數字孿生技術推動智慧社區建設的應用研究

李玉琳 呂寶龍 張恩韶 馬宏欣

（1.山東青年政治學院，山東 濟南 250103；2.山東山青物業管理研究院，山東 濟南 250103）

智慧社區是智能城市建設的必要基礎，有利于提升信息化水平，為社會公眾提供更加高質量的服務。我國各相關單位及省份均對智慧社區開展了多方面的研究，包括智慧社區關鍵技術、運維模式和建設要求等，智慧社區建設取得了有效進展。基于數字孿生的智慧社區是運用數字技術，將社區的邏輯架構與統一的平臺管理相結合，實現合理化的社區治理。

1 數字孿生技術在智慧社區建設中的作用

1.1 推進智慧社區管理現代化

數據是基層治理與服務堅實的數字底座，對基層數字化建設起著關鍵支撐作用，也是推進基層治理的重要抓手，基層社區治理中更多存在的還是碎片化數據堆積起來的一座座“高山”。數字孿生技術的應用推進智慧社區現代化建設，解決了基層治理中日常工作數據留痕難、各條線數據多頭錄入、重復報送、統計煩瑣的難點痛點，通過資源整合，實現全域全量社區資源的集成管理，實現社區運行狀態全流程信息化管理，讓數據為街道精準管理、科學決策提供數據支撐。

1.2 強化社區服務多元主體智慧化協作

智慧社區服務涉及多個主體，包括政府、居民、物業等，各主體需要通過積極參與，互幫互助，共同實現社區治理，提升社區智能化水平。黨建引領和政府主導是智慧社區服務的基本特征，也是快速實現基層社區資源整合，推動政府、市場與社會三元聯動的重要保障。智慧社區服務的基本特征是堅持黨建引領，發揮基層政府領導作用，充分動員各界參與知識社會活動。企業作為市場主體帶動社區經濟的發展，提升社區公共服務的硬件水平，推動社區智慧化服務的進程。是社區重要的推動力量。社會組織是群眾參與的重要途徑，也是社會治理的重要主體和依托，調動社會組織的積極性，引入社會組織參與進來，推進社會組織參與社會治理，促進居民積極參與，使社區服務走向專業化、精細化。

1.3 增強智慧社區物業服務能力

“小物業”關乎“大民生”，社區建設需要提升物業服務水平。社區物業服務是社區居民感知認同的來源，物業服務水平對居民認同感產生重要影響。推動數字孿生技術的應用，提升社區物業的智慧化水平，社區物業運用智能化手段，深入了解居民需求，解決居民問題，獲得居民的認同感，強化社區治理，促進智慧社區建設。2021年國家信息中心發布《智慧社區建設運營指南（2021）》，其中指出智慧物業是智慧社區建設的重要內容，將智慧社區建設定位為科學化、智能化、精細化的社區管理和服務創新模式。智慧物業建設推動政府與企業的合作、多方共同參與、合作達到共贏的社區多方聯動，增加了居民認同感。

1.4 創新智慧社區治理模式

大數據、物聯網等信息技術工具在智慧社區治理中的應用，打破了傳統的社會治理模式，發揮的作用越來越重要。互聯網的發展不僅促進了智慧應用的發展，而且悄無聲息地改變著人們的生活習慣和對“智慧生活”的認知。信息化、數字化正使社區內各種便民惠民服務日益智慧化，同時也為智慧社區的發展衍生出新的模式，智慧社區養老模式就是其中之一。這是一種利用互聯網和大數據，為居民創造了高品質社區生活的模式，也是順應經濟社會轉型趨勢，更加符合家庭和社會需要，推動智慧化社區治理養老模式。

1.5 提高社區居民參與度

智慧社區建設為不僅居民提供高質量的公共服務，也能多方面滿足居民的特殊需求，提供優質個性化服務。我國社區建設中面臨不少問題，其中最普遍臨的問題是社區居民的參與度較低，參與意愿不高。居民參與是社區建設的重要力量，隨著信息科技的不斷發展，社區建設更加需要居民的積極參與，面對需求解決問題，因此社區建設應采用鼓勵的方式，調動居民積極性，讓居民參與到智慧社區建設中，提升社區建設速度，提高社區治理的效率。

2 數字孿生技術在智慧社區建設中的應用現狀

2.1 智慧社區建設現狀

智慧社區利用信息技術和空間資源，推進城市管理的現代化進展。社區作為社會的主要組成單位，如果沒有現代社區治理，就無法推動智慧城市的發展。面對現代社區的諸多問題，有必要及時采取行動，改變居民的生活環境和生活質量，推動中國智慧社區的建設[1]。目前，中國已經開發了智慧社區建設的內容和數據模型，創建一個典型的智慧社區通常包括三項基本建設任務：信息基礎設施、綜合信息服務平臺以及管理和服務。

