科技3——细节设计
科技——细节设计
一、游憩(核心场景)
在当代语境下,“高级”的游憩方式已不再局限于传统的放松与娱乐,而是迈向一个更注重精神满足、自我提升与深度体验的新阶段。
借助科技,我们不仅拓展了游憩的边界,也重新定义了人与自我、他人及自然之间的连接。从借助VR、AR、MR技术实现的沉浸式演唱会、智能健身房,到穿越时空的虚拟旅行;从个性化、交互性极强的数字探险,到真实世界中如海钓这样融合身心锻炼与自然亲近的活动。科技成为扩展体验的桥梁,而自然则提供不可替代的真实滋养,二者共同构建出兼具创新与深度的游憩未来。此外,“空中茶园”也提供了“哈尔的移动城堡”般的浪漫。
除此之外,人们拥有自己可以独立开发的空间,无论是喜好音乐想成为摇滚乐手,或是想要在文学想象的海洋里漫游一生,对于任何人的发展需求,我们都提供充分的支持,让人可以成为任何文化领域的专家。
娱乐放松:个人兴趣、团体意识
所谓“高级”的游憩方式,早已超越了单纯的“休息”或“娱乐”,它更侧重于精神满足、自我提升、深度体验和与世界的积极连接。
没事(美食)调研:
好友聚餐or中央厨房高品预制菜,任你挑选!
娱乐放松:个人兴趣、团体意识
演唱会与自由七音:用VR 技术传递知觉,烘托现场,与音乐搭子们在新概念KTV中K出风采,一起”轰趴“(虚拟的)
体育锻炼:
健身房:利用AR技术,跑步机只有简洁的”传送带“,一切数据都将记录眼前,实时把握锻炼进度
Idea:建立”时段机制“:如A时段开放跑步机、椭圆机、划船机(有氧区)
B时段将上述”收回“上述设施,腾出健身房空间,然后再”上放“龙门架、史密斯机、卧推架、蝴蝶机、腿举机、下拉背训练器、铃、杠铃、壶铃、卧推凳、深蹲架、力量举台(力量区)C时段重复上述操作,”换上“悬挂训练带、泡沫轴、瑜伽球、战绳、BOSU球、跳箱(自由拉伸区)这样节省空间,时间安排效率更高(我们甚至可以“换上“篮球场、羽毛球场)
大胆探索:更多利用科技力量——
AR技术:通过设备(通常是手机或眼镜)的摄像头捕捉真实世界画面,然后通过计算机视觉算法识别和理解环境,最后将生成的数字内容精准地“贴”在真实画面之上,显示给用户。
MR技术:AR技术的”更进一步“,
增进人性与情感的羁绊;例如,将自己喜欢的动漫人物”照进现实“
VR技术:将听觉、视觉与触觉交给远方,VR头显内部有高分辨率的屏幕,通过透镜将图像放大并投射到你的眼中,覆盖整个视野。设备通过六自由度技术追踪你的头部和手部运动。
例如:恋与星”穹铁道“
”买VR就是为了看这个“(上述技术默认人均一台)
贴近自然:
- 极致的身临其境感: VR头显完全覆盖你的视野和听觉,将你与真实物理环境隔离。你转头,看到的是一片新天地;你走动,虚拟世界会做出相应变化。这种“存在感”是任何其他媒介无法比拟的。
- 抵达“不可能”之地: 许多极限环境,如深海、火山口、南极冰盖,或因危险、或因脆弱、或因成本,普通人终其一生也难以抵达。VR打破了这一切物理和经济的限制。
- 时间与历史的穿越: 你不仅可以跨越空间,还能穿越时间。漫步在古罗马鼎盛时期的街道,或看看某处地貌千万年前的样子,VR让这成为可能。
- 个性化与交互性: 你不再是被动观看的游客。你可以走近端详,可以触发信息点,甚至可以与虚拟环境互动,比如点亮火把照亮洞穴,或投喂虚拟的动物。
- 安全无风险的探险: 在VR中,你可以站在万丈悬崖的边缘,直面北极熊,甚至进行翼装飞行,所有心跳加速的体验都毫无真实风险。
餐馆:
- 占用空间:500 m²(与上次计算一致,基于容纳200人及后厨等区域)。
- 消耗能源:160 kWh/天(与上次计算一致,基于20kW设备运行8小时)。
- 物资支持:300 kg/天(与上次计算一致,基于每日提供600餐)。
- 可容纳人口:200人同时用餐。
健身房(体育锻炼)- 实体(但大量使用AR技术)
- 占用空间:400 m²(与上次计算一致,基于时段机制的高效利用)。
- 消耗能源:100 kWh/天(与上次计算一致,主要为健身设备和环境维持供电)。
- 物资支持:10 kg/天(与上次计算一致,主要为清洁用品和饮用水)。
- 可容纳人口:80人同时锻炼。
XR技术(整合VR/AR/MR)
- 占用空间:0 m²(个人设备,不占用额外公共空间)。
- 消耗能源:
- 计算公式:人口 × 设备功率 × 人均日使用时长
- 能耗 = 2139人 × 0.03 kW/人 × 8 h/天 = 513.36 kWh/天
- 这是支撑整个世界数字生活的核心能耗。
- 物资支持:0 kg/天(无实体物资消耗)。
- 可容纳人口:2139人同时在线。
一家蜜冰雪城
1. 占用空间
- 占用空间: 20 m²
2. 消耗能源
- 设备总功率估算: 5 kW(这是一个针对小型门店的合理估计)。
- 每日运营时间: 10小时。
- 能源消耗: 5 kW × 10 h = 50 kWh/天
3. 物资支持
- 主要消耗品(每日估算):
- 饮用水: 330杯 × 0.4升/杯 ≈ 132 升(用于茶汤、冰品等)
- 食糖: 330杯 × 25克/杯 ≈ 8.25 kg
- 奶精/奶粉: 330杯 × 20克/杯 ≈ 6.6 kg
- 茶叶: 330杯 × 5克/杯 ≈ 1.65 kg
- 塑料杯/吸管/封装膜: 330套
