电气工程自动化在智慧城市建设中的应用

高 斯

（南京东大智能化系统有限公司，江苏 南京 210000）

起源于20世纪90年代“新城市主义”和“精明增长”的智慧城市理念，其目的是为解决城市日益扩充随之而来的各种问题，因此可以说智慧城市是城市发展的高级阶段。IBM公司在2008年首次提出“智慧地球”概念，由此引发了全球各地兴建智慧城市的热潮。美国、欧洲、韩国及新加坡等国家都启动建设智慧城市，2013年从全球超过400个角逐智慧城市中选出7个城市：美国哥伦布市、芬兰的奥卢、加拿大的斯特拉特福、台湾地区台中市、爱沙尼亚的塔林、台湾地区的桃园县以及加拿大的多伦多。

我国在党的十八大报告中强调走中国特色新型工业化、信息化、城镇化以及农业现代化道路。城市是经济、政治和文化最活跃的区域，城市的发展方式、治理模式等关乎一个国家现代化、信息化的水平。信息化的发展尤其是近年来的网络技术的发展，融合了物联网、人工智能、GIS、云计算等技术，使得一切物品通过普适网络进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，从而为构建智慧城市从技术上扫清了障碍。我国的智慧城市建设还处于起步阶段，区别与国外的智慧城市的以理念为主，我国更注重智慧城市的建设，利用各种智能化的设备、软件、平台、服务等建设智慧交通、智慧城管、智慧建筑、智慧社区等等，但是无一例外都强调信息技术、智能、自动化技术的重要性。

信息技术作为建设智慧城市的基础已经成为共识，但是为信息的传输、处理加工提供广泛支持的电气工程和自动化技术同样是必不可少的。

1 智慧城市的概念及内涵

目前有关于智慧城市的概念和内涵众说纷纭，国内外专家学者以不同的切入点出发，产生了较多的研究成果。

国外对智慧城市的研究起步较早，已经形成了相对比较完善的理论、框架和体系等。早在1990年，美国加州圣佛朗西斯科市举行了“智慧城市、快速系统、全球网络”的学术会议，探讨并出版了关于用“智慧”的信息技术推动城市可持续发展的会议论文集，这是最早关于智慧城市有代表性的文献。伴随着信息通讯、网络技术等的大量理论和实践的开展，智慧城市的研究也取得了可喜的进步。2008年IBM公司提出“智慧地球”的概念，并为电力、医疗等领域提供相应的解决方案。关于智慧城市的概念几乎包含了城市发展的每个领域。意大利学者Papa等在总结以往文献的基础上，提出了智慧城市三个主要导向：技术中心论、以人为本以及人与技术相结合。技术中心论导向强调信息通讯等技术要素在智慧城市建设中的核心作用，是智慧城市理论中的早期观点。近些年来，智慧城市建设中开始逐步摒弃技术软硬件设施的核心地位，开始考虑人和社会资本的重要性，多数学者认为人和社会资本才是建设智慧城市的核心。

国内关于智慧城市的研究滞后于国外发达国家，但是基于中国国情和现实，也基本形成了有关智慧城市建设理论框架和技术平台、制度等等。2009年时任国务院总理温家宝在北京科技界大会作了《让科技引领中国可持续发展》的报告，其中涉及“智慧地球”等相关概念。2010年中国智慧城市论坛中强调利用信息技术来提高城市管理水平的重要性。国内学者比较认同的观点是2009年IBM发布的《智慧城市在中国》这一报告，据此对智慧城市概念的界定分为狭义和广义两种。狭义上讲智慧城市是以物联网、人工智能、云计算技术等为核心的信息技术改变人、社会、企业、政府的交互方式，在智能建筑、智能交通、智能城市管理等领域的各种需求做出快速有效的反应，解决人口、交通、环境等日益严重的压力，提高城市可持续发展水平。广义上讲，智慧城市不仅仅是技术上的堆积，更是涉及人、社会以及自然环境等全方位多层次的系统上的城市发展模式的更新。程大章（2012）指出可以利用系统工程的理论和方法来架构我国智慧城市建设和发展战略，为智慧城市建设的顶层设计提供一定的借鉴。

