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解析智慧城市,到底“智慧”在哪里?

匠工视角 慧天地 2021-09-20

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随着物联网等信息技术的快速发展,智慧城市这一概念渐渐普及开来,所谓智慧城市即通过大数据、物联网、云计算等现代信息技术的创新应用,实现深层次的信息共享和业务协同,促进城市规划、建设、管理和公共服务的精确化、智能化、便捷化和高效率,进而提升城市综合发展能力和安全与服务水平的城市发展新形态。


中国城市科学研究会理事长仇保兴认为,从手段上说智慧城市就是通过全面感知、信息共享、智能解题,在城市规划、建设、管理、运行过程中采用信息化、智慧化、人性化等手段推进管理创新。从内容上说智慧城市涵盖城市产业、民生、环境、防灾减灾、行政治理、资源配置等多方面。



具体来说,智慧城市把新一代信息技术充分运用在城市的各行各业之中的基于知识社会下一代创新的城市信息化高级形态,实现信息化、工业化与城镇化深度融合,有助于缓解“大城市病”,提高城镇化质量,实现精细化和动态管理,并提升城市管理成效和改善市民生活质量。关于智慧城市的具体定义比较广泛,目前在国际上被广泛认同的定义是,智慧城市是新一代信息技术支撑、知识社会下一代创新环境下的城市形态,强调智慧城市不仅仅是物联网、云计算等新一代信息技术的应用,更重要的是通过面向知识社会的创新2.0的方法论应用,构建用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的城市可持续创新生态。


产生背景


智慧城市经常与数字城市、感知城市、无线城市、智能城市、生态城市、低碳城市等区域发展概念相交叉,甚至与电子政务、智能交通、智能电网等行业信息化概念发生混杂。对智慧城市概念的解读也经常各有侧重,有的观点认为关键在于技术应用,有的观点认为关键在于网络建设,有的观点认为关键在人的参与,有的观点认为关键在于智慧效果,一些城市信息化建设的先行城市则强调以人为本和可持续创新。


总之,智慧不仅仅是智能。智慧城市绝不仅仅是智能城市的另外一个说法,或者说是信息技术的智能化应用,还包括人的智慧参与、以人为本、可持续发展等内涵。综合这一理念的发展源流以及对世界范围内区域信息化实践的总结,《创新2.0视野下的智慧城市》一文从技术发展和经济社会发展两个层面的创新对智慧城市进行了解析,强调智慧城市不仅仅是物联网、云计算等新一代信息技术的应用,更重要的是通过面向知识社会的创新2.0的方法论应用。



智慧城市通过物联网基础设施、云计算基础设施、地理空间基础设施等新一代信息技术以及维基、社交网络、Fab Lab、Living Lab、综合集成法、网动全媒体融合通信终端等工具和方法的应用,实现全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。伴随网络帝国的崛起、移动技术的融合发展以及创新的民主化进程,知识社会环境下的智慧城市是继数字城市之后信息化城市发展的高级形态。


2010年,IBM正式提出了“智慧城市”愿景,希望为世界和中国的城市发展贡献自己的力量。IBM经过研究认为,城市由关系到城市主要功能的不同类型的网络、基础设施和环境六个核心系统组成:组织、业务/政务、交通、通讯、水和能源。这些系统不是零散的,而是以一种协作的方式相互衔接。而城市本身,则是由这些系统所组成的宏观系统。


形成因素


有两种驱动力推动智慧城市的逐步形成,一是以物联网、云计算、移动互联网为代表的新一代信息技术,二是知识社会环境下逐步孕育的开放的城市创新生态。前者是技术创新层面的技术因素,后者是社会创新层面的社会经济因素。由此可以看出创新在智慧城市发展中的驱动作用。清华大学公共管理学院书记、副院长孟庆国教授提出,新一代信息技术与创新2.0是智慧城市的两大基因,缺一不可。


智慧城市不仅需要物联网、云计算等新一代信息技术的支撑,更要培育面向知识社会的下一代创新。信息通讯技术的融合和发展消融了信息和知识分享的壁垒,消融了创新的边界,推动了创新2.0形态的形成,并进一步推动各类社会组织及活动边界的“消融”。创新形态由生产范式向服务范式转变,也带动了产业形态、政府管理形态、城市形态由生产范式向服务范式的转变。



