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如何使我国智慧城市建设变得更“智慧”

发布时间:2013-09-05被阅次数:9210 来源:来源:国脉物联网 作者:中国经济时报

一、当前我国城市发展存在的问题

  (一)城市资源环境难以承受快速聚集的人口压力
  城镇作为人口的集聚地,其发展规模应该与资源环境承载能力相适应。当前,全国183个地级市正在规划建设“国际大都市”,其中很大一批城市都将面临人口极大扩容和过度集中的问题,将给城市交通、土地、空间资源、水资源和环境资源等方面的管理造成很大困难。与此同时,流动人口管理、户籍制度管理、人口老龄化等也正在成为城市管理和发展的新难题。
  
      (二)城市基础设施管理难以适应城市运行的需要
  由于人口过快集聚、资金需求大、建设周期长、运行效率低、技术落后等原因,城镇地上、地下基础设施的建设远远落后于城镇发展的步伐。突出表现在交通设施软硬件严重不足,交通拥堵状况严重。

  (三)城镇资源环境约束日益趋紧
  由于城镇人口极度膨胀,造成土地资源消耗过快,水资源供需矛盾突出,城市能源消耗急剧上升,城市发展日益受到土地、空间、清洁水和能源等资源短缺的约束。据统计,2012年全国有420多座城市供水不足,其中110座严重缺水,缺水总量达105亿立方米。

  (四)社会管理服务水平亟待提高
  在快速城镇化进程中,城市的管理效率和服务水平低下的问题日益凸显,住房、医疗、教育、社会保障等城市基本服务与城市居民的需求和期待存在较大差距,社会管理服务水平亟待提高。同时,随着社会管理要素日趋增多,管理难度不断增大,传统的社会管理体制、管理手段和宣传理念显得明显滞后,单靠传统手段已经难以实现科学有效的社会管理。
  
二、智慧城市的概念与特点
  (一)智慧城市的定义
  智慧城市是通过物与物、物与人、人与人的互联互通能力、全面感知能力和信息利用能力,通过物联网等信息与通信技术,实现城市内及时、互动、整合的信息感知、传递和处理,构建一个高感度的城市基础环境,实现城市高效的政府管理、便捷的民生服务、可持续的产业发展。
  智慧城市的内涵是城市环境完备智能、城市经济活跃创新、城市服务高效灵活、城市市民幸福、城市治理精准高效。
  “构建高感度的城市基础环境”,内涵是实现城市环境完备智能。城市环境完备智能是指城市的感知终端、信息网络等基础设施能够全面支撑城市公众、企业和政府间的信息沟通、服务传递和业务协同,在人才培养、资金使用、自然资源利用、环境保护等各方面造就城市巨大的创新潜力和可持续发展能力。
  “实现城市高效的政府管理”,内涵是实现城市治理高效精准。城市治理精准高效是指政府部门实现网络互联互通、信息资源按需共享、业务流程高效协同,为政府决策提供基础支撑,提升管理效率与服务效果。
  “实现便捷的民生服务”,内涵是城市服务均等灵活和城市市民幸福现代。城市服务均等灵活是指在关系民计民生的医疗、教育、交通、水电气服务等领域,充分利用信息与通信技术手段,为所有市民都能够提供高质便捷的公共服务。城市市民幸福现代是指市民具备应用信息与通信技术的意识与能力,应用网络与电脑、手机各类终端设备,熟练获取各类社会服务,提升生活质量,实现城市和谐、市民幸福。
  “实现可持续的产业发展”,内涵是城市经济活跃创新。城市经济活跃创新是指以物联网为核心的信息产业具有强大的创新发展能力,经济主体通过信息通信技术应用创新产业结构、生产方式与管理模式,使竞争力与活跃性突出。
  研究表明,智慧城市的核心思想是把智慧城市作为一个城市的整体发展战略,不仅是物联网在公共基础设施方面的应用,而是把智慧城市定位为信息化向更高阶段发展的表现,作为经济转型、产业升级、城市提升的新引擎,达到提升管理水平、促进经济发展方式转变、提高城市宜居质量的目的,体现更高的发展理念和创新精神。

