智慧城市白皮书

智慧城市白皮书

2020-08-06 17:00:26  浏览次数:695

转自“智慧城市行业动态”

前 言

智慧城市的发展将促进生产方式的转变,同时也有利于解决城市化发展中的一系列“城市病”问题。智慧城市建设将有利于提高政府公共服务水平,改善居民生活。智慧城市的建设离不开物联网、云计算、下一代互联网技术等新兴信息技术,它们也正以其独有的渗透性、冲击性、倍增性和创新性席卷全球,推动着以智能、绿色和可持续为特征的新一轮科技革命和产业革命的来临。

智慧城市建设方兴未艾,迄今为止,北京、上海、宁波、无锡、深圳、武汉、佛山等国内城市已纷纷启动“智慧城市”战略,相关规划、项目和活动渐次推出。

为进一步增进公众对智慧城市的了解,帮助进行智慧城市规划的城市或部门明确未来智慧城市的建设内容及发展方向,为后继城市的智慧城市建设提供参考,本白皮书对智慧城市的背景、智慧城市的定义、智慧城市的体系架构、智慧城市的建设内容以及智慧城市的评价等,进行简要介绍。


一、智慧城市的背景

城市,是人类走向成熟和文明的标志;城市,是人类文明精华的汇聚之地。当前我国城市的发展面临诸多问题,智慧城市将使城市的发展达到一个更高的水平,使我国的经济发展更科学,使政府的管理更高效,使人们的生活更美好,极大促进城市和社会的和谐发展。

(一)我国城市发展现状

1.我国城市发展现状

改革开放以来,我国城市化持续快速发展,城市已经成为国民经济社会发展的核心载体。我国城市化发展取得了巨大成绩。

城市化水平持续快速提高,城市体系不断完善

城市化进程在迅速的发展,城市化的水平大幅度提高。城市化率由1978 年的17.9%,到2011 年50%,这个速度高于同期世界城市化水平速度。由于这样快速的推进,使得我国的城市化水平与世界城市化水平的差距在迅速地缩小,实现人口以农业为主向城市为主的历史性的转变。城市数量大幅度增加,并且初步形成若干规模较大、联系较紧密、功能互助较强的城市群。从世界范围来看,和其他的发展中国家相比,我国城市建设成效比较明显,城市现代化水平提高很快,城市接纳人口的能力也在不断地提高。

居民在城市化过程中普遍受益,生活水平显著提高

伴随着中国工业化和改革开放而快速推进的中国城市化是世界城市化史上受益人口最多的城市化进程。居民收入水平明显增长,居民生活水平、生活环境、居住条件等发生根本性的改变。覆盖城乡的就业和社会保障体系不断完善。

市政公用设施服务能力和供给能力增强

随着城市化发展,城市功能日趋完善,承载能力逐步提高。全国城市人均生活用水量从1978 年的38 升提高到2011 年178 升,用水普及率从42%上升到95%,城市燃气普及率89.55%,污水处理率70.16%,生活垃圾无害化处理率66.76%,城市建成区绿化覆盖率37.37%,人均公园绿地面积9.71 平方米,每万人拥有公共交通车辆11.13 标台,人均道路面积12.21 平方米。全国共230 多个城市设置了公交优先车道或专用车道,搭公交、坐地铁,逐渐成为大多数城市居民出行的优先选择。

信息技术在城市建设中得到广泛应用

随着信息技术的高速发展,国家也相继出台了一系列信息化相关政策,实施了系列“金字工程”、“电子政务”、“电子商务”等重大信息化工程,大大推进了包括城市信息化在内的国家信息化进程。同时以信息技术、地球观测与导航技术为核心的数字城市技术得到迅速发展,并获得了广泛的应用。当前,我国数字城市继续向广度和深度推进,数字城市建设更加务实和理性化,数字城市的作用和效益正在逐步显现。

2.我国城市现存问题

我国在城市化的历程中取得了巨大的成就。但是,任何事物都具有两面性,我国的城市化历程在取得一系列成绩的同时,也出现了许多困境。随着城市人口不断增长,城市规模不断扩大,交通拥堵、产业结构不合理、环境污染、食品安全、“信息孤岛”等城市问题也进一步凸显。

城市人口剧增

我国现在每年有1500 万人口进入城市,到2025 年我国将会有近三分之二的人口居住在城市,中国已经进入到了一个城市社会。2011 年是中国城市化发展史上具有里程碑意义的一年,城市人口占总人口的比重首次超过50%,是世界上城市人口最多的国家。这标志着中国发展进入了一个新的成长阶段,城市化成为继工业化之后推动经济社会发展的新引擎。

交通拥堵

中国汽车工业协会最新统计数据显示,截至2011 年8 月底,我国汽车保有量突破1 亿辆,汽车保有量水平已经仅次于美国(2 亿多辆)。未来中国的汽车会越来越多,而且似乎势不可挡,到2030年,中国千人汽车保有量将达到800 辆。

我国正在不停地修路,可还是赶不上汽车增加的速度,以北京市为例,每年用于道路建设的资金达20 亿元以上,占城市基本建设的11%-15%,大大高于国外通常的5%的比例,市区道路面积平均每年递增4%,但机动车的平均年增长率却高达15%。汽车越来越多,使很多城市市中心经常堵车。城市道路不足和城市交通管理落后造成大城市交通拥挤,这是我国大城市的通病,对城市居民的汽车消费也形成极大的制约。