如果说创新1.0是工业时代沿袭的面向生产、以生产者为中心、以技术为出发点的相对封闭的创新形态,创新2.0则是与信息时代、知识社会相适应的面向服务、以用户为中心、以人为本的开放的创新形态。北京市城管执法局信息装备中心主任宋刚博士在“创新2.0视野下的智慧城市与管理创新”的主题演讲中,从三代信息通信技术发展的社会脉络出发,对创新形态转变带来的产业形态、政府形态、城市形态、社会管理模式创新进行了精彩的演讲。他指出智慧城市的建设不仅需要物联网、云计算等技术工具的应用,也需要微博、维基等社会工具的应用,更需要Living Lab等用户参与的方法论及实践来推动以人为本的可持续创新,同时他结合北京基于物联网平台的智慧城管建设对创新2.0时代的社会管理创新进行了生动的诠释。


建设意义


随着信息技术的不断发展,城市信息化应用水平不断提升,智慧城市建设应运而生。建设智慧城市在实现城市可持续发展、引领信息技术应用、提升城市综合竞争力等方面具有重要意义。


1、建设智慧城市是实现城市可持续发展的需要

改革开放30多年以来,中国城镇化建设取得了举世瞩目的成就,尤其是进入21世纪后,城镇化建设的步伐不断加快,每年有上千万的农村人口进入城市。随着城市人口不断膨胀,“城市病”成为困扰各个城市建设与管理的首要难题,资源短缺、环境污染、交通拥堵、安全隐患等问题日益突出。为了破解“城市病”困局,智慧城市应运而生。由于智慧城市综合采用了包括射频传感技术、物联网技术、云计算技术、下一代通信技术在内的新一代信息技术,因此能够有效地化解“城市病”问题。这些技术的应用能够使城市变得更易于被感知,城市资源更易于被充分整合,在此基础上实现对城市的精细化和智能化管理,从而减少资源消耗,降低环境污染,解决交通拥堵,消除安全隐患,最终实现城市的可持续发展。


2、建设智慧城市是信息技术发展的需要

当前,全球信息技术呈加速发展趋势,信息技术在国民经济中的地位日益突出,信息资源也日益成为重要的生产要素。智慧城市正是在充分整合、挖掘、利用信息技术与信息资源的基础上,汇聚人类的智慧,赋予物以智能,从而实现对城市各领域的精确化管理,实现对城市资源的集约化利用。由于信息资源在当今社会发展中的重要作用,发达国家纷纷出台智慧城市建设规划,以促进信息技术的快速发展,从而达到抢占新一轮信息技术产业制高点的目的。为避免在新一轮信息技术产业竞争中陷于被动,中国政府审时度势,及时提出了发展智慧城市的战略布局,以期更好地把握新一轮信息技术变革所带来的巨大机遇,进而促进中国经济社会又好又快地发展。


3、提高中国综合竞争力的战略选择

战略性新兴产业的发展往往伴随着重大技术的突破,对经济社会全局和长远发展具有重大的引领带动作用,是引导未来经济社会发展的重要力量。当前,世界各国对战略性新兴产业的发展普遍予以高度重视,中国在“十二五”规划中也明确将战略性新兴产业作为发展重点。一方面,智慧城市的建设将极大地带动包括物联网、云计算、三网融合、下一代互联网以及新一代信息技术在内的战略性新兴产业的发展;另一方面,智慧城市的建设对医疗、交通、物流、金融、通信、教育、能源、环保等领域的发展也具有明显的带动作用,对中国扩大内需、调整结构、转变经济发展方式的促进作用同样显而易见。因此,建设智慧城市对中国综合竞争力的全面提高具有重要的战略意义。


实际应用项目


1、智慧公共服务

建设智慧公共服务和城市管理系统。通过加强就业、医疗、文化、安居等专业性应用系统建设,通过提升城市建设和管理的规范化、精准化和智能化水平,有效促进城市公共资源在全市范围共享,积极推动城市人流、物流、信息流、资金流的协调高效运行,在提升城市运行效率和公共服务水平的同时,推动城市发展转型升级。


2、智慧城市综合体

采用视觉采集和识别、各类传感器、无线定位系统、RFID、条码识别、视觉标签等顶尖技术,构建智能视觉物联网,对城市综合体的要素进行智能感知、自动数据采集,涵盖城市综合体当中的商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、会议、文娱和交通、灯光照明、信息通信和显示等方方面面,将采集的数据可视化和规范化,让管理者能进行可视化城市综合体管理。