- 其他配料(珍珠、椰果、果酱等): 330杯 × 30克/杯 ≈ 9.9 kg
- 总物资支持重量: 约 135 - 150 kg/天(已包含包装物重量)。
4. 可容纳人口
- 店内同时容纳: 5 - 8人(点单、等候、短暂社交)。
- 每日服务人口: 300人(如前所述)。
#“空中茶园”(XR通勤版)运营数据
1. 占用空间
- 总占地面积: 800+200x3 m²
- 主茶厅 (300 m²): 开阔空间,设置多个相对独立的品茶区,可容纳主要人流。
- 三个主题茶室 (每个80 m²): 提供更私密或不同风格的体验(如“和室”、“书斋”、“林屋”)。
- XR通勤长廊 (200 m²)x40: 一条更长的、可容纳更多人同时体验的仪式性步道。
- 茶艺准备与后勤区 (140 m²): 支持中等规模的运营。
2. 消耗能源
。每日总能耗: 300 kWh/天
- 构成明细:
- 环境控制系统 (180 kWh): 为800平方米的空间维持舒适环境。
- 专项照明与景观 (70 kWh): 营造各区域氛围。
- 茶饮制备与运营 (50 kWh): 包括高效的商用设备。
- 来源:基于中型商业空间的能耗数据估算。
3. 物资支持
- 每日总物资支持: ~150 kg/天
- 构成明细(基于每日服务500人估算):
- 精品茶叶: 500客 × 6g/客 = 3 kg。
- 定制茶点: 500客 × 150g/客 = 75 kg。
- 清洁与运营耗材: 15 kg。
- XR设备维护套件: 10 kg。
4. 可容纳人口与服务模式
- 同时容纳: 120人
- (主茶厅70人 + 3个茶室各12人 + 通勤长廊等区域26人)
- 每日服务人数: 500人
- 计算依据: 采用 分时段预约制。
- 每日开放10小时,平均每小时需服务50人。通过主厅、分茶室和通勤体验的时间差来分流。
- 例如,设定2小时的完整体验时段,每时段接待100人,每日5个时段。这能保证每个人都能获得深入且不拥挤的体验。
blog.constellation.com VR
VR 头显 + 基本系统功耗
VR 系统整体功耗区间(独立头显 vs 连接 PC)
What Statistics Indicate VR's Energy Use? → Question
VR 视频 / 渲染能耗
Energy-Efficient Video Processing for Virtual Reality
VR / 显示功耗优化
可穿戴 / IoT 在健身 / 运动识别的效率 /能耗
IoT / 智能健身 / 智慧健身房
IoT in the Fitness Industry: Use Cases and Trends | Cogniteq
健身中心 / 设施的能耗管理
Energy Management for Fitness Centers and Gym - ENTOUCH
二、工作
总览:我们世界的工作模块是基于我们世界的巨大能耗所设计的,内容包含但不限于由核装置发生的能量生成,基于超级计算机的农业,医疗等高精尖场景,通过对工作场景的高度集约化与高效化涉及从而服务我们世界的游憩场景(核心)
1) 农业:(创新亮点)精准生命系统工程(传感器网络 + 垂直农场 + 实验室)
总体思路:建立三座塔,每座塔设定不同的“气候控制区”(例如:温带、中温湿润区、热带/亚热带或干旱区)以适应不同种植体系 + 不同作物 + 畜牧饲料 + 小型养殖(水产或鱼)或昆虫饲料等。目的是 多样化食材、服务文化展示、及 农业科研 / 实验。
塔 A:温带/中温区塔
- 塔高度:假设 12 米,直径约 10 米(圆塔设计),可分 4 层,每层 3 米净高 → 总体体积约 *π×(5 m)² × 12 m ≈ 942 m³。
- 内容布局:
层数 | 用途 & 作物 / 养殖类型 |
地面层 / 第 1 层 | 温室入口 + 自动系统控制室 + 部分微型鱼塘或 aquaponics 生物过滤池,将鱼废水用于上层蔬菜。 |
第 2 层 | 叶菜、水生植物、草本植物(比如莴苣、菠菜、香草等)。使用 LED + 自然光组合。采用水培 / 气培方式。 |
第 3 层 | 小麦草 / 大麦草用于饲料生产(用于牛或羊饲料),可用 Grōv Technologies 类似塔系统。 |
第 4 层 | 昆虫养殖区(例如养殖黑水虻 Larvae,用于产蛋或幼虫用于饲料或加工) + 小型植物育种区/科研区。 |
- 能耗估算(粗略):
- LED + 气培 + 水培 +控制系统 +水泵 +自动化传送 → 假设整塔功率约 2 kW 峰值(全天运行灯光 +泵 +环境控制),年运行 8,000 小时 → 年耗电约 16,000 kWh ≈ 16 MWh/年。
- 若采用 MACARONS 模块自动输送系统 + 控制系统 + 其他 辅助设备,额外电耗可能再加 5 MWh/年。总估约 ≈ 20 MWh/年。
- 优势:
- 可在温带/中温气候模拟下最优执行叶菜、水产 + 隔层饲料 + 科研混合系统。
- 通过 aquaponics 实现鱼 → 蔬菜 → 节约水资源 + 营养循环。
- 饲料塔 (wheatgrass etc.) 与 牛/羊饲养的结合,可 大幅减少外购饲料使用。
