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国内外智慧城市建设进展

    文章来源:前沿信安资讯阵地 发布时间:2017年09月13日 点击数: 字号:

  智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术,实现城市智慧式管理和运行,进而为城市中的人创造更美好的生活,促进城市的和谐、可持续成长。

  作为城市信息化发展的新方向,智慧城市建设受到越来越多国家和地区的重视。在国际上,越来越多的城市开始向智慧城市转型,如阿姆斯特丹、斯德哥尔摩、哥本哈根、维也纳、布里斯班、首尔、新加坡等。在国内,智慧城市成为我国信息化的热点领域。截至201212月底,全国有300多城市提出建设智慧城市,其中100多城市启动了智慧城市建设工作。

一、国外智慧城市发展情况

美国

  智能电网是美国智慧城市建设的重点。20092月,美国总统奥巴马发布的《经济复苏计划》中提出,计划投资110亿美元,建设可安装各种控制设备的新一代智能电网,以降低用户能源开支,实现能源独立性和减少温室气体排放。20096月,美国商务部和能源部共同发布了第一批智能电网的行业标准,这标志着美国智能电网项目正式启动。

  20099月,美国迪比克市与IBM宣布共同建设美国第一个智慧城市。IBM采用一系列新技术武装的迪比克市,将其完全数字化并将城市的所有资源都连接起来,可以侦测、分析和整合各种数据,并智能化地响应市民的需求,降低城市的能耗和成本,更适合居住和商业的发展。

  在美国,出现了一些智能化的城市仿真系统。例如,UrbanSim系统是一套基于城市交通需求模拟分析和城市土地开发综合分析的新型城市发展仿真软件。该软件综合了城市土地使用、交通运输和城市政策的交互作用。该系统包含一套基于敏感度分析的研究方法,用于城市土地利用和交通需求、空气质量、水供给/需求和基础设施成本等的综合作用的模拟分析,协调土地利用规划、交通运输规划和环境保护三者之间的关系,模拟城市发展出现的问题。

  总的来说,美国智慧城市建设的特点是选择重点领域进行突破,政府注重与商业机构的合作,强调对城市空间发展的优化。

欧盟

  欧盟早在2007年就提出了一整套智慧城市建设目标,并付诸实施。20103月,欧盟委员会出台《欧洲2020战略》,提出了三项重点任务,即智慧型增长、可持续增长和包容性增长。智慧型增长意味着要强化知识创造和创新,要充分利用信息技术。《欧洲2020战略》把“欧洲数字化议程”确立为欧盟促进经济增长的七大旗舰计划之一。在欧洲,阿姆斯特丹、斯德哥尔摩、哥本哈根、维也纳等城市的智慧化水平较高。

  (1)阿姆斯特丹

  2008年,阿姆斯特丹启动了“Amsterdam Smart City”计划(简称“ASC计划”)。该计划包括可持续的工作、生活、交通和公共空间4个专题。在可持续的工作方面,阿姆斯特丹建成了先进的智能建筑——ITO Tower大厦;在可持续的生活方面,通过实施West OrangeGeuzenveld项目,实现了家庭节能;在可持续的交通方面,实施了Energy Dock项目,便于汽车和船舶充电;在可持续的公共空间方面,把Utrechtsestraat街道改造为气候大街(The Climate Street)2011年,ASC计划增加了在线监控市政大楼(Online Monitoring Municiple Buildings)、太阳能共享、智慧游泳池、智能家用充电器、商务区全面使用太阳能等内容,到2015年把阿姆斯特丹建设成为一个真正的绿色智慧城市。

  (2)斯德哥尔摩

  斯德哥尔摩在通往市中心的道路上设置了18个路边监测器,利用RFID、激光扫描、自动拍照等技术,自动识别进入市中心的车辆,在周一至周五(节假日除外)6:3018:30之间进出市中心的车辆收取拥堵税,使交通拥堵水平降低了25%,温室气体排放量下降了40%

  (3)哥本哈根

  2010年,哥本哈根开始推广一种智慧自行车,如图10-1所示。这种自行车的车轮装有电池,电池可以存储能量,踩刹车的力量可以回馈成帮助人们爬坡或使速度加快的能量。轮子上的传感器会测量人们骑行的方向,当往前踩时,传感器会控制车轮的电动马达帮你往前冲;当踩刹车时,马达帮助你慢下来,并重新为电池充电。这种新型自行车受到人们的喜欢,越来越多的市民拉长骑自行车的距离,以减少使用会产生温室气体的运输工具。预计到2015年,哥本哈根市民往返城郊选择自行车出行的人数比例将达到50%

