讓城市空間智慧起來

姜浩峰+高捷

新的工業革命，總的趨勢就是智能化，就是把智慧融入到物理系統里面去，這個和我們現在的傳感器技術、云計算、各種信息技術的發展以及物聯網，一直到我們智慧城市的建設，是密切分不開的。

一位在上海內環工作的白領，每周會收到App推送，提前知道本周上班路線和主要道路上是否有施工養護計劃；超載車輛凌晨違規駛上大橋，橋梁會自動報警并通知管養單位……這些看上去挺“科幻”的技術，正隨著上海智慧城市建設腳步的加快，一步步走向現實。

在11月17日于上海召開的“世界城市日”及“第十八屆中國國際工業博覽會科技論壇”系列活動——2016中國城市基礎設施建設與管理國際大會上，隧道股份公布了一批智慧城市的前瞻技術和落地項目，將著力解決城市建設和發展過程中產生的諸多“城市病”，分享新技術、新模式以及“互聯網+”等新產業，將給城市帶來新的變化及機遇。

其中，既有一次性解決“馬路拉鏈”痼疾的實例——臨港北島西路綜合管廊，又有軌道交通建設的大數據管理。而在大會“智慧城市建設與管理”論壇上，隧道股份所做報告——《城市基礎設施BIM信息化建運管理探索與實踐》，引起了中外專家的熱議。原因是——App推送路況施工計劃、橋梁自動報警等的實現，都基于上海交通基礎設施智能運維管理平臺，這一平臺將在年內逐步上線。

高架也能數字化

“城市市政基礎設施智能運維管理平臺，是集GIS與BIM技術、設施設備自動化監測、快速檢測技術、物聯網技術、云技術和大數據挖掘于一體，是城市交通基礎設施全壽命周期管理與決策的技術支持平臺。”隧道股份地下設計總院工程技術研究院院長段創峰在位于光復西路的上海跨國采購中心論壇現場介紹。

所謂GIS技術，亦即地理信息系統（Geographic Information System），是在計算機硬、軟件支持下，對城市交通基礎設施有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。

所謂BIM技術，亦即建筑信息模型（Building Information Modeling），則是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，建立起三維的全信息建筑模型，通過數字信息仿真建筑物所具有的真實信息。

如果割裂來看，兩者完全是兩個學科，然而，在物聯網技術、云技術、大數據挖掘等支持下，兩者已經變得密不可分，還使得城市市政基礎設施建運管養變得智慧起來。

今年年內，由隧道股份城建設計總院、地下設計總院等單位聯合打造的城市交通基礎設施智能運維管理平臺在上海部分交通設施上開始“試運行”。通過物聯網監測感知技術，該系統把上海大量設施設備數據串聯在一起，讓城市交通基礎設施變得更加安全、智慧與快捷。

據隧道股份方面介紹，智能運維管理平臺的作用涉及到城市交通的方方面面。單以高架橋梁監測為例，上海有近百公里高架橋梁，傳統人工養護管理模式不但工作量巨大，監測頻率和效率也較低。現在，隧道股份將基于物聯網技術的智能化管理模式應用于高架和橋梁管理，通過在交通設施中安裝帶有信號發射功能的各類型自動監測傳感器，實時監測每一座設施的健康狀態及運作狀況。

目前，這項技術已經在大連路隧道、延安東路隧道、虹梅南路隧道、松江辰塔大橋等項目中投入運行。以辰塔大橋為例，大橋中植入了至少181個不同種類傳感設備——設置在塔頂的GPS測量站可以監測并預警橋梁的結構變形問題；設置在路面下的動態承重儀則可監控車輛荷載，車輛超載與否，更可準確判斷。這些微觀監測數據，亦將實時首先發送到技術人員的終端上，同時匯總到隧道股份的智能化運維平臺。數據不但為單個項目的養護提供依據，隧道股份還將通過數據的深度分析挖掘，輔助相關決策機構在宏觀層面分析布局整個城市的交通系統規劃設計與運營管理。

施工管理養護好幫手

“我們希望通過這個平臺的建設，能夠把上海市本地的基礎設施基本的信息納入到一個系統架構上面來，我們集團下面有三家養護公司負責基礎設施的養護，基于這樣一個特殊資源的優勢，我們在一點一點梳理整個上海市所有路網的基本數據。”隧道股份城建設計總院總工程師周良說，“比如上海的內環線、南北高架，都是早些年建成的。當時圖紙都是手繪的，即使保存很好，也是非常靜態的資料。我們把數據輸入智能運維管理平臺，當年設計過程中的資料和我們養護的業務數據就能整合在一個平臺上面。”周良認為，這一舉措，未來能使智能運維管理平臺成為施工管理養護好幫手。

不僅隧道股份以及下屬單位需要這一智能平臺，其實這一技術可以運用到許多領域。中科院院士、上海市政府參事褚君浩說：“比如說我們造了好多的大橋和建筑，現在沒有問題，30年以后水泥的原形畢露了，好的水泥沒有問題，不好的水泥毛病出來了，這個時候非常需要對技術方面加傳感器，提早獲悉水泥何時會出問題。我們城市管理要在信息化方面加強這方面的工作。”

除了綜合平臺以外，隧道股份還做了不少有關養護的單體項目智能健康監測平臺和系統，把這些數據監控起來，通過大數據的挖掘，可以對隧道的健康狀態做評估，以此提前預警發現一些問題。