产业能耗偏高

我国的产业发展模式尚未根本改变,物耗高、能耗高、污染高的“三高”问题依然突出,从每万美元GDP 耗能指标上看,西方七国基本上在1.1-1.3 吨油当量左右,而我国则高达7.18 吨油当量。如此高的能耗水平,一方面归因于我国产业结构“偏重”,另一方面则要归因于我国单位产品的能耗水平过高。

同时,我国石油、天然气的人均储量不足世界人均水平的10%,水的人均储量仅为世界平均水平的1/4。资源的相对匮乏使得我国的产业结构显得更不合理。

环境污染严重

我国的产业发展模式尚未摆脱先污染后治理的老路,已经存在相当程度的环境透支。大量使用化学物质的现代农业和重化工业的快速发展成为当前环境污染问题的主要源头,对原本就十分脆弱的生态环境造成了巨大压力。另一方面,汽车对环境的破坏也很明显。

城市的生活垃圾是城市环境污染的一个重要源头。我国的垃圾处理有85%是以填埋方式处理,雨水使重金属和细菌渗到地下水和土壤中,腐烂的垃圾释放出甲烷和二氧化碳,再次造成城市的空气污染。

城市的噪音问题也是环境污染的一个重要方面,包括交通噪音、建筑噪音、动物噪音、人为噪音等。

食品监管不力

目前我国食品安全状况并不容乐观:农药、兽药的大量使用;食品添加剂超量、超范围使用;各种工业、环境污染物的存在;有害元素、微生物和各种病原体的污染;有害生物和疫病多次发现;生物技术和食品新技术、新工艺的应用带来的负面效应;周边国家疫情的频繁发生;国内外人口流动的增加,新疾病的出现和原已消灭的重大疫病的死灰复燃。

同时,政府对“食品安全”经费投入不足,监管工作要做到位比较难。近年来,我国在流通领域食品安全监管方面投入经费少,一些检测设备老化,未能及时更新,另外还缺少一些必备的检测设备;抽检经费严重不足,难以及时检验食品质量的真伪,检查中经常出现一些无法认定的质量问题,大大制约了食品安全监管工作的开展。

“信息孤岛”问题突出

城市管理者在过去的十年中,推进了一系列的信息化举措,比如电子政务、办公信息化等技术化管理手段,但在这一过程中,由于主要是纵向推进,缺乏横向的整合,导致城市信息化在为公众服务上效果并不明显。大多数应用系统之间没有统一的技术和数据标准,数据不能自动传递,缺乏有效的关联和共享,从而形成一个个彼此隔离的信息孤岛。

信息孤岛的存在导致信息的多口采集、重复输入以及多头使用和维护,信息更新的同步性差,从而影响了数据的一致性和正确性,并使信息资源拆乱分散和大量冗余,信息使用和管理效率低下,且失去了统一的、准确的依据。孤立的信息系统无法有效地提供跨部门、跨系统的综合性信息,各类数据不能形成有价值的信息,局部的信息不能提升为管理知识,以致对政府的决策支持只能流于空谈。

(二)智慧城市发展的国际背景

信息技术的高速发展带来了全球普遍的信息化浪潮,未来越来越需要依赖信息技术而推动智慧城市发展,世界各国和政府组织都不约而同地提出了依赖互联网和信息技术来改变城市未来发展蓝图的计划。现在全球大概有200 多个“智慧城市”的项目正在实施中。现在发达国家地区也是在产业转型和社会发展当中,认识到了“智慧城市”的前瞻性、超前性,相继提出了“智慧城市”的战略举措。目前,美国、欧盟、亚洲等地区的某些国家均已启动了智慧城市相关的项目和技术研究,在一些试点工程取得了较好的效果。

美国

2008年IBM公司提出了“智慧地球”战略,美国政府积极回应并将它写进创新战略。2009年9月爱荷华州迪比克市与IBM 共同宣布,将建美国第一个“智慧地球”城市。2009年4月,美国正式公布了72亿美元的国家宽带网络发展计划。2010年3月美国联邦通信委员会(FCC)正式对外公布了未来10年美国的高速宽带发展计划,将目前的宽带网速度提高25倍,到2020年以前,让1亿户美国家庭互联网传输的平均速度从现在的每秒4兆提高到每秒100兆。

欧盟

欧盟中的很多国家在智慧城市建设方面处在世界前列,比如卢森堡、荷兰、瑞典等国家。并在2007年提出了智慧城市的一套评价标准。2010年3月,欧盟委员会出台《2020欧盟战略》,其中“欧洲数字议程”政策是《2020欧盟战略》中提出的七大旗舰计划之一,欧盟通过第七研究框架计划对未来互联网、云计算、物联网等关键领域进行重点支持,攻克技术难关,并制定了《物联网战略研究路线图》。国际智慧城市组织ICF(Intelligent Community Forum)等相关机构相继成立,并开展“全球智慧城市奖”评选活动。2010年9月欧盟又启动了“欧洲网络基础设施项目(EGI)”。德国制定了“e-欧洲宽带战略i2010”,其目标一是所有家庭在2020年实现宽带接入,二是在2014年75%以上家庭宽带达到50Mbps。哥本哈根市政府提出了一个雄心勃勃的气候变化应对计划,这个计划包括50项措施,分两个阶段实施,第一阶段到2015年完成,目标是到2015年把该市的二氧化碳排放在2005年的基础上减少20%,第二阶段是到2025年使哥本哈根的二氧化碳排放量降低到零。

