关于智慧城市规划中的智慧市政规划

文/ 毕莹玉　京清华同衡规划设计研究院有限公司　北京　100085



关于智慧城市规划中的智慧市政规划

文/ 毕莹玉京清华同衡规划设计研究院有限公司北京100085

【摘要】智慧城市建设是城市由传统农业社会到工业社会再到后工业社会的发展的必然结果，而城市市政基础设施是城市建设发展的重要组成部分，智慧市政设施规划和建设是智慧城市建设的核心内容，是城市可持续发展的重要保障。本文通过分析智慧市政规划的架构，建立综合的智慧市政平台，对信息基础设施、供水、排水、能源等各项基础设施进行综合的智慧管理，建立智慧市政规划内容框架，并对各子系统的核心内容进行了确定。

【关键词】智慧城市；智慧市政；基础设施

一、背景

现阶段中国城镇化率已经超过50%，城市的聚集效应不断增强。随着城市的不断发展以及城镇化水平的提升，城市的各种问题也不断显现，交通拥堵、供水安全不能保障、能源不能平衡发展、水环境大气环境等问题突出等，另外城市的发展也要求快速解决一些应急事件以及突发性事件。如何破解城市发展困境，建立可持续的城市发展模式，保障城市的健康可持续发展，成为现阶段急需解决的问题。

在这种背景下，随着全球互联网、新一代移动宽带网络、下一代互联网、云计算、物联网等的新技术的应用和发展，促使城市向更高的智慧化阶段发展。而城市与互联网等的融合为解决城市的一系列问题、实现城市的精细化发展提出了新的解决方案。智慧城市作为一种城市发展的新型策略，成为城市决策和管理的必然选择。

在智慧城市的规划建设中，智慧市政基础设施是其重要的核心组成部分。智慧市政主要通过集成供水、排水、供电、供热、供气、垃圾处理等已有的城市信息化管理手段，在此基础上，应用新一代的信息技术，通过整合广泛的传感器系统和物联网系统、数据感知网络、地理信息系统、城市数据管理系统等，实现市政基础设施的信息共建共享，形成市政系统的数字化、立体化、层次化、精细化、网格化、协同化的市政一体化管理平台。实现各系统的数据耦合，在一个平台上进行综合的管理，从而支撑整个城市的市政智慧化管理和运营，实现城市的可持续发展。

二、智慧市政规划

1.信息基础设施建设

智慧市政的实现依赖于智慧信息基础设施的建设。智慧信息基础设施具有基础性、公共性、智能化的特点。智慧信息基础设施主要包括：

通信网络基础设施，包括移动宽带网络、下一代互联网、有线电视网、交通数据网、智能电网数据网等，智慧城市依托通信基础设施进行数据的接收及传输，是整个智慧城市的神经系统。

信息交换、计算及存储系统，包括城市外部云计算平台、城市数据中心、各智慧市政子系统数据平台等，为智慧市政提供最基础的计算及存储支撑服务。

市政物联网系统：包括市政管网的感知及监测系统，主要包括各市政管网数据监测传感器、监控摄像头、智能控制阀门和开关等，通过市政的物联网系统，实现对市政设施及管网的运行状态监控、应急事故处理、智能化调度等。

数据支撑系统，包括城市规划建设信息平台、地理信息数据平台、气象数据平台、交通数据平台等，通过各数据支撑平台的建设，有效对智慧市政进行预测、管理、决策。

智慧信息基础设施的建设需着眼于城市全局层面进行统筹布局，综合整个城市的智慧化需求进行建设，而不能受限于一个局部和子系统。以免重复建设，造成不必要的浪费，或者建设不均衡。另外智慧信息基础设施的建设需考虑整个城市资源的协调分配，进行共建共享，实现信息基础设施资源的合理集约配置。

2.智慧市政规划内容

智慧市政建立综合的智慧市政平台，对供水、排水、能源、交通等各项基础设施进行综合的智慧管理，通过更透彻的感知将智能传感技术、定位、互连、自控及地理信息等运用到供水、排水、能源、交通等各种城市基础设施和运行环境的监测中；并且应用更全面的互连互通使得分散的数据得以交互和共享，在全局的层面上解决问题；运用先进的分析和模型工具，对数据进行深入的分析和计算，实现控制的深入智能化。以便更好的支持运营决策和管理行为，保障基础设施的安全运行，实现城市市政设施的安全灵活高效管理。

