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智慧城市|万物互联时代的城市新趋势

来源:MCC Singapore 发布时间:2020/12/17浏览:9429
  智慧城市的发展从数字城市、智慧城市再升级到新型智慧城市建设,“万物互联”时代下,5G扮演着“万物互联”的角色,如何让城市更加高效、高质量发展一直备受社会各界关注。据预测,到2050年,占全世界人口的68%的大约67亿人口将移居城镇。那么,城镇人口的增长将带来哪些问题呢?比较容易想象的有汽车的交通堵塞、尾气排放的增加、电力和燃气等能源的不足。除此之外,无法接受满意的医疗服务、城市中充斥着垃圾等情况也在预想范围内,城市将很有可能陷入无法正常运作的危机。
 
  在上述社会问题的背景下,使城市能够顺畅、高效、无阻地运作的智慧城市的构想油然而生。本文中,我们站在时代的起点,为您展示在大形势下智慧城市的主要发展趋势。
 
  智慧城市是很大的概念,只有让每一个消费者、家庭、社区等都感受到智慧城市给生活带来的方便和好处,才能真正的落地。
 
  5G 引领新基础设施的进化
 
  5G具有“高速率、低时延、大连接”的核心特性。用户能体验到的只是增强移动宽带的提速效果,但对城市而言,低时延和大连接才是通过物联网赋能智慧城市发展的关键特征。
 
  作为重要的基础设施,5G的普及未来对无人驾驶、远程教育医疗、VR/AR等领域会有决定性的促进作用。2020年,作为5G网络建设普及的早期阶段,物联网和应用生态建设进展会比较有限,与之相关的最大变革会体现在5G基站大量密集建设过程中,与城市空间的深度融合。
 
  5G,未来已来
 
  目前市面上的各种一体化智能灯杆,都是响应这种趋势的产品。但除了摄像头、环境监测等基本能力的简单集成以外,需要更全面考虑城市新型基础设施的整体架构和新的形态。未来,新型智慧城市需要同步关注地上、地下、天空等基础设施建设和智能化改造,尤其要更加关注地下管网及相关市政设施的深度感知与智能监测,以及浮空应急通信平台的布局,真正实现一体化的城市智能设施布控。
 
  2020年初,雄安新区发布了智能基础框架体系和首款智能接入设备,将智能基础设施作为城市基础设施体系的新成员,感知数据作为传统城市“七通一平”的拓展。突出基础设施的空间覆盖和贯通互联,提出包括通用感知终端、智能接入设备、边缘计算节点、接入机房、传输管道、社区级处理中心、汇聚机房、城市级处理中心等智能基础设施体系。
 
  以德国汉堡市为例,德国电信在东北部的Wandsbek区的停车位安装具备100个NB-IoT协定的感测器。借由NB-IoT感测器可以传送停车位使用资讯来缩短汉堡市市民寻找停车位时间、道路拥堵与废气排放。市民可透过德国电信提供的行动应用程式进行停车位搜寻功能,并经导航前往目的地,同时亦整合App进行停车费用支付。
 
  在5G商用后,它的创新实践必将引领中国智慧城市的建设重点从软件、应用、大脑等产品真正延伸到城市空间和基础设施的重新定义。
 
  数字政府 从行业应用到超级应用
 
  近年来,数字政府几乎已经成为智慧城市的同义词。随着各地大数据管理局的陆续建立,数字政府的建设和运营机制也在发生变化,并与行政管理体制的变革息息相关。技术以外的治理痛点逐渐成为焦点,简单的IOC展示大屏模式已经不能满足政府治理的需求。
 
  各地大数据管理局成立之后,尽管职能分工各有差异,但共同点都是对政府数据资源的统筹和协调。而在具体建设层面,大数据管理局的关注重点往往会跳出以往智慧城市建设聚焦的部门和行业应用,而更多关注跨部门应用和超级应用,超级APP、领导驾驶舱和数据共享交换平台是其中最为典型的几类。
 