亚太地区

日本在Future Design Center 中提出“Smart City”计划。2009年,为应对全球经济衰退,日本政府紧急出台“数字日本创新计划”,力图促进绿色、智能等新兴产业发展。韩国是全球宽带发展最好的国家之一。资料显示,韩国家庭宽带普及率为93%,平均速率49.5Mbps。2009年5月,韩国发布了“绿色IT国家战略”,斥资4.2万亿韩元用于宽带提速,该战略计划构建比韩国目前宽带速度快10 倍的“千兆互联网”。新加坡提出“智慧国2015 计划”,该计划是新加坡于2006 年推出的一个为期十年的信息通信产业发展蓝图。它通过对基础设施、产业发展与人才培养、及利用信息通信产业进行经济部门转型等多方面的战略规划,意在达成新加坡成为一个由信息通信所驱动的智慧国家与全球都市的未来愿景。该计划同时也描绘了信息通信将如何改变人们生活、工作、学习与交流的方式。

(三)我国智慧城市的建设现状

2010 年11月2日,备受业界关注的“2010 中国智慧城市论坛大会”在武汉召开,是中国智慧城市发展史上的标志性事件。本次论坛以“发展更科学,管理更高效,社会更和谐,生活更美好”为主题,来自国内的专家、学者和企业家们,就国内外智慧城市发展的最新动态;我国发展智慧城市的机遇和战略选择;信息通信技术、地球观测与导航、现代服务技术与集成在智慧城市中的应用;智慧城市规划与评价体系、技术标准研究等等发表了专题演讲,武汉市领导也专题介绍了武汉发展智慧城市的有关情况。迄今为止,北京、上海、天津、重庆、广州、武汉、成都、深圳、宁波、无锡、佛山等国内城市已纷纷启动“智慧城市”战略,相关规划、项目和活动渐次推出。

北京

北京2010 年发布“智能北京行动纲要”,其中包含60 多个项目,包括智能交通、电子病历、远程医疗、智能家庭、电子商务等。到2012 年底,北京将实现互联网家庭入户频宽超20 兆;2015年,无线宽带将覆盖北京城乡,并将建成覆盖全北京市的统一物联基础网络。届时,北京在信息化领域将达到世界城市领先水准。

上海

上海公布的“十二五”规划建议中把信息化提升到新的高度,提出“大力实施信息化领先发展和带动战略”,加快建设以数字化、网络化、智能化为主要特征的“智慧城市”。“十二五”期间,上海将初步形成建设“智慧城市”的基本框架,明确4个主要的关注点:一是关注信息基础设施能级提升。二是关注信息技术的广泛应用。三是关注信息技术创新和产业化。四是关注信息化的发展环境。

天津

“智慧城市”建设将以人为本、技术带动。到2015年,天津市将基本实现城市出口带宽1.5T以上,光纤入户覆盖率达到90%以上,无线宽带覆盖率达到100%;2020年城市出口带宽在2015年的基础上翻一番,光纤入户率达到98%以上。全面创新网格化管理模式,加强城市空间要素可视化管理。全面推进医疗保健智能化、教育培训智能化、科技创新服务智能化、智能家庭和智能社区建设;到2020年,“智慧天津”基本建成,届时天津将成为智慧基础设施完善、智慧应用水平显著提升、智慧产业领先、具有现代化、智能化的北方经济中心和国际港口城市。

重庆

重庆提出了建设“宜居重庆”、“畅通重庆”、“森林重庆”、“平安重庆”和“健康重庆”的重大战略部署,“五个重庆”建设总计划投资约1.2 万亿元,其中宜居重庆8000 亿元,畅通重庆3000 亿元,森林重庆500 亿元,健康重庆350 亿元,平安重庆150 亿元。“五个重庆”建设都是为改善重庆人民的生活质量和工作环境,虽各有侧重,但都体现了“以人为本”这一科学发展观的核心理念。“森林重庆”侧重环境,“畅通重庆”侧重效率,“宜居

重庆”侧重舒适,“平安重庆”注重百姓的人身和财产安全,而“健康重庆”就是讲人本身。

广州

广州智慧城市发展思路是“一个中心”,“三个坚持”。“一个中心”就是以建立国家中心城市为中心;“三个坚持”是坚持继续创新和需求驱动相结合,构建物联网应用体系,推进智慧城市建设;坚持重点突破与长远谋划相结合,构建物联网产业体系,培养新的增长点;坚持政产学研用相结合,构建物联网创新体系,提升核心竞争力。广州智慧城市发展的总体框架是建成一批示范应用,创造一个发展环境,完善一批基础设施,形成一批技术成果,打造

一批产业集群。

武汉

武汉将用10 年打造“智慧城市”。其中在2010 年到2011 年,为建设第一阶段。武汉将着力于“智慧城市”相关的规划与方案制订、标准研究、关键技术,并确定典型应用示范。第二阶段从2012年到2015 年,工作将进入重点项目建设试点示范期。此阶段,将以光谷未来科技城为试验区,全面实践“智慧城市”各项建设。第三阶段从2016 到2020 年,将是武汉打造“智慧城市”的推广应用期。“智慧城市”将从未来科技城,推广到东湖开发区、武汉城区。届时“智慧城市”雏形初显,武汉将成为中部“智慧之都”。

成都

成都智慧城市建设内容主要包含“智慧政务”、“智慧产业”、“智慧民生”三大工程,并率先在“天府新区”打造具有四川特色的“智慧城市”样板。一个高效运转的政府、一个可持续发展的产业环境、一个便捷的民生环境,正是“智慧城市”需要解决的问题。成都市建设智慧城市正是围绕着这三点展开。