智慧社區發展和運營的基礎是信息基礎設施，通過部署使用社區物聯網傳感器終端和社區公共區域無線網絡的全面覆蓋，收集安防、門禁、電梯、停車場等社區內的數據信息資源，為平臺層提供全面、標準的數據采集接口。智慧社區的信息系統基礎設施主要包括智能基礎設施、通信網絡設施和計算存儲設施、公用基礎設施等。移動通信網、低功耗廣域網、光通信網等組成了通信網絡設施，其功能主要是為社區建立信息傳輸網絡，為智慧社區供應快速的信息傳輸通道。計算存儲設施包括邊緣計算節點、本地計算設施、云計算資源等，為智慧社區系統提供計算存儲資源，提供數據存儲與計算能力。

綜合信息服務平臺旨在對社區內的設備設施進行數據收集、存儲、交換、管理和分析，控制感知終端，實現不同業務子系統的集成，推進相關業務的開展，并與第三方平臺的數據實現交互。綜合信息服務平臺一般包括數據資源能力層、數據服務能力層與應用支撐能力層。數據資源能力層主要對系統的數據資源管理能力進行要求，數據資源能力層應支持建立數據標準化格式，進行分類分庫管理，可分為社區基礎信息數據、社區動態感知數據、其他業務數據等大類；數據服務能力層主要對系統的數據處理能力進行要求，包括數據匯聚、數據存儲、數據治理、數據檢索、數據分析、數據智能建模、數據共享交換等方面的能力；應用支撐能力層主要對系統的應用支撐能力進行要求，包括統一門戶管理、用戶管理、角色管理、權限管理、組織機構管理、資源管理、API管理等基礎管理功能。

管理和服務是分析信息數據，以此把握社區動態管理。意味著政府部門、運營單位或居民可以通過分析收集的數據查看或控制社區中的相關智能設備，管理和服務為居民提供適當的設備控制、生活信息共享和其他服務，幫助政府部門或運營單位執行網格管理、物業服務等應用。

2.2 數字孿生技術在智慧社區中的應用現狀

（1）逐漸受到關注和重視。2020年4月10日，國家發展改革委和中央網信辦聯合頒布了《關于推進“上云用數賦智”行動培育新經濟發展實施方案》，使數字孿生上升到新的高度。2021年3月，國家“十四五”規劃綱要提出“探索建設數字孿生城市”，數字孿生技術有了更廣闊的發展空間，在國家層面為數字孿生城市建設提供引導。國家陸續印發了不同領域的“十四五”規劃，為各領域如何利用數字孿生技術促進經濟社會高質量發展作出了戰略部署。數字孿生運用三維模型使智慧社區可視化，可視化智慧社區，通過匯集了多種智慧應用與智慧服務，讓居民享受便捷、精彩的智慧生活，提高政府公益服務能力，打造精確管理的溫馨社區。基于數字孿生的可視化系統成功打造了對環境可視化、重點建筑可視化、視頻監控可視化、人員車輛監控可視化等應用。通過對各類功能的組合運用，將傳統的社區服務方式與高精尖科技深度融合，快速提升社區的信息化建設腳步，全面實現對社區的數字化、智能化管理水平。“十四五”數字孿生發展政策如表1所示。

表1 “十四五”數字孿生發展政策

（2）積極開展研究和試點。黨的十九大提出實施“數字中國”戰略，各地政府積極展開行動，加快促進城市數字化建設。2018年《河北雄安新區規劃綱要》中指出，堅持數字城市與現實城市同步規劃、同步建設，打造具有深度學習能力、全球領先的數字城市。雄安新區推進BIM管理平臺建設，通過建設、評估和預防數字城市，支持真實城市的高品質發展，通過創新城市規劃、建設和管理的政治制度和流程體系，創建了展示多維城市空間的數字平臺。平臺將數字技術集成到地理信息系統和BIM中，開發不同階段的城市空間信息模型和循環迭代規則，建設5G、人工智能、物聯網和等新基礎設施，逐步打造虛擬世界，使城市管理邊界更加高效。江蘇南京江北新區提出，力爭到2025年率先建成“全國數字孿生第一城”，逐漸推動城市發展向智能化高級形態邁進。隨后多個城市運用數字孿生城市的建設理念和模式，開始數字孿生智慧城市建設，制定智慧城市頂層設計和規劃，以數字孿生城市為導向推進智慧城市建設[2]。

