關(guān)于智慧城市規(guī)劃中的智慧市政規(guī)劃

文/ 畢瑩玉　京清華同衡規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司　北京　100085

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關(guān)于智慧城市規(guī)劃中的智慧市政規(guī)劃

文/ 畢瑩玉京清華同衡規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司北京100085

【摘要】智慧城市建設(shè)是城市由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)社會到工業(yè)社會再到后工業(yè)社會的發(fā)展的必然結(jié)果，而城市市政基礎(chǔ)設(shè)施是城市建設(shè)發(fā)展的重要組成部分，智慧市政設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)是智慧城市建設(shè)的核心內(nèi)容，是城市可持續(xù)發(fā)展的重要保障。本文通過分析智慧市政規(guī)劃的架構(gòu)，建立綜合的智慧市政平臺，對信息基礎(chǔ)設(shè)施、供水、排水、能源等各項基礎(chǔ)設(shè)施進行綜合的智慧管理，建立智慧市政規(guī)劃內(nèi)容框架，并對各子系統(tǒng)的核心內(nèi)容進行了確定。

【關(guān)鍵詞】智慧城市；智慧市政；基礎(chǔ)設(shè)施

一、背景

現(xiàn)階段中國城鎮(zhèn)化率已經(jīng)超過50%，城市的聚集效應(yīng)不斷增強。隨著城市的不斷發(fā)展以及城鎮(zhèn)化水平的提升，城市的各種問題也不斷顯現(xiàn)，交通擁堵、供水安全不能保障、能源不能平衡發(fā)展、水環(huán)境大氣環(huán)境等問題突出等，另外城市的發(fā)展也要求快速解決一些應(yīng)急事件以及突發(fā)性事件。如何破解城市發(fā)展困境，建立可持續(xù)的城市發(fā)展模式，保障城市的健康可持續(xù)發(fā)展，成為現(xiàn)階段急需解決的問題。

在這種背景下，隨著全球互聯(lián)網(wǎng)、新一代移動寬帶網(wǎng)絡(luò)、下一代互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等的新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，促使城市向更高的智慧化階段發(fā)展。而城市與互聯(lián)網(wǎng)等的融合為解決城市的一系列問題、實現(xiàn)城市的精細化發(fā)展提出了新的解決方案。智慧城市作為一種城市發(fā)展的新型策略，成為城市決策和管理的必然選擇。

在智慧城市的規(guī)劃建設(shè)中，智慧市政基礎(chǔ)設(shè)施是其重要的核心組成部分。智慧市政主要通過集成供水、排水、供電、供熱、供氣、垃圾處理等已有的城市信息化管理手段，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用新一代的信息技術(shù)，通過整合廣泛的傳感器系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)感知網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)、城市數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等，實現(xiàn)市政基礎(chǔ)設(shè)施的信息共建共享，形成市政系統(tǒng)的數(shù)字化、立體化、層次化、精細化、網(wǎng)格化、協(xié)同化的市政一體化管理平臺。實現(xiàn)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)耦合，在一個平臺上進行綜合的管理，從而支撐整個城市的市政智慧化管理和運營，實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

二、智慧市政規(guī)劃

1.信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

智慧市政的實現(xiàn)依賴于智慧信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。智慧信息基礎(chǔ)設(shè)施具有基礎(chǔ)性、公共性、智能化的特點。智慧信息基礎(chǔ)設(shè)施主要包括：

通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，包括移動寬帶網(wǎng)絡(luò)、下一代互聯(lián)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、交通數(shù)據(jù)網(wǎng)、智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)等，智慧城市依托通信基礎(chǔ)設(shè)施進行數(shù)據(jù)的接收及傳輸，是整個智慧城市的神經(jīng)系統(tǒng)。

信息交換、計算及存儲系統(tǒng)，包括城市外部云計算平臺、城市數(shù)據(jù)中心、各智慧市政子系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺等，為智慧市政提供最基礎(chǔ)的計算及存儲支撐服務(wù)。

市政物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)：包括市政管網(wǎng)的感知及監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括各市政管網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器、監(jiān)控攝像頭、智能控制閥門和開關(guān)等，通過市政的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)對市政設(shè)施及管網(wǎng)的運行狀態(tài)監(jiān)控、應(yīng)急事故處理、智能化調(diào)度等。

數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)，包括城市規(guī)劃建設(shè)信息平臺、地理信息數(shù)據(jù)平臺、氣象數(shù)據(jù)平臺、交通數(shù)據(jù)平臺等，通過各數(shù)據(jù)支撐平臺的建設(shè)，有效對智慧市政進行預(yù)測、管理、決策。