深圳

“智慧深圳的愿景”是建设“人文深圳,创新深圳,绿色深圳”,并以此作为建设国家创新型城市的突破口。智慧深圳的总体目标是建设“智慧产业生态系统”和“智慧城市生态系统”等两大智慧生态系统。“智慧深圳”将充分利用信息技术,分析整合城市运行的关键信息,对各方需求作出智能响应,形成新的生活、产业发展、社会管理模式,构建面向未来全新的城市形态。打造以无线城市为载体的“智慧深圳”,将是深圳未来继续保持发展优势和核

心竞争力的有力保障。

宁波

宁波智慧城市建设将在经济、社会、文化、政治和生态文明等五个方面全面开展,通过十年的努力,宁波将建设成为具有现代化国际港口城市特色的智慧城市、中国领先的智慧应用城市、先进的智慧产业基地和具备领先的智慧基础设施的城市,力争到2020 年,宁波跻身于国际智慧城市的行列。杭州湾新区作为宁波市建设智慧城市的试验区和先行区,科学谋划,先行先试,提出了 “智慧新城、生态家园”的目标定位,积极推进新区智慧新城规划和建设工作。

无锡

物联网在无锡的广泛深入运用正是无锡打造“智慧城市发展”的具体实践。在未来五到十年无锡要提升区域性中心城市国际化水平,要走新型城市化道路,要在城市发展科技内涵取得革命性突破。打造好“智慧城市发展”这个软件,充分利用建设好国家传感网创新示范区的难得机遇,巩固、提升和扩大无锡在物联网技术研发应用方面的先发优势,抢先进入全国和世界“感知城市”发展的第一方阵。

佛山

佛山提出了《“四化融合智慧佛山” 发展规划纲要(2010—2015)》到2015 年,佛山要建设成战略性新兴产业聚集区,“四化融合”先行地,宜商宜居的美好家园。《纲要》提出了三大任务:信息化带动工业化,提升产业综合竞争力;信息化提升城市化,增强城市发展竞争力;信息化加快国际化,提升经济发展国际竞争力。《纲要》设计了“四化融合智慧佛山”建设“十大重点工程”,通过实在项目实现“智慧佛山”的既定目标,让市民切实感受到城市发展。

(四)建设智慧城市是我国提高国家竞争力战略选择

建设智慧城市推进解决城市发展面临的问题

城市发展日益受到土地、空间、能源和清洁水等资源短缺的约束,城市人口膨胀、环境保护等问题面临的压力也越来越大。这些问题使用传统的技术和管理方法已经难以有效解决,而目前发达国家正在研究如何创新性地使用新一代信息技术、知识和智能技术手段来重新审视城市的本质、城市发展目标的定位、城市功能的培育、城市结构的调整、城市形象与特色等一系列现代城市发展中的关键问题,特别是通过智慧传感和城市智能决策平台改善节能、环

保、水资源短缺等问题。“智慧城市”课题正是基于这个背景提出,其必要性和紧迫性十分明显。

建设智慧城市促进产业升级和结构调整

城市必须拥有一批在未来具有核心竞争力的产业,才能具有经济的可持续性和发展潜力。但我国目前大部分城市的支柱产业都是资源密集和劳动密集型产业,缺乏核心技术和优势品牌。随着劳动力成本的不断增加,我国必将逐步丧失竞争优势,资本将会向劳动力更廉价的国家转移,这种动向已经在沿海地区表现出来。其实我国城市是拥有非常丰富的人力资本和物质资源的,这也是跨国公司在我国大量兴办研究院的原因。只是由于国内各企业和高校各自为政,城市和城市之间没有形成协同创新机制和平台,因此整体创新能力较弱。智慧城市则可以通过技术手段的引入,以行业为单位建立虚拟和实体的创新协同机制(如智慧物流、智慧环保、智慧银行和智慧医院等),整合不同行业之间的协同机制(如智慧交通和智慧城管等),提升城市内部和城市之间的创新能力,推动产业升级和结构调整。

建设智慧城市促进社会和谐

我国的城市发展是随着近几十年工业化步伐的加快而实现的,工业化在给我国人民带来更多物质财富的同时也彻底改变了人们的生活方式。最突出的表现就是生活的社会化、国际化,通过社会分工和网络化来为居民提供各种服务。但这就带来了食品药品安全、家政服务质量、人身安全和社区安全等问题,尤其是食品安全问题已经越来越突出。只有解决了这些关系民生的基本生活保障问题(如放心食品和药品),城市的发展才可能和谐。但随着城市规模日益扩大、流动人口增加和物流系统越来越复杂,传统的由质检部门和居委会进行管理的方式已经难以胜任。城市必须利用新一代信息技术建立实时更新的控制和协调系统,实现智慧化管理才能与日益复杂的城市实体系统协调一致,达到现代人宜居的目标(如智慧社区等)。国外先进经验表明,城市的高宜居性,是稳住和吸引高智能人才的重要条件之一。

经济发展带来了我国经济的一体化和全球化,也带来了恶性传染病爆发、恶性犯罪事件的增加、国际恐怖主义的威胁等问题。为了防范和解决这类问题,智慧城市的引入可以在第一时间快速感知这些突发性事件,通过其智能化的调控能力和行为意识加快(由市长或由城市智能决策平台)判断和决策的准确性、有效性与及时性,实现不同行业和区域的协同和应对能力。同时也可以通过其“学习”能力,不断提高处理应急事件和突发性事件的水平,使应急预案程序化、智能化。

建设智慧城市有助提高国家综合竞争力

智慧城市建设是促进新一代信息技术成长的一个重要发展契机,将会带动一大批具有广阔市场前景、资源消耗低、产业带动大、就业机会多、综合效益好的产业发展。把这一主题列为培育和发展国家战略性新兴产业的研究范畴,将会使国家和民众都受益,堪称“一把钥匙开多把锁”。对于宏观经济而言,将促进产业链升级和提高获利能力,催生出智慧社区、智慧家庭、智慧交通、智慧物流、智慧医疗、智慧银行、智慧电网、智慧政府、智慧学校、智

