智慧城市視野下的環(huán)境設(shè)施創(chuàng)新設(shè)計探究
——以江蘇省揚州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)智慧易安裝路燈為例

姚逸凡 華中科技大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院設(shè)計學(xué)系

伴隨著科技的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，智能技術(shù)及其應(yīng)用逐漸滲透到社會生活的方方面面，智慧城市成為城市發(fā)展的大勢所趨。在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新興技術(shù)融合而成的波瀾壯闊、形態(tài)萬千的國家圖景中，智慧城市視野下的環(huán)境設(shè)施創(chuàng)新設(shè)計方興未艾，已經(jīng)成為一個具有現(xiàn)實意義的探索課題。

1 智慧城市與環(huán)境設(shè)施理念及其設(shè)置現(xiàn)存問題

1.1 理念解析

智慧城市是近年來被提出的一種新型城市形態(tài)，其核心理念是運用先進(jìn)的信息技術(shù)及高新科技，通過對城市核心運行系統(tǒng)各項關(guān)鍵信息的感測、分析和整合，將城市公共環(huán)境、公共安全、城市服務(wù)進(jìn)行規(guī)劃管理，以對城市生活中的各類需求做出智能響應(yīng)。智慧城市建設(shè)旨在通過運用新科技信息手段，提升城市資源利用效率，優(yōu)化城市內(nèi)部服務(wù)管理，實現(xiàn)城市智慧化管理和運行，為城市居民創(chuàng)造更便捷、宜居的城市生活環(huán)境，從而實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

城市環(huán)境設(shè)施是城市環(huán)境建設(shè)的主題，它是在城市環(huán)境中，由政府統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)置的，免費或低價為公民提供服務(wù)的各類公共服務(wù)設(shè)施系統(tǒng)及相應(yīng)的識別系統(tǒng)。良好的城市環(huán)境設(shè)施的設(shè)置能夠優(yōu)化城市環(huán)境，提升人們的生活品質(zhì)；能夠在特定的環(huán)境與視覺節(jié)點內(nèi)形成富有吸引力的公共活動聚集點，完善城市的功能分布。

為適應(yīng)智慧城市建設(shè)的需求，近年來，智慧城市環(huán)境設(shè)施在設(shè)計中逐步引入大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)，在滿足傳統(tǒng)使用功能的基礎(chǔ)上，增加數(shù)據(jù)采集、設(shè)備自動化、人機(jī)交互等智能化功能。實質(zhì)上，信息化技術(shù)不僅貫穿在智慧城市環(huán)境設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)配置與運營管理中，為城市居民提供智能化、交互性服務(wù)，更促使了人們對于環(huán)境設(shè)施的審美感知和社會責(zé)任意識的變化，為城市環(huán)境的發(fā)展和城市文化的傳承創(chuàng)造了新的蘊含。

1.2 現(xiàn)存問題

在進(jìn)行智慧城市建設(shè)過程中,通過調(diào)查可知當(dāng)前智慧城市視野下環(huán)境設(shè)施設(shè)置普遍存在如下問題：一是智慧環(huán)境設(shè)施設(shè)置種類較少、功能單一，無法滿足大眾對城市智慧生活各個方面的需求；二是已有智慧環(huán)境設(shè)施在造型上千篇一律，缺乏城市特色，同質(zhì)化嚴(yán)重；三是已有智慧環(huán)境設(shè)施缺乏整體性，規(guī)劃設(shè)置布局不夠合理，適應(yīng)不了智慧城市建設(shè)的發(fā)展；四是已有智慧環(huán)境設(shè)施現(xiàn)有管理機(jī)制匱缺，后期維護(hù)不到位。

