智慧城市建設(shè)的內(nèi)容與路徑研究

摘要：介紹了智慧城市的背景、內(nèi)容和途徑，針對(duì)城市病治理問題、消耗、能源、交通、促進(jìn)水的循環(huán)利用等做了系統(tǒng)的分析。解決城市病，空氣污染、交通擁堵、噪聲污染等問題，要從解決細(xì)胞入手，解決城市病本體，包括從集約化的城市化走向社會(huì)公平，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”解決智慧城市信息化；再循環(huán)利用方面達(dá)到節(jié)水節(jié)能，把城市分成網(wǎng)格，使城市更加精細(xì)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+；數(shù)字城管系統(tǒng)；大數(shù)據(jù)管理；城市綠色化；節(jié)能減排

DOI：1013939/jcnkizgsc201613003

一、我國智慧城市建設(shè)背景

從背景來看，習(xí)近平總書記在經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)了，要走集約、綠色、智能、低碳的新型城鎮(zhèn)化發(fā)展道路。李克強(qiáng)總理也強(qiáng)調(diào)了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)，要把智慧城市建設(shè)作為城市建設(shè)重要內(nèi)容。智慧城市是作為解決城市病、促進(jìn)城市管理、提高城市治理能效的重要手段。

為什么這樣確定智慧城市地位呢？新型城鎮(zhèn)化是動(dòng)力，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工業(yè)化結(jié)構(gòu)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是基礎(chǔ)，信息化是協(xié)調(diào)創(chuàng)新，新型城鎮(zhèn)化是機(jī)會(huì)平臺(tái)，綠色化是方向。這“五化”實(shí)現(xiàn)第一個(gè)階段的目標(biāo)就是“小康社會(huì)”。在這個(gè)過程中可以看到，從農(nóng)業(yè)文明轉(zhuǎn)向工業(yè)文明，到后工業(yè)文明，城鎮(zhèn)化率不斷提高。城鎮(zhèn)化作為一種主要的推動(dòng)力量，給國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步帶來了巨大的機(jī)會(huì)。但是，同時(shí)也要看到，城市有了非常嚴(yán)重的城市病。比如，交通擁堵、能源緊張、空氣污染、水體污染、垃圾圍城、噪聲污染、用地矛盾、水資源短缺等。這意味著，在城市化過程中，城市還在“青壯年”就患上了“老年病”，需要從中、西醫(yī)雙方面進(jìn)行統(tǒng)一治療。所以，用智慧城市作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的主要發(fā)展方向，在城市工作中來解決城市病，解決城市的現(xiàn)實(shí)問題，破解城市發(fā)展難題，從而帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這是智慧城市建設(shè)中的重要背景。

二、智慧城市的定義和內(nèi)容

可以看到，未來的城鎮(zhèn)化需要內(nèi)涵和質(zhì)量上的提升。

（一）未來城鎮(zhèn)化內(nèi)涵與質(zhì)量的轉(zhuǎn)向

從全方面來看，有以下八個(gè)轉(zhuǎn)向。一是，由過去的城市優(yōu)先發(fā)展，轉(zhuǎn)向城鄉(xiāng)互補(bǔ)發(fā)展；二是，從高能耗建設(shè)或者高能耗的城鎮(zhèn)化轉(zhuǎn)向低能耗、低碳的城鎮(zhèn)化；三是，從大城市擴(kuò)張為主轉(zhuǎn)向生態(tài)城和小城鎮(zhèn)與大城市互相發(fā)展；四是，從盲目克隆國外建筑轉(zhuǎn)向文脈傳承；五是，由高環(huán)境沖擊轉(zhuǎn)向低環(huán)境沖擊，要走一條低污染的發(fā)展道路；六是，由放任式機(jī)動(dòng)化轉(zhuǎn)向集約式機(jī)動(dòng)化；七是，從大型、集中式，以工業(yè)文明為主導(dǎo)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)轉(zhuǎn)向小型、分散循環(huán)式的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；八是，從少數(shù)人先富的方式轉(zhuǎn)向社會(huì)公平。面臨的任務(wù)非常嚴(yán)峻。在這樣艱巨的過程中間，需要智慧城市來協(xié)調(diào)各方，共同解決這些問題。