（3）推動智慧應用的發展。數字孿生技術推動了智慧應用的發展。深圳坂田園區和東莞松山湖園區是華為和51VR聯合研發，通過數字孿生技術收集園區內的實時動態信息，構建園區內實時運營的數字孿生場景，使園區運營逐步實現可視化分析、封閉的業務關系、決策模擬和數據的充分整合，為新一代園區創建新的三維和多維管理模式。如智慧企業、智慧政府、智慧院所、智慧城市等各類智慧應用正在得到重視并加快建設，可視為企業、政府、院所、城市對應的組織數字孿生應用。通過數字孿生物理與數字不斷融合發展，建立連續穩定的信息流，構建具備相互感知、智慧互聯的應用形態。未來，企業擁有大量的數字資源，逐步構建以人為中心的數據和模型驅動，提升企業實力與智慧產業的發展，提升智能研發、生產、管理和服務。數字孿生應用如圖1所示。

圖1 數字孿生應用

3 數字孿生技術應用存在的問題

3.1 行業標準和產品協議不統一

目前，我國智慧社區試點建設工作逐漸開展，已經有多個城市參與其中，但未形成具有普遍適用的智慧社區標準和體系架構[3]。不同行業與不同的企業有著不同的工作方式，其智慧社區的建設標準各不相同，目前還未出臺的行業標準和服務體系。2012年廣州市天河智慧社區省級標準化試點計劃指出將在2年時間里抓好“六個一”。上海市2013年《上海市智慧社區建設指南（試行）》包括信息基礎設施網絡化、生活服務便利化、社區管理與公共服務信息化、小區管理智能化、家居生活智能化等[4]。2020年住房和城鄉建設部發布國家標準《智慧城市建筑及居住區第1部分：智慧社區建設規范》（征求意見稿），標準適用于指導智慧社區的設計、建設和運營，然而還未形成正式稿。技術建設是智慧社區的基礎，技術使用目前面臨多種問題，如在開發產品時有多種協議標準，不同廠家的不同產品很難做到相互兼容，導致不同智能硬件不能夠協同集成發展[5]。居民家中智能設備種類繁多，不同設備的管理有不同的標準，導致維護較難，給未來系統的集成與數據共享帶來很大困難[6]。

3.2 平臺數據缺乏互聯互通

互聯網絡的快速發展，各類網絡設施的高度規劃整合，促進智慧社區快速建設[7]。在智慧社區建設中，重復建設、信息缺乏互聯互通等問題常見。部門分工不同、權限不同，數據信息之間不能互通；缺乏對數據庫互通互聯的整體設計，居民或者企業在進行業務辦理時，由于辦理單位互相數據庫之間不連通，不同的業務需要重復錄入基本信息。建設智慧社區是一項復雜的工程，多方主體參與才能達到共贏，政府行政部門、街道辦事處等行政機構，以及市場主體、居民、社會組織等，社會各方將付出適當的責任，促進智慧社區快速發展。

3.3 數字孿生應用不全面

在智慧社區建設工作方式上與數字化重構結合還不夠，數字孿生應用不全面。傳統基建的思維模式仍存在且數字化創新舉措較少，在未來智慧社區建設中，存在數字賦能存在被標簽化的傾向，沒有深入植入數字化。智慧社區平臺建設的統籌力度較小，智慧社區平臺協調性較差，一體化的智能數據平臺建設還可以進一步加速。在智慧社區中，不同社區存在自建系統的情況，發展步伐不在同一水平。數字孿生智慧社區應用不夠廣泛，建設缺乏系統專業的技術指導與支撐。

3.4 存在信息安全隱患

為了在智能社區中提供服務和管理，需要及時收集社區居民的信息，并通過他們的行為活動提供決策。智慧社區的建設涉及互聯網絡，會面臨很大的網絡信息風險。居民在使用移動互聯網時，網絡會自動收集用戶的非隱私項目，盡管簽署了隱私條款，但大多數居民不知道如何保護數據，存在一定的安全風險。不法商家利用用戶信息開展業務，發送危害居民安全的虛假信息。建立智能社區要求布設傳感器設備，安裝較為隱秘，但惡意的硬件破壞和軟件攻擊都會嚴重危及社區安全[8]。網絡是智慧平臺使用中關鍵因素，網絡的使用面臨較大的風險，而網絡防火墻是造成信息安全的極大隱患。

3.5 缺乏專業人才

互聯網專業服務人才缺乏，這個問題在社區中普遍存在，制約社區向智慧社區轉變。在智慧社區建設下，社區工作人員作為最貼近群眾的一線人員，必須具備一定的技術掌握能力，具備互聯網專業技術知識和操作能力，以跟進技術的發展，適應社區的進步。社區現有工作人員承擔著大量行政性工作，從事技術的員工較少，互聯網知識掌握不足，電腦操作技術缺乏，在智慧社區系統的操作上存在較大的阻礙，阻礙了智慧社區的智慧化建設，不利于其長期發展。如今我國智慧社區建設發展急需各行各業的人才，信息化人才是社區所需的重要部分，需要加強人才培養，為社區帶來活力。