1 哥本哈根的智慧自行车

  (4)维也纳

  2011年初,维也纳提出了智能城市发展目标,目的是让维也纳具备应对未来城市发展所面临的能源和气候挑战并实现经济和科技现代化的能力。维也纳的智能城市发展计划由市长直接负责,下设专门的行动领导委员会,具体事务主要由负责城市发展规划的市政18局和负责城市能源发展规划的市政20局实施,来自公共、私营和研究领域的8家机构共同参与。

  总的来说,欧盟国家的智慧城市建设比较强调低碳、环保、绿色发展,体现了这些国家“以人为本”的思想。

澳大利亚

  2009年,澳大利亚政府投入1亿澳元启动智慧电网和智慧城市项目的实施。20116月,澳大利亚宽带、通信和数字经济部发布了《国家数字经济战略》(National Digital Economy Strategy),旨在利用信息化手段提高澳大利亚的生产力。该战略包含智慧电网、智慧城市等方面的内容。

  布里斯班是澳大利亚第三大城市,昆士兰州的首府和工商业中心。近年来,布里斯班市政府开展了“绿心智慧城市计划”,建设绿色交通系统、绿色基础设施等,将布里斯班打造成为澳大利亚最为节能环保的城市之一。布里斯班每年举办全澳洲的“智慧城市创新节”,通过构建开放的绿色智慧城市建设创新网络,高效推进绿心智慧城市计划的实施。

  澳大利亚把智慧城市纳入国家数字经济战略,体现了澳大利亚政府的战略眼光。与欧盟国家类似,澳大利亚的智慧城市建设也比较强调低碳、环保和绿色发展。例如,为了减轻对道路拥堵和减少二氧化碳排放量,澳大利亚政府鼓励企业允许员工进行远程工作。

韩国

  20043月,韩国政府推出了u-Korea发展战略,希望使韩国提前进入智能社会。“u”是英文ubiquitous的缩写,意为“无所不在”。建设u-Cityu-Korea发展战略在韩国城市的具体实施。u-City是一个可以把市民及其周围环境与无所不在技术集成起来的新的城市发展模式。u-CityIT包含在所有的城市元素中,使市民可以在任何时间、任何地点、从任何设备访问和应用城市元素。

  韩国中央政府和地方政府都非常支持u-City建设。20076月,为了u-City工作顺利落实,韩国信息通信部成立了u-City支援中心,首尔、釜山、仁川等6个地区成为u-City示范区。

  2009年,仁川市政府提出打造一个绿化的、信息化的、无缝连接的、便捷的生态型智慧城市。通过整合的泛在网络,市民不仅可以方便地享受远程教育、远程医疗、远程办税服务,还可以远程控制家电,以降低家庭能耗。

  20116月,首尔市政府发布了“Smart Seoul 2015”计划,提出到2015年,首尔市将利用智能手机办公,解决市民的需要;市民在任何公共场所都可以免费使用无线网络;行政、福利、生活等领域都将通过信息化手段服务市民,实现使用智能设备的灵活办公,并构筑社会安全网。

  下面从城市设施管理、城市安全、城市环境、城市交通、城市生活等方面介绍韩国u-City

  在城市设施管理方面,利用无线传感器网络,管理人员可以随时随地掌握道路、停车场、地下管网等设施的运行状态。例如,城市供水系统的管道漏水会浪费宝贵的水资源。韩国供水系统管道漏水率的平均水平为14.1%,大城市供水系统管道漏水率为10%。漏水率每降低1%,一个城市一年可节约40万美元。利用基于无线传感器网络的u-设施管理系统(u-FMS),可以实时监测流量、水压和水质,对漏水情况及时进行处置。仅此一项,韩国一个城市一年平均可节约564万美元。

  在城市安全方面,传统火灾监测需要配备高清晰度摄像机,而且很难区分火灾烟雾和自然雾气。利用红外摄像机和无线传感器网络,在监测火灾时,可以突破人类视野限制,提高火灾监测自动化水平。监控中心利用GIS可以对火灾发生地点进行定位,LCD大屏幕可以播放火灾现场情况,视频监控系统可以实时监控火灾现场。U-中心由传感器监测系统、集成数据分析系统、广播系统、外灯控制系统、门控系统、基于位置的短信服务系统、通风控制系统、三维GIS等组成。当大楼遇到紧急情况时,U-中心可以监测现场,控制门、通风系统、灯等,通过广播、短信告之险情。