3、智慧政务城市综合管理运营平台

此类项目已有实际落地案例,天津市和平区的“智慧和平城市综合管理运营平台”包括指挥中心、计算机网络机房、智能监控系统、和平区街道图书馆和数字化公共服务网络系统四个部分内容,其中指挥中心系统囊括政府智慧大脑六大中枢系统,分别为公安应急系统,公共服务系统,社会管理系统,城市管理系统,经济分析系统,舆情分析系统,该项目为满足政府应急指挥和决策办公的需要,对区内现有监控系统进行升级换代,增加智能视觉分析设备,提升快速反应速度,做到事前预警,事中处理及时迅速,并统一数据、统一网络,建设数据中心、共享平台,从根本上有效的将政府各个部门的数据信息互联互通,并对整个和平区的车流、人流、物流实现全面的感知,该平台在和平区经济建设中将为领导的科学指挥决策提供技术支撑作用。


4、智慧安居服务

开展智慧社区安居的调研试点工作,在部分居民小区为先行试点区域,充分考虑公共区、商务区、居住区的不同需求,融合应用物联网、互联网、移动通信等各种信息技术,发展社区政务、智慧家居系统、智慧楼宇管理、智慧社区服务、社区远程监控、安全管理、智慧商务办公等智慧应用系统,使居民生活“智能化发展”。加快智慧社区安居标准方面的探索推进工作,为今后全市新建楼宇和社区实行智能化管理打好基础。


5、智慧教育文化服务

积极推进智慧教育文化体系建设。建设完善我市教育城域网和校园网工程,推动智慧教育事业发展,重点建设教育综合信息网、网络学校、数字化课件、教学资源库、虚拟图书馆、教学综合管理系统、远程教育系统等资源共享数据库及共享应用平台系统。继续推进再教育工程,提供多渠道的教育培训就业服务,建设学习型社会。继续深化“文化共享”工程建设,积极推进先进网络文化的发展,加快新闻出版、广播影视、电子娱乐等行业信息化步伐,加强信息资源整合,完善公共文化信息服务体系。构建旅游公共信息服务平台,提供更加便捷的旅游服务,提升旅游文化品牌。


6、智慧服务应用

组织实施部分智慧服务业试点项目,通过示范带动,推进传统服务企业经营、管理和服务模式创新,加快向现代智慧服务产业转型。

①智慧物流:配合综合物流园区信息化建设,推广射频识别(RFID)、多维条码、卫星定位、货物跟踪、电子商务等信息技术在物流行业中的应用,加快基于物联网的物流信息平台及第四方物流信息平台建设,整合物流资源,实现物流政务服务和物流商务服务的一体化,推动信息化、标准化、智能化的物流企业和物流产业发展。

②智慧贸易:支持企业通过自建网站或第三方电子商务平台,开展网上询价、网上采购、网上营销,网上支付等电子商务活动。积极推动商贸服务业、旅游会展业、中介服务业等现代服务业领域运用电子商务手段,创新服务方式,提高服务层次。结合实体市场的建立,积极推进网上电子商务平台建设,鼓励发展以电子商务平台为聚合点的行业性公共信息服务平台,培育发展电子商务企业,重点发展集产品展示、信息发布、交易、支付于一体的综合电子商务企业或行业电子商务网站。

③建设智慧服务业示范推广基地:积极通过信息化深入应用,改造传统服务业经营、管理和服务模式,加快向智能化现代服务业转型。结合我市服务业发展现状,加快推进现代金融、服务外包、高端商务、现代商贸等现代服务业发展。


7、智慧健康保障体系建设

重点推进“数字卫生”系统建设。建立卫生服务网络和城市社区卫生服务体系,构建全市区域化卫生信息管理为核心的信息平台,促进各医疗卫生单位信息系统之间的沟通和交互。以医院管理和电子病历为重点,建立全市居民电子健康档案;以实现医院服务网络化为重点,推进远程挂号、电子收费、数字远程医疗服务、图文体检诊断系统等智慧医疗系统建设,提升医疗和健康服务水平。


8、智慧交通

建设“数字交通”工程,通过监控、监测、交通流量分布优化等技术,完善公安、城管、公路等监控体系和信息网络系统,建立以交通诱导、应急指挥、智能出行、出租车和公交车管理等系统为重点的、统一的智能化城市交通综合管理和服务系统建设,实现交通信息的充分共享、公路交通状况的实时监控及动态管理,全面提升监控力度和智能化管理水平,确保交通运输安全、畅通。


