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  3. 行業聚焦

    如何使我國智慧城市建設變得更“智慧”

    發布時間:2013-09-05被閱次數:11544 來源:來源:國脈物聯網 作者:中國經濟時報

    一、當前我國城市發展存在的問題

     ?。ㄒ唬┏鞘匈Y源環境難以承受快速聚集的人口壓力
      城鎮作為人口的集聚地,其發展規模應該與資源環境承載能力相適應。當前,全國183個地級市正在規劃建設“國際大都市”,其中很大一批城市都將面臨人口極大擴容和過度集中的問題,將給城市交通、土地、空間資源、水資源和環境資源等方面的管理造成很大困難。與此同時,流動人口管理、戶籍制度管理、人口老齡化等也正在成為城市管理和發展的新難題。
      
          (二)城市基礎設施管理難以適應城市運行的需要
      由于人口過快集聚、資金需求大、建設周期長、運行效率低、技術落后等原因,城鎮地上、地下基礎設施的建設遠遠落后于城鎮發展的步伐。突出表現在交通設施軟硬件嚴重不足,交通擁堵狀況嚴重。

     ?。ㄈ┏擎傎Y源環境約束日益趨緊
      由于城鎮人口極度膨脹,造成土地資源消耗過快,水資源供需矛盾突出,城市能源消耗急劇上升,城市發展日益受到土地、空間、清潔水和能源等資源短缺的約束。據統計,2012年全國有420多座城市供水不足,其中110座嚴重缺水,缺水總量達105億立方米。

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      在快速城鎮化進程中,城市的管理效率和服務水平低下的問題日益凸顯,住房、醫療、教育、社會保障等城市基本服務與城市居民的需求和期待存在較大差距,社會管理服務水平亟待提高。同時,隨著社會管理要素日趨增多,管理難度不斷增大,傳統的社會管理體制、管理手段和宣傳理念顯得明顯滯后,單靠傳統手段已經難以實現科學有效的社會管理。
      
    二、智慧城市的概念與特點
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      智慧城市是通過物與物、物與人、人與人的互聯互通能力、全面感知能力和信息利用能力,通過物聯網等信息與通信技術,實現城市內及時、互動、整合的信息感知、傳遞和處理,構建一個高感度的城市基礎環境,實現城市高效的政府管理、便捷的民生服務、可持續的產業發展。
      智慧城市的內涵是城市環境完備智能、城市經濟活躍創新、城市服務高效靈活、城市市民幸福、城市治理精準高效。
      “構建高感度的城市基礎環境”,內涵是實現城市環境完備智能。城市環境完備智能是指城市的感知終端、信息網絡等基礎設施能夠全面支撐城市公眾、企業和政府間的信息溝通、服務傳遞和業務協同,在人才培養、資金使用、自然資源利用、環境保護等各方面造就城市巨大的創新潛力和可持續發展能力。
      “實現城市高效的政府管理”,內涵是實現城市治理高效精準。城市治理精準高效是指政府部門實現網絡互聯互通、信息資源按需共享、業務流程高效協同,為政府決策提供基礎支撐,提升管理效率與服務效果。
      “實現便捷的民生服務”,內涵是城市服務均等靈活和城市市民幸?,F代。城市服務均等靈活是指在關系民計民生的醫療、教育、交通、水電氣服務等領域,充分利用信息與通信技術手段,為所有市民都能夠提供高質便捷的公共服務。城市市民幸?,F代是指市民具備應用信息與通信技術的意識與能力,應用網絡與電腦、手機各類終端設備,熟練獲取各類社會服務,提升生活質量,實現城市和諧、市民幸福。
      “實現可持續的產業發展”,內涵是城市經濟活躍創新。城市經濟活躍創新是指以物聯網為核心的信息產業具有強大的創新發展能力,經濟主體通過信息通信技術應用創新產業結構、生產方式與管理模式,使競爭力與活躍性突出。
      研究表明,智慧城市的核心思想是把智慧城市作為一個城市的整體發展戰略,不僅是物聯網在公共基礎設施方面的應用,而是把智慧城市定位為信息化向更高階段發展的表現,作為經濟轉型、產業升級、城市提升的新引擎,達到提升管理水平、促進經濟發展方式轉變、提高城市宜居質量的目的,體現更高的發展理念和創新精神。