（二）智慧城市的定義與內(nèi)容

智慧城市的定義內(nèi)容有很大爭議。很多專家提出了“智慧城市”的定義，每一家的定義都不一樣。國家五年前頒發(fā)的文件中，把智慧城市的定義分為這樣三個(gè)方面。從城市管理者角度講，促使城市“不得病”、“少得病”和“快治病”，保障城市健康和諧發(fā)展；從企業(yè)角度講，利用智慧城市技術(shù)手段，提升企業(yè)自身運(yùn)營效力，降低運(yùn)營成本、提升競爭力；從百姓角度講，讓民眾感受到智慧城市帶來的“便民”“利民”和“惠民”，對(duì)政府有效監(jiān)督。從這樣三個(gè)角度來講，智慧城市都發(fā)揮了各自的效應(yīng)。

從手段上看，智慧城市通過全面感知、信息共享、智能解題。在城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)行過程中采用信息化、智慧化、人性化等手段推進(jìn)管理創(chuàng)新。

從內(nèi)容上看，涵蓋城市產(chǎn)業(yè)、民生、環(huán)境、防災(zāi)減災(zāi)、行政治理、資本配置等，涉及面很廣。

從理念上講，以智慧系統(tǒng)為“黏合劑”將集約、低碳、綠色、人文等新理念融入城鎮(zhèn)化全過程。

從難度上講，智慧城市建設(shè)最大的難點(diǎn)是通過信息共享、系統(tǒng)共生來消除部門“信息孤島”和利益壁壘。所以我們的信息化經(jīng)歷那么多年以后，每個(gè)部門都自己搞一個(gè)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)就成了各自的信息孤島，這些孤島應(yīng)該通過智慧城市進(jìn)行整合，形成共享的信息平臺(tái)。

三、智慧城市建設(shè)的路徑

智慧城市如何實(shí)現(xiàn)集約、智能、綠色、低碳發(fā)展呢？主要是通過“互聯(lián)網(wǎng)+”進(jìn)行推進(jìn)。

從集約角度講，提高城市資源的集約利用和城市的運(yùn)行效率。用智慧城市的理念，智慧稅務(wù)、智慧能源、智慧垃圾處理、智慧管網(wǎng)等。智能本身是通過城鎮(zhèn)化的智慧化與精細(xì)化管理，使百姓的生活更加便利，而且百姓更加方便監(jiān)督各種為民服務(wù)的機(jī)構(gòu)。

從綠色的角度講，智慧城市建設(shè)促進(jìn)資源和能源的循環(huán)利用，恢復(fù)善待生態(tài)環(huán)境，通過智慧城市的辦法對(duì)環(huán)境加以保護(hù)和建設(shè)，實(shí)行低沖擊發(fā)展。

從低碳角度講，通過降低能源消耗、推廣可再生能源，使促進(jìn)行為節(jié)能減排。通過測算，光是能源消耗的可釋放，就能達(dá)到15%的節(jié)能和節(jié)水，是績效最高的節(jié)約方式。

（一）推行數(shù)字城管系統(tǒng)

推行了10年之久的數(shù)字城管系統(tǒng)與智慧城市的關(guān)系，數(shù)字城管將讓城市發(fā)展更加可持續(xù)，有效解決現(xiàn)代城市多部門服務(wù)和協(xié)調(diào)復(fù)雜性的矛盾。數(shù)字城管是城市管治的基礎(chǔ)工程。數(shù)字城管是整個(gè)國家治理體系創(chuàng)新的最重要基礎(chǔ)部分。同時(shí)，數(shù)字城管也是社會(huì)公平的公共品。

數(shù)字城管系統(tǒng)作為一種網(wǎng)格化的物理平臺(tái)，不僅能將物聯(lián)網(wǎng)的感知系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)精確疊加起來，而且又可發(fā)揮現(xiàn)場巡視人員實(shí)地拍攝檢查并反饋分析的能力，是一種不斷嚴(yán)禁的“人——機(jī)”復(fù)合平臺(tái)。因此，可在已有數(shù)字化城管系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化擴(kuò)充，作為智慧城市的公共平臺(tái)。比如，一個(gè)井蓋掉了，過去一定要等到小孩子掉進(jìn)去了，有關(guān)部門才去追查到底是怎么掉的，這個(gè)周期平均13個(gè)多月。現(xiàn)在，進(jìn)行了網(wǎng)格式管理，把所有的井蓋都作為城市的部件記錄在案，一旦這個(gè)井蓋破了、掉了，在一個(gè)小時(shí)之內(nèi)就會(huì)檢測到，信息傳遞到系統(tǒng)，系統(tǒng)立刻就能發(fā)現(xiàn)這個(gè)井蓋是屬于哪個(gè)部門管轄，并把信息傳給相關(guān)部門，相關(guān)部門立刻補(bǔ)上。再過一個(gè)小時(shí)，第二次巡視就能發(fā)現(xiàn)這個(gè)井蓋到底有沒有蓋上，其中時(shí)間間隔是多少，把這個(gè)結(jié)果公之于眾。為民服務(wù)的質(zhì)量、行政效率，都可以體現(xiàn)出來?？梢匝葑?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)，在每個(gè)井蓋上加一個(gè)裝置，可以實(shí)時(shí)知道這個(gè)井蓋是掉了還是破了，還是完好的?，F(xiàn)有的網(wǎng)格式管理，使城市管理更加精細(xì)，形成一個(gè)智慧城市公共平臺(tái)，這個(gè)公共平臺(tái)通過采集數(shù)據(jù)，把原有的一些基礎(chǔ)設(shè)施和容易發(fā)生的事件事先儲(chǔ)存起來，進(jìn)行預(yù)案現(xiàn)場化，極大地提高了相關(guān)部門對(duì)突發(fā)性事件和可能出現(xiàn)災(zāi)害的反應(yīng)速度，提升各個(gè)部門的效率。