慧农业、智慧环保、智慧建筑等对国民经济和社会发展具有直接拉动作用的、可持续发展的新兴产业。在后金融危机时代,对于扩大内需、拉动出口增长堪称是一匹黑马。据有关专家预测,相关产业可带动至少1 万亿的消费,为我国GDP 带来新的增长点。


二、科学认识智慧城市

智慧城市是以信息和通信技术为支撑,通过透明、充分的信息获取,广泛、安全的信息传递,有效、科学的信息利用,提高城市运行和管理效率,改善城市公共服务水平,形成低碳城市生态圈,构建城市发展的新形态。

(一)智慧城市的定义

智慧城市的概念很宽泛,对此有很多理解。它包含政治、经济、文化与技术等方面的内容。

中国是一个全球最大的发展中国家,近二十年内“发展、管理、社会、生活”仍然是中国城市化的主题。结合我国国情,我们把智慧城市定义为:以“发展更科学,管理更高效,生活更美好”为目标,以信息技术和通信技术为支撑,通过透明、充分的信息获取,广泛、安全的信息传递,有效、科学的信息处理,提高城市运行和管理效率,改善城市公共服务水平,形成低碳城市生态圈,而构建的新形态城市。

(二)对于智慧城市的理解

1. 智慧城市与信息化的关系

城市的信息化是智慧城市的基础,智慧城市是信息化的提升和升华

城市信息化是指在城市管理、经济和社会生活各个方面应用信息技术,深入开发和广泛利用信息资源,加速实现城市现代化的进程。

智慧城市是指把城市中分散的、各自为政的信息化系统、物联网系统整合起来,提升为一个具有较好协同能力和调控能力的有机整体,这是以前所没有的,是传统意义上的城市信息化的升华和飞跃,并被赋予了新的内涵。

2. 智慧城市与数字城市的关系

智慧城市和数字城市本质上都是信息社会条件下现代城市发展的高级形态数字城市和智慧城市的概念都是基于现代信息技术的快速发展和普及应用,从数字化和智能化两个不同的角度提出来的,都是信息社会条件下现代城市发展的前进方向和高级形态。两者有重叠和相近的体系结构,都是把信息技术应用在城市管理、运行和服务中,两者的根本宗旨相同,都是旨在提高现代城市的管理、运行和服务水平。

智慧城市的前提必然是数字化,数字城市的核心宗旨是智能化

城市数字化是城市智能化的必要条件开展智慧城市建设的基础和前提必然是实现城市的数字化。智能化是基于数字化条件,综合应用物联网、感知网、云计算等集感知、获取、传输、处理于一体的信息技术和应用系统,提升城市发展规划、公共设施、公共服务、新兴业态的智能化水平。

智慧城市建设必须要充分利用和整合数字城市建设的成果,着力推进数据融合智慧城市建设不是空中楼阁,也不是另起炉灶,必须基于现有数字城市建设的信息化成果,充分利用和整合已有的各级各类城市信息资源,大力推进数据融合。在一定意义上讲,智慧城市建设成败的关键不是大量开工建设新的信息化应用系统,而是如何有效推进城市范围内数据的融合,通过数据融合真正实现信息与智慧决策的融合,从根本上促进实现政府部门的协同共享、行业的互动协调、城市的精细化运行管理、人与自然的和谐相处。因此,围绕城市运行数据的采集、加工、提炼、分析、应用等开展的融合工作将是智慧城市建设的核心和关键环节。

3. 智慧城市与物联网的关系

物联网是智慧城市的重要基础设施物联网是指通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在链接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

从物联网的定义可看出,物联网强调的是“物”和“网”,是智慧城市的重要基础设施。其中的“物”强调物理世界中的每一个物件都要能被感知,要求都有地址,都可以被通信,都可以被控制。而这些“物”要泛在的互联成“网”。这里的网是泛在的,包含传感网、电信网、互联网以及各种专网等。

智慧城市强调 “智慧”和“创新”从技术角度讲,智慧城市更强调的是在物联网这些基础设施上的“协同运作、全面整合、激励创新,并且具有一定的自我学习、自我成长和自我创新能力”。另外,智慧城市不仅仅涉及到技术层面的东西,其中还包括政治、管理、文化方面的东西,更强调为民服务的思想。通过智慧城市建设一个和谐、美好的城市生活环境,使整个城市像一个有智慧的人那样,具有较为完善的感知、认知、学习、成长、创新、决策、调控能力和行为意识,使绝大多数市民都能享受到智慧城市的服务和应用。

4. 智慧城市与云计算的关系

智慧城市推动云计算落地

云计算是一种基于网络的支持异构设施和资源流转的服务供给模型,它提供给客户可自治的服务。云计算支持异构的基础资源和异构的多任务体系,可以实现资源的按需分配、按量计费,达到按需索取的目标,最终促进资源规模化,促使分工的专业化,有利于降低单位资源成本,促进网络业务创新。

智慧城市是以多应用、多行业、复杂系统组成的综合体。多个应用系统之间存在信息共享、交互的需求。各不同的应用系统需要共同抽取数据综合计算和呈现综合结果。如此众多繁复的系统需要多个强大的信息处理中心进行各种信息的处理。要从根本上支撑庞大系统的安全运行,需要考虑基于云计算的网络架构,建设智慧城市云计算数据中心。在满足上述需求的同时云计算数据中心具备传统数据中心、单应用系统建设无法比拟的优势:随需应变的动态伸缩能力以及极高的性能投资比。因此说智慧城市的建设推动了云计算落地。