  延伸阅读:韩国利用人脸识别技术寻找走失儿童

  韩国每年寻找走失儿童的社会代价是47.6亿美元,平均每个走失儿童花费56万美元。为此,许多韩国城市在街头安装智能视频监控系统,如图10-2所示。该系统可以进行人脸识别,当探头发现走失儿童时,就可以向警察发出报警信息,警察得知之后立即前往寻找并通知家长前来认领。

2 韩国走失儿童人脸识别系统

  在城市环境方面,u-环境系统可以自动给市民手机发送是否适宜户外运动的提示,市民还可以实时查询气象、交通等方面的信息。据统计,可吸入颗粒物污染程度最高的城市与最低的城市的死亡率差异为17%。而72.8%的可吸入颗粒物在道路表面,多数来自汽车和沙尘。利用u-环境系统,可以根据空气可吸入颗粒物浓度,自动开启道路洒水系统,不但可以减少可吸入颗粒物,还可以降低城市热岛效应。u-环境系统一般由空气污染监测系统、清洁道路系统、水循环系统组成。

  在城市交通方面,u-交通系统一般包括公交信息系统、残疾人支持系统、公共停车信息系统、智能交通信号控制系统、集成控制中心组成,并与u-家庭、u-安全、u-设施管理、u-门户、u-服务等系统互联互通。安装在公交车上的GPS系统可以给公交车实时定位,并计算与下一站的距离,然后将公交车位置和距离信息发送给公交车站电子显示屏,乘客可以知道某路车预计到达时间。安装在路口的传感器可以感知路口车辆,智能交通信号控制系统可以根据各路口的车辆数来决定红绿灯时间,提高路口通行效率。市民开车到某地,就可以通过公共停车信息系统知道附近停车位信息。如果某个市民想去某地,U-交通系统可以根据交通情况选择一条最优线路,并给市民实时导航。韩国在许多斑马线上安装有传感器,当带有RFID的老人、残疾人或小孩过马路时,U-交通系统就能感知,适当延长红灯时间,保证老人或小孩顺利通过,如图10-3所示。路边还安装有电子测速传感器。如果某汽车在接近路口时速度超过规定速度,系统就会报警,提醒司机减速慢行。

3 韩国特殊人群交通服务系统

  在城市生活方面,韩国首尔不少街道或广场安装有一种生态友好的媒体显示屏,这种显示屏利用电子芯片,可以使LED的能耗降低26.7%。通过不同环境背景下的亮度控制,可以使显示屏能耗降低18%。首尔有条媒体街,街道两边立有许多媒体柱。媒体柱包括了街灯、视频监控探头、LED、网络摄像头、触摸屏、脚灯/安全后灯、麦克风。媒体柱具有上网、拍照、玩电子游戏具有等娱乐功能,还可以进行电子投票。

  u-city发展分为互联阶段(Connect)、丰富阶段(Enrich)、智能阶段(Inspire)。互联阶段偏重信息基础设施建设、如无线网络、传感器安装;丰富阶段偏重服务,即提供无所不在的服务,如u-服务;智能阶段偏重管控一体化,如u-中心。目前,韩国u-city已逐步进入智能阶段。即利用无所不在技术(u-IT),特别是无线传感器网络,达到对城市设施、安全、交通、环境等智能化管理和控制。

1 全球智慧城市发展情况总结

二、中国智慧城市发展情况

  目前,全国许多城市都提出建设智慧城市。不少城市出台了智慧城市发展政策,编制了智慧城市发展规划,建设了一批智慧城市工程项目。

智慧城市规划建设情况

  在直辖市中,北京、上海、天津都提出了建设智慧城市。例如,《智慧北京行动纲要》提出实施城市智能运行、市民数字生活、企业网络运营、政府整合服务等八大行动计划,到2015年建成泛在、融合、智能、可信的信息基础设施,基本实现人口精准管理、交通智能监管、资源科学调配、安全切实保障的城市运行管理体系,基本建成覆盖城乡居民、伴随市民一生的集成化、个性化、人性化的数字生活环境,基本普及信息化与工业化深度融合以及信息技术引领企业创新变革的新型企业运营模式,全面构建以市民需求为中心、高效运行的政府整合服务体系。

