智慧城市建設幾大前沿關鍵技術
點擊次數：3425 更新時間：2014-08-22
摘要：智慧城市是釋放城鎮化潛力的有力抓手。在3月印發的《國家新型城鎮化規劃（2014-2020年）》推動新型城市建設章節中要求推進智慧城市建設，實現與城市經濟社會發展深度融合。
*電信研究院規劃設計研究所總工程師王愛華表示，智慧城市下一階段建設重點，將是信息資源和服務渠道的整合，業務系統集約化建設和面向領域而非行業開展基礎設施智能化建設，而數字家庭將成為居民體驗智慧城市的直接載體，得到發展。
智慧城市是利用新一代信息技術來感知、監測、分析、整合城市數字資源，對各種需求做出智能反應，為公眾創造綠色、和諧環境，提供泛在、便捷、服務的城市形態。智慧城市是人類社會邁向信息社會的必然產物，是當今世界城市發展的新理念和新模式，建設智慧城市已經成為當今世界城市發展的前沿趨勢。
發達國家將智慧城市建作為刺激經濟發展和建立長期競爭優勢的重要戰略。2004年韓國、日本先后推出U-Korea、U-Japan的國家戰略規劃，2010年美國提出加強智慧型基礎設施建設和推進智慧應用項目的經濟刺激計劃，歐盟制定了智慧城市框架，中國臺灣地區提出了建設“智慧中國臺灣”的發展戰略，新加坡提出了2015年建成“智慧國”計劃。此外，還有許多特色鮮明的候選城市如韓國的松島新城、美國的迪比克市、瑞典斯德哥爾摩等均有智慧城市特色建設。
韓國：泛在網絡
韓國的智慧城市以網絡為基礎，將醫療、教育等服務系統統一部署在思科公司的數據中心，通過無處不在的網絡接入，方便的實現遠程的醫療、遠程的教育等服務。并且通過標準化的方式向企業開放這些IT基礎設施，鼓勵企業開發新型服務。
美國：智能服務
美國中西部愛荷華州的迪比克市，用IBM的新技術將水、油、交通等等都連接到了一起*實現了數字化，將城市的所有資源都連接起來，智慧的為市民服務，滿足市民的需求。
瑞典：智慧交通
瑞典的智慧城市主要體現在智慧交通系統上的建設。為解決瑞典首都交通擁擠問題，斯德哥爾摩宣布征收“道路堵塞稅”，瑞典在道路上設置了十幾個的路邊控制站，通過使用RFID以及激光等高新技術，自動識別進入市中心的車輛，然后自動的對進出市中心的注冊車輛進行收稅。同時引入了IBM的流計算平臺“InfoSphereStreams”，分析采集的車輛位置信息，實現為城區同行車輛提供回避擁堵路線的服務。同時通過這些技術對進出車輛進行收稅后，大量的減少了車流，降低了交通擁堵。
國外的專家預計2013年以后智能城市將成為一個龐大的市場，到2016年，用在智能城市技術的資金將有近400億美元。
國內智慧城市建設現況如何？幾大關鍵技術來分析眾多國內城市把建設智慧城市作為轉型發展的戰略選擇。智慧城市建設成為貫徹落實黨的十八大提出的“四化同步”發展戰略部署的重要舉措。
建設熱潮興起
截至2011年5月份，中國的一級城市提出了“智慧城市”的詳細規劃，有80%以上的二級城市也明確提出了建設“智慧城市”。截至2012年9月，全國47個副省級以上地方的規劃文件中，明確提出智慧城市建設的有22個，占比46.8%。截止2013年1月，全國已有320個城市投入3000億元建設智慧城市，預計“十二五”期間用于建設“智慧城市”各方投資總規模有望達5000億元。
思路各有側重