云计算给城市插上“智慧”的翅膀

反过来说,云计算给城市插上“智慧”的翅膀。依托云计算、物联网等新兴技术,以信息技术高度集成、信息资源综合应用为主要手段,加快推进城市信息化,是建设智慧城市的基础。政府是云计算建设的主要推动力,因为政府积累的大量数据,能强有力推动云计算落地。行业云是当今市场的热点,能实现行业数据的“活化”,推动公共服务。移动终端设备和云计算的发展给智慧城市建设带来新的动力。下一代人工智能技术与网络、数据中心结合在一起,将发展出新的智能化方式,人们在“智慧城市”的“智慧生活”将更加丰富多彩。

(三)智慧城市的愿景

智慧城市的愿景是使城市“发展更科学,管理更高效,生活更美好”。

发展更科学

智慧城市建设的首要目标就是要调整城市产业结构、转变城市发展方式,并以此作为带动城市经济发展的主要抓手。通过智慧城市建设,大力发展新一代信息产业,降低产业能耗,使城市的产业结构更加合理,发展更加持续。

管理更高效

城市畅通高效的运行,必须依靠可感知、可控制、高智能的管理手段。通过物联网、空间地理等技术,对湖泊、森林、大气等自然环境,道路、地面设施、地下管网等城市基础设施,汽车、食品、药品等流动的物品进行实时的管理控制,对本地人口、常驻人口、流动人口等进行实时的管理和服务,以实现智慧的交通、智慧的环保、智慧的应急、智慧的基础设施、智慧的食品药品监管、智慧的政务,达到新阶段的人类文明:低碳社会、绿色生态、山水宜居。

生活更美好

通过高度发达基础环境和信息环境,市民在任何时间、任何地点、任何渠道都可以享受便捷廉价的社会服务、就业安居、公共交通、医疗卫生、文化教育等融合的公共服务,生活品质获得大幅提升;强大的服务能力让市民感受到归属与认同、便捷与关怀、交流与信任、尊重与成长。物理位置不再成为障碍,人人比邻而居,成为城市家园中日日相伴的朋友,不论是本土居民,还是外来居民,都为工作和生活在一座智能、亲切的城市而感到舒心和骄傲。


三、智慧城市的技术体系

从技术角度而言,智慧城市是一个多层次结构的复杂系统,它是以一个中心平台为基础,以及之上的多个应用子系统组成的复杂而庞大的系统。

(一)智慧城市顶层设计的要求

智慧城市是由多领域、多类别、多级系统构成的庞大系统。它需要处理不同领域、不同系统、不同类型的海量数据。它具有新老系统配合使用、技术发展快速、外部链接关系多、内部结构复杂、科研和建设周期长、需要为其他系统提供广泛的信息支持和服务等特点。因此做好智慧城市的体系架构的顶层设计是非常重要的。智慧城市的体系架构要具备以下特性:

可扩展性

包括:系统结构的可扩展性、系统容量的可扩展性以及网络的

可扩展性

智慧城市是一个建设周期很长的项目,在建设和维护整个生命周期内,随着技术不断的发展可能会有不同的技术和系统需要接入到智慧城市平台中,因此智慧城市平台必须具有非常好的可扩展性。

兼容性

包括:对原有系统的兼容性和对不同行业、不同领域系统的兼容性。

我国城市的信息化建设已经达到了一个相当的水平,当前已经存在有很多的信息系统。在智慧城市建设中不可能将原有系统推到重来,因此智慧城市平台对原有系统必须具有兼容性。同时智慧城市是一个包含多领域和多行业的系统,因此必须具有对不同系统和不同格式数据的兼容性。

安全性

智慧城市中的安全性包括平台本身的安全性、数据的安全性以及通信的安全性。智慧城市平台对于城市的日常运行、应急处理等起着至关重要的作用,如果平台受到病毒和黑客的侵扰那么后果是不堪设想的。因此智慧城市平台的安全性至关重要,它直接影响到智慧城市的发展和运行。

智慧城市中数据的安全性也非常重要。智慧城市平台中存储着政府、企业、行业以及个人等海量的信息数据,这些数据涉及到很多的国家机密、商业机密以及个人隐私。因此智慧城市平台必须有足够的安全措施保证数据在传送、存储等各个环节的安全性,保证不会被不法分子窃取。

可靠性

智慧城市平台必须具备很高的可靠性,这是在异常和危险情况下系统生存的关键。智慧城市平台本身是一个复杂的分布式系统,因此这里的可靠性包括软件系统的可靠性、硬件的可靠性以及网络的可靠性。

可管理性

智慧城市平台是一个庞大的系统,涉及到很多的子系统和网络,因此易操作和易管理的特性是智慧城市平台的关键特性之一。

智慧城市平台应能提供业务管理、配置管理、故障检测和性能监视等基本的功能。使系统在发生故障时能尽快的得以诊断和修复。系统要易于操作,以便于降低运行维护成本。

(二)智慧城市体系架构

智慧城市体系架构

智慧城市的体系架构自下而上分为:感知层、通信层、数据层、应用层;以及完善的标准体系和安全体系。体系架构如下图所示:

感知层是智慧城市实现其“智慧”的基本条件。感知层具有超强的环境感知能力和智能性,通过RFID、传感器、传感网等物联网技术实现对城市范围内基础设施、环境、建筑、安全等的监测和控制,为个人和社会提供无处不在的、无所不能的信息服务和应用。