国外智慧城市建设案例


1. 迪比克

美国第一个智慧城市,也是世界第一个智慧城市,它的特点是重视智能化建设。为了保持迪比克市宜居的优势,并且在商业上有更大发展,市政府与IBM合作,计划利用物联网技术将城市的所有资源数字化并连接起来,含水、电、油、气、交通、公共服务等,进而通过监测、分析和整合各种数据智能化地响应市民的需求,并降低城市的能耗和成本。该市率先完成了水电资源的数据建设,给全市住户和商铺安装数控水电计量器,不仅记录资源使用量,还利用低流量传感器技术预防资源泄漏。仪器记录的数据会及时反映在综合监测平台上,以便进行分析、整合和公开展示。


2. 纽约

通过数据挖掘,有效预防了火灾。据统计,纽约大约有100万栋建筑物,平均每年约有3000栋会发生严重的火灾。纽约消防部门将可能导致房屋起火的因素细分为60个,诸如是否是贫穷、低收入家庭的住房,房屋建筑年代是否久远,建筑物是否有电梯等。除去危害性较小的小型独栋别墅或联排别墅,分析人员通过特定算法,对城市中33万栋需要检验的建筑物单独进行打分,计算火灾危险指数,划分出重点监测和检查对象。目前数据监测项目扩大到2400余项,诸如学校、图书馆等人口密集度高的场所也涵盖了。尽管公众对数据分析和防范措施的有效性之间的关系心存疑虑,但是火灾数量确实下降了。


3. 芝加哥

通过“路灯杆装上传感器”,进行城市数据挖掘。在人们的生活里,无处不在的传感器被应用在了芝加哥市的街边灯柱上。通过“灯柱传感器”,可以收集城市路面信息,检测环境数据,如空气质量、光照强度、噪音水平、温度、风速。芝加哥城市信息技术委员会提供的资料表明,“灯柱传感器”不会侵犯个人隐私,它只侦测信号,不记录移动设备的MAC和蓝牙地址。在今后几年“灯柱传感器”将分批安装,全面占领芝加哥市的大小街区,每台传感器设备初次采购和安装调试成本在215~425美元之间,运行后的年平均用电成本约为15美元。该项目得到了思科、英特尔、高通、斑马技术(Zebra Technologies)、摩托罗拉以及施耐德等公司的技术和资金支持。


4. 西雅图

利用数据节省电力能源。该市与微软和埃森哲(Accenture)合作了一个试验项目,以减少该地区的能源使用。该项目收集并分析从市区建筑物管理系统中得来的众多数据集,通过预测分析,找出哪里可以减少能源使用,或者根本不需要使用能源。项目的目标是将该地区的电力消耗减少25%。


5. 伦敦

利用数据管理交通。在2012年奥运会期间,负责运行伦敦公共交通网络的公共机构“伦敦运输(Transport for London)”,在使用者增加25%的情况下,使用收集自闭路电视摄像机、地铁卡、移动电话和社交网络的实时信息,确保火车和公交路线只有限地中断,从而保证交通顺畅。


6. 格洛斯特

也是充分利用了传感器,建立了“智能屋”试点。传感器安装在房子周围,传回的信息使中央电脑能够控制各种家庭设备。智能屋装有以电脑终端为核心的监测、通讯网络,使用红外线和感应式坐垫可以自动监测老年人在屋内的走动。屋中配有医疗设备,可以为老年人测心率和血压等,并将测量结果自动传输给相关医生。


7. 阿姆斯特丹

是世界上最早开始智能城市建设的城市之一,同时是欧洲智慧城市建设的典范。作为荷兰最大的城市,阿姆斯特丹共有40多万户家庭,二氧化碳排放量占全国的三分之一。为了改善环境问题,该市启动了WestOrange和Geuzenveld两个项目,通过节能智慧化技术,降低二氧化碳排放量和能量消耗。还实施了Energy Dock项目,在阿姆斯特丹港口的73个靠岸电站中配备了154个电源接入口,便于游船与货船充电,利用清洁能源发电取代原先污染较大的燃油发动机。为了节省能源,启动了智能大厦项目,在未给大厦的办公和住宿功能带来负面影响的前提下,将能源消耗减小到最低程度,同时在大楼能源使用的具体数据分析的基础上,使电力系统更有效地运行。为建设可持续公共空间,启动了气候街道(The Climate Street)项目,缓解乌特勒支大街的拥堵。


