關于智慧城市規劃中的智慧市政規劃

文/ 畢瑩玉　京清華同衡規劃設計研究院有限公司　北京　100085

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關于智慧城市規劃中的智慧市政規劃

文/ 畢瑩玉京清華同衡規劃設計研究院有限公司北京100085

【摘要】智慧城市建設是城市由傳統農業社會到工業社會再到后工業社會的發展的必然結果，而城市市政基礎設施是城市建設發展的重要組成部分，智慧市政設施規劃和建設是智慧城市建設的核心內容，是城市可持續發展的重要保障。本文通過分析智慧市政規劃的架構，建立綜合的智慧市政平臺，對信息基礎設施、供水、排水、能源等各項基礎設施進行綜合的智慧管理，建立智慧市政規劃內容框架，并對各子系統的核心內容進行了確定。

【關鍵詞】智慧城市；智慧市政；基礎設施

一、背景

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

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

在智慧城市的規劃建設中，智慧市政基礎設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，在此基礎上，應用新一代的信息技術，通過整合廣泛的傳感器系統和物聯網系統、數據感知網絡、地理信息系統、城市數據管理系統等，實現市政基礎設施的信息共建共享，形成市政系統的數字化、立體化、層次化、精細化、網格化、協同化的市政一體化管理平臺。實現各系統的數據耦合，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，實現城市的可持續發展。

二、智慧市政規劃

1.信息基礎設施建設

智慧市政的實現依賴于智慧信息基礎設施的建設。智慧信息基礎設施具有基礎性、公共性、智能化的特點。智慧信息基礎設施主要包括：

通信網絡基礎設施，包括移動寬帶網絡、下一代互聯網、有線電視網、交通數據網、智能電網數據網等，智慧城市依托通信基礎設施進行數據的接收及傳輸，是整個智慧城市的神經系統。

信息交換、計算及存儲系統，包括城市外部云計算平臺、城市數據中心、各智慧市政子系統數據平臺等，為智慧市政提供最基礎的計算及存儲支撐服務。

市政物聯網系統：包括市政管網的感知及監測系統，主要包括各市政管網數據監測傳感器、監控攝像頭、智能控制閥門和開關等，通過市政的物聯網系統，實現對市政設施及管網的運行狀態監控、應急事故處理、智能化調度等。

數據支撐系統，包括城市規劃建設信息平臺、地理信息數據平臺、氣象數據平臺、交通數據平臺等，通過各數據支撐平臺的建設，有效對智慧市政進行預測、管理、決策。

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

2.智慧市政規劃內容

智慧市政建立綜合的智慧市政平臺，對供水、排水、能源、交通等各項基礎設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、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設施和運行環境的監測中；并且應用更全面的互連互通使得分散的數據得以交互和共享，在全局的層面上解決問題；運用先進的分析和模型工具，對數據進行深入的分析和計算，實現控制的深入智能化。以便更好的支持運營決策和管理行為，保障基礎設施的安全運行，實現城市市政設施的安全靈活高效管理。

圖1　智慧市政規劃結構圖

在這個框架下，智慧市政系統劃分為多個子系統，主要包括智慧供水系統、智慧排水系統、智能電網系統、智慧冷暖供應系統、智能交通系統等。

智慧供水系統：

智慧供水系統以供水服務標準化、調度智能化、管理精細化為建設目標，利用傳感技術及無線通信技術，實現對水源、供水設施及管網的全面、動態化管理，實時監控管網關鍵點，自動預警，輔助爆管事故處理。充分利用網絡、物聯網技術和信息資源，進行服務效能整合與升級、加強資源整合與共享，實現節能減排，提高資產運維管理效率。并指導管網的改造及升級。

智慧排水系統：

智慧排水系統主要包括智慧排污系統和智慧排澇系統。智能排污系統主要對重要干管、污水泵站進行監測，獲取污水管流量、流向、流速等數據，通過數據處理分析，實現對污水管工況、污水管壓力分析及污水管優化、污水泵站運行參數調節等功能。在污水廠的控制系統中，以污水處理廠流量、進水水質、各個構筑物運行指標、構筑物內水質指標為監測對象，通過模型分析，實現污水處理廠優化運行，節能降耗的目標，并提高控制及管理效率。智慧排澇系統，主要通過對重要雨水干管、積水點、立交橋等進行監控，實現對地面徑流的全流程數據監測，對主要的易澇點進行全方位的監測和自動化控制。

智能電網系統：

在城市層面，打造城市能源互聯網，將可再生能源、電網、用戶實現統一平臺管理。實現能源的實時自動化調度和分配。在社區或樓宇層面，建設微電網控制系統，在社區或樓宇實現屋頂太陽能、冷熱電三聯供能源的合理配給。建設基于區域智慧電網，建設用電信息采集系統、智能變電站、智能供電設備及線路管理系統，實現對各個供電單元及供電設施進行智能化的管理和調度。

智慧供氣系統：

智慧的供氣系統通過對重要供氣參數進行實時的監測，采用一體化的數據采集、計量、控制系統，采集用氣信息，以及管網及設施信息。通過綜合的智慧控制調度平臺，實現燃氣供應的智慧化。并指導燃氣管網的改造和升級。

