臧建东 陈清华 章燕璐
智慧城市指运用物联网、云计算、大数据等新一代信息技术手段,把分散的信息系统整合起来,构建支撑城市发展的智慧化环境,促使城市具有智慧感知、反应和调控能力。作为信息时代最具创造力的城市形态,智慧城市是城市经济、社会、自然和谐发展的新模式,提供了城市创新发展的新思路,开辟了认识城市、发展城市的新视角,对解决城市病、提升城市可持续发展能力具有重要意义。
智慧城市的核心是数字化、网络化、智能化和人性化,其基本特征突出表现在全面感知、泛在互联、智能处理、人本服务四个方面。全面感知强调利用各种传感技术和设备对城市生产、生活要素进行全面数字化处理,智能识别、立体感知城市信息的全方位变化,如更透彻地感知城市交通客流、车流、物流等动态信息,更迅速地感知突发事件信息等。泛在互联强调全面整合移动互联网、电信网、物联网,形成泛在化的网络承载系统,及时、可靠、全面地实现城市中物与物、人与物、人与人之间的信息传递和共享。智能处理强调利用云计算、数据挖掘、智能识别等各种智能计算技术,对数据进行快速、集中、准确的融合、分析和处理,并与业务流程智能化集成,继而主动作出响应,促进城市各个关键系统和谐高效运行。人本服务强调从市民需求出发,在全面感知、互联互通的基础上,强化用户参与,汇聚公众智慧,推动城市管理和服务更加智能高效、更加人性化,使城市运行如同人一样具有灵性和智慧,更好满足广大居民随时、随地、随需的个性化、精准化公共服务需求。
近年来,英国和爱尔兰在推进智慧城市建设方面进行了有益探索,在西班牙IESE商学院的世界智慧城市排名中,伦敦和都伯林都位居全球前列。两地在智慧交通、智能家居、智慧能源发展等方面形成了较为完整的体系,积累了丰富经验,这对当前我们推进新型智慧城市建设,具有很好的借鉴意义。
英国智慧城市建设
早在2009年6月,英国就发布了“数字英国”计划,并在宽带、移动通信、广播电视等基础设施建设方面提出了很多具体的行动规划,旨在改善基础设施状况、推广全民数字应用,致力于将英国打造成世界的数字之都。2017年3月,英国政府又正式发布了“数字英国战略”,涵盖数字化连接、数字化技能、数字化商业、宏观经济、网络空间、数字化政府和数据七大方面。该战略明确提出,在2020年前加速推进4G和超高速宽带部署,保持宽带普遍服务义务,在更多公共场所提供免费Wi-Fi,为全光网和5G网络拨款10亿英镑。
总体上看,英国的智慧城市建设是以推进实体基础设施和信息基础设施相融合、构建城市智能基础设施体系为基础,通过移动互联网、物联网、云计算等新一代信息通信技术在城市建设各领域的充分运用,最大程度开发、整合、利用各类城市信息资源,为经济社会发展提供便捷、高效的信息服务,以更加精细和动态的方式提升城市运行管理水平、政府行政效能和市民生活质量。
发展智慧绿色技术。为应对世界气候变化,减少社会生产生活对环境产生的影响,英国的智慧城市建设注重发展智能绿色技术,伦敦建设的贝丁顿零化石能源生态社区就是典型代表。2002年,在位于伦敦南郊沃灵顿区的贝丁顿,由多家建筑公司联合英国首席生态建筑师,打造了英国最大的低碳可持续发展社区。社区内的建筑构造从提高能源利用的角度出发,采用了建筑隔热、智能供热、天然采光等设计,综合使用太阳能、风能、生物质能等新型能源,使小区与周围普通住宅区相比采暖能耗降低了88%,用电量减少25%,用水量只相当于英国平均水平的50%。
开展智慧居家养老试点。2007年,英国政府在位于英格兰西南区域的格洛斯特建立了智能屋。人们将传感器安装在房屋周围,中央信息处理器对传感器传回的信息作出智能分析判断,继而控制各种家庭设备。智能屋还配备了以电脑终端为核心的监测、通讯网络,使用红外线和感应式坐垫等方式,可以全天候监测老人在屋内的行动状况。屋中还配有医疗设备,老人在家测量完心率、血压等生理指标,测量结果就会自动传输给医生。此外,智能屋还可以提供空调温度远程设定等诸多功能。
构建智能物联系统。随着信息技术的不断发展,低功耗广域网(LPWA)技术应运而生,LPWA有远距离通信、低速率数据传输和低功耗三大特点,适合远距离传输、通信数据量很少、需电池供电的物联网应用。英国目前已有LPWA应用于智能路灯的案例。剑桥科技公司Telensa在埃塞克斯郡建立了配以户外无线单灯控制系统的网络(PLANet),共涵盖13万盏智能路灯,由于PLANet以LPWA传输数据,并根据多种因素灵活调节光照,节能省电效果显著。此外Telensa公司还在路灯上安装了传感器,通过记录车辆出入状况,形成车辆分布及周边停车位置的相关信息,便于驾驶人避开拥堵路段就近选择停车位,让路灯在实现节能效果的同时,成为城市立体智慧交通的重要组成部分。
爱尔兰智慧城市建设