基于智慧環(huán)境設(shè)施設(shè)置現(xiàn)存問題，筆者從2019年起即對環(huán)境設(shè)施設(shè)置進(jìn)行調(diào)研，并參與環(huán)境設(shè)計專業(yè)課程中相關(guān)智慧環(huán)境設(shè)施的設(shè)計工作。在學(xué)校組織的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目中以《智慧城市視野下的環(huán)境設(shè)施創(chuàng)新設(shè)計研究》為題申報獲得立項，希冀能夠為推動智慧環(huán)境設(shè)施的創(chuàng)新設(shè)計貢獻(xiàn)綿薄之力。

2 智慧城市視野下環(huán)境設(shè)施創(chuàng)新設(shè)計探究

智慧城市視野下環(huán)境設(shè)施創(chuàng)新設(shè)計，即能夠通過高新技術(shù)在環(huán)境設(shè)施中的應(yīng)用將智能化滲透到城市居民生活的方方面面，真正做到城市環(huán)境設(shè)施設(shè)計以人為本、美觀實用、低碳環(huán)保，從而實現(xiàn)城市環(huán)境設(shè)施和資源的可持續(xù)發(fā)展。通過運用系統(tǒng)性、創(chuàng)新性設(shè)計思維，突破傳統(tǒng)思維定式，對設(shè)計各組成部分以及其相互聯(lián)系進(jìn)行綜合考量，以達(dá)到理想化的設(shè)計效果。

筆者承擔(dān)的課題研究從立項至今，在理論層面所做的主要工作包括探尋智慧城市及其環(huán)境設(shè)施設(shè)計理論、創(chuàng)新設(shè)計方法與相關(guān)技術(shù)原理等；在實踐層面已完成湖北省武漢東湖高新技術(shù)開發(fā)園區(qū)環(huán)境設(shè)施設(shè)置調(diào)研與設(shè)計工作，并在江蘇省揚州市相關(guān)規(guī)劃設(shè)計單位參與智慧城市環(huán)境設(shè)施設(shè)計工作。截至目前，已與項目組成員共同完成智慧移動公廁、智能分類垃圾箱、智慧無人送貨車、智慧警務(wù)工作站及智慧路燈等造型設(shè)計工作，其中有相關(guān)智慧環(huán)境設(shè)施造型設(shè)計已經(jīng)作為設(shè)置選型方案予以實際應(yīng)用。在此，以江蘇省揚州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)智慧易安裝路燈為例進(jìn)行了深入剖析。

3.江蘇省揚州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)智慧易安裝路燈解讀

江蘇省揚州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)位于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展最具活力的長三角地區(qū)，是上海經(jīng)濟(jì)圈與南京都市圈的節(jié)點區(qū)域。為促進(jìn)智慧城市的有序發(fā)展，推動自主創(chuàng)新成果在智慧城市中推廣應(yīng)用，科技部和國家標(biāo)準(zhǔn)委于2013 年開展了智慧城市技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)試點示范工作。江蘇省揚州市作為全國首批信息化試點城市，先后榮獲國家“三網(wǎng)融合”試點城市、“智慧旅游”試點城市稱號，并被中國智慧城市大會授予全國“智慧城市領(lǐng)軍城市”（圖1）。基于其經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)城市智慧環(huán)境設(shè)施建設(shè)需要，筆者參與了智慧易安裝路燈設(shè)計造型、技術(shù)導(dǎo)入及設(shè)置應(yīng)用等方面的工作。

3.1 設(shè)計造型

隨著5G 通信技術(shù)的發(fā)展和新能源汽車的普及，為了便于市民的出行，智慧路燈頂部設(shè)計有5G 微基站，內(nèi)嵌WiFi 基站，實現(xiàn)全城WiFi 覆蓋；底座部分設(shè)置有電動汽車充電樁，有效解決出行問題。智慧易安裝路燈的設(shè)計造型較好貫徹了以人為本理念，回應(yīng)了群眾實際需求。