智慧冷暖供應系統：

規劃建設智慧的供熱及供冷系統，將各種供熱方式和制冷方式進行整合，統一到綜合的供熱供冷管理平臺。采用智能一體化的數據采集、熱計量、監測控制系統，對熱力站、用戶用熱用冷情況的進行自動化監測與控制。實時采集管網壓力、溫度、流量等參數，根據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，實現能源的集約節約利用。

3.智慧市政的設施支撐

除了常規的信息基礎設施建設外，智慧市政需要公共數據中心的支撐。公共數據中心主要智慧市政的基礎數據平臺和綜合決策平臺。

基礎數據平臺主要包括城市的地物信息、管線數據、道路數據、經濟統計、建設信息等。數據中心應按照政務基礎數據庫加業務數據庫的模式來建設，建立城市的公共的基礎數據庫。

另外傳統基礎設施的改造也是重要的內容，主要是對現狀已建設設施進行智能化的改造，以達到智慧市政設施的要求。

三、對傳統市政規劃的改變

市政系統構成發生了改變。與傳統的市政系統相比，智慧市政融入了信息化的內容。在系統上增加了信息基礎設施，包括基礎的信息設施、數據服務中心、數據采集及控制設施等。在規劃中要對信息基礎設施的建設有所考慮。另外，可以結合綜合管理的建設推動智慧市政的建設，綜合管廊的建設可以對信息采集、控制及監視可起到較大的支撐作用。

四、規劃案例——山西科技創新城

山西科技創新城核心區位于位于太原與晉中兩市結合部，規劃面積約20平方公里。其功能定位是以科技創新推動煤炭資源型經濟轉型升級的國家級示范區和具有國際影響力的低碳技術創新中心；科技企業、科研人員和創業者的聚集地。在市政基礎設施建設上，要求實現高目標及高標準的設施建設，形成低碳生態及智慧智能項目示范。

智慧給水：智慧供水系統以供水服務標準化、調度智能化、管理精細化為建設目標，實現對供水設施的全面、動態化管理，實時監控管網關鍵點，自動預警，輔助爆管事故處理。充分利用網絡、物聯網技術和信息資源，進行服務效能整合與升級、加強資源整合與共享，實現節能減排，提高資產運維管理效率。

智慧排水：智慧排水系統主要包括“智能排水系統”和“智能污水廠”兩部分。 智能排水管網系統主要對重要干管、污水泵站進行監測，獲取污水管流量、流向、流速等數據，通過數據處理分析，實現對污水管工況、污水管壓力分析及污水管優化、污水泵站運行參數調節等功能。 污水廠智能控制系統：以污水處理廠流量、進水水質、各個構筑物運行指標、構筑物內水質指標為監測對象，通過模型分析，實現污水處理廠優化運行，節能降耗的目標，并提高控制及管理效率。

智慧排水防澇系統：監測范圍為核心區范圍內河道、排水口、積水點等。監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、積水監測點水位、移動管網數據。

智慧能源管理系統主要包含三個部分，即智能電網管理系統、智能供暖系統、智能燃氣系統。三個系統相對獨立，又相互聯系。能源的供應分別以電、熱、氣的形式進行供應，系統之間也可以實現相互的轉換和調度，例如利用電能進行采暖、燃氣進行發電等，從而實現能源系統的整體協調供應。

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

智慧供熱：規劃建設智慧的供熱系統，將用戶各種供熱方式進行整合，統一到綜合的供熱管理平臺。根據不同的需求，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及電采暖系統，實現能源的合理分配。最終實現40%以上的清潔分散能源采暖。

智慧燃氣：規劃建設智慧的供氣系統，通過綜合的智慧控制調度平臺，實現燃氣供應的智慧化。在燃氣供應上，對生活用氣、公建用氣、冷熱電三聯供用氣、交通用氣等實時的監控調度，保障供氣安全。并與供熱及供電系統實現自適應的聯動，合理調度，實現供熱、供氣、供電的耦合。

智慧城市管線：建設智能管理、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綜合管廊。

建設綜合管廊可視化控制中心：地下管廊的建設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，智慧基礎設施的建設及更新改造將相對容易，并未未來的發展升級預留了很大空間。同時綜合管廊的建設也為市政管線的監控可視化提供了保障，可以實現全方位的監控。

核心區現狀規劃了馬練營路以及迎賓西街建設綜合管廊。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強度對市政管線的需求，規劃擬增加化章街、綜合通道以及使趙街建設綜合管廊。同時建設可視化的控制中心。

結語：

智慧城市市政基礎設施建設是一項復雜的綜合的系統工程，投資大，運營門檻高，必須在建設之前對智慧市政基礎設施的建設有一個全局的概念，需對整個智慧市政系統進行由上至下的設計，進行綜合科學的系統規劃，對各市政子系統進行模塊的劃分、功能的確定，而不能各自為政，獨立進行。從信息基礎設施的建設、系統的構建、智慧市政設施的支撐上形成從下至上的支撐，構建整個智慧市政系統。并進行系統化的建設，為智慧城市建設打下建設基礎。

參考論文：

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

【2】毛光烈. 智慧城市建設實務研究[M].北京：中信出版社，2013.

【3】張陶新，楊英，喻理．智慧城市的理論與實踐研究[J]．湖南工業大學學報（社會科學版），2012.