在上述观点中，无论国内外，虽然关于信息技术的核心作用与否，专家学者们的观点存在一定的分歧，但是无一例外的都强调了信息技术在智慧城市建设中的重要作用。

2 电气工程自动化在智慧城市建设中的应用

智慧城市的建设是一个系统性的工程。智慧建筑、智慧交通、物联网、智能电网、智慧生活、智能城市管理、智能制造等等都与智慧城市的建设息息相关。因此，无论是智慧城市建设中的基础设施还是信息系统等等都与电气工程自动化密不可分，同时这也顺应了我国正在推进的工业4.0或者创新2.0潮流。可以说，基于云计算和大数据的信息构建、信息通讯以及多传感器感知预测等技术，即是智慧城市、工业4.0的关键技术，也是电气工程自动化的关键技术。

（1）多传感器的感知预测应用于智慧城市。2009年，美国迪比克市与IBM合作，利用物联网技术，将有六万居民的社区中的水电气以及交通、公共服务等连接起来，将产生的数据进行监控分析，以此做出智能化的响应对策，提升服务市民的水平。迪比克市首先是为居民和商户安装数控水电计量器，具备低流量传感器技术，监控水电的安全使用及泄露浪费。同时，构建综合监控平台，将水电的消费数据化，可以对此进行深层次分析挖掘以及展示，使得市民对自己的耗能有更直观和清晰的认识。多传感器技术除了应用于智慧公共服务之外，还用在智慧交通中路况信息收集、车辆行驶及违章信息的获取等等，智慧建筑中的水电气安全监测、电梯运营等，智慧物流中的车辆信息、行驶路线信息等相当多的地方都有传感器在无时无刻发挥着基础性的作用。

（2）自动化设备是智慧城市建设的最重要的基石。主要原因有2个：①自动化技术的成熟将自动化技术应用范围逐步外延，由制造业扩展到其他领域；②相当多的产业领域开始大量导入自动化设备，通过信息技术的使用，自动化设备之间构成智能化系统，而所有这些散居于城市的各环节设备建设成型后，整个城市的智能化也就顺理成章形成了。以往的自动化设备都是一个个的孤岛，彼此之间不能通信，因此当自动化设备出现故障之后，将对生产线或者其他场合带来重大损失，需要配备一定的人力进行巡视和监管。而在目前云技术的羽翼下，所有自动化设备通过联网成为云的一部分，不仅设备的各类运行信息能够被随时随地掌控，还能产生更大的附加价值。

（3）智慧城市的成功实现离不开智能电网。智能电网为智慧城市的建设提供了重要的技术基础，同时也是关键因素。借助于智能传感器以及各类控制器，智能电网可以及时准确监控电网安全隐患以及故障，并随时依据警情自动实施对应的措施，由此，智能电网这样的确保不间断供电的能力支撑智慧城市的建设。在全世界智能城市建设中，欧洲城市在智能电网实践中走在世界的前列。比如，阿姆斯特丹作为欧洲智慧城市建设的典范，安装新型能源系统、智能电表等减少温室气体排放，节省能源；在港口配备充电装置以及构建智能大厦等，制定了可持续发展的智慧城市计划。国内的许多城市，包括南京、天津、大连等在打造智慧城市过程中都优先考虑建设智能电网。

（4）数据驱动的智能化。随着海量信息充斥整个网络空间，以城市数据为中心的智慧城市的设计到建设都方兴未艾。因此，来自于地图与兴趣点数据、GPS数据、客流数据、LBS位置服务数据、视频监控数据、社会活动数据等符合大数据的3V特征，对这类数据的感知与获取就成为智慧城市技术工作的基础。传统城市传感器不仅能够提供各类公共服务的同时，还收集大量的城市数据。而且，随着互联网技术的发展，“以人为传感器”的LBS位置服务、GPS定位、社交网络信息共享等都直接或间接对城市进行感知。

3 结语

智慧城市的建设是一项以人为本，人与技术结合的系统性工程。以信息技术为关键因素的智慧城市的建设同样离不开电气工程及自动化技术的普及和推广，包含传感器技术、自动化设备以及智能电网的电气工程自动化在智慧城市的建设中正承载着重要的使命。

［1］Papa R，Gargiulo C，Galderisi A.Towards an urban planners'perspective on Smart City Towards an urban planners'perspective on Smart City［J］.Tema Journal of Land Use Mobility&Environment,2013，6（1）：5-17.

［2］温家宝.让科技引领中国可持续发展［J］.发明与创新：综合版，2010，6（1）：3-7.

［3］程大章.智慧城市顶层设计导论［M］.北京：科学出版社，2012.