通信层是智慧城市中的信息高速公路,是未来智慧城市的重要基础设施。未来城市的通信网络应该是由大容量、高带宽、高可靠的光网络和全城覆盖的无线宽带网络所组成,为实现城市的智慧化奠定良好的基础。同时,让市民“随时、随地、随需”都可以宽带上网,而且可以享受网络电视、高清电视、高清视频通话等宽带业务。

数据层的核心目的是让城市更加“智慧”,在未来的智慧城市中,数据是非常重要的战略性资源,因此构建智慧城市的数据层是智慧城市建设中非常重要的一环。数据层主要的目的是通过数据关联、数据挖掘、数据活化等技术解决数据割裂、无法共享等问题。数据层包含各行业、各部门、各企业的数据中心以及为实现数据共享、数据活化等建立的市一级的动态数据中心、数据仓库等。

应用层主要是指在感知层、通信层、数据层基础上建立的各种应用系统。智慧产业、智慧管理和智慧民生构成的智慧应用层,促进实现“产业发展、功能提升、民生幸福”的智慧城市。市民可以通过各种终端访问这些系统,市民可以亲自体验到城市生活的幸福与和谐。

1. 感知层

智慧城市中的感知层又可分为感知对象子层、感知单元、传感网络、接入网关子层。

感知对象子层

感知对象主要是指物理世界中的“物”,比如需要监测的设施和设备、在智慧交通中的车辆、智慧物流中的物品、在智慧社区中被监控的人,甚至在遥感测绘中的地球表面空间都是被感知对象。

感知单元

感知单元是指具有数据采集功能的,用于采集物理世界中发生的物理事件和数据的设备和网络。采集的数据可以包括各类物理量、标识、音频、视频数据等。数据采集设备涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位设备等。

传感网络

由传感设备组成的传感网,包括通过近距离无线通信方式组成的无线传感网以及其它的传感网。在智慧城市体系中要求每个感知设备都能够寻址,都可以通信,都可以被控制。

接入网关

接入网关主要负责将感知层接入到智慧城市的通信层中,可能做的处理包括协议转换、数据转换等工作,这取决于感知层和网络层采用的技术。

2. 通信层

智慧城市的通信层是以“宽带、无线、泛在、融合”为特征的智慧一体化网络。

实现高起点、高标准面向未来信息网络,促进电信网、互联网、广播电视网的融合,满足智慧城市发展要求。未来网络的发展不仅要求更高的宽带速度、更便捷的接入方式、更深程度的融合还要支持人与机器(或物体)间以及机器到机器间通信,最终形成智慧一体化的网络基础设施。

我国的通信事业经过十余年的快速发展,移动通信、互联网等技术已比较成熟,基本能够满足智慧城市中数据传输的需要。通信层是智慧城市体系架构中发展最好、也较为完善的一部分。

3. 数据层

城市本身是典型的数据密集环境,城市的运行涵盖环境检测、城市交通、公共服务、居家生活、经济商务、健康管理、公共安全等诸多方面,海量的数据在不断被生产出来。更充分、更智能地发挥数据的作用是智慧城市未来发展的必然趋势。因此智慧城市的数据层是智慧城市体系架构中的核心。

数据层采用云计算的架构模式。数据层体系结构主要分为3层:城市数据中心、城市基础库和城市的云服务。

城市数据中心:数据中心作为未来智慧城市的重要基础设施,主要包括计算机、存储设备、网络设施、数据库和软件等物理资源。数据中心利用虚拟化和云计算技术将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池。资源的虚拟化避免了硬件异构的特性,并被动态分配和动态调整。

城市基础库:城市基础库是智慧城市中的基础的信息资源,是其他应用的基础数据。智慧城市中经过授权的用户可以访问和共享这些数据。

城市云服务:主要为智慧城市的各级用户提供包括政务云、行业云和公共云在内的云服务。城市云服务将以服务的形式为用户提供软件、应用和计算资源等,用户不再关心软件的购买、安装和升级维护,根据租用服务的实际使用情况进行付费。

4. 应用层

智慧城市应用层由智慧产业型应用、智慧管理型应用和智慧民生型应用构成,促进实现“产业发展、功能提升、民生幸福”的智慧城市。

(三)智慧城市标准体系

为了推进智慧城市相关产业的快速、健康发展,必须有统一的技术和接口标准。智慧城市不仅涉及一些基础性的关键技术而且与应用密切相关,因此,智慧城市的标准体系中分为技术基础标准和应用标准两个部分。

对于在智慧城市中已有的技术和标准我们尽可能的进行引用,比如通信层所涉及的电信行业标准已经相对的完善和成熟,我们将直接引用不在制定。制定标准过程中,坚持以拥有自主知识产权的技术为核心,广泛听取各方意见,形成大家认可的标准体系,使标准真正起到推动产业发展的作用。

1. 技术基础标准体系

通用规范部分

通用规范部分主要定义智慧城市技术中的名词术语、体系架构以及需求分析等。

感知层部分

感知层部分主要涉及智慧城市中动态感知层的相关标准,主要涉及到传感器接口、组网协议、接入标准、统一标识和安全标准等。

通信层部分

通信层是智慧城市中标准较为完善和发展最好的一个部分,有大量的国际和国内标准。在智慧城市标准体系中,这部分主要是引用现有标准,不再重新制定。

数据层部分

数据层部分涉及的标准主要有云计算本身、信息描述、信息存储和云安全的标准。

接口部分

接口部分包括:网络接口、数据接口、中间件接口和用户接口。

测试规范部分

测试规范包括系统的系统测试、一致性测试、互操作测试。

2. 应用标准体系

应用标准部分主要涵盖的是各行业的标准。智慧城市涉及到很多行业的应用,各行业的标准制定情况各不相同,有的已经有大量的标准存在,有的标准相对较少;另外在智慧城市中还要考虑跨专业、跨单位和跨地域的多域协同运行和管理的情况。