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      1.智慧城市是城市信息化發展的高級階段
      智慧城市(Smarter City)最早于2009年由IBM提出,旨在充分利用新一代通信技術、物聯網、云計算、系統集成等信息技術的基礎上,統籌整合各類城市信息系統,對城市中的信息系統進行綜合集成與協同應用。它強調的是以新一代信息技術為基礎,信息應用系統的大綜合、大集成,并為決策者提供決策方案。
      2.智慧城市是新一代信息技術創新應用的結果
      進入21世紀,信息技術加速創新應用,尤其新一代信息技術更是突飛猛進,為智慧城市建設奠定技術基礎。首先,物聯網解決了信息自動采集、獲取和傳輸的障礙,是智慧城市建設最重要的基礎;其次,云計算解決了信息高效處理的問題,提供了信息技術應用快速推廣的一種新型商業模式;再次,以第四代移動通信相關無線技術和信號處理技術為代表的移動通信技術的突破進展,為移動寬帶的應用提供了技術支撐,優質、高速和泛在的3G服務為智慧城市提供了廣闊空間,大大拓展了智慧城市建設的地理空間,解決了信息高速傳輸的問題;最后,系統集成技術能有效集成計算機軟件、硬件、操作系統、數據庫、網絡通訊及業務應用系統,為智慧城市建設的大綜合、大集成提供了可能。
      3.智慧城市的核心是數據的大集中、信息系統的大綜合和大集成
      從三個層面理解,一是智慧城市應建立在數據的大集中基礎上;二是需要信息系統在各行業內實現大綜合與大集成;三是智慧城市需要整個城市各部件跨領域及跨部門的互聯互通。
      
    三、智慧城市建設的主要內容
      智慧城市的重點內容包括:夯實智慧基礎設施、實施智慧運行、開展智慧服務、發展智慧產業。要實現智慧城市就必須構建新一代信息基礎設施,加快城市基礎設施智能化轉型,并對城市中目前所有的信息系統進行綜合集成與整合應用,綜合利用信息、知識、經驗等資源和智能技術,使城市管理精確高效、城市服務及時便捷、城市運行安全可靠、城市經濟智能綠色、城市生活安全舒適。

     ?。ㄒ唬┖粚嵵腔刍A設施
      通過建設高速寬帶泛在的新一代信息基礎設施,同時推進智能交通、智能管網等城市基礎設施建設,形成高度一體化、智能化的新型城市基礎設施。積極推進“三網融合”,鼓勵各方加強合作,共同發展。積極與市政管理等部門溝通,利用物聯網等信息技術,實現對城市井蓋路燈、地下管線、景點景觀、建筑設施等城市部件的信息采集和運行監測。

     ?。ǘ嵤┲腔圻\行
      通過加強物聯網、云計算、視頻監控等技術手段在城市運行中的應用,實現智慧城市運行監測和智能安保應急,提高政府精準管理能力,使城市運行更加安全高效。建立智能信號控制系統,在街道路口安裝傳感網絡,自動監測車流量和車速,實現交通信號燈根據車流狀況自動優化調整,提高道路交通的自適應能力。利用物聯網、新一代移動通信等信息技術,加強對食品藥品、重大危險源、危險化學品的全過程動態監控。

     ?。ㄈ╅_展智慧服務
      通過實施智慧醫療、智慧教育、智能金融、智能社區、智能家庭等一系列智慧應用,使城市服務更加及時便捷,有效提高市民的滿意度,真正將城市發展的成果惠及大眾。
      智慧服務是智慧城市的普惠基石。一要整合政務資源,促進業務協同,提供優質的智慧政務服務;二要超前部署教育信息網絡,促進優質教育資源的普及共享;三要打通分散獨立的各類社保系統,提高為民服務效率;四要以新一代信息技術為驅動,實現醫療管理與服務的全程智能;五要智慧化管理社區多種元素,為社區居民提供全方位的服務。
     ?。ㄋ模┌l展智慧產業
      基于重點領域的智慧應用體系,全面推進物聯網、云計算等信息技術在自主創新、產業發展、公共服務、社會管理、資源配置等方面的廣泛應用是國內主要城市建設“智慧城市”的長期目標。具體包括建設數據完備、高度共享的公共基礎數據共享服務體系,對城市進行全面的自動化、智能化管理的城市運行體系,具有智能分析識別功能的公共安全體系,全流程全覆蓋的社會管理體系,教育、衛生等公共服務均衡化發展的社會公共服務體系,以電子商務、數字內容等為重點的戰略性新興產業體系,信息資源、業務流程、服務及人員高度協同的電子政務體系等。

      智慧城市建設是一項系統性和長期性工程,重點工作還有:消除部門間、行業間、地區間的數字鴻溝,制定長期發展戰略,建立強有力的領導機制,正確評估安全風險等,通過基礎設施智能化、城市運行感知化、城市管理網格化、社會服務精細化和高端產業融合化等路徑逐步全面推進智慧城市的建設。
      