（二）大數(shù)據(jù)管理的鏈接

從大數(shù)據(jù)與數(shù)字城管系統(tǒng)來看，通過大數(shù)據(jù)管理，從人口24小時(shí)的分布與交通干線上手機(jī)位置的信息，就可以了解到整個(gè)城市交通的擁堵情況和發(fā)展演變的規(guī)律。通過大數(shù)據(jù)，從相關(guān)性角度來了解人口的流動(dòng)，是原來的抽樣調(diào)查難以完成的，它從整體上全面地反映整個(gè)人口就業(yè)在城市空間的流動(dòng)，可以為人口的布局、交通擁堵、空氣污染等各種各樣的城市難題找到解決方案。大數(shù)據(jù)成為有力的武器和非常好的管理資源。從這扇門打開以后，許多原來傳統(tǒng)城市管理難題的解決辦法或者治“城市病”的途徑都被找到了。

這看似復(fù)雜，其實(shí)很簡單。智慧城市必須是從操作簡單的政府與老百姓的投訴反饋機(jī)制，延伸到網(wǎng)格化、精細(xì)化的管理系統(tǒng)，再通過城市的公共信息平臺(tái)，把云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)這三大信息加上去，使得整個(gè)城市的智慧管理系統(tǒng)不斷升級(jí)，不斷向前發(fā)展。所以說，智慧城市非常昂貴。有許多設(shè)備供應(yīng)商希望基層政府購買他們的設(shè)備，建設(shè)“智慧城市”。這就相當(dāng)于病人到醫(yī)院里看病，醫(yī)生不給開藥，而讓病人找藥廠，藥廠給病人開了一大堆藥，抱回去吃，效果很差。在智慧城市建設(shè)過程中，發(fā)現(xiàn)很多地方的智慧城市建了沒有用，因?yàn)樗窃O(shè)備商供應(yīng)建設(shè)起來的，不堪一擊。這樣就把智慧城市的名聲搞壞了，這是非常值得重視的問題。

（三）放大智慧城市的疊加效應(yīng)

智慧城市有疊加效應(yīng)，由專題性智慧向綜合性智慧提升。比如，功能模塊型、數(shù)據(jù)共享型、虛擬城市型、電子商務(wù)型，都是不同的專題，專門針對(duì)一種城市病，策劃、治療這個(gè)城市病的智慧城市，從治一種病發(fā)展到治多種病，最后針對(duì)疑難病癥進(jìn)行治療。向交通擁堵、空氣污染發(fā)出挑戰(zhàn)，這樣的智慧城市，可以認(rèn)為是到了一個(gè)高度。一個(gè)非常著名的國外大公司，一進(jìn)來就說“智慧地球”，地球比人類聰明多了，地球聰明起來，智慧城市就建成了。實(shí)際上是廣告宣傳語，為了賣設(shè)備，相當(dāng)于病人到了醫(yī)院，沒看病就抱走了一大堆藥，走偏了方向，浪費(fèi)了錢。

（四）促進(jìn)城市的綠色化與節(jié)能減排

智慧城市必須是圍繞著促進(jìn)城市的綠色化，把節(jié)能減排作為智慧城市的一個(gè)通用問題。聯(lián)合國的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市最基本的病：75%的能源是城市消耗的，75%的污染是城市排出的，75%的溫室氣體是城市引起的。如果說地球有病，城市是根源。大自然本身是綠色的，不要去破壞它。鄉(xiāng)村也是綠色的，不是灰色的。通過智慧城市建設(shè)，把城市轉(zhuǎn)變成綠色，這是長期的概念，這樣智慧城市、生態(tài)城市，智慧的綠色交通，智慧供水、智慧能源城市，都是圍繞著使城市綠色化，運(yùn)用信息數(shù)據(jù)，運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”。