智慧信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需著眼于城市全局層面進行統(tǒng)籌布局，綜合整個城市的智慧化需求進行建設(shè)，而不能受限于一個局部和子系統(tǒng)。以免重復(fù)建設(shè)，造成不必要的浪費，或者建設(shè)不均衡。另外智慧信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需考慮整個城市資源的協(xié)調(diào)分配，進行共建共享，實現(xiàn)信息基礎(chǔ)設(shè)施資源的合理集約配置。

2.智慧市政規(guī)劃內(nèi)容

智慧市政建立綜合的智慧市政平臺，對供水、排水、能源、交通等各項基礎(chǔ)設(shè)施進行綜合的智慧管理，通過更透徹的感知將智能傳感技術(shù)、定位、互連、自控及地理信息等運用到供水、排水、能源、交通等各種城市基礎(chǔ)設(shè)施和運行環(huán)境的監(jiān)測中；并且應(yīng)用更全面的互連互通使得分散的數(shù)據(jù)得以交互和共享，在全局的層面上解決問題；運用先進的分析和模型工具，對數(shù)據(jù)進行深入的分析和計算，實現(xiàn)控制的深入智能化。以便更好的支持運營決策和管理行為，保障基礎(chǔ)設(shè)施的安全運行，實現(xiàn)城市市政設(shè)施的安全靈活高效管理。

圖1　智慧市政規(guī)劃結(jié)構(gòu)圖

在這個框架下，智慧市政系統(tǒng)劃分為多個子系統(tǒng)，主要包括智慧供水系統(tǒng)、智慧排水系統(tǒng)、智能電網(wǎng)系統(tǒng)、智慧冷暖供應(yīng)系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)等。

智慧供水系統(tǒng)：

智慧供水系統(tǒng)以供水服務(wù)標準化、調(diào)度智能化、管理精細化為建設(shè)目標，利用傳感技術(shù)及無線通信技術(shù)，實現(xiàn)對水源、供水設(shè)施及管網(wǎng)的全面、動態(tài)化管理，實時監(jiān)控管網(wǎng)關(guān)鍵點，自動預(yù)警，輔助爆管事故處理。充分利用網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息資源，進行服務(wù)效能整合與升級、加強資源整合與共享，實現(xiàn)節(jié)能減排，提高資產(chǎn)運維管理效率。并指導(dǎo)管網(wǎng)的改造及升級。

智慧排水系統(tǒng)：

智慧排水系統(tǒng)主要包括智慧排污系統(tǒng)和智慧排澇系統(tǒng)。智能排污系統(tǒng)主要對重要干管、污水泵站進行監(jiān)測，獲取污水管流量、流向、流速等數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理分析，實現(xiàn)對污水管工況、污水管壓力分析及污水管優(yōu)化、污水泵站運行參數(shù)調(diào)節(jié)等功能。在污水廠的控制系統(tǒng)中，以污水處理廠流量、進水水質(zhì)、各個構(gòu)筑物運行指標、構(gòu)筑物內(nèi)水質(zhì)指標為監(jiān)測對象，通過模型分析，實現(xiàn)污水處理廠優(yōu)化運行，節(jié)能降耗的目標，并提高控制及管理效率。智慧排澇系統(tǒng)，主要通過對重要雨水干管、積水點、立交橋等進行監(jiān)控，實現(xiàn)對地面徑流的全流程數(shù)據(jù)監(jiān)測，對主要的易澇點進行全方位的監(jiān)測和自動化控制。

智能電網(wǎng)系統(tǒng)：

在城市層面，打造城市能源互聯(lián)網(wǎng)，將可再生能源、電網(wǎng)、用戶實現(xiàn)統(tǒng)一平臺管理。實現(xiàn)能源的實時自動化調(diào)度和分配。在社區(qū)或樓宇層面，建設(shè)微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，在社區(qū)或樓宇實現(xiàn)屋頂太陽能、冷熱電三聯(lián)供能源的合理配給。建設(shè)基于區(qū)域智慧電網(wǎng)，建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)、智能變電站、智能供電設(shè)備及線路管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對各個供電單元及供電設(shè)施進行智能化的管理和調(diào)度。

智慧供氣系統(tǒng)：

智慧的供氣系統(tǒng)通過對重要供氣參數(shù)進行實時的監(jiān)測，采用一體化的數(shù)據(jù)采集、計量、控制系統(tǒng)，采集用氣信息，以及管網(wǎng)及設(shè)施信息。通過綜合的智慧控制調(diào)度平臺，實現(xiàn)燃氣供應(yīng)的智慧化。并指導(dǎo)燃氣管網(wǎng)的改造和升級。