當前各地智慧城市建設的關注重點大致可分為社會應用、基礎設施建設、產業發展、新一代信息技術四個方面。如北京提出要實現從數字北京向智慧北京的全面躍升，加快向世界城市邁進；深圳把建設智慧深圳作為推進建設國家創新型城市突破口，打造功能完善的信息通信技術基礎設施；寧波提出把智慧城市作為提升科學發展水平的戰略選擇的動力和方向，重點建設6大智慧產業；上海提出云海計劃，為上海的智慧城市建設所需的云計算提供技術和產業支持。總體來看，對社會應用和基礎設施建設的關注程度較高，在明確提出智慧城市發展戰略的地方中，優先發展民生、城市管理等社會應用工程和基礎設施建設的有占比72.7%，其他地方以產業或新一代信息技術發展為關注重點。
設施升級迅速
目前我國主要城市的3G網絡已基本實現全覆蓋，光纖入戶率快速增長，寬帶普及率和接入帶寬全面提高。截至2012年12月份，我國電信用戶規模持續擴大，全國用戶總數達到13.9億戶，同比增長9.4%，其中用戶數超過11億戶，3G用戶占比達到20%;寬帶普及提速工程實現年度目標，使用4M及以上寬帶產品的用戶比例超過63%，新增光纖到戶覆蓋家庭超過4300萬戶；城市信息化基礎設施建設水平的飛速提升，為智慧城市的建設與發展提供了良好的基礎。
而智慧城市的核心是以一種更智慧的方法通過利用新一代信息技術來改變城市管理者、居住者相互交互的方式，以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應速度。從整體上看，它至少應該有三層架構：感知層、互聯層、應用層。
通過感知層采集城市的信息，通過互聯層把各個信息系統鏈接起來進行信息的交互與共享，通過應用層采用智能化的技術，深入分析收集到的數據，以獲取更加新穎、系統且全面的洞察來解決特定問題。從技術的角度具體來看，有以下幾個基礎技術是作為智慧城市的必要基石。
感知技術
這里的感知是更為廣泛的一個概念。具體來說，它是指更為廣泛的感知、測量、采集和傳遞信息的設備或系統。通過使用這些設備，從室內溫度、濕度、煙霧到路面車輛信息、城市交通狀況等任何信息都可以被快速獲取并進行分析，便于立即采取應對措施和進行長期規劃。視頻作為一種zui為直觀的感知方式，在城市中大量應用。我們認為在目前及未來的城市應用中，視頻應用方案的發展方向是多樣化、高清化的，既有針對社會面資源的模擬高清視頻應用方案，又有針對*實戰業務部分的IP網絡高清視頻應用方案，還有針對城市重要掌控點位部署的HD-SDI無損高清視頻應用方案。
智能技術
“更深入的智能化”是智慧城市另外一個特征與要求，智能化是指深入分析收集到的數據，以獲取更加新穎、系統且全面的洞察來解決特定問題。這要求使用先進技術來處理復雜的數據分析、匯總和計算，以便整合和分析海量的跨地域、跨行業的數據和信息。
視頻智能技術發展到今天，經歷了幾個階段，智能技術主要可分為：視頻行為分析、車牌識別、視頻診斷、智能檢索、人數統計、圖像復原、人臉識別等幾大類。視頻與圖像的數據量是非常大的，它包含有大量的趨勢性、經驗性、模糊性的信息，視頻智能的潛力是巨大的。
互聯互通--嵌入式技術
“更全面的互聯互通”是智慧城市另外一個基本特征與要求。這里的互聯互通是指將遍布整個城市的各類“感知”設備收集和儲存的分散的信息及數據連接起來，進行交互和多方共享，從而更好地對環境和業務狀況進行實時監控，從全局的角度分析形勢并實時解決問題，使得工作和任務可以通過多方協作來得以遠程完成，從而*地改變整個世界的運作方式。
要實現“更全面的互聯互通”，意味著大量的運算資源將以一種小型化、分布式的方式嵌入各類設備中去，從而形成各類具備采集、運算、傳輸等能力的移動、互聯終端設備，這些設備再通過傳輸網絡，把現場采集到的數據傳輸到后端。