    四、頂層設計思路
     ?。ㄒ唬╉攲釉O計的涵義
      頂層設計,就是框架設計,是系統總體框架,是規劃層面和技術層面之間銜接的問題。這里的“頂層”,是指邏輯的“頂層”,而不是指處于“頂層”的設計對象。智慧城市頂層設計不同于通常意義上的信息化發展戰略或信息化發展規劃,其概念區別如下:發展戰略(規劃)是全面的、長遠的發展計劃,是對未來整體性、宏觀性的設計方案。發展戰略(規劃)重點關注未來一段時間內需要達到的目標、執行的任務,以及目標實現后的圖景。頂層設計是在發展戰略( 規劃)的宏觀指導下,為了落實規劃而進行的較為詳細的設計。頂層設計重點關注未來一段時間內執行的任務、任務之間的邏輯關系,以及任務一定細節的描述。
      頂層設計和發展戰略(規劃)既有聯系又有區別:頂層設計和發展戰略(規劃)都是實施任務的指導性文件,在技術上具有宏觀性。但是,兩者重點不同,發展戰略(規劃)重點在于設定宏觀目標、任務,頂層設計重點在于實現目標,描述和解決目標之間的關系(如信息系統信息共享和業務系統、系統綜合集成等);層級不同,發展戰略(規劃)層級略高于頂層設計,發展戰略(規劃)屬于宏觀指導性文件,頂層設計屬于中觀指導性文件;粒度不同,發展戰略(規劃)更概括一些,頂層設計更具體一些;可操作性不同,頂層設計的可操作性比發展戰略(規劃)的可操作性強。
      基于以上分析,智慧城市發展戰略(規劃)是旨在為智慧城市建設提供指導的宏觀性文件,重點關注建設目標和任務;智慧城市頂層設計是在智慧城市發展戰略(規劃)指導下,旨在為智慧城市建設實施提供指導的中觀性文件,重點關注和解決業務系統、綜合集成、標準規范、共享體系等,為解決“智慧”難點提供指導。

     ?。ǘ┛傮w架構
      系統總體架構可概括為“五層架構、兩大體系”,采用開放分層結構來實現。“五層架構”自下而上包括感知層、網絡層、支撐服務層、應用層以及展示層;“兩大體系”指的是信息安全保障體系與標準規范體系。
      1.感知層
      智慧城市解決方案在傳統網絡的基礎上,從原有網絡用戶終端向“下”延伸和擴展,擴大通信的對象范圍,即通信不僅僅局限于人與人之間的通信,還擴展到人與現實世界的各種物體之間的通信。這里的“物”并不是自然物品,而是要滿足一定的條件才能夠被納入智慧城市感知層的范圍。
      感知層解決的就是人類世界和物理世界的數據獲取問題,包括各類物理量、標識、音頻、視頻數據。感知層處于智慧城市體系架構的最底層,是智慧城市發展和應用的基礎,具有全面感知的核心能力。
      感知層一般包括數據采集和數據短距離傳輸兩部分,即首先通過傳感器、攝像頭等設備采集外部物理世界的數據,通過藍牙、紅外、ZigBee、工業現場總線等短距離有線或無線傳輸技術進行協同工作或者傳遞數據到網關設備。也可以只有數據的短距離傳輸這一部分,特別是在僅傳遞物品的識別碼的情況下。在實際上,感知層這兩個部分有時很難以明確區分開。
      2.網絡層
      網絡層是在現有網絡的基礎上建立起來的,它與目前主流的移動通信網、國際互聯網、企業內部網、各類專網等網絡一樣,主要承擔著數據傳輸的功能,特別是當三網融合后,有線電視網也能承擔數據傳輸的功能。
      在智慧城市體系架構中,要求網絡層能夠把感知層感知到的數據無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送,它解決的是感知層所獲得的數據在一定范圍內,尤其是遠距離的傳輸問題。
      3.支撐服務層
      支撐服務層是主要實現信息和業務的處理,建立一個基本的智慧城市物聯網應用平臺。該平臺可隔離物聯網特定聯網系統,滿足快速應用開發的需求。
      4.應用層
      應用是智慧城市發展的驅動力和目的。應用層的主要功能是把感知和傳輸來的信息進行分析和處理,做出正確的控制和決策,實現智能化的管理、應用和服務。這一層解決的是信息處理和人機界面的問題。
      5.展示層
      面向智慧城市的終端用戶提供統一的系統界面,用戶利用多種渠道(如互聯網、電話、手機短信等方式)和界面層進行交互。同時界面層提供了統一的身份認證及權限管理;對外統一提供信息查詢與下載等無償或有償服務。
      6.安全保障體系
      安全保障體系有三個要素:組織、管理和技術,安全策略則貫穿于每一個要素之中。安全策略包括各種策略、法律法規、規章制度、技術標準、管理標準等,是信息安全最核心的問題,是整個信息安全建設的依據。
      7.標準規范體系
      解決方案應嚴格遵守架構標準、應用需求標準、通信協議、標識標準、安全標準、應用標準、數據標準、信息處理標準,每類標準還可能會涉及技術標準、協議標準、接口標準、設備標準、測試標準、互通標準等現有的物聯網業務標準和規范,確保各層面功能的正常工作,保證智慧城市的高效運行。
     

     

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