  在副省级城市中,南京、武汉、广州、深圳、宁波等都提出了建设智慧城市,其中宁波是最早提出建设智慧城市并付诸实施的副省级城市。20109月,宁波出台了《宁波市委市政府关于建设智慧城市的决定》,提出建设物流、制造、贸易、能源、公共服务、社会管理、交通、健康、安居、文化等十大智慧城市应用体系;建设网络数据基地、软件研发推广产业基地、智慧装备和产品研发制造基地、智慧服务业示范推广基地、智慧农业示范推广基地、智慧企业总部基地等六大智慧产业基地建设;加快建设智慧城市基础设施,加快智慧城市信息资源开发利用。

  201210月,中共广州市委、广州市人民政府发布了《关于建设智慧广州的实施意见》。提出至2015年,广州信息化应用更加广泛深入,建成新一代信息通信网络国际枢纽、城市运行感知网络和智能化管理服务系统,突破一批新一代信息技术,发展一批智慧型产业,构建以智慧新设施为“树根”、智慧新技术为“树干”、智慧新产业为“树枝”、智慧新应用和新生活为“树叶”的智慧城市树型框架,智慧城市运行体系初步形成,实现信息网络广泛覆盖、智能技术高度集中、智能经济高端发展、智能服务高效便民,成为中国智慧城市建设先行示范市。

  在地级市中,合肥、长沙、贵阳、苏州、佛山、东莞、泸州、汕尾、舟山、攀枝花、铜陵、广元等都提出建设智慧城市,其中佛山是最早提出建设智慧城市并付诸实施的地级市。《四化融合 智慧佛山 发展规划纲要(2010-2015)》提出通过信息化、工业化、城镇化、国际化的相互融合、互相促进、共同发展,把佛山打造成为新兴产业发达、社会管理睿智、大众生活智能以及环境优美和谐的智慧城市。

  在县级市中,昆山、江阴、余姚、慈溪等都提出建设智慧城市。《“智慧江阴”20092020年发展战略》提出以一种更智慧的方法通过利用新一代信息通信技术来改变政府、企业和人们相互交互的方式,以全面提升交互的明确性、效率、灵活性和响应速度,从而使江阴政府治理、城市管理、企业运营和人民群众生活等经济与社会发展的各个方面进入到一个全新的阶段。

  此外,东莞的石龙、顺德的乐从等小城镇也提出建设“智慧城镇”。可见,我国智慧城市建设已经在直辖市、副省级城市、地级市、县级市等不同级别的建制市及建制镇展开。

智慧城市试点示范情况

  目前,住房和城乡建设部、科技部等部门都开展了智慧城市试点工作。住房和城乡建设部先后公布了三批国家智慧城市试点名单,如表2所示。

2 住房和城乡建设部公布的国家智慧城市试点名单

  201310月,科技部和国家标准委下发通知,在大连、哈尔滨、大庆、合肥、青岛、济南、武汉、襄阳、深圳、惠州、成都、西安、太原、阳泉、南京、无锡、扬州、延安、杨凌和克拉玛依等20个城市开展智慧城市试点示范工作。科技部通过云计算、物联网、移动互联网等相关国家科技计划项目与各试点城市进行对接,推动智慧城市发展。

三、中国智慧城市问题与对策

主要问题

  从智慧城市理论研究情况以及对100多个智慧城市的规划、建设现状来看,目前中国大陆地区智慧城市建设过程中主要存在如下一些问题:

  (1)智慧城市理论方法研究滞后于实践。智慧城市是一个2009年才出现的新生事物,虽然目前有些地方专门成立了智慧城市研究机构,但智慧城市相关的理论方法研究明显滞后于实践。智慧城市建设是一个复杂的系统工程,智慧城市涉及的学科包括计算机科学、信息工程、地理信息系统、公共管理学、区域经济学、城市社会学等,是典型的交叉学科,属于城市信息学(Urban Informatics)的学科范畴。而我国大学学科之间相互分割,难以培养出跨学科的复合型人才。目前智慧城市理论方法研究还比较零散,不成体系。为了更好地指导全国各地的智慧城市建设实践,应加强智慧城市理论方法研究。