在這個過程中，我們看到運用嵌入式技術開發的嵌入式設備，能夠很好的滿足設備的小型化、多功能化、低功耗等技術要求。采用嵌入式NVR、DVR、車載DVR、PVR等設備作為整個系統的底層接入網關，完成對現場模擬高清視頻、網絡高清視頻、SDI高清視頻各類視頻信號和溫度數據、煙霧、報警等各類傳感器采集信息的匯聚、分析、上傳，以此實現“智慧城市”感知層數據的互聯互通。
未來將通過管理應用得到智慧效應
城市車輛管理
重點包括城市內公交車輛、出租車輛、長途運輸車輛，監測其運行狀態、位置實時信息，通過信息數據收集分析，來實現調度、應急指揮等功能。車輛管理可以實現對車輛運行狀態的數據采集和位置信息的采集，及車輛運行時車內、外的環境情況數據記錄。數據上傳至綜合管理平臺，進行數據分析，可以通過這些數據進行城市道路情況分析、城市公共交通調度、重大突發事件應對等應用。
城市道路管理
車輛在城市中不僅僅是交通工具，城市生活離不開車輛，它是承載人們城市生活的重要組成部分。無論是從城市管理角度、公共服務角度還是從公共安全角度來說，都非常有必要對城市車輛進行數據采集，然后據此進行數據挖掘、分析與應用。“智慧城市”對車輛信息的采集與應用，提出了更高的要求。
路面控制站用攝像、微波和各種傳感器技術，通過高清視頻智能分析技術可以實現人流、車流、車型的統計，同時采集各種道路綜合信息，發布各種控制信號，按照不同時段不同費率收費、獲知實時交通流量、獲知車輛違章信息。
利用智能交通各種模型及算法，可以為交通管理部門和人員及時、準確地提供交通信息，從而使交通管理控制系統有效地適應各種交通狀況，在相對宏觀的層面高度合理疏導或調配運力。
該模型算法還可以為管理者和出行者隨時提供各種交通信息，幫助道路使用者合理選擇行車路線，避開交通擁擠，減少交通事故，從而極大增強了路網系統的有效使用潛力和通行能力，提高了整個交通系統的機動性、便利性、安全性和舒適性，整個交通系統的運輸效率和經濟效益隨之增加，同時降低了交通系統對環境的負面影響。
城市重要場所管理
視頻圖像提供了重要建筑和城市核心設備的直觀狀態情況和環境信息，是zui主要的信息獲取手段和監控手段；通過對重要建筑和城市核心設備相關視頻的智能分析，可產生趨勢預警，比如對各類禁區的入侵檢測告警，建筑物周圍可疑人員的徘徊檢測以及人員聚集檢測等；在視頻智能分析結果超過警戒值時，即可觸發相關的報警信息到監控中心，提醒相關人員進行處理，同時可以上報到相關的部門通知預警。
通過使用綜合感知設備，可以對建筑物的傳感器感應信息進行匯集，如振動感應，溫度感應，煙霧感應等，在各類感應信息觸發后，即可匯集，綜合相關的信息統一上報到監控中心，比如將告警點周圍的視頻圖像調出，通知出入口管理系統，上報上級管理系統封鎖建筑物周圍交通路口等等；通過對人員值班監測信息的記錄，保證重點防護設備和建筑物隨時有人員進行監管，避免出現管理和監控漏洞。
城市能源管理
針對儲油儲氣站監測、加油加氣站監測、危險品車，實現出入口的智能控制，比如通過車牌識別結果聯動，RFID車輛出入管理等。在緊急情況時，對出入口進行告警聯動下的緊急控制，強制關閉或開放某些出入口，進入緊急情況處置程序；視頻智能分析產生的趨勢預警，比如入侵檢測。傳感器感應信息，如溫度信息，壓力信息，靜電報警信息。
城市移動*管理
傳統的固定點位的布控，往往僅局限于局部的物理位置，而城市人、車、物是不斷運動的，公共安全的需求也更加復雜，僅有固定點位的布控往往無法做到的覆蓋，因此就需要通過移動點位更加靈活的布控方式來滿足城市多樣化的公共安全的需求。