图1　智慧市政规划结构图

在这个框架下，智慧市政系统划分为多个子系统，主要包括智慧供水系统、智慧排水系统、智能电网系统、智慧冷暖供应系统、智能交通系统等。

智慧供水系统：

智慧供水系统以供水服务标准化、调度智能化、管理精细化为建设目标，利用传感技术及无线通信技术，实现对水源、供水设施及管网的全面、动态化管理，实时监控管网关键点，自动预警，辅助爆管事故处理。充分利用网络、物联网技术和信息资源，进行服务效能整合与升级、加强资源整合与共享，实现节能减排，提高资产运维管理效率。并指导管网的改造及升级。

智慧排水系统：

智慧排水系统主要包括智慧排污系统和智慧排涝系统。智能排污系统主要对重要干管、污水泵站进行监测，获取污水管流量、流向、流速等数据，通过数据处理分析，实现对污水管工况、污水管压力分析及污水管优化、污水泵站运行参数调节等功能。在污水厂的控制系统中，以污水处理厂流量、进水水质、各个构筑物运行指标、构筑物内水质指标为监测对象，通过模型分析，实现污水处理厂优化运行，节能降耗的目标，并提高控制及管理效率。智慧排涝系统，主要通过对重要雨水干管、积水点、立交桥等进行监控，实现对地面径流的全流程数据监测，对主要的易涝点进行全方位的监测和自动化控制。

智能电网系统：

在城市层面，打造城市能源互联网，将可再生能源、电网、用户实现统一平台管理。实现能源的实时自动化调度和分配。在社区或楼宇层面，建设微电网控制系统，在社区或楼宇实现屋顶太阳能、冷热电三联供能源的合理配给。建设基于区域智慧电网，建设用电信息采集系统、智能变电站、智能供电设备及线路管理系统，实现对各个供电单元及供电设施进行智能化的管理和调度。

智慧供气系统：

智慧的供气系统通过对重要供气参数进行实时的监测，采用一体化的数据采集、计量、控制系统，采集用气信息，以及管网及设施信息。通过综合的智慧控制调度平台，实现燃气供应的智慧化。并指导燃气管网的改造和升级。

智慧冷暖供应系统：

规划建设智慧的供热及供冷系统，将各种供热方式和制冷方式进行整合，统一到综合的供热供冷管理平台。采用智能一体化的数据采集、热计量、监测控制系统，对热力站、用户用热用冷情况的进行自动化监测与控制。实时采集管网压力、温度、流量等参数，根据热力站和用户用热用冷特点进行全流程的用热用冷配给，满足不同用特性的用户控制要求，降低城市能源的消耗，实现能源的集约节约利用。

3.智慧市政的设施支撑

除了常规的信息基础设施建设外，智慧市政需要公共数据中心的支撑。公共数据中心主要智慧市政的基础数据平台和综合决策平台。

基础数据平台主要包括城市的地物信息、管线数据、道路数据、经济统计、建设信息等。数据中心应按照政务基础数据库加业务数据库的模式来建设，建立城市的公共的基础数据库。

另外传统基础设施的改造也是重要的内容，主要是对现状已建设设施进行智能化的改造，以达到智慧市政设施的要求。

三、对传统市政规划的改变

市政系统构成发生了改变。与传统的市政系统相比，智慧市政融入了信息化的内容。在系统上增加了信息基础设施，包括基础的信息设施、数据服务中心、数据采集及控制设施等。在规划中要对信息基础设施的建设有所考虑。另外，可以结合综合管理的建设推动智慧市政的建设，综合管廊的建设可以对信息采集、控制及监视可起到较大的支撑作用。

四、规划案例——山西科技创新城

山西科技创新城核心区位于位于太原与晋中两市结合部，规划面积约20平方公里。其功能定位是以科技创新推动煤炭资源型经济转型升级的国家级示范区和具有国际影响力的低碳技术创新中心；科技企业、科研人员和创业者的聚集地。在市政基础设施建设上，要求实现高目标及高标准的设施建设，形成低碳生态及智慧智能项目示范。