- 现实对应技术支持:Grōv 的塔式饲料生产 正是这一模式的现实应用。smithsonianmag.com+1 Aquaponics 模型(CyPhA)可以用于鱼 → 蔬菜闭环。arXiv
塔 B:热带/亚热带塔
- 塔高度:假设 15 米,直径 12 米 → 体积约 π×6²×15 ≈ 1,696 m³。
- 内容布局:
层数 | 用途 & 作物 / 养殖类型 |
地面层 | 水培鱼池(tilapia / 小型淡水鱼) + 生物过滤 + 控制室。 |
中间层 1 | 热带蔬菜 / 水果苗(番茄、辣椒、茄子、热带水果如番石榴、芒果苗) + 气培 / 水培系统。 |
中间层 2 | 热带香草、香料植物(如香茅、薄荷、罗勒等) + 蘑菇 / 食用真菌 + 微型热带果实 (例如草莓在控制温湿环境下) 。 |
顶层 | 昆虫养殖 + 精准科研 / 苗圃区。昆虫可用于饲料或直供(可文化展示昆虫养殖过程)。 |
- 能耗估算:
- 热带塔温控 + LED + 水泵 + 水族箱 + 空调系统功率可能较高,假设峰值 5 kW,年运行 8,000 小时 → 约 40,000 kWh = 40 MWh/年。
- 加上自动化 +水质监测系统 + 控制 → 再加 ~ 10 MWh/年 → 总计 ≈ 50 MWh/年。
- 优势:
- 热带作物可增加食材多样性(香料、热带水果、调味植物等)。
- 水产 + 蔬菜结合,减少水资源消耗。
- 文化展示价值高(展示热带植物生长全过程、科研育种)。
塔 C:干旱/沙漠模拟/未来环境塔
- 塔高度:假设 20 米,直径 8 米 → 体积约 π×4²×20 ≈ 1,005 m³。
- 内容布局:
层数 | 用途 & 作物 / 养殖类型 |
地面层 | 太阳能板 + 风扇换气 + 控制室 + 贵重药用植物 (干旱型植物)、水循环处理。 |
中层 1 | 多年生干旱蔬菜(如仙人掌类、干旱适应型番茄、辣椒)+ 模拟干旱条件种植系统。 |
中层 2 | 水培苔藓 / 沙漠植物 + 微型藻类培养池(可用于食品/科研用途)。 |
顶层 | 昆虫养殖区(适应干旱环境的昆虫品种)+ 育苗科研 + 生态展示区。 |
- 能耗估算:
- 为了保持干燥/湿度调控 + LED + 温控系统,假设峰值 4 kW,年运行 8,000 小时 → 32 MWh/年。
- 加上自动化监测系统等 → 加约 8 MWh → 总 ≈ 40 MWh/年。
- 四、现实技术来源映射
模块 | 对应现实技术 | 来源 |
饲料塔 | Grōv Technologies Olympus Tower Farm:垂直饲料生产系统(每塔每日数千磅草料) | Smithsonian Mag, Vertical Farming Today |
热带垂直塔 | Agrotopia / Urban Crop Solutions:多层气候控制塔 | urbancropsolutions.com |
干旱塔 + 微藻 | CyPhA 系统 + stack farming:集成式水产–植物–藻类 | arxiv.org/abs/2304.05132 ; farmonaut.com |
自动化搬运 | MACARONS System:农业自动化托盘搬运 | arxiv.org/abs/2210.04975 |
温控 & 光谱 | Philips GrowWise + OSRAM LED Spectra – 商用可调光谱灯系统 | 厂商资料 |
2) 重工业:物质塑造、半导体/量子芯片制造、超级计算机维护(芯片级微流体直冷)
- 分配空间:80,000 m³
- 说明:超算与其电力/冷却/光纤/电力变电/备件/实验舱等支持基础设施常远大于仅机房机柜体积,故给出最大配额以保证“超级计算机中心 + 制造/维护”完整配套。
- 估计能耗:20–30 MW(超算主体)+ 辅助(变电/冷却)合计 30–60 MW 峰值;年耗电约 ≈260,000 – 525,000 MWh/年(示例)
- 计算思路(简短):参考真实 exascale 机(Frontier)功耗约 21–25 MW,且机房外的冷却与动力基础会额外占比 30–100%(取中位放大)。因此分配给本模块的总电力预算取 30–60 MW。文献/报道:Frontier 消耗 21–24 MW。IEEE Spectrum+1
- 主要物资/设施:机柜与GPU/CPU(铜/硅/高纯铝/稀土)、液冷泵与换热器(不锈钢/铜)、大型变压器与开关设备(硅钢/铜)、光纤(光纤玻璃)、超净室(制造线)、化学气相沉积设备(半导体制造设备)
- 现实技术来源(代表):
- Frontier/Exascale 消耗与机房事实:ORNL / TOP500 / IEEE 分析。ornl.gov+1
- 量子/超导芯片与低温 cryostat 参考(厂商 Cryostat 指南)。arscryo.com+1
- 现实来源:近期微软/研究报道关于微流体通道直冷技术(示例技术新闻/报道)。Tom's Hardware+1
- 短计算示例:若你把 80,000 m³ 中 5% (~4,000 m³) 直接是机房机柜高密度区(等同于 74 个大型机柜 + 冗余),那依据 Frontier 机房面积与功耗比,可以推导出 20–30 MW 的计算设备需求(见 Frontier 实例)。top500.org
3) 国防:网络守护、物理安全与空间/轨道监测设施