  (二)智慧城市的特点
  1.智慧城市是城市信息化发展的高级阶段
  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术、物联网、云计算、系统集成等信息技术的基础上,统筹整合各类城市信息系统,对城市中的信息系统进行综合集成与协同应用。它强调的是以新一代信息技术为基础,信息应用系统的大综合、大集成,并为决策者提供决策方案。
  2.智慧城市是新一代信息技术创新应用的结果
  进入21世纪,信息技术加速创新应用,尤其新一代信息技术更是突飞猛进,为智慧城市建设奠定技术基础。首先,物联网解决了信息自动采集、获取和传输的障碍,是智慧城市建设最重要的基础;其次,云计算解决了信息高效处理的问题,提供了信息技术应用快速推广的一种新型商业模式;再次,以第四代移动通信相关无线技术和信号处理技术为代表的移动通信技术的突破进展,为移动宽带的应用提供了技术支撑,优质、高速和泛在的3G服务为智慧城市提供了广阔空间,大大拓展了智慧城市建设的地理空间,解决了信息高速传输的问题;最后,系统集成技术能有效集成计算机软件、硬件、操作系统、数据库、网络通讯及业务应用系统,为智慧城市建设的大综合、大集成提供了可能。
  3.智慧城市的核心是数据的大集中、信息系统的大综合和大集成
  从三个层面理解,一是智慧城市应建立在数据的大集中基础上;二是需要信息系统在各行业内实现大综合与大集成;三是智慧城市需要整个城市各部件跨领域及跨部门的互联互通。
  
三、智慧城市建设的主要内容
  智慧城市的重点内容包括:夯实智慧基础设施、实施智慧运行、开展智慧服务、发展智慧产业。要实现智慧城市就必须构建新一代信息基础设施,加快城市基础设施智能化转型,并对城市中目前所有的信息系统进行综合集成与整合应用,综合利用信息、知识、经验等资源和智能技术,使城市管理精确高效、城市服务及时便捷、城市运行安全可靠、城市经济智能绿色、城市生活安全舒适。

  (一)夯实智慧基础设施
  通过建设高速宽带泛在的新一代信息基础设施,同时推进智能交通、智能管网等城市基础设施建设,形成高度一体化、智能化的新型城市基础设施。积极推进“三网融合”,鼓励各方加强合作,共同发展。积极与市政管理等部门沟通,利用物联网等信息技术,实现对城市井盖路灯、地下管线、景点景观、建筑设施等城市部件的信息采集和运行监测。

  (二)实施智慧运行
  通过加强物联网、云计算、视频监控等技术手段在城市运行中的应用,实现智慧城市运行监测和智能安保应急,提高政府精准管理能力,使城市运行更加安全高效。建立智能信号控制系统,在街道路口安装传感网络,自动监测车流量和车速,实现交通信号灯根据车流状况自动优化调整,提高道路交通的自适应能力。利用物联网、新一代移动通信等信息技术,加强对食品药品、重大危险源、危险化学品的全过程动态监控。

  (三)开展智慧服务
  通过实施智慧医疗、智慧教育、智能金融、智能社区、智能家庭等一系列智慧应用,使城市服务更加及时便捷,有效提高市民的满意度,真正将城市发展的成果惠及大众。
  智慧服务是智慧城市的普惠基石。一要整合政务资源,促进业务协同,提供优质的智慧政务服务;二要超前部署教育信息网络,促进优质教育资源的普及共享;三要打通分散独立的各类社保系统,提高为民服务效率;四要以新一代信息技术为驱动,实现医疗管理与服务的全程智能;五要智慧化管理社区多种元素,为社区居民提供全方位的服务。
  (四)发展智慧产业
  基于重点领域的智慧应用体系,全面推进物联网、云计算等信息技术在自主创新、产业发展、公共服务、社会管理、资源配置等方面的广泛应用是国内主要城市建设“智慧城市”的长期目标。具体包括建设数据完备、高度共享的公共基础数据共享服务体系,对城市进行全面的自动化、智能化管理的城市运行体系,具有智能分析识别功能的公共安全体系,全流程全覆盖的社会管理体系,教育、卫生等公共服务均衡化发展的社会公共服务体系,以电子商务、数字内容等为重点的战略性新兴产业体系,信息资源、业务流程、服务及人员高度协同的电子政务体系等。

  智慧城市建设是一项系统性和长期性工程,重点工作还有:消除部门间、行业间、地区间的数字鸿沟,制定长期发展战略,建立强有力的领导机制,正确评估安全风险等,通过基础设施智能化、城市运行感知化、城市管理网格化、社会服务精细化和高端产业融合化等路径逐步全面推进智慧城市的建设。
  
