如何做好智慧城市的架構(gòu)設(shè)計(jì)？

藍(lán)戈智庫(kù) | 奚加榮

如何做好智慧城市的架構(gòu)設(shè)計(jì)？

藍(lán)戈智庫(kù) | 奚加榮

2015年6月8～9日，IoTx國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)博覽會(huì)在沙漠之都迪拜成功召開(kāi)，期間國(guó)際主流ICT企業(yè)悉數(shù)到場(chǎng)，包括微軟、華為、思科、SAP、英特爾等在內(nèi)的廠商紛紛亮出了各自在物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等領(lǐng)域的研發(fā)成果和項(xiàng)目積累；尤其是在智慧城市領(lǐng)域，由于迪拜政府近年來(lái)大力推動(dòng)“智慧迪拜”項(xiàng)目，因此各家企業(yè)紛紛亮相展會(huì)為此卡位。

智慧城市旨在通過(guò)應(yīng)用各種信息通信及智能化等技術(shù)以實(shí)現(xiàn)高效的城市管理，并提升城市民眾的生活質(zhì)量。智慧城市對(duì)于一個(gè)城市的管理者而言，不是通常認(rèn)為的政績(jī)工程，而是真真切切可以為城市管理帶來(lái)實(shí)在效益的便民工程。

據(jù)預(yù)測(cè)，全球城鎮(zhèn)人口將在2050年相比現(xiàn)在的規(guī)模再翻一番，這對(duì)城市的管理和運(yùn)營(yíng)提出了非常高的要求，如何以更高效的工作方式應(yīng)對(duì)交通擁堵、環(huán)境污染、資源緊缺等城市通病，成為擺在我們面前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，而智慧城市的實(shí)施則是解決上述問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的最佳解決方案。

滿足三大主體的現(xiàn)實(shí)需求

城市的運(yùn)營(yíng)管理是依靠不同的系統(tǒng)加以實(shí)現(xiàn)的，包括交通、通信、能源、環(huán)境、醫(yī)療、公共安全、市民信息及管理、各類(lèi)資源等系統(tǒng)，而現(xiàn)如今幾乎每個(gè)城市的上述子系統(tǒng)之間都是完全獨(dú)立的，不同的系統(tǒng)由不同的政府部門(mén)管理和把控，比如交通管理局管理著城市交通系統(tǒng)，而環(huán)保局管理著環(huán)保系統(tǒng)，人社局管理著市民基礎(chǔ)信息資源，這些系統(tǒng)在日益發(fā)展的城鎮(zhèn)化進(jìn)程中扮演著愈發(fā)重要的角色。

隨著城鎮(zhèn)化問(wèn)題的凸顯，人口激增、交通擁堵和各種其它的緊急情況（如突發(fā)的化學(xué)物品泄露），更是需要這些信息的交互共享，包括通過(guò)交通系統(tǒng)安排車(chē)輛搶救傷員和現(xiàn)場(chǎng)救災(zāi)，通過(guò)醫(yī)療系統(tǒng)緊急調(diào)度安排周邊醫(yī)療衛(wèi)生資源，通過(guò)環(huán)境系統(tǒng)掌控實(shí)時(shí)的天氣及周邊環(huán)境信息，通過(guò)人社等相關(guān)系統(tǒng)了解事發(fā)地點(diǎn)周邊民眾居住密度等信息以有效安排民眾疏散等。而現(xiàn)有這些相互孤立且離散的子系統(tǒng)，無(wú)法合力形成支撐和保障城市高效運(yùn)營(yíng)管理的能力。

智慧城市的核心思路就是打破上述“信息孤島”的現(xiàn)狀，將城市發(fā)展成為一個(gè)完整自給的生態(tài)系統(tǒng)，將這些子系統(tǒng)通過(guò)信息共享與交互形成一套相互促進(jìn)、彼此交融、協(xié)同共進(jìn)的整體系統(tǒng)，并為城市的應(yīng)急管理、資源調(diào)度等運(yùn)營(yíng)管理提供高效整合的決策輔助支持。其中，我們可以基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，將城市中的物理基礎(chǔ)設(shè)施、信息基礎(chǔ)設(shè)施、社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施和商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施連接起來(lái)，形成新一代的智慧化基礎(chǔ)設(shè)施。