8. 斯德哥尔摩

在治理交通拥堵方面取得了卓越的成绩。瑞典国家公路管理局和斯德哥尔摩市政厅通过智慧交通的建设,既缓解了城市交通堵塞,又减少了空气污染问题,现在智能交通系统已经成为斯德哥尔摩的标签。该市在通往市中心的道路上设置了18个路边监视器,利用射频识别、激光扫描和自动拍照等技术,实现了对一切车辆的自动识别。借助这些设备,该市在周一至周五6时30分至18时30分之间对进出市中心的车辆收取拥堵税,从而使交通拥堵水平降低了25%,同时温室气体排放量减少了40%。


9. 哥本哈根

素有“自行车之城”称号,在绿色交通方面成绩斐然。为促使市民使用二氧化碳排放量最少的轨道交通,该市通过统筹规划,力保市民在家门口1公里之内就能使用到轨道交通。对1公里路内的交通,推广使用一种智慧型自行车。这种自行车的车轮装有可以存储能量的电池,并在车把手上安装了射频识别技术(RFIT)或是全球定位系统(GPS),可汇聚成“自行车流”,通过信号系统保障出行畅通。与此同时,市政府大力完善沿途配套设施建设,如建立服务站点、提供简便修理工具等,为自行车出行提供便利。


10. 里昂

该市与IBM的研究人员联手建立了一个可以帮助减少道路交通拥堵的系统,使用实时交通路况报告来检测和预测交通挤塞。如果运营商看到可能会发生交通堵塞,就可以相应地调整交通信号,以保持平稳的车流。该系统在紧急情况下尤其有用,比如在救护车前往医院的途中。随着时间的推移,系统中的算法将从最成功的建议中“学习”,并将这些知识应用到将来的预测当中。


11. 巴塞罗那

大力采用传感器使城市管理更便捷。在该市高新技术中心的试验区内,一个红绿灯上的小黑盒子,可以给附近盲人手中的接收器发送信号,并引发接收器震动,提醒他已经到达了路口;地上小突起形状的东西就是停车传感器,司机只需下载一种专门应用程序,就能够根据传感器发来的信息获知空车位信息;巴塞罗那宏伟的圣家族大教堂也建立了完善的停车传感器系统,以引导大客车停放;试验区草地上铺满了传感器——湿度传感器,它能感知地面的温度,以确定何时应该给草地浇水;铺设在垃圾箱上的传感器能够检测到垃圾箱是否已装满,垃圾箱上还装有气味传感器,如果垃圾箱的气味超出正常标准,传感器就会自动发出警报,进行提醒。


12. 桑坦德

作为欧洲数据最密集的城市,在欧盟委员会800万欧元的资助下,欧洲的大学和电信运营商联合在市区安装了各种类型共计大约1.8万个固定和移动传感器。传感器除了用于监测空气污染、噪音和其他环境条件,还会在垃圾箱需要清空或路灯烧坏、关掉时有所指示。埋在路面下的传感器可检测露天停车位,将信息转发至安装有数字显示器的主要路口,帮助引导司机寻找最近的停车位。另外,居民可以使用智能手机,利用由位于全市旅游景点、商店、公交车站等处的2600个光学和无线标签组成的“增强现实”系统,方便地在线获得关于这些地点的各类相关信息。


13. 新加坡

新加坡于2006年推出《智慧国2015计划》,政府门户网站公开了50多个政府部门的5000多个数据集。新加坡建立起一个“以市民为中心”,市民、企业、政府合作的电子政府体系,让市民和企业能随时随地参与到各项政府机构事务中。在交通领域,新加坡推出了电子道路收费系统(Electric Road Pricing)等多个智能交通系统。在医疗领域,开发了综合医疗信息平台。在教育领域,通过利用资讯通信技术,大大提升了学生对学习的关注度。在文化领域,国家图书馆部署了一套灵活而性能超强的大数据架构,通过云端计算的模式,处理从战略、战术到实际业务的不同分析需求,提供高性价比的解决方案。


来源:匠工营国(版权归原作者及刊载媒体所有)

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编辑 /刘雪  审核 /裴家珍刘雪

指导:万剑华教授

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