在設(shè)計造型層面，將最具城市特色的“海上絲綢之路”“古運河文化”等元素轉(zhuǎn)化為合適的設(shè)計語言，導(dǎo)入智慧易安裝路燈設(shè)計造型之中，使其能夠更好地融入城市背景。比如，路燈從整體上采用銀色與藍(lán)色結(jié)合的簡潔流線型，象征蜿蜒靈動、穿城而過的擁有2500 多年歷史的古運河，給人以時尚創(chuàng)新的視覺體驗，更好地傳達(dá)城市精神與文化追求。

此外，智慧易安裝路燈能夠根據(jù)對人流量和車流量的監(jiān)控分析實時調(diào)整照明方案，針對主要道路、快速路和較偏僻的道路也有不同的應(yīng)對策略。為符合智慧城市視野下的環(huán)境設(shè)施綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展要求，路燈采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行供電，利用風(fēng)能和太陽能在時間上的互補(bǔ)性實現(xiàn)全天候儲能，更加經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實用[1]。本項智慧路燈設(shè)計通過使用“三遙”監(jiān)控系統(tǒng)，利用計算機(jī)技術(shù)動態(tài)地對路燈實施遠(yuǎn)距離遙控和管理，形成集實時監(jiān)視、實時控制、實時故障診斷功能于一體的智慧照明管理體系，從而實現(xiàn)城市照明的智能化控制（圖2）。

3.2 技術(shù)導(dǎo)入

在智慧易安裝路燈設(shè)計中，將已獲易安裝專利技術(shù)導(dǎo)入，通過安裝卡塊、螺栓，復(fù)位彈簧和路燈本體的結(jié)合設(shè)計，使得智慧路燈的安裝更為簡單便捷，防止在安裝的過程中工作人員處于高空作業(yè)時間較長，從而導(dǎo)致施工作業(yè)危險系數(shù)增高，同時利用復(fù)位彈簧對路燈本體進(jìn)行散熱，便于延長其使用壽命。

智慧易安裝路燈系統(tǒng)設(shè)計將城市照明系統(tǒng)、城市安防系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)整合，實現(xiàn)信息采集全面化、數(shù)據(jù)整合一體化、系統(tǒng)處置集約化等設(shè)計特點。

3.3 創(chuàng)新特點

智慧易安裝路燈設(shè)計，其創(chuàng)新特點歸納起來看：一是在設(shè)計中合理導(dǎo)入智能技術(shù)，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用；二是設(shè)計以人為本，與需求相結(jié)合；三是注重具有城市文化特色的造型、材料及城市色彩在智慧環(huán)境設(shè)施設(shè)計中的轉(zhuǎn)譯應(yīng)用，增強(qiáng)設(shè)施文化傳達(dá)功能；四是靈活運用城市多源大數(shù)據(jù)，因地制宜開展設(shè)計[2]；五是聯(lián)結(jié)智慧城市環(huán)境設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建智慧平臺，實現(xiàn)系統(tǒng)化設(shè)計；六是節(jié)能降耗，綠色設(shè)計；七是在設(shè)計中完善管理體系，持續(xù)激發(fā)空間活力。

作為江蘇省揚州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)智慧易安裝路燈創(chuàng)意設(shè)計的第一完成人，該項成果由所在設(shè)計實習(xí)單位以《一種易安裝路燈》為名，向國家知識產(chǎn)權(quán)局申報并于2020 年10 月獲準(zhǔn)授予實用新型專利證書（專利號：ZL201921830090.1）。如今，開發(fā)區(qū)的智慧城市建設(shè)已具雛形，智慧易安裝路燈的設(shè)置應(yīng)用與之相得益彰，并將會隨著后續(xù)智慧環(huán)境設(shè)施創(chuàng)新設(shè)計得到進(jìn)一步推廣、改進(jìn)，進(jìn)而為把譽為“好地方”的這座名城建設(shè)得好上加好、越來越好作出貢獻(xiàn)。

圖1 江蘇省揚州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)及其道路燈具設(shè)置現(xiàn)況圖

圖2 華中科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目成果展示