- 分配空间:10,000 m³(包含安全指挥中心、网络防御机房、少量雷达/地基设施仓库)
- 估计能耗:2–6 MW 峰值(主要是网络/加密硬件、通信链路、备用发电)
- 计算思路:安全指挥与网络防护中心规模通常小于大型数据中心,但需保持持续运行与高可用冗余(N+1 UPS、后备柴油发电或氢燃料电池),因此功率在单位 MW 级。
- 主要物资:高可靠服务器、加密硬件模块、UPS 电池、发电机(燃料)、物理安保装备(轻装甲/无人巡逻机器人)、雷达天线/光学望远镜与轨道观测地面站。
- 现实技术来源(代表):国家级网络防护与指挥中心实践(文献/行业报道)——与所述“超级计算机网络守护者”职责一致(文档内描述)。
4) 医疗系统:全民生物信息监控、药物模拟、远程手术中心(含纳米医疗)
- 分配空间:15,000 m³(包含数据/AI 模拟服务、远程手术室、纳米医疗实验室与存储)
- 估计能耗:5–12 MW 峰值 / 年耗电 ≈ 44,000 – 105,000 MWh/年(含高性能模拟、冷链与手术机器人)
- 计算思路:高性能计算用于分子模拟可在超算模块租用算力或本地建小型 GPU 群(若本地则功耗显著),远程手术设备与冷链也有持续耗能。引用药物与疗法模拟在超级计算机上能显著缩短周期(文档)。
- 主要物资:手术机器人(精密马达/高速网络/实时视频链路)、纳米机器人与试剂(实验级化学试剂/洁净室),生物数据库存储(磁盘阵列)。
现实技术来源(代表):远程精准手术与生物信息学模拟的工业/研究案例(学术综述与医疗机器人厂商报道)。科学直通车
5) 核工程(核裂变反应堆研发与核废料处理)
用 300 MWe 裂变堆替代之前的“聚变假设”
- 电力(年)≈ 300 MW × 8,760 h × 0.9(容量因子假设) ≈ 2,365,200 MWh/年。world-nuclear.org
- 年热排放 ≈ 600 MW × 8,760 h × 0.9 ≈ 4,730,400 MWh/年(可分配回收与弃热)。world-nuclear.org
- 若回收 5% 热量用于农业:0.05 × 4,730,400 ≈ 236,520 MWh/年(热) → 平均热功率 ≈ 27 MWt 持续供给农业/淡化/温室(可覆盖原农业塔估算的 ~110,000 MWh/年 的相当一部分热需求并替代部分电加热)。(注意:必须保证回收系统的换热效率与安全隔离。)world-nuclear.org
必需项目与物资:
- 大体量混凝土与钢筋(安全壳、屏蔽墙、堆基座)。nrc.gov
- 紧急冷却系统与备用电源(多套独立柴油发电机、ESS、电池组),以及独立的“安全级”冷却水泵与备用管线。The Department of Energy's Energy.gov
- 放射性废物处理与储存系统:短期池、长期干贮场(ISFSI)、废水处理与固化设施。示例:处理/干贮需要专用吊装设备(大型起重机)、干贮地面与防护罩。nrc.gov+1
6) 行政 / 交通 / 教育(社会治理、交通控制中心 / 磁悬浮与空中交通管理)
- 分配空间:10,000 m³(控制中心、仿真训练舱、少量硬件存放)
- 估计能耗:1–4 MW 峰值(主要用于通信、仿真服务器、控制室显示/冷却)
- 主要物资:通信基站/路由/交换机、仿真服务器、控制面板与高清显示、备份电源。
- 现实技术来源(代表):智能交通控制与城市级仿真实验室资料(政府/行业白皮书)。(与文档中的交通部/管理职责对应)
7) 海边:石油钻井与船舶运油分配空间(陆侧码头 + 支援仓库 + 简易平台基座):15,000 m³(港口/储罐/泵房/维护仓库;注:不含整座海上大型钻井平台的全体体积 — 那通常是超过这数值的结构,但我们把海岸带的物流与岸基设施计入)
- 估计能耗:海上钻井平台本体常见功率需求 ≈10–30 MW(根据平台大小);油轮航行时燃料能量计算以燃油消耗为主(大油轮每日燃料可在数十吨到 200 吨燃油/日,换算成能耗/排放)。岸上终端与泵站电力通常在 1–10 MW。
- 计算思路(简短):海上钻井平台(移动/半潜式)会有钻井动力、钻机、生活区与加工区。岸基储罐/泵房能耗较低但有重大热/安全要求。油轮燃料消耗与动力来源有公开航运行业统计。
- 主要物资:大量钢铁(平台桩、管线)、储油罐(钢制)、泵/压缩机(高合金)、防腐涂层、油管(API 标准)、运油船(油轮船体、泵、舵桨等)。
现实技术来源(代表):海上钻井与海运行业通用数据、行业报道与规范(油轮耗油与平台功率范围的行业资料)。(示例报道/行业百科与技术手册)Tom's Hardware+1
[1] Urban Crop Solutions. Agrotopia 项目:多气候垂直农业塔[EB/OL]. 2025. https://urbancropsolutions.com.
[2] Grōv Technologies. Olympus Tower Farm:塔式饲料生产系统[J/OL]. Smithsonian Magazine, 2023. https://www.smithsonianmag.com/innovation/could-indoor-vertical-farms-feed-livestock-180976809/.