智慧城市解決的是城市的問(wèn)題，那么我們需要了解和分析城市在關(guān)注什么，這就需要從城市的3個(gè)主體著眼，包括城市管理者、城市中的企業(yè)、城市居民。

從城市管理者的角度來(lái)看，他們希望通過(guò)信息技術(shù)手段保障城市的可持續(xù)發(fā)展，保障城市的安全，提升所管理城市居民的滿意度和城市企業(yè)的滿意度；而城市中的企業(yè)則關(guān)心如何在城市發(fā)展進(jìn)程中進(jìn)一步拓展市場(chǎng)、吸納人才，并且有合適的合作伙伴共同進(jìn)行產(chǎn)業(yè)分工、產(chǎn)業(yè)運(yùn)作及整合；城市居民則關(guān)注自己能否順利就業(yè)，有穩(wěn)定可靠的收入，有安全和諧的社會(huì)環(huán)境，有高質(zhì)量的城市物理環(huán)境，還能獲得各種較好的社會(huì)福利等。

從現(xiàn)狀來(lái)看，城市管理者遇到的問(wèn)題包括城市“信息孤島”問(wèn)題，面對(duì)各種事件和應(yīng)急管理決策所依賴(lài)的信息不夠準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)，直接影響了城市的管理效率和效果，同時(shí)各系統(tǒng)之間資源共享難度大，部門(mén)協(xié)調(diào)運(yùn)作效率低；而城市企業(yè)遇到的問(wèn)題則包括不知如何有效獲取城市中的市場(chǎng)、技術(shù)、人才等信息和資源，中小企業(yè)缺乏有效渠道反饋?zhàn)陨砻媾R的問(wèn)題和困難；同時(shí)，城市居民遇到的問(wèn)題則是對(duì)城市交通擁堵?tīng)顩r日益不滿、城市空氣環(huán)境每況愈下。

智慧城市的目的就是解決上述問(wèn)題，滿足城市中不同主體人群的工作和生活需求，整合城市中離散、各自為政的子系統(tǒng)，形成協(xié)同共享和有機(jī)調(diào)控的整體系統(tǒng)，這也是通過(guò)信息化手段提升城市的創(chuàng)新發(fā)展。

政績(jī)工程還是民生工程？

2015年4月，國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布了國(guó)家智慧城市新增試點(diǎn)名單，加上前兩批試點(diǎn)城市，目前國(guó)家智慧城市試點(diǎn)已達(dá)277個(gè)，涵蓋省會(huì)城市、地級(jí)市、縣級(jí)市（縣）、城區(qū)及新區(qū)等類(lèi)型。需要特別說(shuō)明的是，不在試點(diǎn)之列的很多城市，也并非沒(méi)做智慧城市的工作，有的甚至進(jìn)度更為超前，這也是國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部圈定的試點(diǎn)范圍并非被廣泛認(rèn)同的緣故。

這些城市將智慧城市作為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展、營(yíng)造和諧社會(huì)的重要戰(zhàn)略手段。在此進(jìn)程中蘊(yùn)含著巨大的商機(jī)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)未來(lái)10年城鎮(zhèn)化建設(shè)總投資將達(dá)到40萬(wàn)億元人民幣，其中智慧城市建設(shè)總投資將達(dá)到2萬(wàn)億元人民幣，其中基礎(chǔ)設(shè)施占20%～30%、ICT軟件及硬件占40%～50%、傳感器占20%～30%。

我國(guó)智慧城市的發(fā)展為城市發(fā)展提供了機(jī)遇，也給我國(guó)ICT產(chǎn)業(yè)提供了空間，但這一進(jìn)程中也存在不少雜音。一方面來(lái)自于城市管理決策者對(duì)智慧城市項(xiàng)目本身的定位，是城市創(chuàng)新發(fā)展，還是個(gè)人政績(jī)的展現(xiàn)？當(dāng)然二者也可以有機(jī)交融，但要求城市管理決策者必須有足夠的魄力和勇氣實(shí)施好智慧城市項(xiàng)目，只有這樣才能完成本屬不同部門(mén)的系統(tǒng)整合與協(xié)同共享。