四、顶层设计思路
  (一)顶层设计的涵义
  顶层设计,就是框架设计,是系统总体框架,是规划层面和技术层面之间衔接的问题。这里的“顶层”,是指逻辑的“顶层”,而不是指处于“顶层”的设计对象。智慧城市顶层设计不同于通常意义上的信息化发展战略或信息化发展规划,其概念区别如下:发展战略(规划)是全面的、长远的发展计划,是对未来整体性、宏观性的设计方案。发展战略(规划)重点关注未来一段时间内需要达到的目标、执行的任务,以及目标实现后的图景。顶层设计是在发展战略( 规划)的宏观指导下,为了落实规划而进行的较为详细的设计。顶层设计重点关注未来一段时间内执行的任务、任务之间的逻辑关系,以及任务一定细节的描述。
  顶层设计和发展战略(规划)既有联系又有区别:顶层设计和发展战略(规划)都是实施任务的指导性文件,在技术上具有宏观性。但是,两者重点不同,发展战略(规划)重点在于设定宏观目标、任务,顶层设计重点在于实现目标,描述和解决目标之间的关系(如信息系统信息共享和业务系统、系统综合集成等);层级不同,发展战略(规划)层级略高于顶层设计,发展战略(规划)属于宏观指导性文件,顶层设计属于中观指导性文件;粒度不同,发展战略(规划)更概括一些,顶层设计更具体一些;可操作性不同,顶层设计的可操作性比发展战略(规划)的可操作性强。
  基于以上分析,智慧城市发展战略(规划)是旨在为智慧城市建设提供指导的宏观性文件,重点关注建设目标和任务;智慧城市顶层设计是在智慧城市发展战略(规划)指导下,旨在为智慧城市建设实施提供指导的中观性文件,重点关注和解决业务系统、综合集成、标准规范、共享体系等,为解决“智慧”难点提供指导。

  (二)总体架构
  系统总体架构可概括为“五层架构、两大体系”,采用开放分层结构来实现。“五层架构”自下而上包括感知层、网络层、支撑服务层、应用层以及展示层;“两大体系”指的是信息安全保障体系与标准规范体系。
  1.感知层
  智慧城市解决方案在传统网络的基础上,从原有网络用户终端向“下”延伸和扩展,扩大通信的对象范围,即通信不仅仅局限于人与人之间的通信,还扩展到人与现实世界的各种物体之间的通信。这里的“物”并不是自然物品,而是要满足一定的条件才能够被纳入智慧城市感知层的范围。
  感知层解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题,包括各类物理量、标识、音频、视频数据。感知层处于智慧城市体系架构的最底层,是智慧城市发展和应用的基础,具有全面感知的核心能力。
  感知层一般包括数据采集和数据短距离传输两部分,即首先通过传感器、摄像头等设备采集外部物理世界的数据,通过蓝牙、红外、ZigBee、工业现场总线等短距离有线或无线传输技术进行协同工作或者传递数据到网关设备。也可以只有数据的短距离传输这一部分,特别是在仅传递物品的识别码的情况下。在实际上,感知层这两个部分有时很难以明确区分开。
  2.网络层
  网络层是在现有网络的基础上建立起来的,它与目前主流的移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网等网络一样,主要承担着数据传输的功能,特别是当三网融合后,有线电视网也能承担数据传输的功能。
  在智慧城市体系架构中,要求网络层能够把感知层感知到的数据无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,它解决的是感知层所获得的数据在一定范围内,尤其是远距离的传输问题。
  3.支撑服务层
  支撑服务层是主要实现信息和业务的处理,建立一个基本的智慧城市物联网应用平台。该平台可隔离物联网特定联网系统,满足快速应用开发的需求。
  4.应用层
  应用是智慧城市发展的驱动力和目的。应用层的主要功能是把感知和传输来的信息进行分析和处理,做出正确的控制和决策,实现智能化的管理、应用和服务。这一层解决的是信息处理和人机界面的问题。
  5.展示层
  面向智慧城市的终端用户提供统一的系统界面,用户利用多种渠道(如互联网、电话、手机短信等方式)和界面层进行交互。同时界面层提供了统一的身份认证及权限管理;对外统一提供信息查询与下载等无偿或有偿服务。
  6.安全保障体系
  安全保障体系有三个要素:组织、管理和技术,安全策略则贯穿于每一个要素之中。安全策略包括各种策略、法律法规、规章制度、技术标准、管理标准等,是信息安全最核心的问题,是整个信息安全建设的依据。
  7.标准规范体系
  解决方案应严格遵守架构标准、应用需求标准、通信协议、标识标准、安全标准、应用标准、数据标准、信息处理标准,每类标准还可能会涉及技术标准、协议标准、接口标准、设备标准、测试标准、互通标准等现有的物联网业务标准和规范,确保各层面功能的正常工作,保证智慧城市的高效运行。
 

 

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