移動車載*系統與單兵*系統，是對固定點位有效的補充，另外通過這類便攜式移動設備，還能夠更加直觀的了解到城市的警力部署情況，為接出警策略、突發事件處理策略等上層應用提供更好的數據支撐。
*電信研究院規劃設計研究所總工程師王愛華表示，智慧城市下一階段建設重點，將是信息資源和服務渠道的整合，業務系統集約化建設和面向領域而非行業開展基礎設施智能化建設，而數字家庭將成為居民體驗智慧城市的直接載體，得到發展。
智慧城市是利用新一代信息技術來感知、監測、分析、整合城市數字資源，對各種需求做出智能反應，為公眾創造綠色、和諧環境，提供泛在、便捷、服務的城市形態。智慧城市是人類社會邁向信息社會的必然產物，是當今世界城市發展的新理念和新模式，建設智慧城市已經成為當今世界城市發展的前沿趨勢。
發達國家將智慧城市建作為刺激經濟發展和建立長期競爭優勢的重要戰略。2004年韓國、日本先后推出U-Korea、U-Japan的國家戰略規劃，2010年美國提出加強智慧型基礎設施建設和推進智慧應用項目的經濟刺激計劃，歐盟制定了智慧城市框架，中國臺灣地區提出了建設“智慧中國臺灣”的發展戰略，新加坡提出了2015年建成“智慧國”計劃。此外，還有許多特色鮮明的候選城市如韓國的松島新城、美國的迪比克市、瑞典斯德哥爾摩等均有智慧城市特色建設。
韓國：泛在網絡
韓國的智慧城市以網絡為基礎，將醫療、教育等服務系統統一部署在思科公司的數據中心，通過無處不在的網絡接入，方便的實現遠程的醫療、遠程的教育等服務。并且通過標準化的方式向企業開放這些IT基礎設施，鼓勵企業開發新型服務。
美國：智能服務
美國中西部愛荷華州的迪比克市，用IBM的新技術將水、油、交通等等都連接到了一起*實現了數字化，將城市的所有資源都連接起來，智慧的為市民服務，滿足市民的需求。
瑞典：智慧交通
瑞典的智慧城市主要體現在智慧交通系統上的建設。為解決瑞典首都交通擁擠問題，斯德哥爾摩宣布征收“道路堵塞稅”，瑞典在道路上設置了十幾個的路邊控制站，通過使用RFID以及激光等高新技術，自動識別進入市中心的車輛，然后自動的對進出市中心的注冊車輛進行收稅。同時引入了IBM的流計算平臺“InfoSphereStreams”，分析采集的車輛位置信息，實現為城區同行車輛提供回避擁堵路線的服務。同時通過這些技術對進出車輛進行收稅后，大量的減少了車流，降低了交通擁堵。
國外的專家預計2013年以后智能城市將成為一個龐大的市場，到2016年，用在智能城市技術的資金將有近400億美元。
國內智慧城市建設現況如何？幾大關鍵技術來分析眾多國內城市把建設智慧城市作為轉型發展的戰略選擇。智慧城市建設成為貫徹落實黨的十八大提出的“四化同步”發展戰略部署的重要舉措。
建設熱潮興起
截至2011年5月份，中國的一級城市提出了“智慧城市”的詳細規劃，有80%以上的二級城市也明確提出了建設“智慧城市”。截至2012年9月，全國47個副省級以上地方的規劃文件中，明確提出智慧城市建設的有22個，占比46.8%。截止2013年1月，全國已有320個城市投入3000億元建設智慧城市，預計“十二五”期間用于建設“智慧城市”各方投資總規模有望達5000億元。
思路各有側重
當前各地智慧城市建設的關注重點大致可分為社會應用、基礎設施建設、產業發展、新一代信息技術四個方面。如北京提出要實現從數字北京向智慧北京的全面躍升，加快向世界城市邁進；深圳把建設智慧深圳作為推進建設國家創新型城市突破口，打造功能完善的信息通信技術基礎設施；寧波提出把智慧城市作為提升科學發展水平的戰略選擇的動力和方向，重點建設6大智慧產業；上海提出云海計劃，為上海的智慧城市建設所需的云計算提供技術和產業支持。總體來看，對社會應用和基礎設施建設的關注程度較高，在明確提出智慧城市發展戰略的地方中，優先發展民生、城市管理等社會應用工程和基礎設施建設的有占比72.7%，其他地方以產業或新一代信息技術發展為關注重點。