另一方面，這一發(fā)展進(jìn)程中不少?lài)?guó)際大企業(yè)強(qiáng)勢(shì)介入和擠占。在技術(shù)層面，國(guó)內(nèi)外企業(yè)差異不大，甚至我們有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和顯著的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是在城市發(fā)展的技術(shù)與創(chuàng)新應(yīng)用方面，更應(yīng)該由我們自己的企業(yè)來(lái)全面負(fù)責(zé)實(shí)施，這樣不僅保障了國(guó)家和城市安全，也體現(xiàn)了“一城一策”原則下對(duì)本地化智慧城市建設(shè)的負(fù)責(zé)態(tài)度，因?yàn)橹腔鄢鞘械慕ㄔO(shè)需要緊密結(jié)合各個(gè)城市本身的特點(diǎn)和情況，完全不能以復(fù)制和平移的方法來(lái)對(duì)待，需要進(jìn)行大量的本地化需求調(diào)研和因地制宜的深入分析以及設(shè)計(jì)，才能符合各自城市本身的需求。

在這樣的建設(shè)思路下，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)該是最為適合的，無(wú)論是對(duì)本地化的理解還是實(shí)施能力方面都具有優(yōu)勢(shì)，并且無(wú)論是在技術(shù)還是在應(yīng)用方面與國(guó)外大企業(yè)相比都不遜色。

智慧城市的建設(shè)思路

每個(gè)城市的發(fā)展特點(diǎn)都不盡相同，這也決定了不同智慧城市的建設(shè)重點(diǎn)會(huì)存在顯著差異。“一城一策”的原則保障了智慧城市建設(shè)、規(guī)劃和管理的獨(dú)特性，必須花精力對(duì)城市的重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)、地理特性、歷史文化、民眾生活習(xí)性等方面進(jìn)行深入的了解和分析，制定符合城市個(gè)性特點(diǎn)和中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)的城市智慧應(yīng)用。除此之外，還要本著充分利用已有系統(tǒng)及資源的原則加以實(shí)施，這就更需要緊密結(jié)合城市本身建設(shè)和發(fā)展的實(shí)際情況，包括結(jié)合城市已有的各個(gè)信息系統(tǒng)現(xiàn)狀和實(shí)際需求開(kāi)展統(tǒng)籌規(guī)劃。

在此總結(jié)智慧城市的三步驟建設(shè)思路，分別是感知城市、理解城市和分享城市。

首先，感知城市。我們需要基于大量的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市各個(gè)系統(tǒng)的智能感知，包括各類(lèi)傳感器、攝像頭、RFID讀卡器等。這個(gè)過(guò)程是感知城市，是獲悉城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的環(huán)節(jié)，這里涉及到各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，包括采集交通實(shí)時(shí)信息、環(huán)境實(shí)時(shí)信息和各類(lèi)資源利用實(shí)時(shí)信息等，以及需要通過(guò)人工方式輸入的信息，比如城市人口居住信息等。

在這個(gè)過(guò)程中，一方面可以充分利用城市已有的各類(lèi)系統(tǒng)，不必重新建設(shè)新系統(tǒng)，以節(jié)約投資和避免重復(fù)建設(shè)；另一方面，有不少城市在基礎(chǔ)設(shè)施方面尚存短缺，也可以借此機(jī)會(huì)，完成通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的推進(jìn)建設(shè)，同時(shí)完善各類(lèi)底層數(shù)據(jù)的錄入采集和上報(bào)，提升城市基礎(chǔ)信息獲取的覆蓋率和完整性，為城市的管理和發(fā)展提供必要的信息基礎(chǔ)。

其次，理解城市。這個(gè)過(guò)程是基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理和分析發(fā)掘。

在此環(huán)節(jié)中，還需要完成一項(xiàng)重要工作，就是對(duì)采集數(shù)據(jù)的規(guī)整和入庫(kù)，以形成統(tǒng)一和規(guī)范化的底層感知數(shù)據(jù)，只有標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)才能在分析發(fā)掘方面體現(xiàn)出潛在價(jià)值。此外采集規(guī)整的工作需要結(jié)合城市的發(fā)展特點(diǎn)設(shè)計(jì)，比如大部分動(dòng)態(tài)變化中的城市，其各個(gè)子系統(tǒng)的演變程度也會(huì)有變化，在設(shè)計(jì)上需要以彈性方式和開(kāi)放體系加以考量，包括考慮到接入其他新的子系統(tǒng)等情況。

