2022年11月7日，“华为全联接大会2022”首日，华为城市智能体峰会2022（简称“峰会”）隆重召开。峰会召开期间，中国电子技术标准化研究院（简称“电子标准院”）、华为技术有限公司（简称“华为”）联合发布《城市感知体系白皮书（2022版）》（简称《白皮书》），共话城市感知体系发展，助力打造宜居、韧性、智慧城市。
白皮书简介
《白皮书》由45家业界单位共同编制，在编制过程中得到了邬贺铨院士、戴红等专家的深入指导。《白皮书》凝聚行业共识，分析了城市感知体系发展背景及目标愿景，构建了城市感知体系总体架构，梳理了十大关键技术、十大典型应用场景，并给出了城市感知体系建设保障相关建议 。
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邬贺铨院士作序
邬贺铨院士在《白皮书》序言中指出，城市复杂多源异构的感知环境需要有一个自主、开源、安全、统一的操作系统，城市感知体系是一个新课题，特别是对超大特大城市既有迫切需求也是重大挑战，基于“鸿蒙”操作系统的应用还有待进一步开发，为建设中国式的宜居、韧性、智慧城市做出更多的创新。
随着科技进步的发展，大数据时代的到来，万物互联已呈现出一个不可逆转的发展趋势。构建完整配套的感知体系是加强城市建设和提升社会治理能力的基本保障。党的二十大报告指出：“坚持人民城市人民建、人民城市为人民，提 高城市规划、建设、治理水平，加快转变超大特大城市发展方式，实施城市更新行动，加强城市基础设施建设，打造宜居、韧性、智慧城市。”本白皮书作为聚焦城市感知体系的专著出版恰逢其时，系统梳理了城市感知体系发展的背景，提出城市感知体系总体架构和关键技术，并介绍了典型应用实践，还提出建设保障及发展愿景。
城市复杂多源异构的感知环境需要有一个自主、开源、安全、统一的操作系统。本书特别介绍了 “鸿蒙”操作系统，作为一款我国自主研发、开源共享的底层技术在城市感知体系的建设与应用实践中发挥了生态基础的作用，“鸿蒙”操作系统赋能了城市感知终端，打造了实现多源数据安全互联互通平台。本书介绍了如何利用“鸿蒙”操作系统构建城市感知体系，给出了“鸿蒙”操作系统所支撑的各类应用的例子。
城市感知体系是一个新课题，特别是对超大特大城市既有迫切需求也是重大挑战，基于“鸿蒙”操作系统的应用还有待进一步开发，为建设中国式的宜居、韧性、智慧城市做出更多的创新。希望城市的管理者、建设者、技术与产品提供者及市民都来关心城市感知体系的发展，分享中国城市规划、建设、治理成功的经验。
十大典型应用场景
场景一：综合管廊
应用背景
综合管廊的建设逐渐纳入各省市的“十四五”规划，国内已有 32 个省级行政区建设城市地下综合管廊。综合管廊是一个封闭的空间环境，相较于传统地下管网建设，城市管廊位于地下，空间封闭、潮湿，环境较为恶劣。工作人员需要定期对管廊内的各种传感设备进行巡检，管廊内设备维护以及巡检有更高的要求。
- 廊内手持设备众多，不同厂商设备无法复用。巡检人员进入管廊到达特定巡检位置后，首先需要使用巡更棒进行巡检位置打卡，然后使用手持终端拍照记录巡检信息，同时填写巡检记录表，如果出现巡检异常，则使用对讲机和墙上的 IP 电话与监控中心进行语音通信确认。巡检流程中需要来回切换不同的设备，多种设备的维护保养繁琐。
- 廊内设备控制需要通过远程控制中心进行控制。巡检人员对特定设备进行检查时，需要通过对讲机和 IP 电话，通知监控中心进行操作来确认设备的运行控制状态，降低了巡检的效率。
- 人工巡检效率低：传感器种类多，安装位置各有不同，有些在管壁/房顶需要攀爬靠近设备，有些在管道底部，需要蹲下查看，耗时费力，巡检效率不高。
- 存在安全隐患：管廊空间相对封闭，容易出现氧气含量不足、有害气体超标等情况， 监测处置不及时会给工作人员带来严重的安全隐患。
建设内容