設施升級迅速
目前我國主要城市的3G網絡已基本實現全覆蓋，光纖入戶率快速增長，寬帶普及率和接入帶寬全面提高。截至2012年12月份，我國電信用戶規模持續擴大，全國用戶總數達到13.9億戶，同比增長9.4%，其中用戶數超過11億戶，3G用戶占比達到20%;寬帶普及提速工程實現年度目標，使用4M及以上寬帶產品的用戶比例超過63%，新增光纖到戶覆蓋家庭超過4300萬戶；城市信息化基礎設施建設水平的飛速提升，為智慧城市的建設與發展提供了良好的基礎。
而智慧城市的核心是以一種更智慧的方法通過利用新一代信息技術來改變城市管理者、居住者相互交互的方式，以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應速度。從整體上看，它至少應該有三層架構：感知層、互聯層、應用層。
通過感知層采集城市的信息，通過互聯層把各個信息系統鏈接起來進行信息的交互與共享，通過應用層采用智能化的技術，深入分析收集到的數據，以獲取更加新穎、系統且全面的洞察來解決特定問題。從技術的角度具體來看，有以下幾個基礎技術是作為智慧城市的必要基石。
感知技術
這里的感知是更為廣泛的一個概念。具體來說，它是指更為廣泛的感知、測量、采集和傳遞信息的設備或系統。通過使用這些設備，從室內溫度、濕度、煙霧到路面車輛信息、城市交通狀況等任何信息都可以被快速獲取并進行分析，便于立即采取應對措施和進行長期規劃。視頻作為一種zui為直觀的感知方式，在城市中大量應用。我們認為在目前及未來的城市應用中，視頻應用方案的發展方向是多樣化、高清化的，既有針對社會面資源的模擬高清視頻應用方案，又有針對*實戰業務部分的IP網絡高清視頻應用方案，還有針對城市重要掌控點位部署的HD-SDI無損高清視頻應用方案。
智能技術
“更深入的智能化”是智慧城市另外一個特征與要求，智能化是指深入分析收集到的數據，以獲取更加新穎、系統且全面的洞察來解決特定問題。這要求使用先進技術來處理復雜的數據分析、匯總和計算，以便整合和分析海量的跨地域、跨行業的數據和信息。
視頻智能技術發展到今天，經歷了幾個階段，智能技術主要可分為：視頻行為分析、車牌識別、視頻診斷、智能檢索、人數統計、圖像復原、人臉識別等幾大類。視頻與圖像的數據量是非常大的，它包含有大量的趨勢性、經驗性、模糊性的信息，視頻智能的潛力是巨大的。
互聯互通--嵌入式技術
“更全面的互聯互通”是智慧城市另外一個基本特征與要求。這里的互聯互通是指將遍布整個城市的各類“感知”設備收集和儲存的分散的信息及數據連接起來，進行交互和多方共享，從而更好地對環境和業務狀況進行實時監控，從全局的角度分析形勢并實時解決問題，使得工作和任務可以通過多方協作來得以遠程完成，從而*地改變整個世界的運作方式。
要實現“更全面的互聯互通”，意味著大量的運算資源將以一種小型化、分布式的方式嵌入各類設備中去，從而形成各類具備采集、運算、傳輸等能力的移動、互聯終端設備，這些設備再通過傳輸網絡，把現場采集到的數據傳輸到后端。
在這個過程中，我們看到運用嵌入式技術開發的嵌入式設備，能夠很好的滿足設備的小型化、多功能化、低功耗等技術要求。采用嵌入式NVR、DVR、車載DVR、PVR等設備作為整個系統的底層接入網關，完成對現場模擬高清視頻、網絡高清視頻、SDI高清視頻各類視頻信號和溫度數據、煙霧、報警等各類傳感器采集信息的匯聚、分析、上傳，以此實現“智慧城市”感知層數據的互聯互通。