爱尔兰智慧城市建设注重“智慧、绿色、创新”的发展理念,将城市建设管理的众多事务外包给社会组织完成,充分发挥专业公司在专业领域的优势。这种服务外包的模式,既提升了城市规划、建设、管理效率,又降低了政府运行成本,成效显著。
爱尔兰的戈尔韦市利用智慧技术,在戈尔韦湾成功建设了自然环境优美兼具经济价值的智慧海湾,被认为是政府建立智慧城市的经典范例。戈尔韦是爱尔兰西部港口城市,位于爱尔兰西部沿海科里布河的入海口,是爱尔兰西部的主要海港。2008年,戈尔韦政府提出了“智慧港”计划,致力于在海洋经济和环保领域提升全球影响力。该项目吸引了爱尔兰海洋研究所以及相关政府部门的积极参与,展示了强大的市场潜力。
2009年,戈尔韦湾初步搭建完成了智慧港信息系统,并投入使用。智慧信息系统从分布在戈尔韦湾附近海域的7个无线传输基站和若干智能传感器上收集和传输海岸状况基础数据,加上从渔民和监测站那里获取其它数据,最终得到包括海域温度、空气质量、洋流、潮汐、海洋水质、海洋生物等多种环境数据。这些数据经过处理加工后,不仅可以用于监控和分析戈尔韦海湾内部以及附近海域基本情况、海洋生物生长状況和环境污染水平,而且还能广泛应用到渔船安全导航、鱼类洄游状况监测、潮水涨退警告等各个领域。从事水产养殖的农民可以按照权威的洋流和海洋水质信息,安全地养殖水产品;出海的渔民则可以根据洋流和海浪预报,选择捕鱼海域;潮汐发电厂也可以据此更加合理地安排生产。该信息系统甚至还能帮助渔民了解各种鱼类的市场行情,提高渔民收入。
智慧信息系统的应用将港口的信息收集方式从人工方式改为智能化方式,使管理人员能够快速及时地响应各类应急事件,包括环境污染、潮汐动态等。通过近十年的实践,智慧信息系统有效提高了戈尔韦智慧港的发展水平。该项目的成功实施也推动了爱尔兰在2008年金融危机后发布的经济复苏行动计划。
与英国一样,爱尔兰政府在智慧城市建设过程中十分重视节能环保,政府制定了可再生能源要占发电量40%的目标。为此,爱尔兰国家电力供应商ESB公司拟定了一份结合智能电表、能源存储和电动汽车夜间充电的应对方案,以平衡用电高峰和低谷的用户需求。通过在电网管理中融入遥感、智能和自动化技术,有效防止或迅速解决了网络中断问题。考虑到智能电网推广除了需要政府支持,还需要广大用户的理解,ESB的智能电网计划不仅满足政府的节能目标和监管要求,而且关注到普通消费者的需要。最终,智能电网解决方案不仅提高了电网的可靠性,缩短了停机恢复时间,而且给普通消费者带来了实实在在的好处,在使用智能电表的家庭中,平均高峰电力消费减少了近9%,客户满意度提高了15%。
英国和爱尔兰智慧城市建设的启迪
整体看来,英国和爱尔兰的做法和经验中,以下四点值得借鉴。
坚持以人为本的导向。智慧城市建设,其根本目的就是要改善居民的生活质量,使城市更加宜居。英国的智慧居家养老项目,在提升家居智能化水平的同时,还在一定程度上解决了居家养老中的看护和医疗问题。爱尔兰的智能电网工程,则在缓解用电高峰压力的同时,为居民节约了成本。智慧城市建设要将人的实际需求作为顶层设计,以提高人的幸福感和满意度为根本目的,通过现代信息技术的创新应用,实现城市信息共享和业务协同,从而实现城市生活的便捷化、高效化。
注重运用系统化思维。英国的贝丁顿生态社区将智能技术与绿色发展理念高度融合,系统打造集创新、智能、可持续发展于一体的生活社区。英国和爱尔兰智慧城市的实践表明,智慧城市建设要结合未来城市创新的发展方向,运用系统化思维统筹考虑,通过技术创新、制度创新,为城市发展提供源源不断的动力。同时,还要平衡好城市发展与环境保护之间的关系,运用智慧的方法,解决绿色发展的问题,使城市的发展模式更加智慧、开放、可持续。
充分发挥市场机制作用。在英国和爱尔兰的智慧城市建设过程中,企业所发挥的作用远超过政府部门。比如,IBM与爱尔兰环境保护署合作,通过收集和分析大量关于水质、潮汐、天气和环境的复杂数据,保护境内130多个海滨及河流区域。爱尔兰政府还与Davra公司合作,构建起高效的物联网应用支持平台,等等。英国和爱尔兰政府与企业合作,让企业在智慧城市建设中有所作為,既提升了智慧城市建设的效率,又降低了政府的运行成本。
注重打通信息交互渠道。在英国和爱尔兰,无论是伦敦智慧出行中公用自行车和道路拥堵数据信息的共享,还是戈尔韦港口管理中海事、环保、渔业信息的互联互通,都涉及到不同行业、多个部门。英国和爱尔兰智慧城市的实践证明,要把智慧城市建设往纵深推进,就必须打破部门间、行业间的信息壁垒,畅通信息交互渠道。要促进跨部门信息共享和协同应用,以大数据、云计算为手段,从海量数据中分析提取出最有价值的信息,深入推进城乡规划、城乡建设、城市管理、城市运行等领域信息化建设,不断提高城市土地、空间、能源等资源利用效率,从而有力推动智慧城市建设。
(作者单位:江苏省政府研究室)