4 數字孿生推動智慧社區建設的策略路徑

4.1 統一行業標準協議

智慧社區建設需要統一行業標準協議，建設相關配套技術標準的發展。針對智慧社區的綜合服務平臺、評價指標、數據模型等關鍵技術要求，加快推進相關國家、行業標準的研制。積極開展智慧社區標準應用試點的創建，促進智慧社區綜合服務平臺與城市信息模型等相關平臺的融合，創新開展共建共治共享的社區治理新模式。促進智慧社區建設標準化的發展，可以從新建社區、現有社區開始，引導其開展智慧社區建設，提升社區居民的幸福感與居住體驗，促進社區可持續發展。

4.2 加強信息互通共享

在嚴格遵守公共信息保密和分類的基礎上，改善數據庫服務的互聯互通和共享，協調加快建立綜合智能系統平臺，建立統一的基礎數據采集格式。提高數據的兼容性，減少社會工作重復投入。自動獲取基本和輔助信息，縮減基本信息統計占用的時間；優化不同服務平臺，將各類公共服務整合到服務平臺，鏈接各數據庫，有效拓展數據體量。

4.3 加強數字孿生應用試點

BIM建筑是數字孿生城市的細胞單元。應從政府投資的公共建筑和居住建筑做起，實現BIM技術全生命期應用，率先實踐數字孿生在建筑工程中的廣泛應用。加快社區管理與服務應用的整合，為社區創造新的數字空間。智慧社區數字孿生應用旨在為社區居民服務，需要關注社區居民的參與，通過分析社區居民的需求與期望，不斷擴大和完善服務類型和提供方式，為居民提供優質化服務。充分開展宣傳活動，通過社區宣傳欄、LED屏幕、社區廣播等實施實現講解與展示，使居民了解智慧應用的便捷性，提高轄區人民對智慧社區的認識，使居民共同為社區的發展作出貢獻。

4.4 提高信息安全保障

社區的信息設備設施的安全關乎每一位居民的信息安全，完善智慧社區信息安全保障體制機制，提升社區信息安全的保障能力在智慧社區的建設中尤為重要。在建設智慧社區各項基礎設施時，認識到設備供應商的資格，選擇具有自主知識產權的設備，安裝安全可靠的高質量設備和技術。同時，要合理合法地進行項目的建設，對于項目建設的各環節技術簽訂協議，確保信息安全。規范數據使用標準，通過完善相關的法律法規，明確信息數據共享的界限，警惕數據過度使用造成的信息安全行為，建立信息安全制度，對于私密信息要建立嚴格的保密標準。加強工作人員的管理，社區工作人員是直面信息數據的一線人員，規范使用信息資源，加強工作人員的責任意識，進行信息安全的培訓，對于工作中遇到的各類信息安全問題保持警惕性，如有發現，運用培訓知識迅速采取措施，保護信息安全，避免造成較大損失。社區的信息數據是一種無形資產，在對其進行開發利用的同時，更要重視對其的安全的保障[8]。

4.5 加強人才隊伍建設

加強人才隊伍建設，培養優秀人才，增加人才儲備，為智慧社區建設提供專業的人才保障。加強建設智慧社區的工作人員的培訓，培養社會人才，為高校畢業生提供到基層的實習鍛煉的機會，用實踐檢驗所學理論，積極鼓勵大學生到基層就業，深入基層鍛煉自身專業能力，為智慧社區提供了新鮮血液。加強社區基層工作人員培訓，培養年輕一代的基層人才是適應智慧社區發展的大方向，加強基層工作人員業務能力與服務能力，更好地服務智慧社區建設。智慧社區業務內容廣而專業性強，包括業務辦理流程、表格、收費等信息，應提供系統性的培訓，了解基礎政策，努力提高智慧社區綜合業務服務水平。

5 結語

文章研究了數字孿生技術在智慧社區建設中發揮的作用和存在的問題，研究了應用數字孿生技術建設智慧社區的策略路徑。妥善選擇試點社區，在統一的行業標準下，運用數字孿生技術建設與城市平臺相融合的智慧社區平臺，通過廣泛宣傳和服務體驗，鼓勵居民積極參與，走出一條智慧社區建設之路；選擇自主知識產權的設備，在遵守公共信息保密和分類的基礎上，建立綜合的智能系統平臺和統一的基礎數據采集格，保障信息數據安全和互聯互通共享，是建設智慧社區的基本載體；引培并舉，建設一支能夠適應現代化建設需求、掌握信息技術的青年人才隊伍，是建設智慧社區、提升社區治理能力的根本保障。