综合管廊内的所有传感器设备安装 OpenHarmony 操作系统，统一设备操作系统和通信协议，实现设备的快速接入、互联互通和业务协同。利用开源鸿蒙生态与分布式软总线能力，通过“碰一碰”功能实现手持终端与廊内设备的即时连接，实现单一鸿蒙终端对接控制多种设备，提高廊内设备巡检、维护效率。
价值成效
廊内巡检人员携带设备减少，行动更加方便，单一设备操作更简洁，提升管廊巡检效率。
- 日常态巡检：巡检人员携带装有 OpenHarmony 操作系统的巡检设备（手环或巡检终端），沿着管廊里走一遍，沿途巡检设备在一定距离内就可以自动连接传感器， 检查设备状态，完成巡检。
- 异常状态处置：传感器监测到异常（如甲烷含量超标），发起告警提示，并向城运中心上报告警信息；传感器通过鸿蒙软总线与阀门、风机进行近端联动处置，自动关闭阀门，打开风机；同步城运中心收到告警信息，派单工作人员前往现场核查处置；处置人员现场核查气体浓度是否恢复正常，对设备进行复位（打开阀门、关闭风机），并拍照上传城运中心，报结工单。
场景二：燃气安全监测
应用背景
燃气管道破损泄露是城市管理中的重大隐患，处置不及时容易造成重大安全事故。城市建设和旧城区改造过程中施工或者违规建设，易引发燃气管道及设备破损， 一旦某个密闭区域内燃气浓度超过爆炸点，遇到明火就会发生燃气爆炸重大安全事故。据不完全统计，国内燃气泄漏爆炸事故已占据燃气整体事故的 60% 以上。目前燃气监测和预警告警处置依赖于人工现场处理，存在响应不及时，或者无法精准找到对应的燃气阀门，容易错过最佳处置时机。
建设内容
基于分布式软总线技术，以及多端设备安全认证和数据安全可信传输技术，实现燃气监测终端与燃气安全阀门装置近场安全可信连接，并实现业务智能联动。当燃气阀井出现燃气泄漏时，燃气泄漏监测终端检测出燃气泄漏并超过安全门限时， 通过分布式软总线向燃气安全阀门发送加密传输的关阀控制指令，由燃气电磁阀门进行联动关阀处理。
价值成效
近端设备基于安全可信连接，并实现近端联动、端云协同，燃气泄漏监测设备检测出燃气泄漏后，可以及时、自动关闭燃气安全阀门，降低燃气泄漏带来的安全风险，防止重大事故发生。
场景三：智慧杆
应用背景
智慧杆作为一个不断扩展的功能集合体，相关企业在自身发展的过程中已在积极探索新的业务应用，通过新业务和新应用拉动智慧杆的进一步发展，形成产业链良性循环。目前智慧杆建设和运营仍面临众多挑战：如不同厂家、不同类型终端的接口不同、协议各异，造成数据难接入、集成及建设难统一；终端类型多，分布范围广，一旦遭受攻击，安全范围易扩散和蔓延；海量终端运维管理难，终端和网络设备管理系统不同，系统之间联动能力弱，遇到故障难以快速准确定位。
建设内容
通过开源鸿蒙操作系统，实现摄像机、灯控、大屏等终端设备无感安全接入， 多类网关合为边缘智能网关，实现数据采集更简单。
利用分布式软总线实现边缘感知数据回传到感知大脑，引入区域自治和边缘容器能力使得规则引擎可以脱离平台本地运行。例如照明可以通过控制器实现按策略点亮路灯，根据车流量或人流量调节亮度，实现低碳节能，并减少光污染。
在智慧杆前端的终端设备上线后，感知网络及平台对其身份、合法性、业务范围等属性进行识别。通过电子身份上报，对于尚未支持电子身份规约的终端，基于电子身份规约，采用设备指纹方式对终端身份进行识别和合法性校验，完成对终端识别和自动引导入网。
通过 PLC-IoT 实现路灯智能联网，降低照明能耗。PLC-IoT 多业务承载控制器基于电力线载波通信技术或 IP 链路，与物联网关通讯回传至杆站管理中心，最终实现 LED 灯的控制、屏的控制及传感器的控制。
价值成效
一杆多用，节能减排，通过集约化建设可以降低成本和照明能耗；统一采集， 共享共建，实现物联终端统一接入，感知数据统一采集；近场运维，可以节省费用以及提升运维效率；安全信任接入，可靠保障，端到端物联网络安全保护，实现物联业务的联网联控联播。