  在智慧城市场景下,超级APP是指架构于智慧城市核心支撑平台和行业系统之上的综合性应用,通过整合各部门、各领域现有公共服务入口,集成公共服务内容,建立基础性公共服务平台,汇聚用户使用频率高、需求量大的服务事项,提供APP、小程序等多渠道、广覆盖的移动服务。
 
  例如上海市的“随申办”、广东省的“粤省事”等。市民不需额外下载APP即可通过超级应用一站式获得政务服务、支付、电商、出行、订餐等各类服务,实现各门类、多渠道、广覆盖的服务触达。
 
  随着智慧政务服务的全面普及深化,城市超级APP可能成为生活服务的新型基础设施。城市超级应用运行过程中所产生的政务数据,也是提升政务服务水平的重要驱动力量。
 
  城市领导驾驶舱系统是一种专为现代城市各级管理者量身定制的特殊超级应用,是智能化、平台化的基于大数据技术的城市运行管理和辅助决策支持工具。它的核心能力是政府各部门各场景海量实时数据的接入,尤其是大量新兴基础设施运行的物联网数据,通过专门的人工智能算法进行降维处理,通过一系列功能模块满足各类城市管理需求。把巨大庞杂的多维数据按照不同的事务而非部门事权去抽取和建模,形成更符合高维城市治理需求的新型平台。
 
  用于政务数据资源有效共享和应用的数据共享交换平台是提升城市治理能力的关键应用。政务数据资源存在数据流通共享难、数据监督管控难、数据安全有效保障难等诸多问题。
 
  无人驾驶 危机中孕育新生
 
  从2020年开始,全球汽车工业向智能电动车产业过渡。据中国发布的《节能与新能源汽车技术路线图》指出,2020年驾驶辅助/部分自动驾驶车辆市场占有率将达到50%。日本、法国、美国等近年制订的相关法律法规也纷纷把2020年定为自动驾驶上路实用的节点。北京、广州、深圳长沙等城市都陆续发放了RoboTaxi所需的载人测试牌照,L4级别的无人驾驶出租车队开始了常态化试运营。加上园区、低速、非客运等特殊场景下的运营实践,以驭势、智行者为代表,很多中小厂商都找到了适合自己的产品和解决方案落地之路。
 
  2020年初,以大疆为代表的中国企业宣布量产了多款万元级的激光雷达设备,大幅降低了车载感知系统的成本,同时也为路侧大量部署提供了可能性。可以预见,更低成本的无人驾驶方案将在未来大大促进自动驾驶的规模化特色化落地运营。
 
  丰田也发布了由BIG设计的编织城市(WovenCity)规划设计方案,是继Sidewalk Toronto之后又一个从街道和出行方式变革出发,探讨未来出行与建筑、居住、工作、生活方式之间紧密关联的城市设想。方案提出了将原有道路断面系统重新分为机动车、非机动车和人行道三套彼此交织的道路系统,满足自动驾驶测试的要求,同样也是对未来生活方式的测试场。除此之外,AI和氢燃料电池等技术也为城市提供了安全和可持续发展的保障。
 
  相信在未来,也会有更多类似的城市空间规划层面的探索,为无人驾驶和行人提供更加安全、可靠和舒适的道路环境。传统机动车交通、慢行交通和无人驾驶交通的路权分配变革路径,也将在越来越多的试点城市落地过程中,推动城市规划的变革。
 
  CIM 基于时空数据平台的数字孪生城市
 
  城市信息模型(CIM, City Information Modeling)的概念将BIM对建筑完整信息数字化建模,用于设计、施工、使用、维护全生命周期管理的概念,扩展到了城市领域。在空间范围和技术逻辑上,CIM的建设是“大场景的GIS数据+小场景的BIM数据+物联网”的有机结合。
 
  继互联网行业推出技术中台概念之后,各大企业也都在智慧城市领域提出了类似的数据中台和应用中台提法,将共性技术集成整合作为城市的数字化底座。依托海量数据建立全面的数字孪生模型是智慧城市中台最核心的能力。
 