1城市生態(tài)化改造

城市生態(tài)化改造，是需要城市建筑密度、人口密度適當(dāng)提高，保持緊湊，防止出現(xiàn)美國的城市蔓延，綠色建筑達(dá)到80%以上，可再生能源占比20%以上，實(shí)現(xiàn)生物多樣性。中國跟西方發(fā)達(dá)國家一個(gè)非常大的差別就是，西方一個(gè)農(nóng)民消耗的能源比城市的人要多得多。而在中國，一個(gè)城市居民消耗的能源是農(nóng)村的三倍，正好相反。原因在于，我國農(nóng)村機(jī)械化運(yùn)作水平很低，人多地少。整個(gè)城市化的過程，對(duì)資源消耗、能源消耗、空氣排放、污染壓力都非常大，要通過原有程序的生態(tài)化、綠色改造等來運(yùn)營。

2城市交通與綠道建設(shè)

從全球的角度來看，交通排放的能耗氣體占到整個(gè)能耗氣體排放的1/3以上。隨著汽車進(jìn)入家庭，中國的交通發(fā)展非常快。但是，如果從城市建設(shè)的角度出發(fā)，硬件和軟件相結(jié)合，采用交通導(dǎo)向的開發(fā)模式，使空間利用和交通緊密地結(jié)合起來，利用“智慧交通”改治擁堵的情況，通過城市發(fā)展的骨干交通的智慧化，軌道交通與大容量快速公交等，把城市交通的毛細(xì)血管，包括綠道、自行車道、人行道打通，使信息化與機(jī)動(dòng)化協(xié)調(diào)起來，就能解決交通排放的廢氣，使交通的能耗減少。

3智慧水務(wù)建設(shè)

通過智慧水務(wù)建設(shè)來處理排水、污水、安全供水以及防洪防澇，建設(shè)智慧海綿城市。城市許多管網(wǎng)運(yùn)行狀況是不能改制的。智慧城市建設(shè)能夠及時(shí)反映管網(wǎng)平時(shí)疏通的情況、堵塞的情況，水量大小等情況，確定哪些管網(wǎng)應(yīng)該啟動(dòng)，哪些管網(wǎng)應(yīng)該關(guān)閉。應(yīng)該智慧地反映和適應(yīng)城市的洪水，同時(shí)使城市的暴雨能滲到地下，和地下的水接通，使水地成為水庫，城市可以像海綿那樣吸收水。最近經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上，李克強(qiáng)總理提出，城市水源的問題，需要城市自行解決，以后大規(guī)模的調(diào)水要逐漸減少。水是可循環(huán)的，智慧城市要促進(jìn)循環(huán)。過去對(duì)水資源的利用是做加法，人口和產(chǎn)業(yè)，利用加法。現(xiàn)在是乘法，也就是水利用一次，等于水資源增加了一倍，利用兩次就增加了兩倍，新加坡是水資源再利用的典范。海水淡化每噸5元錢，而污水再生一次是每噸25元錢，非常便宜，比任何長期調(diào)水的成本都要低。同時(shí)，這種供水的模式非常安全和可靠。所以說，要把海綿城市與智慧城市的建設(shè)相互促進(jìn)。比如說，海綿城市建設(shè)中，把傳統(tǒng)開發(fā)模式形成的洪水高峰大大消減，原有的管網(wǎng)，五年一遇的，變成十五年一遇、二十年一遇的，把綜合管廊變成智慧管廊，把海綿城市變成智慧的海綿城市，把城市黑臭河道治理，中水回用，水務(wù)協(xié)同微循環(huán)都帶動(dòng)起來。

4智慧能源城市的建設(shè)

可再生能源與建筑一體化及建筑節(jié)能相結(jié)合，城市成為可再生能源的城市。

分布式能源和集中式能源有巨大的區(qū)別，集中式能源是一個(gè)獨(dú)立的電場，如果這個(gè)電場遭到了襲擊，整個(gè)城市能源就消失了。非物質(zhì)能源是分散的。比如，屋頂?shù)奶柲?、周邊的風(fēng)、生物質(zhì)發(fā)電等多種能源，整合成新能源網(wǎng)，必須通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將其協(xié)調(diào)起來，共同為城市提供一個(gè)安全、保障又有彈性的系統(tǒng)。即使系統(tǒng)一兩個(gè)節(jié)點(diǎn)出了問題也非常安全。它是彈性的，同時(shí)又是綠色的、可再生的。這就是一種互聯(lián)網(wǎng)智慧城市的運(yùn)用模式，稱為智慧的能源城市。筆者曾領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)團(tuán)隊(duì)在東北地區(qū)50萬人口覆蓋區(qū)域進(jìn)行嘗試，把能裝上太陽能的屋頂都裝上太陽能，共裝了產(chǎn)電20千瓦的太陽能發(fā)電裝置。如果在全國推廣，若10%的屋頂實(shí)施可再生能源與建筑一體化工程，年發(fā)電量相當(dāng)于再造一個(gè)三峽電站，應(yīng)用潛力十分巨大。

