文｜清華大學(xué)信息國(guó)家研究中心 杜明芳

陜西省政府第21 次常務(wù)會(huì)議審議通過(guò)《西咸新區(qū)總體規(guī)劃》(2010-2020年)，并通過(guò)國(guó)務(wù)院新聞辦發(fā)布此規(guī)劃，規(guī)劃載明：灃東新城作為西咸新區(qū)渭河南岸的重要組成部分，在五個(gè)新城中起步最早、發(fā)展基礎(chǔ)最好、配套設(shè)施最完善，絕大部分區(qū)域位于西安市范圍內(nèi)。灃東新城地處關(guān)中渭河沖積平原，北臨渭河，南靠秦嶺、灃河貫穿全城，新河、沙河等多條河流水系在區(qū)內(nèi)縱橫交匯，新區(qū)山水田園生態(tài)獨(dú)樹一幟。優(yōu)越的區(qū)位，便捷的交通，對(duì)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)起著強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。

灃東新城的地理區(qū)位及灃東CIM 中心在新城中的地理位置如圖1。

本項(xiàng)目由清華大學(xué)信息國(guó)家研究中心、清華大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)研究院智慧城市大數(shù)據(jù)研究中心智慧城市團(tuán)隊(duì)完成，西咸新區(qū)和灃東新城給予全力配合與支持。

建設(shè)基礎(chǔ)

灃東新城信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)取得初步成效。固定網(wǎng)絡(luò)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，光纖接入網(wǎng)速達(dá)10M 以上，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)快速推進(jìn)，4G 覆蓋率均超 94%，NBIoT 基本覆蓋，灃東新城智算IDC 中心初具規(guī)模。本項(xiàng)目實(shí)施前尚存的主要問(wèn)題是：（1）融合智算功能的CIM 平臺(tái)欠缺。（2）數(shù)據(jù)中心與城市管理、城市治理及城市產(chǎn)業(yè)的融合不足，數(shù)據(jù)平臺(tái)的帶動(dòng)性不強(qiáng)。（3）數(shù)據(jù)的采集力度不大，數(shù)據(jù)在CIM 平臺(tái)的匯聚程度不高，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)缺乏有機(jī)融合。（4）數(shù)據(jù)智能程度不高，開源開放的人工智能計(jì)算與服務(wù)平臺(tái)尚未真正建成，能夠高效計(jì)算城市大數(shù)據(jù)的AI 平臺(tái)與算法模型庫(kù)缺失。（5）數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘方法模糊，大數(shù)據(jù)沒(méi)有產(chǎn)生足夠價(jià)值。本項(xiàng)目結(jié)合西咸新區(qū)建設(shè)發(fā)展過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題以及西安市“十四五”規(guī)劃設(shè)想，以打造“全國(guó)國(guó)家級(jí)新區(qū)新型智慧城市標(biāo)桿”為目標(biāo)，以CIM 智算平臺(tái)為抓手打造西部新型智慧城市試點(diǎn)，補(bǔ)齊西咸新區(qū)智慧城市建設(shè)中的短板。

本項(xiàng)目實(shí)施前，西咸新區(qū)在用信息系統(tǒng)大多為垂管系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，新區(qū)在用的67 個(gè)信息系統(tǒng)中，53 個(gè)系統(tǒng)為國(guó)家、陜西省和西安市垂管系統(tǒng)，這些信息系統(tǒng)之間沒(méi)有按照城市信息模型基礎(chǔ)平臺(tái)的基本要求進(jìn)行互聯(lián)共享，也沒(méi)有在CIM 平臺(tái)的統(tǒng)一指導(dǎo)下進(jìn)行開發(fā)建設(shè)。本項(xiàng)目在灃東新城大數(shù)據(jù)中心一期工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行整體智能提升與深度融合設(shè)計(jì)，在《城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)導(dǎo)則》（建辦科〔2020〕45 號(hào)）的指導(dǎo)下，將人工智能（多核計(jì)算、數(shù)據(jù)智能等）、知識(shí)工程（知識(shí)圖譜、專家系統(tǒng)等）、數(shù)字孿生（BIM 建模與可視化、智能系統(tǒng)建模仿真、CPS 預(yù)測(cè)預(yù)警、存-算-智-管-運(yùn)系統(tǒng)鏈等）先進(jìn)理論和技術(shù)與灃東大數(shù)據(jù)中心及業(yè)務(wù)需求精準(zhǔn)融合，將灃東新城大數(shù)據(jù)中心整體提升為灃東CIM 數(shù)字孿生平臺(tái)，該平臺(tái)的數(shù)字化、智能化、集成化水平應(yīng)該超越了一般的CIM 基礎(chǔ)平臺(tái)。