  (2)智慧城市关键技术和产品储备不足。与智慧城市密切相关的关键技术包括物联网、云计算、移动互联网、大数据等新一代信息技术以及新一代地理信息系统等。这些技术几乎都是欧美发达国家率先提出并研发的,我国与欧美发达国家相比,在技术上落后若干年。我国虽然在CPU、操作系统、数据库管理系统等基础、核心信息技术有所突破,但国产CPU、国产操作系统、国产数据库管理系统离大规模商用还有一段时间。在我国,与智慧城市相关的新一代信息通信技术产业尚处于起步阶段,智慧城市建设所需的高端核心产品还掌握在国外厂商手里,这使我国智慧城市建设存在一定的安全隐患。

  (3)智慧城市的建设管理体制没有理顺。改革开放30多年来,我国信息化建设管理体制不断变化,至今还没有完全理顺,尤其缺乏各部门之间的横向协调机制。智慧城市建设是区域层面的信息化,更需要有一套切实可行的横向协调机制。从50多个城市调研情况来看,智慧城市管理部门五花八门:有的成立了专门的智慧城市领导小组和办公室,有的在工业和信息化部门,有的在发展改革部门,有的在住建部门,有的在科技部门,有的在办公部门。许多城市的相关政府部门在智慧城市建设方面缺乏协调、联动机制。

发展对策

  智慧城市建设,要把握好三大方面,即基础设施、应用创新、产业发展。

  (1)建设智慧的城市基础设施

  建设智慧的城市基础设施有两层含义:一是城市道路以及给排水管网、燃气管网、路灯等市政设施要智慧。例如,道路能够根据干燥度自动启动洒水装置;燃气管道能够探测压力等参数,出现异常时自动关闭并通知维修,以防爆裂。二是网络等城市信息基础设施要智慧。例如,建设无线城市,推进三网融合,建设云计算中心,使城市信息基础设施满足人们“即需即供”的需求,像使用水、电一样方便。实际上,城市信息基础设施应该作为城市基础设施的一部分,纳入城市规划建设范畴。

  (2)开展智慧城市创新应用

  利用物联网、云计算、人工智能、数据挖掘、知识管理等技术,在电子政务、两化深度融合、社会信息化三大领域开展创新应用。

  在电子政务领域,要建设智慧政府。重点围绕食品安全、防灾减灾等专题领域,加强电子政务信息共享和业务协同。将物联网技术应用于公共安全、口岸监管、交通管理、安防安保等领域。将云计算技术应用于政府数据中心建设,作为承载大型电子政务信息系统的计算平台。发展政务智能系统,提高对领导的决策支持能力,促进政府决策科学化。发展政府知识管理系统,提高公务员的业务水平和综合素质。

  在两化融合领域,要以提高工业生产自动化、智能化程度为目标,开展工业物联网应用试点示范工作。将物联网技术应用到物流管理、生产过程控制、生产设备监控、产品质量溯源、工业企业节能减排和安全生产等领域。发展无人工厂,通过进料设备、生产设备、包装设备等的联网,提高企业产能和生产效率。在工业企业大力推广无线射频识别(RFID)、机器对机器(M2M)、微传感器(MEMS)、智能工业机器人等技术。将SaaS、云计算等技术应用到企业信息化服务平台建设。

  在社会信息化领域,重点发展未来学校、未来教室、E-learning,促进优质数字化教育资源共建共享,完善教育公共服务体系。发展基于“电子病历”的智能健康服务系统、远程关爱(Telecare)系统。发展智能社区、智能住宅、智能家居系统。推广虚拟养老院、电子保姆等。实施电子包容行动计划,建立高度包容的信息社会,消除数字鸿沟。

  (3)发展智慧城市相关产业

  实践表明,信息化发展水平与信息产业发达程度存在一定正相关性。也就是说,一个地方的信息产业越发达,该地方的信息化发展水平往往越高。物联网、云计算等新一代信息技术产业是建设智慧城市的重要基础。要建设智慧城市,必须重视发展新一代信息技术产业,使两者形成良性互动。

  各地要认真贯彻落实《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,抓住机遇,加快培育和发展新一代信息技术产业。因地制宜,有选择性地发展物联网产业、云计算产业、三网融合产业、移动互联网产业以及支撑两化融合的生产性服务业等。

  “智慧城市”涉及城市政治、经济、社会等方方面面,建设内容很多,不可能一蹴而就。因此,“智慧城市”建设要“大处着眼,小处着手”,围绕市委、市政府的中心工作,结合本地实际情况,统筹规划,分步实施。