数字孪生”系统发送配套处置通知。

  “南京路步行街是上海重要地标,每逢节假日会有大量市民、游客来购物、游览,步行街的客流管控事关重大。”黄浦区城运中心工作人员老张说。

  与此同时,南京大楼店内的安保经理通过手环收到消息,立即组织安保人员,配合启动客流管控预案,在门店出入口设立围栏、设置提示标牌,关闭南京路步行街侧的出入口,正门“只进不出”,严格控制人流量,河南中路侧的门则实施“只出不进”。在技术的支持下,政府与市场主体形成有效联动,共同完成应对大客流的管理措施。

  “通过充分发挥市场主体在城市治理中的积极作用,与政府形成良性互动、高效联动。”在复旦大学教授、数字与移动治理实验室主任郑磊看来,这将大大提升市场主体管理水平,实现社会利益与市场利益的双赢,探索出一条政府与市场主体有机联动的城市数字治理新路,也是对“人民城市人民建,人民城市为人民”重要理念的践行。

  什么是“数字孪生”

  介绍南京大楼“数字孪生”具体实践前,先要搞清什么是“数字孪生”?

  专业的解释是:“充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。”——每个字都认识,连起来却看不懂什么意思。

  如果看过电影《钢铁侠》系列,想必对电影中一个多次出现的场面有印象:主人公托尼·史塔克在设计、修理自己的钢铁侠“战甲”时,并不是在实体的“战甲”前敲打焊接,而是直接在面前浮现的虚拟影像上,通过手势指令,指挥一旁的机械手臂在实体铠甲上操作。

  像“钢铁侠”这样,通过VR(虚拟现实)、AR(增强现实)等技术在虚拟与现实之间完成互动的“炫酷”操作。这就类似于“数字孪生”。“数字孪生”是从英文“Digital Twin”翻译而来的,从英文的字面上理解,就是“数字的双胞胎”。不过,双胞胎更多是外表相同、行动却无法一致。类似的、已广泛应用并为大家熟悉的数字建模也大多局限于静态特征的还原。更像是在数字层面的“复制”或“克隆”,与真正意义上的“孪生”还有距离。

  “以前人在现场才能处理现场的事,现在不用到现场就可以‘身临其境’,不光能看见,还能操作、有反馈。”华为中国云计算CTO付春杰这样解释。可视化、可操作、可互动,就是“数字孪生”区别于传统信息化的最显著特征。(记者 吴頔)




 

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