圖1 灃東CIM 中心（黃色圓圈）地理位置

灃東CIM 智算平臺(tái)

灃東CIM 智算平臺(tái)是西咸新區(qū)城市和產(chǎn)業(yè)智慧化轉(zhuǎn)型、一體化發(fā)展的核心基礎(chǔ)，其歷史使命是為西咸新區(qū)的發(fā)展提供新動(dòng)能、新機(jī)遇、新模式，開辟新區(qū)發(fā)展的新階段。

灃東CIM 智算平臺(tái)總體架構(gòu)如圖2所示。

基于CIM 平臺(tái)的智慧灃東工程實(shí)施架構(gòu)如圖3所示。

圍繞灃東新城總體建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合發(fā)展現(xiàn)狀設(shè)計(jì)出“八橫、十縱、一數(shù)、一腦”的智慧灃東工程體系架構(gòu)，向上對(duì)接西咸新區(qū)、西安市、陜西省及國(guó)家層面CIM平臺(tái)，承接上級(jí)資源，為國(guó)家多級(jí)CIM 平臺(tái)體系的打造做好支撐。

灃東CIM 知識(shí)管理平臺(tái)

目前，真正的智慧城市知識(shí)工程并未被開發(fā)出來(lái)，核心制約因素分析如下：一是數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)的銜接與轉(zhuǎn)換。二是應(yīng)用推理機(jī)的研究與開發(fā)。三是人類經(jīng)驗(yàn)智慧的借鑒與利用。為解決以上問(wèn)題，提出“CIM知識(shí)管理平臺(tái)”概念，設(shè)計(jì)出CIM 知識(shí)管理平臺(tái)架構(gòu)，以CIM 知識(shí)管理平臺(tái)為管控中心構(gòu)建出云邊端一體化CIM 管理體系。

基于CIM 知識(shí)管理平臺(tái)的CIM 管理體系架構(gòu)如圖4所示。

灃東CIM 專項(xiàng)工程建設(shè)

目前，采用灃東CIM 智算平臺(tái)和知識(shí)平臺(tái)的部分專項(xiàng)工程已經(jīng)啟動(dòng)建設(shè)，代表性專項(xiàng)工程如下：

（1）智算中心機(jī)房建設(shè)。智算中心一期已采購(gòu)、安裝、交付完成，主要應(yīng)用場(chǎng)景為AI 推理平臺(tái)。二期機(jī)房當(dāng)前僅有場(chǎng)地、機(jī)房、機(jī)柜、電力、集成布線等基礎(chǔ)設(shè)施，需要繼續(xù)擴(kuò)展提升。二期軟硬件環(huán)境的建設(shè)完善正在根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需求做資源規(guī)模預(yù)算。

圖2 灃東CIM 智算平臺(tái)總體架構(gòu)

圖3 智慧灃東CIM 城市建設(shè)工程總體架構(gòu)

圖4 基于CIM 知識(shí)管理平臺(tái)的CIM 管理體系架構(gòu)圖

（2）雪亮工程。目前灃東新城道路交通的攝像頭等設(shè)備尚未采購(gòu)安裝，雪亮工程項(xiàng)目當(dāng)前由西咸公安部門牽頭落實(shí)。計(jì)劃建設(shè)時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)全市遙感遙測(cè)、衛(wèi)星定位、移動(dòng)定位、物探、激光、雷達(dá)等各類地理空間數(shù)據(jù)和時(shí)空大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一匯聚和統(tǒng)一服務(wù)。

（3）醫(yī)療云。灃東新城本地醫(yī)療資源相對(duì)較為匱乏。醫(yī)療兩大體系衛(wèi)健委和醫(yī)保局的接入單位位于西咸新區(qū)。當(dāng)前陜西省省級(jí)衛(wèi)健和省級(jí)醫(yī)保云均處于項(xiàng)目調(diào)研階段。

（4）智慧旅游。灃東新城旅游資源豐富，旅游景點(diǎn)較多，預(yù)算資金充足，且多為新建景區(qū)。在相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)中，也包含灃東地產(chǎn)自建的酒店、公寓等。

（5）智慧園區(qū)。灃東新城下轄的各個(gè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)多為自建，當(dāng)前僅停車場(chǎng)設(shè)置了ETCP 設(shè)備，其他諸如園區(qū)門禁、辦公樓門禁等尚未建設(shè)。未來(lái)在智慧園區(qū)方面存在較大的發(fā)展空間。