此外，上述過(guò)程還涉及海量的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和處理。以視頻監(jiān)控為例，一線城市目前用于視頻監(jiān)控的攝像頭有數(shù)十萬(wàn)個(gè)，一個(gè)攝像頭一個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)量就是幾個(gè)G，每天城市視頻采集的數(shù)據(jù)在PB量級(jí)，而一個(gè)中等城市每年視頻監(jiān)控產(chǎn)生的數(shù)據(jù)則在幾百PB左右，攝像頭實(shí)時(shí)回傳信息，所形成的海量數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的要求非常高，需要通過(guò)完整的大數(shù)據(jù)處理和分析方法，實(shí)現(xiàn)智慧化的系統(tǒng)集成與應(yīng)用。

通過(guò)大數(shù)據(jù)的分析處理，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合分析，將信息孤島轉(zhuǎn)化為信息匯聚和共享應(yīng)用。

通過(guò)大數(shù)據(jù)可為智慧城市的各個(gè)細(xì)分行業(yè)提供系統(tǒng)性的決策支撐，形成我們對(duì)城市的完整理解。比如在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，結(jié)合不同系統(tǒng)，通過(guò)感知設(shè)備或者人工方式采集、錄入及規(guī)整城市地理、氣象等自然信息，以及發(fā)掘經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化、人口等信息，為城市規(guī)劃發(fā)展提供強(qiáng)大的決策支持；在交通管理方面，通過(guò)實(shí)時(shí)采集和分析交通系統(tǒng)感知數(shù)據(jù)，以及結(jié)合環(huán)境實(shí)時(shí)信息和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)所獲得的道路上手機(jī)信令的情況，綜合分析有效緩解交通擁堵的方法，有效疏導(dǎo)車(chē)流，并可快速響應(yīng)突發(fā)情況；在輿情監(jiān)控方面，可以通過(guò)關(guān)鍵詞搜索及語(yǔ)義智能分析，為管理部門(mén)提供輿情分析的信息，比如外地游客對(duì)城市旅游景點(diǎn)的投訴和反饋意見(jiàn)等，從而及時(shí)、全面掌握社情民意，提高政府各部門(mén)的公共服務(wù)能力和相關(guān)行業(yè)的監(jiān)管滲透力度，有效應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件。

再次，分享城市。上面幾個(gè)步驟形成了我們對(duì)城市各個(gè)領(lǐng)域的理解，接下來(lái)就是將這樣的理解通過(guò)各種豐富的應(yīng)用形式提供給政府管理及決策者，分享給社會(huì)公眾和商業(yè)企業(yè)，這個(gè)過(guò)程就是分享城市的環(huán)節(jié)。

分析發(fā)掘的結(jié)果和系統(tǒng)協(xié)同的有效信息，有的是專(zhuān)門(mén)用于城市管理決策的，可通過(guò)網(wǎng)頁(yè)、指揮大屏展現(xiàn)以及手機(jī)APP等形式，為政府管理部門(mén)以及決策者提供參考，比如城市應(yīng)急事件的指揮調(diào)度、重大活動(dòng)的安保監(jiān)控、城市自然和人文數(shù)據(jù)的分析展現(xiàn)等。

同樣，還可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)、手機(jī)APP等形式為社會(huì)大眾提供交通出行、生活購(gòu)物等便利資訊，提升城市公眾的生活質(zhì)量和便利性。另外，人力資源數(shù)據(jù)平臺(tái)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展信息和渠道亦可提供給商業(yè)企業(yè)，為其發(fā)展提供協(xié)助。

上述3個(gè)步驟是一個(gè)有機(jī)的整體，缺一不可，涵蓋從底層基礎(chǔ)設(shè)施到上層應(yīng)用各個(gè)環(huán)節(jié)，只有夯實(shí)好基礎(chǔ)、搭建好系統(tǒng)框架，才能形成越來(lái)越多的智慧城市精彩應(yīng)用。