场景四：城市停车
应用背景
随着城镇化的快速推进，城市人口和车辆保有量快速攀升，城市停车难的问题日益突出，“开车十分钟，停车半小时”的问题困扰着众多市民。如何破解停车难题、让群众出行有更多便利，一直是热点民生话题。
- 效率低下：停车收费和管理依赖人工收费、人力巡查，效率低，成本高、监管难。实缴率低：对停车未缴费行为缺少追缴依据，导致实缴率低。
- 数据分散：社会停车场数据高度分散，难以统一汇集到城市停车平台。
- 交通拥堵：缺少泊位状态实时监测，难以精准评估停车需求，有效疏导车流。
建设内容
基于分布式软总线技术连接道闸、摄像机、充电桩、显示屏、语音对讲、检测器设备，打通信息孤岛，实现城市智能停车、场内引导、路内停车、交通诱导、车主服务的智慧出行和停车引流，提升城市治理效率。
- 鸿蒙系统：城市停车设备自由互联，运行状态全程可视。
- 视频 +AI：停车事件自动检测上报，车辆违停行为推送告警，欠费行为无所遁形。
- 数据挖潜：各类停车资源全量汇聚，全域共享，挖掘城市停车潜力。
- 智能调度：区域 / 路段泊位状态实时监测、智能汇总分析，动静态交通协同调度。
价值成效
单位人员管理能力大幅度提升，泊位周转率明显提升，交通拥堵严重程度降低。通过泊位资源互联互通、错时错峰停车、共享停车等功能，缓解停车难题，多维盘活存量，共享社会资源。
场景五：智慧环保
应用背景
环境保护是当前社会可持续健康发展的基础共识，但环境保护对象分布广、面积大、数据传输困、投资成本大、通讯线路维护管理麻烦等问题制约着环保行业的健康发展。环保设备数据专业性强，设备管理复杂，需要专业人员操作。同时，环保工程涉及终端数量多，维护保养任务重，耗时耗力，效率低下。
建设内容
通过鸿蒙操作系统环保主机，实现图像、空气、污染物等终端设备自动对环境中相应数据进行感知上传，人工环保巡查经过监测点，自动获取记录巡查人员身份、巡查时间等数据，基于边缘 AI 一体机提供的维管模型算法 AI 能力，实现现场监控终端的运行态势查看、健康监测、参数配置，提高现场运维能力和工作效率。
价值成效
实现伴随式采集环保环境数据，对环保人员身份零信任鉴权和记录，助力提升城市环保运维能力与工作效率。
场景六：城市基础设施结构健康监测
应用背景
随着城市化的快速推进，城市基础设施建设体量日益增大，受材料老化腐蚀和外部荷载作用的影响，结构的易损性将逐步增大，安全隐患不容忽视。利用物联网与人工智能技术，在结构体内部与表面埋设传感设备，远程感知结构的健康状况， 尽早发现隐患，更低成本保障安全。
但是，为实现对大型基础设施结构健康状况的感知，需安装多类型、不同厂家的传感设备。由于其电气接口、通信协议各异，导致传感设备与平台之间的兼容性差，多源异构数据集成复杂，系统维护成本高。此外，由于结构感知数据集成技术体系各异，各厂商仅注重自身业务平台，导致监测系统分散，管理难度大，运维成本高，且与城市其它平台之间的数据共享度低，尚缺乏统一的城市级感知平台。
建设内容
基于 OpenHarmony 操作系统与分布式软总线技术，开发边缘智能结构安全监测网关，实现对多类型、多厂商监测传感器的集成；建立监测传感器、控制器与手持终端之间的自组网通信连接，实现多监测终端的无感接入与互联互通；构建结构监测传感设备的物模型，实现感知平台对监测设备的统一管理，快速积累感知数据资产；搭建城市级基础设施结构监测平台，实现城市感知数据的共享共用。
价值成效
基于分布式软总线技术，实现对不同厂商、不同类型设备的高效接入，提升感知平台对传感设备的适配效率；建立多传感设备之间的协同通信技术体系，实现监测数据的联动采集，提升预警可靠性，降低安全风险，防止重大事故发生；建立统一的城市级感知平台，避免重复建设，节省城市运营成本，保证相关管理部门及时获取感知数据，为重大事故决策提供依据，有效推进结构健康监测的智能化、数字化，提升政府精细化管理水平。