5綠色小城鎮(zhèn)建設(shè)

小城鎮(zhèn)建設(shè)啟動(dòng)以后，可以推廣新能源的應(yīng)用、三網(wǎng)合一的信息技術(shù)，來回溯超市產(chǎn)品質(zhì)量等，再推行水的小型化、低成本、無害化的飲水安全、污水處理和垃圾處理基礎(chǔ)設(shè)施，這些在大城市里是難以推廣的，而在小城鎮(zhèn)可以推廣，小城鎮(zhèn)可以成為新技術(shù)的匯集地。

四、結(jié)論

智慧城市必須要應(yīng)對(duì)很多問題。比如城市空氣，PM25產(chǎn)生，可以說每天都不一樣，每個(gè)季度、每個(gè)月、每一天都是不一樣的。源頭如此分散、如此多元化的污染源，必須要通過智慧的源頭分析、現(xiàn)場的智慧檢測、過程的控制，智慧的預(yù)警預(yù)報(bào)和智慧的系統(tǒng)反應(yīng)，才能有效應(yīng)對(duì)。不能簡單地只看看天，再判斷能見度多少。如果有效應(yīng)對(duì)，就會(huì)使污染下降。

綠色建筑、綠色社區(qū)，城市的基礎(chǔ)細(xì)胞是建筑和社區(qū)，如果把這些建筑與社區(qū)健康化、綠色化，再加上“互聯(lián)網(wǎng)+”，能夠解決很多問題。比如，每個(gè)綠色建筑都安裝一個(gè)集成的傳感器，把二氧化碳的濃度、VOC的濃度、溫度、濕度、能源消耗、水的消耗都收集起來，傳遞于中心管理，橫向比較，可以很方便地發(fā)現(xiàn)，哪些建筑的病最嚴(yán)重，哪幾個(gè)細(xì)胞首先壞死。據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，水消耗最高的建筑與最低的相差12倍，能源消耗最高的建筑和最低的建筑相差16倍。城市的病是由建筑的病，即細(xì)胞的病構(gòu)成的。通過綠色建筑、綠色社區(qū)的智慧化管理，首先能發(fā)現(xiàn)所患的病是先天的還是后天的，有許多建筑的病是先天的，管子就接錯(cuò)了。所以，智慧城市是以中醫(yī)的治理方式綜合應(yīng)答解決“城市病”不這樣應(yīng)答就是假的智慧城市。當(dāng)然也要關(guān)注到，每個(gè)城市有自己的一種流行病，治療方法要根據(jù)每個(gè)城市的具體情況。

智慧城市類型眾多，但是從科學(xué)分類來講，至少可以分為以下三種。

一是城市管理績效提高型。即社會(huì)創(chuàng)新模式、創(chuàng)新機(jī)制的激勵(lì)，大大提高了政府治理城市的成效。

二是節(jié)能減排型。城市發(fā)展綠色化，不僅僅使當(dāng)代的城市宜居起來，因?yàn)槲覀兂鞘胁灰司又饕俏廴?，主要是不綠色，為下一代留下什么。

三是市民生活便捷型。也就是說，市民生活不方便是因?yàn)槌鞘杏胁。灾腔鄢鞘斜仨氁皶r(shí)、有效地應(yīng)對(duì)城市病，使老百姓生活得更好。前兩種是政府必須事先做好頂層設(shè)計(jì)和實(shí)施規(guī)劃的，并能為第三種奠定基礎(chǔ)。

頂層設(shè)計(jì)的本質(zhì)是“城市診斷”、看準(zhǔn)“城市病”，再以智慧手段綜合調(diào)理，從而逐步演進(jìn)為復(fù)合式全功能智慧城市。只有這種智慧城市才是中國需要的，才是符合前文所講的“五化”的方向，才能使老百姓生活得更好，使城市生活更美好，發(fā)揮城市的應(yīng)有作用。要以最低的成本、最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)使城鎮(zhèn)化健康地、綠色地向前發(fā)展。

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（編輯：韋京）