[3] Farmonaut. Stack Farming 可持续农业模型[EB/OL]. 2024. https://farmonaut.com.
[4] CyPhA Project. Cyber-Physical Aquaponic System (CyPhA)[R]. arXiv:2304.05132, 2023.
[5] MACARONS System. 农业自动化托盘搬运系统[R]. arXiv:2210.04975, 2022.
[6] Philips Lighting; OSRAM. GrowWise 与 Spectra LED 植物照明系统[S]. 2022.
[7] Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Frontier Exascale 系统概览[EB/OL]. 2023. https://ornl.gov.
[8] TOP500 Project. 全球超级计算机榜单[EB/OL]. 2023. https://www.top500.org.
[9] IEEE Spectrum. Frontier 超算能耗与冷却分析[J]. 2023.
[10] ARS Cryo Systems. 量子芯片低温系统 Cryostat 指南[EB/OL]. 2023. https://arscryo.com.
[11] Tom’s Hardware. 微软微流体芯片直冷技术[EB/OL]. 2024. https://www.tomshardware.com.
[12] 科学直通车. 远程手术与生物信息学模拟技术综述[J/OL]. 2023.
[13] World Nuclear Association. 核裂变发电与热能回收效率[EB/OL]. 2023. https://world-nuclear.org.
[14] NRC (U.S. Nuclear Regulatory Commission). 乏燃料存储与安全壳标准[EB/OL]. 2023. https://www.nrc.gov.
[15] DOE (U.S. Department of Energy). 核设施紧急冷却与电源系统标准[EB/OL]. 2023. https://www.energy.gov.
[16] Tom’s Hardware. 海上钻井与油轮燃料消耗行业数据[EB/OL]. 2023. https://www.tomshardware.com.
三、交通
在我们的未来世界中,交通不再是简单的位移工具,而是串联个体生活、维系社会精密运转的核心脉络。整个社会以“超级计算机”为中枢神经,以核聚变能源与轨道级太阳能收集网络为血脉,构建了一个高效、稳定、可持续的文明形态。所有交通模块——从自动驾驶载具到地下真空磁悬浮管道,从城市微循环穿梭舱到货物运输网络——都在“超级计算机”的实时统筹与动态优化下协同运作,既无拥堵冗余,也无能源浪费,让每一次移动都成为文明高效流转的缩影。
(面积为14万平方米小镇的道路长度估算报告
一、计算思路
估算小镇的道路长度需要以下参数:
小镇总面积 A = 140,000 m²
道路用地比例 R(道路用地面积 / 总镇区面积)
道路平均宽度 W
道路总长度 L 可按以下公式计算:
L = (A × R) / W
二、参数选取依据
参数:道路用地比例 R
取值:10%–15%
说明与来源:《镇规划规范》(GB 50188-2007) 第6.2.3条指出:镇总体规划中,道路用地一般占建设用地的10%–15%。典型镇区可取12%。
参数:道路平均宽度 W
取值:6 m
说明与来源:《城市道路设计规范》(CJJ 37-2021) 规定,小型城镇主次干道宽度为6–8 m,取中间值6米。
三、计算步骤
道路用地面积
道路面积 = 140,000 × 12% = 16,800 m²
道路总长度
L = 16,800 ÷ 6 = 2,800 m
四、结果
结论:
面积为14万平方米的小镇,其道路总长度约为2.8公里(2800米)。
若道路密度偏高(15%)且平均宽度6米,则总长度约为3.5公里;
若密度偏低(10%),则约为2.3公里。
推荐规划值为2.8公里。
五、数据来源(含可访问网址)
《镇规划规范》(GB 50188-2007)
发布单位:中华人民共和国住房和城乡建设部
官方网站:https://www.mohurd.gov.cn/gongkai/zhengce/zhengcefile/index.html
《城市道路设计规范》(CJJ 37-2021)
发布单位:住房与城乡建设部城市建设司
标准公开信息链接:https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/gb/newGbInfo?hcno=57315C36637C35A9F4DAF1FAFCE2F8F2
六、补充说明
假设条件:
道路比例为10%,平均宽度6 m → 总长度 2,333 m
道路比例为12%,平均宽度6 m → 总长度 2,800 m
道路比例为15%,平均宽度6 m → 总长度 3,500 m
最终建议:
在面积为14万平方米的小镇规划中,若采用标准6米宽道路系统,则道路总长度约为2.8公里。)
一、道路建设
参数:道路总长度2.8 km;人行道4 m + 两侧传送带各1 m,总宽6 m。
空间占用
总面积 = 2,800 m × 6 m = 16,800 m²
占地面积约为1.68万平方米。
能耗
智能传送带能耗约20 kWh/km·h,按每日运行16小时计算:
E = 20 × 2.8 × 16 = 896 kWh/day