场景七：不可移动文物自然灾害风险监测
应用背景
不可移动文物自然灾害监测包含灾前、灾中、灾后等过程，并且贯穿了不可移动文物的全生命周期，这就要求不可移动文物自然灾害风险监测应能够实现不可移动文物全灾害风险过程的同步刻画。作为一种在数字空间中同步刻画、仿真物理世界的技术，数字孪生技术可以在数字空间实现物理实体及过程的属性、方法、行为等特性的数字化建模。将数字孪生技术应用于自然灾害风险监测展现了极其强大的生命力。
但在不可移动文物自然灾害风险监测过程中，各个环节仍存在一定的问题：反馈交互机制复杂，在监测过程中，除相关的基础地理数据、“天-空-地”观测数据外， 不可移动文物自然灾害监测还需要传感器采集数据、数值分析数据等物理场所相关数据，数据来源广、数据类型多样，灾害现场数据来源平台众多、格式复杂。
建设内容
在自然灾害风险评估理论的基础上，通过不可移动文物自然灾害风险感知终端和感知载体“集约化”的共建、共用和共享，统一物理实体、监测数据及孪生数据， 结合相应的反馈模型，实现自然灾害风险的共智，为不可移动文物自然灾害风险科学决策提供支撑。
打造“不可移动文物自然灾害风险感知一本账”。厘清不可移动文物自然灾害风 险物理实体，并对物理实体进行全要素数字化，构建不可移动文物自然灾害风险虚拟实体清单，为不可移动文物自然灾害风险监测平台建设提供数据基础支撑。选取合适的传感器采集研究对象的监测数据，并上传至感知大脑，实现平台对不可移动文物自然灾害风险终端资源信息的汇聚融合，全局掌握不可移动文物自然灾害风险感知终端设备的既有情况、动态变化及历史变迁过程；经过相应的模型及方法处理，获取不可移动文物自然灾害风险。根据不同应用场景，将不可移动文物自然灾害风险输出相应的行业及部门，扩展综合性应用共享基础信息，为部门提供统一的工作和交流平台，促进跨部门、跨领域的业务协调联动。
价值成效
汇聚各类地理、自然灾害文物本体等要素，结合相应的气象传感数据、文物本体的脆弱性监测数据及巡检数据等，支撑不可移动文物自然灾害风险的灾前预警、灾中监测、灾后应急处置及综合管理。不可以移动文物自然灾害风险监测与中国世界文化遗产监测实时对接，形成文物系统内自然灾害风险监测的典范。
场景八：高空抛物监测预警
应用背景
随着城镇化进程的深入推进和城市集约化发展，高层建筑占领了大部分住宅市场，使得高空抛物的绝对数量显著增长，对人们的生命财产安全产生严重威胁。高空抛物行为难以被及时发现和追溯，传统摄像头只能实现视频录像而无法主动识别和预警，造成“取证难”“责任追究难”“肇事者违法成本低”“管理成本高”等局面。高空抛物罪已纳入《刑法》，有效预防高空抛物，已成为提升城市安全系数和居民安全感刻不容缓的工作。
建设内容
基于鸿蒙生态、分布式软总线能力以及多端设备安全认证技术，实现高空抛物摄像机与现场声光告警装置以及音柱等设备的安全信任连接与业务智能联动。当监测楼栋出现高空抛物行为时，高空抛物摄像机自动检测并动态追踪目标物体轨迹， 并由分布式软总线向后端管理平台以及现场告警装置发送加密指令触发告警。
价值成效
部署高空抛物摄像机，对居民起到威慑、警示作用；配合公安、物业等部门对高空抛物行为的取证工作，辅助案件的处理，责任到人，减少居民经济损失，进而降低高空抛物事件发生率，减少居民投诉事件数，提高区域安全管理能力。
场景九：智慧照明
应用背景
双碳政策下，很多城市普遍采用以降低光环境品质为代价的节能减碳策略，个别城市及区县采用隔灯亮、延迟开灯、分时段关灯的控制措施，这些粗放的节能方式既不符合现行照明设计标准相关要求，同时给市民出行带来重大安全隐患。城市照明品质并不能让位于城市减碳指标的达成，因此需要统筹规划、分解落实、逐步采用新产品、新技术实现科学减碳。
建设内容