原本，隧道股份有一個監控中心，工作時監控中心里坐一排人看視頻，以此來發現各處是否有問題。盡管已經將信息視屏納入一個房間，但監控手段還是要靠肉眼識別。而通過智能平臺的云視頻分析技術，則能建立統一視頻平臺，實現項目部、子公司以及集團逐級視頻監控及智能分析報警。

除此之外，隧道股份還為管廊開發無人巡檢技術，自動檢測各種管道運作狀況。在管廊頂部設有軌道巡檢機器人，搭載多種精密傳感器，可以第一時間發現險情；同時，為燃氣管道量身定制燃氣艙室，減輕工程施工及地質災害對燃氣管道的破壞，并安裝燃氣濃度探測儀，利用物聯網技術監測燃氣管道的泄漏、破損等情況。

隧道股份城建設計總院周良表示，上海是中國綜合管廊發展的先驅，從建成中國第一條現代化綜合管廊工程——張楊路綜合管廊，到建成今天的臨港綜合管廊。通過有效利用地下空間，綜合管廊平均能夠為城市節省約60%的維護成本，平均每百公里管線僅需要不到10名技術人員進行保養。而未來，綜合管廊+數字化管理+物聯網技術，更將幫助運維人員方實現工作效率最大化。

目前，隧道股份在上海、合肥、天津、廈門等13省18個城市正開展綜合管廊的建設工作，已建總線長達500多公里。在上海綜合管廊項目建設過程中，隧道股份將把BIM等數字化技術等先進技術，應用于管廊設計、施工、運維全壽命過程，提供更多增值服務。

點云掃描、高清圖像識別監測技術、VR等等，也都集納于智能養護平臺中。

插上新工業革命的翅膀

智能運維管理平臺的相關技術，也跨界應用在其他領域。譬如，在本輪上海交通大整治中，基于物聯網的路網車輛狀態監控系統，就為交通部門提供了區域整治的決策依據；基于圖像識別處理技術的停車監測系統，則讓車輛違停無處可躲……

當然，數據分享看似簡單，實則，在技術整合初期，工作是非常復雜的。譬如BIM，在許多非專業人士看來是非常令人頭疼的技術，其模型非常大，一般只能在服務器上面用，其他地方用不了。“為了解決這個問題，隧道股份地下設計總院和相關企業聯手，共同打造了一個BIM云平臺，達到了可以把所有的BIM模型放在云平臺上，人們可以實時下載到手機或者iPad上面。這樣的話，不僅專業人士可以享用此數據，即使普通人也可以由此知道道路設施運養信息等與生活息息相關的內容。

目前，智能運維管理平臺的相關功能模塊已經逐步上線。未來，隨著更多新興技術融入整合進該平臺，引領城市交通設施管理全面進入更高一級的現代化、信息化、智能化的“智慧城市”時代。段創峰透露，隧道股份除了在重點橋隧上部署了自動化的智能監測系統外，集團旗下的所有養護車輛上加了GPS模塊和移動視頻巡檢監控儀器，另外，上海市交通基礎設施的三維BIM模型亦開始在逐步建立過程中。通過這些基礎工作的不斷深化，人們不久將可看到一個基于三維GIS+BIM的智能運維管理平臺，段創峰說。

褚君浩院士在論壇上指出：“我們現在是處在信息化時代的下半期——智能化、新一次工業革命開始的時候。新的工業革命，總的趨勢就是智能化，就是把智慧融入到物理系統里面去，這個和我們現在的傳感器技術、云計算、各種信息技術的發展以及物聯網，一直到我們智慧城市的建設，是密切分不開的。”

褚君浩院士認為，現在新的工業革命有一些特征和態勢——首先信息時代還在發展，信息時代的水平還在提高，發現和發明多軌并行、交叉推動。同時，信息技術和多領域技術深度融合發展，和各個方面都深度融合。

把所有的物品通過信息傳感設備與互聯網聯結起來，進行智能化識別和管理，亦即物聯網技術，為我們展示了生活中任何物品都可以變得“有感覺、有思想”，由此形成智慧城市和“感知中國”。

褚君浩院士總結智慧城市建設具有三大特征——

“第一個特征以信息技術應用為主線，以傳感器、物聯網、云計算、移動互聯和大數據等新興熱點技術為核心和代表。

第二個特征，智慧城市是一個復雜的，相互作用的系統。在這個系統中，信息獲取、傳輸、處理、識別和決策，構成城市各領域智慧運行機制。

第三個特征是，智慧城市是城市發展的新興模式。智慧城市的服務對象面向城市主體——政府、企業和個人，它的結果是城市生產、生活方式的變革、提升和完善，終極表現為人類擁有更美好的城市生活。綜上所述，智慧城市的本質在于信息化與城市化的高度融合，是城市信息化向更高階段發展的表現。”而隧道股份，恰恰在這智慧城市建設過程中，從宏觀到微觀全程參與，以此讓城市空間智慧起來。

當然，所謂智慧城市，也并非一味追求在所有領域技術高大全，理念上更應該從生活便利性角度出發。日本豐田都市交通研究所部長安藤良輔在論壇舉例：“日本豐田市是個小城市，有些郊外地區存在公交服務的空白點。我們于是想出辦法——提供小汽車服務。四五人坐一輛小汽車，100日元就能拉你到最近的公交車站，這樣保證生活的最基本質量。”在這一計劃反對實施過程中，安藤良輔發現手機App無法解決所有問題。安藤良輔說：“最開始我們開發軟件，直接用手機預約系統，但是老人用不了這些東西，最終我們用電話提供服務，所以有的時候智慧城市不是說高技術一定是好的東西，你要真正貼切老百姓真正的生活。”