智慧冷暖供應(yīng)系統(tǒng)：

規(guī)劃建設(shè)智慧的供熱及供冷系統(tǒng)，將各種供熱方式和制冷方式進行整合，統(tǒng)一到綜合的供熱供冷管理平臺。采用智能一體化的數(shù)據(jù)采集、熱計量、監(jiān)測控制系統(tǒng)，對熱力站、用戶用熱用冷情況的進行自動化監(jiān)測與控制。實時采集管網(wǎng)壓力、溫度、流量等參數(shù)，根據(jù)熱力站和用戶用熱用冷特點進行全流程的用熱用冷配給，滿足不同用特性的用戶控制要求，降低城市能源的消耗，實現(xiàn)能源的集約節(jié)約利用。

3.智慧市政的設(shè)施支撐

除了常規(guī)的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)外，智慧市政需要公共數(shù)據(jù)中心的支撐。公共數(shù)據(jù)中心主要智慧市政的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺和綜合決策平臺。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺主要包括城市的地物信息、管線數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)、經(jīng)濟統(tǒng)計、建設(shè)信息等。數(shù)據(jù)中心應(yīng)按照政務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫加業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的模式來建設(shè)，建立城市的公共的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

另外傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的改造也是重要的內(nèi)容，主要是對現(xiàn)狀已建設(shè)設(shè)施進行智能化的改造，以達到智慧市政設(shè)施的要求。

三、對傳統(tǒng)市政規(guī)劃的改變

市政系統(tǒng)構(gòu)成發(fā)生了改變。與傳統(tǒng)的市政系統(tǒng)相比，智慧市政融入了信息化的內(nèi)容。在系統(tǒng)上增加了信息基礎(chǔ)設(shè)施，包括基礎(chǔ)的信息設(shè)施、數(shù)據(jù)服務(wù)中心、數(shù)據(jù)采集及控制設(shè)施等。在規(guī)劃中要對信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)有所考慮。另外，可以結(jié)合綜合管理的建設(shè)推動智慧市政的建設(shè)，綜合管廊的建設(shè)可以對信息采集、控制及監(jiān)視可起到較大的支撐作用。

四、規(guī)劃案例——山西科技創(chuàng)新城

山西科技創(chuàng)新城核心區(qū)位于位于太原與晉中兩市結(jié)合部，規(guī)劃面積約20平方公里。其功能定位是以科技創(chuàng)新推動煤炭資源型經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級的國家級示范區(qū)和具有國際影響力的低碳技術(shù)創(chuàng)新中心；科技企業(yè)、科研人員和創(chuàng)業(yè)者的聚集地。在市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上，要求實現(xiàn)高目標及高標準的設(shè)施建設(shè)，形成低碳生態(tài)及智慧智能項目示范。

智慧給水：智慧供水系統(tǒng)以供水服務(wù)標準化、調(diào)度智能化、管理精細化為建設(shè)目標，實現(xiàn)對供水設(shè)施的全面、動態(tài)化管理，實時監(jiān)控管網(wǎng)關(guān)鍵點，自動預(yù)警，輔助爆管事故處理。充分利用網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息資源，進行服務(wù)效能整合與升級、加強資源整合與共享，實現(xiàn)節(jié)能減排，提高資產(chǎn)運維管理效率。

智慧排水：智慧排水系統(tǒng)主要包括“智能排水系統(tǒng)”和“智能污水廠”兩部分。 智能排水管網(wǎng)系統(tǒng)主要對重要干管、污水泵站進行監(jiān)測，獲取污水管流量、流向、流速等數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理分析，實現(xiàn)對污水管工況、污水管壓力分析及污水管優(yōu)化、污水泵站運行參數(shù)調(diào)節(jié)等功能。 污水廠智能控制系統(tǒng)：以污水處理廠流量、進水水質(zhì)、各個構(gòu)筑物運行指標、構(gòu)筑物內(nèi)水質(zhì)指標為監(jiān)測對象，通過模型分析，實現(xiàn)污水處理廠優(yōu)化運行，節(jié)能降耗的目標，并提高控制及管理效率。

智慧排水防澇系統(tǒng)：監(jiān)測范圍為核心區(qū)范圍內(nèi)河道、排水口、積水點等。監(jiān)測要素包括河湖閘壩水位、流量、重要排水口水位、本站出水口水位、積水監(jiān)測點水位、移動管網(wǎng)數(shù)據(jù)。