因此,在制定应用标准时,我们会坚持尽量引用和修改现有标准,对于现有标准没有涉及到的技术再重新制定新的标准,并加强跨地域、跨单位的多域协同运行时的标准制定。

(四)智慧城市信息安全体系

1. 智慧城市信息安全体系总体架构

智慧城市信息安全体系在安全基础设施的基础上,从技术和管理双方面为智慧城市提供安全保障。在技术层面上,从物理与环境安全、系统安全、网络安全和数据与应用安全四个方向建立全面的安全防护体系。并针对智慧城市的感知层、通信层、数据层、应用层上各自特有的安全隐患分别实施相应的解决方案,实现对智慧城市的层层防控。借此保护包括智慧城市整体建设体系,保障智慧城市的安全。

2. 智慧城市信息安全基础设施

智慧城市安全基础设施是整个体系的技术基础,提供了各种智慧应用场景下普遍、大量需要用到的安全技术,包括容灾体系、密钥管理、数字证书、等级保护体系等,是其他各维度的基础。智慧城市安全基础设施建设以整合提升现有资源为主要方式,建立逻辑上统一的容灾恢复中心、监控应急中心、密钥管理中心、安全管理中心、身份管理中心和安全评测中心等六大安全中心。

3.智慧城市信息安全技术防护

信息安全技术防护包括物理域环境的安全,系统的安全,网络的安全、以及数据与应用的安全。

物理与环境安全包括:环境安全、设备安全、灾难恢复预防几个方面。

系统安全主要包括:防病毒技术、主机安全加固、操作系统安全三个方面。

网络安全包括:网关杀毒、防火墙、入侵检测几个方面。

数据与应用安全:包含数据库加密和数据库备份等技术。

4. 智慧城市信息安全管理体系

智慧城市的安全保障体系是全方位的,需要全社会的积极配合以及各职能部门的相互协调。有必要建立或健全安全管理体系和组织体系,完善安全运行管理机制,明确各职能部门的职责和分工,从技术、管理和法律等多方面保证智慧城市的正常运行。

完善信息安全组织体系

成立以政府职能部门为主的“智慧城市”安全管理机构,强化和明确其职责;在健全信息安全组织体系的基础上,切实落实安全管理责任制。明确各级、各部门作为信息安全保障工作的责任人;技术部门主管或项目负责人作为信息安全保障工作直接责任人,强化对网络管理人员和操作人员的管理。

加强信息安全配套建设

消除信息安全风险隐患,把好涉密计算机和存储介质、内部网络对外接入、设备采购和服务外包三个重要的管理关口。对政府信息系统和涉及重大民生及城市公共服务重要系统,建立与之配套的数据灾备中心。

加强对涉密信息的监督管理

对相关单位将涉密信息存储在联网计算机上并违反规定上互联网,将涉密信息暴露在互联网上的要及时纠正,并对有关人员进行教育和处理。对网上发布的信息进行监控,及时发现泄密事件,将危害控制在最小的范围内,使保密制度得到有效的执行和落实。

建立健全信息安全制度

制定整个城市的安全方针、安全策略以及整体的安全战略规划;针对市一级信息安全管理制定相应管理制度和规范;要求基础网络和重要信息系统运营、使用单位根据自身情况,制定包括安全责任制度、定期检查制度、评估改进制度、安全外包制度、事故报告制度等在内的日常信息安全规章制度。

开展信息安全和信息法制教育

要通过加强信息安全知识的普及教育,特别是对相关人员进行网络安全知识培训,大力强化相关队伍的安全保密意识,使网络信息安全宣传教育工作不留死角,为网络信息系统安全运行创造条件。与人事制度相结合,对信息安全相关岗位的工作人员的录用、调岗、离职有一定的管理机制,对在岗人员有相关考核,切实把好用人关。对网络管理人员和涉密操作人员要签订保密协议,明确保密职责,实行持证上岗制度。


四、智慧城市的建设

智慧城市的建设是一项庞大复杂的系统工程,与市民的生活、城市的运行都息息相关。因此在智慧建设过程中要遵循一定的原则、方法,不能盲目建设,并需要相应的保障和措施。

(一)智慧城市的建设原则

明确定位、突出个性不同的城市具有不同的个性,城市是具有生命力的,城市管理和城市建设必须突出城市设计,科学编制概念性规划;打造独特的城市形象,建立鲜明的城市特色。我国的智慧城市建设必须具有历史的战略眼光,必须根据每个城市自身的特色、历史、文化、经济发展找准定位、突出每个城市的个性和文化,建设有特色和生命力的智慧城市,避免千篇一律、生搬硬套。

政府引导、市场运作

政府要发挥对智慧城市建设的引领和主导作用,制定智慧城市建设发展战略,明确发展目标和主要任务,制定和颁布促进智慧城市建设的政策措施,加大政府引导性投入,营造有利于智慧城市建设的发展环境和条件,充分发挥市场机制配置资源的基础性作用,推动建设要素向城市集聚与流动,利用市场机制扩大社会资本对智慧城市建设的投入力度,特别是增大私人资本对城市ICT 基础设施和科技、知识竞争力的基础投入,采用BT 等模式充分利用社会资金,带动智慧城市的发展。

面向应用、带动产业