  BIM技术对城市中各个建筑可以做到信息数字化;GIS技术则能够对城市尺度上的地形地貌、土地利用等宏观空间环境特征和人群特征、信息资金流动等城市中无形的社会经济活动信息进行结构化、历时性的储存。而物联网技术通过城市传感器的广泛布设,不仅可以对BIM中建筑物的运营数据进行补充,更重要的是对交通流、大气水文等城市开放空间中的微观环境变化进行实时感知和收集。三管齐下,实现对城市空间精细、全面、动态、实时的数字化。
 
  在全面收集数据的基础上,CIM通过统一的数据平台将各领域不同维度的数据进行结构化、标准化整合。一方面实现城市级数据的可计算,对任意空间范围内的建筑面积、容积率等空间指标和人口密度、车辆密度甚至用水用电量等社会经济指标进行统计分析,并可通过机器学习和仿真模拟挖掘规律、进行预测。另一方面通过空间信息可视化的技术,使得城市数据能够与其空间位置实时对应,一目了然,便于运维和管理人员的迅速感知和决策。同时,CIM平台还具有开放性,经授权后可以向政府、企业和学界提供数据接口,成为城市级应用开发的“土地供给”,使得数据能够产生更大的社会和经济价值。
 
  英国Milton Keynes智慧城市的资料市集平台,重新定义了167 个资料集,横跨教育、运输、企业、能源、水资源等统计资料,10种资料格式,且可重复提供一个便利性、大众化、同质化的方法给资料密集使用的应用开发者。上述功能足以提供不同层次细节资讯,进而实现智慧规划和整个城市系统资源使用。
 
  然而在软件层面,目前我们还并没有一个真正的CIM产品。市面上的GIS和BIM厂商,很多都基于自己的产品延伸扩展,同时具备了GIS和BIM的能力,但这些产品除了满足住建系统规、建、管等传统三维空间数据需求以外,对智慧城市更全面的需求并不能很好满足。目前,已经有一些技术厂商认识到全新CIM架构的价值,并已经采用“时空数据库+时空数据引擎+时空网格体系”等技术体系构建全新的CIM系统。因此,这也将成为智慧城市在技术层面的未来发展趋势之一。
 
  城市运营服务商 运营服务商业培育实现长效发展
 
  目前智慧城市建设基本是通过政府牵头进行投资建设和运营,会受到政府财政收支平衡情况等问题的限制和影响,同时还面临业务的运营、推广以及后期维护等困难。因此,智慧城市项目建设完成后,必须要探索成熟的可持续发展模式。随着智慧城市需求日益明朗,以及民众接受度的提升,政府要设计合理的商业模式,开放相应的数据资源,培育真正意义上的智慧城市建设和运营服务商,为城市提供专业化的业务运营和增值服务。
 
  在智慧城市的运营上,城市可结合公民参与、企业与政府共同创新生态基础上,提供更开放式创新研发环境,不仅可以满足城市治理愿景目标,同时兼具企业创新能力,提高商业模式成功率。
 
  实现智慧城市创新服务打造创新生态环境至关重要,基础建设完善仍需倚赖城市级的物联实验网、验证实验室,协助国内产业链业者投入低成本、广覆盖与大规模布署的网路架构,淬练智慧城市相关使用情境、新技术研发与服务验证,协助产业建构服务整厂输出的产业生态链。创新服务的落实则需要跨领域应用的资料市集,以及一套完整的资料监管机制,以此解决跨领域、跨平台资料互通问题。此外,也可以提升资料集曝光度,使其更容易被搜寻与整合,以活化资料的应用价值。
 
  智慧城市3.0
 
  未来智慧城市有机会朝向服务驱动产业发展,持续加强软硬体系统的深度与广度,整合输出才能加速城市运营商形成使用者应用生态圈,从而增强其服务输出能力。
 
  智慧城市已经进入城市大脑3.0时代,可以预期,当城市规划、建设、管理、运营四大核心业务过程通过数字化、智能化手段实现协同,将使城市基础设施管理与维护进入互联网+时代,将智慧化贯通城市规划、建设、管理、运营和服务的各个方面,使政府、企业、公众都能从中受益,真正实现智慧生活和智慧工作,应该是智慧城市发展的根本目标。

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