智慧能源管理系統(tǒng)主要包含三個部分，即智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)、智能供暖系統(tǒng)、智能燃氣系統(tǒng)。三個系統(tǒng)相對獨立，又相互聯(lián)系。能源的供應(yīng)分別以電、熱、氣的形式進行供應(yīng)，系統(tǒng)之間也可以實現(xiàn)相互的轉(zhuǎn)換和調(diào)度，例如利用電能進行采暖、燃氣進行發(fā)電等，從而實現(xiàn)能源系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)供應(yīng)。

智慧供電：在核心區(qū)以地塊為單元全面建設(shè)微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，在社區(qū)或樓宇實現(xiàn)屋頂太陽能、冷熱電三聯(lián)供能源的接入和分配。通過50萬平米的屋頂太陽能建設(shè)，滿足核心區(qū)50兆瓦的用電需求。建設(shè)基于核心區(qū)的區(qū)域智慧電網(wǎng)，建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)、智能變電站、智能供電設(shè)備及線路管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對各個供電單元及供電設(shè)施進行智能化的管理和調(diào)度。

智慧供熱：規(guī)劃建設(shè)智慧的供熱系統(tǒng)，將用戶各種供熱方式進行整合，統(tǒng)一到綜合的供熱管理平臺。根據(jù)不同的需求，進行太陽能采暖、地源熱泵采暖、污水源熱泵采暖、空氣源熱泵采暖等。并耦合市政供熱系統(tǒng)及電采暖系統(tǒng)，實現(xiàn)能源的合理分配。最終實現(xiàn)40%以上的清潔分散能源采暖。

智慧燃氣：規(guī)劃建設(shè)智慧的供氣系統(tǒng)，通過綜合的智慧控制調(diào)度平臺，實現(xiàn)燃氣供應(yīng)的智慧化。在燃氣供應(yīng)上，對生活用氣、公建用氣、冷熱電三聯(lián)供用氣、交通用氣等實時的監(jiān)控調(diào)度，保障供氣安全。并與供熱及供電系統(tǒng)實現(xiàn)自適應(yīng)的聯(lián)動，合理調(diào)度，實現(xiàn)供熱、供氣、供電的耦合。

智慧城市管線：建設(shè)智能管理、維護可視的綜合管廊：考慮主干道路、埋地高壓電力電纜敷設(shè)路徑以及主管線的布置，選擇部分盡量避免多次開挖道路建設(shè)綜合管廊。

建設(shè)綜合管廊可視化控制中心：地下管廊的建設(shè)對市政管線的智慧化有很強的支撐作用。通過綜合管廊的建設(shè)，智慧基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)及更新改造將相對容易，并未未來的發(fā)展升級預(yù)留了很大空間。同時綜合管廊的建設(shè)也為市政管線的監(jiān)控可視化提供了保障，可以實現(xiàn)全方位的監(jiān)控。

核心區(qū)現(xiàn)狀規(guī)劃了馬練營路以及迎賓西街建設(shè)綜合管廊。收容的管線包括：給水、再生水、電力、通信、供熱管線。同時考慮到道路重要性以及周邊用地開發(fā)強度對市政管線的需求，規(guī)劃擬增加化章街、綜合通道以及使趙街建設(shè)綜合管廊。同時建設(shè)可視化的控制中心。

結(jié)語：

智慧城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是一項復(fù)雜的綜合的系統(tǒng)工程，投資大，運營門檻高，必須在建設(shè)之前對智慧市政基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)有一個全局的概念，需對整個智慧市政系統(tǒng)進行由上至下的設(shè)計，進行綜合科學(xué)的系統(tǒng)規(guī)劃，對各市政子系統(tǒng)進行模塊的劃分、功能的確定，而不能各自為政，獨立進行。從信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、系統(tǒng)的構(gòu)建、智慧市政設(shè)施的支撐上形成從下至上的支撐，構(gòu)建整個智慧市政系統(tǒng)。并進行系統(tǒng)化的建設(shè)，為智慧城市建設(shè)打下建設(shè)基礎(chǔ)。

參考論文：

【1】楊冰之，鄭愛軍.智慧城市發(fā)展手冊[M].北京，機械工業(yè)出版社，2013.

【2】毛光烈. 智慧城市建設(shè)實務(wù)研究[M].北京：中信出版社，2013.

【3】張?zhí)招?，楊英，喻理．智慧城市的理論與實踐研究[J]．湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2012.