（6）智慧社區(qū)。將CIM 創(chuàng)新應(yīng)用于智慧社區(qū)，量身定制未來(lái)社區(qū)CIM 平臺(tái)，打造政府-物業(yè)-居民三端協(xié)同治理體系。未來(lái)社區(qū)CIM 平臺(tái)注重各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通與安全共享，實(shí)時(shí)匯聚建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和BIM、GIS 等模型數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)，為智慧化運(yùn)營(yíng)奠定基礎(chǔ)。在運(yùn)營(yíng)階段，以BIM 模型為代表的海量建設(shè)期數(shù)字資產(chǎn)與智慧服務(wù)平臺(tái)充分融合，持續(xù)服務(wù)智慧化管理和運(yùn)維。

（7）政務(wù)云和行業(yè)云。灃東新城目前尚未建設(shè)任何類型的云平臺(tái)，考慮在智算中心二期工程中加入政務(wù)云平臺(tái)，以承載本地各委辦局的資源需求；同時(shí)考慮建設(shè)不限于政務(wù)的全行業(yè)托管云，目前灃東管委會(huì)已開始收集各入駐企業(yè)的資源需求，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)正在形成中。

（8）AI 訓(xùn)練平臺(tái)和云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)湖。針對(duì)智算中心的核心定位，以及一期應(yīng)用生態(tài)的缺失，考慮在二期建設(shè)AI 訓(xùn)練平臺(tái)，以及云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)湖，與一期AI 推理平臺(tái)建立協(xié)同聯(lián)動(dòng)關(guān)系，共同推動(dòng)AI 的場(chǎng)景化應(yīng)用，培育AI 產(chǎn)業(yè)。

建設(shè)亮點(diǎn)與先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)

本項(xiàng)目的建設(shè)亮點(diǎn)暨先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

（1）“存-算-智-管-運(yùn)”CIM 數(shù)字孿生平臺(tái)規(guī)劃設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)模式。在CIM 基礎(chǔ)平臺(tái)框架下，充分融入數(shù)字孿生的系統(tǒng)思維、理論、技術(shù)，在數(shù)字孿生系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的指導(dǎo)下，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（“存”）與云計(jì)算（“算”）、AI 模型（“智”）、城市管理（“管”）、城市運(yùn)營(yíng)（“運(yùn)”）五大CIM 關(guān)鍵環(huán)節(jié)徹底打通，從業(yè)務(wù)上連接為一個(gè)大系統(tǒng)、形成一個(gè)鏈條，深度融合智能計(jì)算和知識(shí)管理功能，大幅提升CIM 平臺(tái)的智能性與系統(tǒng)性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智慧化管理、決策及可持續(xù)運(yùn)營(yíng)。

（2）“智能產(chǎn)業(yè)個(gè)性定制CIM 平臺(tái)，CIM 平臺(tái)深度服務(wù)智能產(chǎn)業(yè)”模式。本項(xiàng)目從頂層規(guī)劃開始便以當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展支撐為首要規(guī)劃設(shè)計(jì)依據(jù)，以當(dāng)?shù)匕l(fā)展智能產(chǎn)業(yè)的訴求為根本出發(fā)點(diǎn)，定制化設(shè)計(jì)CIM 特色平臺(tái)，使CIM 平臺(tái)資源最大化直接服務(wù)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使CIM 平臺(tái)中的經(jīng)濟(jì)大數(shù)據(jù)成為真正的產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向的算力、算法、算量供需最佳匹配，最大化節(jié)省投資，有效避免重復(fù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)以平臺(tái)為統(tǒng)領(lǐng)的統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、評(píng)價(jià)，打造了平臺(tái)經(jīng)濟(jì)新典范。

（3）“應(yīng)用場(chǎng)景+智能算例兩級(jí)模塊”嵌入CIM平臺(tái)實(shí)踐。本項(xiàng)目在充分調(diào)研陜西省、西安、西咸新區(qū)及灃東新城的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性的規(guī)劃設(shè)計(jì)了涵蓋軍用、民用場(chǎng)景的幾十個(gè)實(shí)用化應(yīng)用模塊，并進(jìn)一步下沉到智能算例，暨每個(gè)應(yīng)用模塊下又包含了支撐場(chǎng)景智慧化實(shí)現(xiàn)的若干算例程序、模型、硬件，形成了“應(yīng)用場(chǎng)景+智能算例兩級(jí)模塊”資源池，CIM 平臺(tái)管理程序可便捷調(diào)用和復(fù)用算例資源。

未來(lái)，隨著西咸新區(qū)建設(shè)發(fā)展的深度推進(jìn)，在足夠多項(xiàng)目、資金、技術(shù)、人才的合力推動(dòng)下，灃東CIM 平臺(tái)將進(jìn)一步演化為區(qū)域標(biāo)桿化CIM 生態(tài)，形成能夠有力促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新型數(shù)字經(jīng)濟(jì)生態(tài)，可在西咸新區(qū)、西安市、陜西省、西北地區(qū)甚至全國(guó)推廣。