通过开源鸿蒙操作系统将分布在城市各处的智慧灯杆或者其它城市感知终端的数据比如各点位人流量、实时照度、交通状况等进行融合，并通过开展新产品、新技术、新材料的研究、应用与整合，形成一套光环境达标的、通用开放的、动态拓展的、精准感知的、智能便捷的、内外联动的、稳定可靠的、数据汇聚的“智慧照明” 系统。在此基础上，建立一个区域级“智慧照明”示范区，形成一套城市照明低碳专 项规划、设计标准、施工规范、管养规程体系。
价值成效
提供解决双碳政策与城市光环境均衡问题的新路径，推动解决照明行业技术发展地域性均衡的问题，建立面向双碳节能的城市照明行业标准、技术规范体系，以“智慧照明”技术应用为主线，加速城市照明行业智慧化迭代升级。
场景十：智慧工地
应用背景
建筑行业是我国国民经济的重要物质生产部门和支柱产业之一 , 同时，建筑业也是一个安全事故多发的高危行业。如何加强施工现场安全管理、降低事故发生频率、杜绝各种违规操作和不文明施工、提高建筑工程质量，是一项重要课题。为落实政府各监管部门对施工工地现场安全、质量、进度、绿色环保的监管要求，提高项目精细化管理水平，保障工地现场正常运行，加强对新区建设者生产生活方面的服务和人文关怀，围绕施工工地现场人、机、料、法、环五个方面，开展工地智能化建设。
在此背景下，随着人工智能技术的发展，基于视图大数据，构建智能视觉中枢， 赋予前端的摄像机解读和分析能力，使得工地管理人为视频监控升级发展为智能可视化，大大提升工地安全管理效率，释放视频监看人力，缩短紧急事件的反应时间， 将生命及财产的风险及损失降到最低。
建设内容
智慧工地建设通过鸿蒙智能感知终端对施工现场的“人、机、料、法、环”信息 实现准确、及时、灵活的采集、识别与控制，为智慧工地的科学化分析决策提供基础条件。
通过“端—边—云”协同一体化建设，前端部署各类识别、监控、监测等感知设 备，在采集视频图像的同时，完成部分预处理工作（目标检测、跟踪、抓拍等）； 边端部署视图解析算力，由边缘设备提取目标图片、特征码和属性，一方面通过智能分析，满足各场景工地安防、管理需求，另一方面向中心转发结构化数据，降低数据流量，有效减轻网络传输及数据转发、跨网压力；云端部署数据处理和分析算力，依托感知中心完成海量数据检索、分析、应用，支持不同应用场景的高精度算法，实现针对人员管理、工地现场管理、车辆管理、绿色施工管理、安全质量管理、物料管理的施工全过程、全要素管理。
价值成效
感知中心通过鸿蒙智能感知设备的监控及数据采集、平台的统计及分析的闭环流程，围绕施工全过程、全要素，建立互联协同、安全监控、智能化监看信息化生态圈，对视图数据进行融合算法分析，通过各算法的融合调配，提供“能看懂、能思考、能指导行动”的核心分析能力，满足各级监管部门、建筑开发商、施工单位 和监理单位的不同需求，它的应用将大大提高建筑工程管理的信息化和智能化，使建筑工程实施更安全、更高效，不仅给劳务人员带来安全、便捷的体验，同时帮助施工单位和政府监管部门提高效率、控制成本、防范风险，实现为智慧工地全方位、多角度赋能。
城市感知体系展望
智慧城市是落实党的二十大精神，践行数字中国、区域协调发展战略的关键举措。城市感知体系是智慧城市的“神经末梢”，是智慧城市的“视觉、听觉、嗅觉、触觉”的有机组成。通过标准、开放、统一的技术架构形成“端网云用安营”一体化协同，可以构建城市数字化的“五官和手脚”，让城市可感知、能执行，实现物理世界和数字世界的联接。在此背景下，电子标准院、华为联合相关政产学研用单位共同编制了基于OpenHarmony的《城市感知体系白皮书》，初步构建了城市感知体系的技术体系。未来，以此为基础，将不断丰富“城市是生命体，有机体”的内涵，推进城市全域的泛感知建设，研发城市感知标准规范，以感知塑造智能、智能提升认知、认知锐化感知，推动城市数字化转型条块深度融合，实现可持续发展。
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