未來將通過管理應用得到智慧效應
城市車輛管理
重點包括城市內公交車輛、出租車輛、長途運輸車輛，監測其運行狀態、位置實時信息，通過信息數據收集分析，來實現調度、應急指揮等功能。車輛管理可以實現對車輛運行狀態的數據采集和位置信息的采集，及車輛運行時車內、外的環境情況數據記錄。數據上傳至綜合管理平臺，進行數據分析，可以通過這些數據進行城市道路情況分析、城市公共交通調度、重大突發事件應對等應用。
城市道路管理
車輛在城市中不僅僅是交通工具，城市生活離不開車輛，它是承載人們城市生活的重要組成部分。無論是從城市管理角度、公共服務角度還是從公共安全角度來說，都非常有必要對城市車輛進行數據采集，然后據此進行數據挖掘、分析與應用。“智慧城市”對車輛信息的采集與應用，提出了更高的要求。
路面控制站用攝像、微波和各種傳感器技術，通過高清視頻智能分析技術可以實現人流、車流、車型的統計，同時采集各種道路綜合信息，發布各種控制信號，按照不同時段不同費率收費、獲知實時交通流量、獲知車輛違章信息。
利用智能交通各種模型及算法，可以為交通管理部門和人員及時、準確地提供交通信息，從而使交通管理控制系統有效地適應各種交通狀況，在相對宏觀的層面高度合理疏導或調配運力。
該模型算法還可以為管理者和出行者隨時提供各種交通信息，幫助道路使用者合理選擇行車路線，避開交通擁擠，減少交通事故，從而極大增強了路網系統的有效使用潛力和通行能力，提高了整個交通系統的機動性、便利性、安全性和舒適性，整個交通系統的運輸效率和經濟效益隨之增加，同時降低了交通系統對環境的負面影響。
城市重要場所管理
視頻圖像提供了重要建筑和城市核心設備的直觀狀態情況和環境信息，是zui主要的信息獲取手段和監控手段；通過對重要建筑和城市核心設備相關視頻的智能分析，可產生趨勢預警，比如對各類禁區的入侵檢測告警，建筑物周圍可疑人員的徘徊檢測以及人員聚集檢測等；在視頻智能分析結果超過警戒值時，即可觸發相關的報警信息到監控中心，提醒相關人員進行處理，同時可以上報到相關的部門通知預警。
通過使用綜合感知設備，可以對建筑物的傳感器感應信息進行匯集，如振動感應，溫度感應，煙霧感應等，在各類感應信息觸發后，即可匯集，綜合相關的信息統一上報到監控中心，比如將告警點周圍的視頻圖像調出，通知出入口管理系統，上報上級管理系統封鎖建筑物周圍交通路口等等；通過對人員值班監測信息的記錄，保證重點防護設備和建筑物隨時有人員進行監管，避免出現管理和監控漏洞。
城市能源管理
針對儲油儲氣站監測、加油加氣站監測、危險品車，實現出入口的智能控制，比如通過車牌識別結果聯動，RFID車輛出入管理等。在緊急情況時，對出入口進行告警聯動下的緊急控制，強制關閉或開放某些出入口，進入緊急情況處置程序；視頻智能分析產生的趨勢預警，比如入侵檢測。傳感器感應信息，如溫度信息，壓力信息，靜電報警信息。
城市移動*管理
傳統的固定點位的布控，往往僅局限于局部的物理位置，而城市人、車、物是不斷運動的，公共安全的需求也更加復雜，僅有固定點位的布控往往無法做到的覆蓋，因此就需要通過移動點位更加靈活的布控方式來滿足城市多樣化的公共安全的需求。
移動車載*系統與單兵*系統，是對固定點位有效的補充，另外通過這類便攜式移動設備，還能夠更加直觀的了解到城市的警力部署情況，為接出警策略、突發事件處理策略等上層應用提供更好的數據支撐。