日能耗约896 kWh。
物资支持
混凝土:0.35 m³/m² × 16,800 m² = 5,880 m³
钢筋:35 kg/m² × 16,800 m² = 588 吨
传送带组件:长度5,600 m
嵌入式传感器:280组
数据来源:
Siemens Motion Control Conveyor Systems
https://new.siemens.com/global/en/products/automation/topic/conveyors.html
《城市道路设计规范 CJJ 37-2021》
二、出行工具
平衡车
人口2139人,每4人配置1辆,共535辆。
空间占用:每辆面积0.18 m²,共97 m²。
能耗:每辆0.25 kWh/日 → 总计134 kWh/日。
物资支持:
铝合金/碳纤维车体约5.35吨
锂电池1.6吨(总容量约270 kWh)
微控制芯片535套
数据来源:
Segway Ninebot 官方数据
https://global.segway.com/
工信部《电动自行车能耗标准》GB/T 24157-2022
微运输仓
按道路全长设置双向共56个小舱。尺寸:3 m × 2 m × 2.2 m。
空间占用:6 m²/舱 × 56 = 336 m²
能耗:8 kW × 10 h × 56 = 4,480 kWh/日
物资支持:
铝合金总量26.9吨
电池总量19.6吨(3,360 kWh)
激光雷达168个
控制芯片56套
数据来源:
百度 Apollo RT6 https://apollo.auto/
Waymo One https://waymo.com/
运输船
长度25 m,宽6 m。
空间占用:150 m²
能耗:250 kW × 60% × 6 h = 900 kWh/日
物资支持:
钢板25吨
电池300 kWh
控制与雷达系统1套
数据来源:
中国船级社《船舶能效评估指南 2022》
交通运输部《内河船舶能耗分析报告》 https://www.mot.gov.cn/
三、物流运输
地下运输通道
长度2.8 km,直径4 m。
空间体积 = π × (2²) × 2,800 = 35,184 m³
能耗:50 kW/km × 2.8 × 16h = 2,240 kWh/日
物资支持:
混凝土840 m³
钢筋70吨
输送轨道2.8 km
控制机柜3套
数据来源:
《城市地下物流通道建设技术指南》(中铁隧道局)
https://www.crcc.cn/
自动化仓库
占地4000 m²,高12 m,体积48,000 m³。
能耗:机器人设备120 + 输送32 = 152 kWh/日
物资支持:
钢架结构200吨
分拣机器人30台
输送带600 m
控制服务器2套
数据来源:
Geek+ 自动仓储系统 https://www.geekplus.com/
京东物流立体仓 https://www.jdwl.com/
磁悬浮传送带
长度2.8 km,宽1 m。
空间占用:2,800 m²
能耗:25 kWh/km·h × 2.8 km × 12 h = 840 kWh/日
物资支持:
导轨56吨
电缆1.68吨
冷却系统3套
数据来源:
TLS-L Series Maglev Systems https://www.tls-linear.com/
IEEE Maglev Motor Review 2022 https://ieeexplore.ieee.org/
四、照明与能源
太阳能路灯:间距30 m,一共93盏。
每盏配150 Wp光伏板、0.5 kWh电池。
空间占用:约0.25 m² × 93 = 23 m²
发电量: 0.7 kWh × 93 = 65.1 kWh/日
夜间耗电:0.5 kWh × 93 = 46.5 kWh/日
净盈余发电:18.6 kWh/日
物资支持:
光伏总装机13.95 kWp
储能46.5 kWh
灯杆93根
数据来源:
光伏照明产业联盟 https://www.cpia.org.cn/
Philips Solar LED https://www.lighting.philips.com.cn/
五、总体汇总
模块 | 空间占用 | 日能耗 (kWh) | 主要物资
道路模块 | 16,800 m² | 896 | 混凝土5880 m³、钢筋588吨
平衡车 | 97 m² | 134 | 电池1.6吨
微运输仓 | 336 m² | 4,480 | 铝合金26.9吨、电池19.6吨
运输船 | 150 m² | 900 | 钢板25吨、电池300kWh
地下通道 | 35,184 m³ | 2,240 | 混凝土840 m³、钢筋70吨
自动化仓库 | 4,000 m² | 152 | 钢架200吨、机器人30台
磁悬浮传送带 | 2,800 m² | 840 | 导轨56吨
太阳能路灯 | 23 m² | -18.6(盈余) | 光伏13.95kWp、电池46.5kWh
综合结论:
该小镇交通系统每日总能耗约9,624 kWh,其中太阳能路灯提供约18.6 kWh的可再生能源补偿。整体占地面积约2.6万平方米(包含道路设施)。
四、居住
总览:我们世界的居住模块是基于我们世界以人为本的核心理念所设计的,内容包扩但不限于依据居民喜好及需求自由重构的智能服装、依据居民基因档案搭配营养食谱的中央厨房、依据代谢分析及情感识别关注居民身心健康的未来社区,通过对居住场景的高度宜居化与社交区域化来服务我们世界的游憩场景(核心)
1) 服装:(创新亮点)个人环境可穿戴界面(动态织物流 + 个人微气候管理 + 人工智能)