智慧给水：智慧供水系统以供水服务标准化、调度智能化、管理精细化为建设目标，实现对供水设施的全面、动态化管理，实时监控管网关键点，自动预警，辅助爆管事故处理。充分利用网络、物联网技术和信息资源，进行服务效能整合与升级、加强资源整合与共享，实现节能减排，提高资产运维管理效率。

智慧排水：智慧排水系统主要包括“智能排水系统”和“智能污水厂”两部分。 智能排水管网系统主要对重要干管、污水泵站进行监测，获取污水管流量、流向、流速等数据，通过数据处理分析，实现对污水管工况、污水管压力分析及污水管优化、污水泵站运行参数调节等功能。 污水厂智能控制系统：以污水处理厂流量、进水水质、各个构筑物运行指标、构筑物内水质指标为监测对象，通过模型分析，实现污水处理厂优化运行，节能降耗的目标，并提高控制及管理效率。

智慧排水防涝系统：监测范围为核心区范围内河道、排水口、积水点等。监测要素包括河湖闸坝水位、流量、重要排水口水位、本站出水口水位、积水监测点水位、移动管网数据。

智慧能源管理系统主要包含三个部分，即智能电网管理系统、智能供暖系统、智能燃气系统。三个系统相对独立，又相互联系。能源的供应分别以电、热、气的形式进行供应，系统之间也可以实现相互的转换和调度，例如利用电能进行采暖、燃气进行发电等，从而实现能源系统的整体协调供应。

智慧供电：在核心区以地块为单元全面建设微电网控制系统，在社区或楼宇实现屋顶太阳能、冷热电三联供能源的接入和分配。通过50万平米的屋顶太阳能建设，满足核心区50兆瓦的用电需求。建设基于核心区的区域智慧电网，建设用电信息采集系统、智能变电站、智能供电设备及线路管理系统，实现对各个供电单元及供电设施进行智能化的管理和调度。

智慧供热：规划建设智慧的供热系统，将用户各种供热方式进行整合，统一到综合的供热管理平台。根据不同的需求，进行太阳能采暖、地源热泵采暖、污水源热泵采暖、空气源热泵采暖等。并耦合市政供热系统及电采暖系统，实现能源的合理分配。最终实现40%以上的清洁分散能源采暖。

智慧燃气：规划建设智慧的供气系统，通过综合的智慧控制调度平台，实现燃气供应的智慧化。在燃气供应上，对生活用气、公建用气、冷热电三联供用气、交通用气等实时的监控调度，保障供气安全。并与供热及供电系统实现自适应的联动，合理调度，实现供热、供气、供电的耦合。

智慧城市管线：建设智能管理、维护可视的综合管廊：考虑主干道路、埋地高压电力电缆敷设路径以及主管线的布置，选择部分尽量避免多次开挖道路建设综合管廊。

建设综合管廊可视化控制中心：地下管廊的建设对市政管线的智慧化有很强的支撑作用。通过综合管廊的建设，智慧基础设施的建设及更新改造将相对容易，并未未来的发展升级预留了很大空间。同时综合管廊的建设也为市政管线的监控可视化提供了保障，可以实现全方位的监控。

核心区现状规划了马练营路以及迎宾西街建设综合管廊。收容的管线包括：给水、再生水、电力、通信、供热管线。同时考虑到道路重要性以及周边用地开发强度对市政管线的需求，规划拟增加化章街、综合通道以及使赵街建设综合管廊。同时建设可视化的控制中心。

结语：

智慧城市市政基础设施建设是一项复杂的综合的系统工程，投资大，运营门槛高，必须在建设之前对智慧市政基础设施的建设有一个全局的概念，需对整个智慧市政系统进行由上至下的设计，进行综合科学的系统规划，对各市政子系统进行模块的划分、功能的确定，而不能各自为政，独立进行。从信息基础设施的建设、系统的构建、智慧市政设施的支撑上形成从下至上的支撑，构建整个智慧市政系统。并进行系统化的建设，为智慧城市建设打下建设基础。

参考论文：

【1】杨冰之，郑爱军.智慧城市发展手册[M].北京，机械工业出版社，2013.

【2】毛光烈. 智慧城市建设实务研究[M].北京：中信出版社，2013.

【3】张陶新，杨英，喻理．智慧城市的理论与实践研究[J]．湖南工业大学学报（社会科学版），2012.