概述:以高性能的合成纤维为主要原料,在其中加入少量形状记忆合金与聚合物为衣服、微小的电致变色与光子晶体纤维及微流控通道织物来实现动态调整衣物的纤维密度、透气性、颜色与图案,同时所有服装均具有内嵌的微处理器,来接受通过中央计算机传递的居民需求。
动态织物流:“超级计算机”根据全球实时气象数据、居民日程安排与生理指标,向织物工厂发送指令,动态调整衣物的纤维密度、透气性、颜色与图案。
技术可行性:
形状记忆合金与聚合物:这些材料在受到特定刺激(如微电流、温度变化)时,能够从一种预设形态变更为另一种形态。将其编织入织物,即可控制服装的局部弯曲、收缩或展开,实现袖口收放、衣领立倒等形态变化。
电致变色与光子晶体纤维:通过施加微小电压,纤维的颜色或透明度会发生可逆变化。这使得服装图案、颜色的动态改变成为可能,且能耗极低。
微流控通道织物:在纤维中嵌入微观流体通道,通过泵入或抽出染料、热交换液体,可以实现动态变色和主动温度调节。
工作机制:服装内嵌的微处理器接收来自“超级计算机”或本体传感器的指令,向特定的智能材料施加精确控制的刺激(电流、热量),从而触发其形态或属性的变化。
个人微气候管理:衣物内嵌的微传感器与微型环境调节单元(如加热、冷却、空气净化),可在身体周围形成一个稳定的舒适微气候,无论外部是严寒或酷暑。
技术可行性:
固态热电装置:基于帕尔贴效应,通过电流方向实现制热或制冷的高效微型单元,可被集成在服装的关键区域(如背部、胸部)。
主动通风系统:使用几乎无声的微型压电风扇,在服装与身体之间形成空气循环层,带走汗湿与热气。
相变材料:将PCM微胶囊植入纤维,在体温过高时吸收热量熔化,在体温过低时凝固释放热量,起到被动调温的“热电池”作用。
工作机制:遍布服装的温度、湿度传感器实时监测体表微环境。AI算法综合个人偏好与环境数据,控制热电单元和风扇协同工作,将体表温度稳定在设定舒适区。
能耗计算:
生产:
高性能合成纤维:生产每公斤高性能合成纤维能耗约 100-200 kWh。假设每件衣服使用0.5公斤材料,则能耗为 50-100 kWh/件。
内嵌微处理器:生产每件服装的微电子系统(包括所有芯片和电路)所需能耗约为 30-50 kWh/件。
形状记忆合金、晶体纤维等:这些前沿材料的合成和提纯过程非常耗能,估算生产这部分材料所需的能耗为 20-40 kWh/件。
综上,生产一件智能服装所需的能耗约为145kWh。
使用:
传感器:0.1 W
微环境调节:2.0 W
智能织物:0.1 W
通信:0.1 W
综上,使用一件智能服装所需的能耗约为2.3W*24h*365d=20.15kWh
考虑到衣物需进行替换,以单人每年持有10套衣物计算,则服装方面的能耗为1650kWh。
2) 饮食:(创新亮点)个性化营养制造中心(实时建模营养需求 + 分子级食物合成 + 零浪费闭环)
概述:通过与医院、马桶等其他功能区进行信息共享,由中央计算机在结合居民的饮食偏好的前提下安排居民当日的营养需求及对应食谱,由中央厨房统一进行制作并发放给居民,同时中央厨房内部应用分子级食物合成及零浪费闭环技术来减少对环境的影响并在最大程度上满足居民多样化的饮食需求。
营养需求实时建模:“超级计算机”根据每位居民的基因档案、实时生理数据、活动消耗与健康目标,动态计算其每日所需的精确营养素。
技术可行性:
基因测序与解读:个人全基因组测序已商业化、平民化。未来,我们对基因与营养需求(如对特定维生素的需求量、乳糖耐受性)的关联理解将无比深入。
可穿戴生物传感器:现有智能手表可监测心率、活动量。下一代设备正在集成无创血糖监测(如苹果公司的相关专利)、乳酸、皮质醇等更丰富的生物标志物传感器。
AI健康模型:诸如“Google Health”等平台已在尝试构建个人健康数字孪生。未来的“超级计算机”将能整合基因组、实时代谢组(来自厕所传感器)、活动量、情绪压力数据,构建一个动态的、预测性的个人营养需求模型。
分子级食物合成:通过智能调配基础营养素(蛋白质、碳水、脂肪、维生素、矿物质)与风味分子,可精准制造出口感、风味与传统食物无异的定制餐食,无论是经典菜式还是天马行空的创意料理。
技术可行性:
3D食物打印:目前已有技术可以打印巧克力、披萨、意面等。其正在从“造型”向“多材料、多质地营养合成”演进。未来的食物打印机将拥有多个打印头,分别存放不同的基础营养浆料(蛋白质、碳水、脂肪基质)、微量营养素浓缩液、风味分子和质地调整剂。
合成生物学与精密发酵:这不是在厨房里合成食物,而是在上游供应链中。我们已能通过精密发酵生产酪蛋白(制造奶酪)和血红素(制造“不可能汉堡”)。未来,绝大多数基础营养素(蛋白质、特定脂肪酸、维生素)都可以通过高效、可控的生物制造获得,摆脱传统农业的限制。
风味科学与分子料理:现代食品工业已能分离和合成成千上万种风味分子。分子料理 chefs 如Heston Blumenthal或Ferran Adrià早已在探索风味、口感和温度的分离与重组。中央厨房的AI将拥有一个庞大的“风味-质地数据库”,能够为任何营养组合匹配最令人愉悦的风味和口感。
零浪费闭环:所有食材边角料和厨余垃圾均在内部被分解为基础营养素,重新进入制造循环,实现真正的零废弃。
技术可行性:
厨余垃圾处理:现有技术如黑水虻生物转化、厌氧消化产沼等,已能将厨余转化为肥料和能源。
水循环技术:国际空间站已实现超过98%的水回收率,采用多层过滤、催化氧化和反向 osmosis 技术。这套系统可以规模化应用于社区中央厨房。
原子级回收(前瞻):这是实现“真正零浪费”的终极方向。目前处于实验室阶段的热等离子体气化技术,理论上能将任何有机废物分解为其组成元素(碳、氢、氧、氮等)的合成气,这些元素可以被重新组合成新的基础营养素。
能耗计算:
食物合成与3D打印系统:平均每台打印机功率为 1.5 kW,每日安排20台打印机运行6小时以满足三餐中无法由当前世界生产的物品的需求。则每日能耗为1.5 kW/台 * 20台 * 6 小时 = 180 kWh。
原料预处理与储存系统:包括大型冷藏/冷冻库、无菌混合罐、液体原料输送泵 8 kW、混合与泵送2kW,该系统近乎24小时运行,则每日能耗为10 kW * 24 小时 = 240 kWh
计算与数据中心:本地服务器,负责运行营养AI模型、处理来自“超级计算机”的健康数据、生成打印指令和优化供应链。(这部分能耗归于中央计算器中)
资源回收与闭环系统:描述:处理厨余和包装废物的系统,包括粉碎机、厌氧消化器、水净化系统(多层过滤、催化氧化)。功率约 25 kW,假设每日运行8小时以处理当天的废物,则每日能耗为25 kW * 8 小时 = 200 kWh
清洁与维护系统:自动化清洁机器人、管道冲洗系统、无菌环境维持(高效粒子空气过滤器)。功率约 4 kW,每日24小时不间断运行,则每日能耗为4 kW * 24 小时 = 96 kWh
综上,中央厨房每日总能耗为716kWh,平均人年均能耗为122kWh。
3)居住:(创新亮点)居住生态动态模型(微气候控制系统+社区情感网络 + 疾病前兆预警+ 动态智能界面)
微气候控制系统:每个社区拥有独立的微气候控制系统,由“超级计算机”根据外部天气与居民偏好,调节穹顶内的季节变化。。
能耗计算:
空间体积:300,000 m³(假设为商业建筑,如办公楼,层高3米,则地板面积约为100,000 m²)。
气候条件:全年需要制冷和制热。
建筑热工性能:围护结构(墙壁、屋顶等)平均U值(传热系数)为0.6 W/m²K(表示绝缘良好)。
围护结构面积约为100,000 m²(基于体积估算)。
内部热负荷:包括人员、灯光、设备等,假设为15 W/m²(地板面积)。
空调系统效率:制冷能效比(EER)为3.5(表示每消耗1单位电能,移除3.5单位热量)。
制热性能系数(COP)为3.5(表示每消耗1单位电能,提供3.5单位热量)。
负荷参数:峰值制冷负荷:50 W/m²(包括围护结构、内部负荷和太阳辐射)。
峰值制热负荷:40 W/m²(净值,考虑内部热负荷的收益)。
等效全负荷制冷小时数:1000小时/年(基于气候数据)。
等效全负荷制热小时数:1500小时/年(基于气候数据)。
计算过程1. 计算峰值负荷
峰值制冷负荷:50 W/m2×100,000 m2=5,000,000 W=5,000 kW50W/m 2 ×100,000m 2 =5,000,000W=5,000kW
峰值制热负荷:40 W/m2×100,000 m2=4,000,000 W=4,000 kW40W/m 2 ×100,000m 2 =4,000,000W=4,000kW
2. 计算全年能耗制冷能耗:
制冷能耗=峰值制冷负荷×等效全负荷制冷小时数EER=5,000 kW×1,000 h3.5=5,000,000 kWh3.5≈1,428,571 kWh制冷能耗= EER峰值制冷负荷×等效全负荷制冷小时数= 3.55,000kW×1,000h= 3.55,000,000kWh≈1,428,571kWh
制热能耗:制热能耗=峰值制热负荷×等效全负荷制热小时数COP=4,000 kW×1,500 h3.5=6,000,000 kWh3.5≈1,714,286 kWh制热能耗= COP峰值制热负荷×等效全负荷制热小时数= 3.54,000kW×1,500h= 3.56,000,000kWh≈1,714,286kWh
总全年空调能耗:1,428,571 kWh+1,714,286 kWh=3,142,857 kWh≈3.14 百万kWh1,428,571kWh+1,714,286kWh=3,142,857kWh≈3.14百万 kWh
年人均能耗为1468kWh。
社区情感网络:通过AI情感识别系统,监测居民的心理状态,智能推荐社交活动或静谧空间,促进邻里共鸣。
疾病前兆预警:床铺与马桶共同支持。床铺内置传感器在居民睡眠期间采集相关健康数据,通过分析长期的心率变异性、呼吸暂停事件和代谢数据异常,能在心血管疾病、睡眠呼吸障碍或免疫系统问题出现临床症状前发出预警。马桶内置计算机通过分析居民的排泄物,能在临床症状出现前数周或数月,通过代谢组学的微小变化,预警糖尿病、早期肾脏损伤、肠道癌变甚至神经系统疾病的萌芽风险。
动态智能界面:墙壁使用Micro-LED/电子墨水双模显示层,整个墙面内嵌 Micro-LED 像素点,可作为一个分辨率极高的全彩显示屏,用于视频通话、娱乐或营造虚拟景观。同时,集成低功耗的电子墨水技术,用于显示静态艺术品、日程信息或环境数据,节能且护眼。
能耗计算:
按照人均30平方米的居住面积计算,假设面积组成为20(卧室)+5(洗手间)+5(阳台),则需铺设的墙壁面积为45平方米。
一个典型的RGB Micro-LED像素点在最大亮度下的功耗约为 10 µW
每米像素数 = 200 / 0.0254 ≈ 7874 像素/米
每平方米像素数 = 7874 × 7874 ≈ 62 million pixels/m²
总像素数 = 84 m² × 62 million/m² ≈ 5.208 billion pixels (52.08亿像素)
视频内容平均不会让所有像素点都以最大亮度工作,假设平均激活率为 25%
像素密度:200 PPI
总像素数:52.08亿
典型功耗:5.208e9 × 10µW × 25% = 13,020 W
人年均能耗13,020 W*6*365=28514kWh
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