如何做好智慧城市的架构设计？

蓝戈智库 | 奚加荣

如何做好智慧城市的架构设计？

蓝戈智库 | 奚加荣

2015年6月8～9日，IoTx国际物联网博览会在沙漠之都迪拜成功召开，期间国际主流ICT企业悉数到场，包括微软、华为、思科、SAP、英特尔等在内的厂商纷纷亮出了各自在物联网、智慧城市等领域的研发成果和项目积累；尤其是在智慧城市领域，由于迪拜政府近年来大力推动“智慧迪拜”项目，因此各家企业纷纷亮相展会为此卡位。

智慧城市旨在通过应用各种信息通信及智能化等技术以实现高效的城市管理，并提升城市民众的生活质量。智慧城市对于一个城市的管理者而言，不是通常认为的政绩工程，而是真真切切可以为城市管理带来实在效益的便民工程。

据预测，全球城镇人口将在2050年相比现在的规模再翻一番，这对城市的管理和运营提出了非常高的要求，如何以更高效的工作方式应对交通拥堵、环境污染、资源紧缺等城市通病，成为摆在我们面前的现实问题，而智慧城市的实施则是解决上述问题并实现城市可持续发展的最佳解决方案。

满足三大主体的现实需求

城市的运营管理是依靠不同的系统加以实现的，包括交通、通信、能源、环境、医疗、公共安全、市民信息及管理、各类资源等系统，而现如今几乎每个城市的上述子系统之间都是完全独立的，不同的系统由不同的政府部门管理和把控，比如交通管理局管理着城市交通系统，而环保局管理着环保系统，人社局管理着市民基础信息资源，这些系统在日益发展的城镇化进程中扮演着愈发重要的角色。

随着城镇化问题的凸显，人口激增、交通拥堵和各种其它的紧急情况（如突发的化学物品泄露），更是需要这些信息的交互共享，包括通过交通系统安排车辆抢救伤员和现场救灾，通过医疗系统紧急调度安排周边医疗卫生资源，通过环境系统掌控实时的天气及周边环境信息，通过人社等相关系统了解事发地点周边民众居住密度等信息以有效安排民众疏散等。而现有这些相互孤立且离散的子系统，无法合力形成支撑和保障城市高效运营管理的能力。

智慧城市的核心思路就是打破上述“信息孤岛”的现状，将城市发展成为一个完整自给的生态系统，将这些子系统通过信息共享与交互形成一套相互促进、彼此交融、协同共进的整体系统，并为城市的应急管理、资源调度等运营管理提供高效整合的决策辅助支持。其中，我们可以基于物联网、云计算、大数据等信息技术，将城市中的物理基础设施、信息基础设施、社会基础设施和商业基础设施连接起来，形成新一代的智慧化基础设施。

智慧城市解决的是城市的问题，那么我们需要了解和分析城市在关注什么，这就需要从城市的3个主体着眼，包括城市管理者、城市中的企业、城市居民。

从城市管理者的角度来看，他们希望通过信息技术手段保障城市的可持续发展，保障城市的安全，提升所管理城市居民的满意度和城市企业的满意度；而城市中的企业则关心如何在城市发展进程中进一步拓展市场、吸纳人才，并且有合适的合作伙伴共同进行产业分工、产业运作及整合；城市居民则关注自己能否顺利就业，有稳定可靠的收入，有安全和谐的社会环境，有高质量的城市物理环境，还能获得各种较好的社会福利等。

从现状来看，城市管理者遇到的问题包括城市“信息孤岛”问题，面对各种事件和应急管理决策所依赖的信息不够准确和实时，直接影响了城市的管理效率和效果，同时各系统之间资源共享难度大，部门协调运作效率低；而城市企业遇到的问题则包括不知如何有效获取城市中的市场、技术、人才等信息和资源，中小企业缺乏有效渠道反馈自身面临的问题和困难；同时，城市居民遇到的问题则是对城市交通拥堵状况日益不满、城市空气环境每况愈下。

智慧城市的目的就是解决上述问题，满足城市中不同主体人群的工作和生活需求，整合城市中离散、各自为政的子系统，形成协同共享和有机调控的整体系统，这也是通过信息化手段提升城市的创新发展。

政绩工程还是民生工程？

2015年4月，国家住房和城乡建设部公布了国家智慧城市新增试点名单，加上前两批试点城市，目前国家智慧城市试点已达277个，涵盖省会城市、地级市、县级市（县）、城区及新区等类型。需要特别说明的是，不在试点之列的很多城市，也并非没做智慧城市的工作，有的甚至进度更为超前，这也是国家住房和城乡建设部圈定的试点范围并非被广泛认同的缘故。

这些城市将智慧城市作为实现经济转型和可持续发展、营造和谐社会的重要战略手段。在此进程中蕴含着巨大的商机，据统计，中国未来10年城镇化建设总投资将达到40万亿元人民币，其中智慧城市建设总投资将达到2万亿元人民币，其中基础设施占20%～30%、ICT软件及硬件占40%～50%、传感器占20%～30%。

我国智慧城市的发展为城市发展提供了机遇，也给我国ICT产业提供了空间，但这一进程中也存在不少杂音。一方面来自于城市管理决策者对智慧城市项目本身的定位，是城市创新发展，还是个人政绩的展现？当然二者也可以有机交融，但要求城市管理决策者必须有足够的魄力和勇气实施好智慧城市项目，只有这样才能完成本属不同部门的系统整合与协同共享。

另一方面，这一发展进程中不少国际大企业强势介入和挤占。在技术层面，国内外企业差异不大，甚至我们有自己独特的优势和显著的竞争力，尤其是在城市发展的技术与创新应用方面，更应该由我们自己的企业来全面负责实施，这样不仅保障了国家和城市安全，也体现了“一城一策”原则下对本地化智慧城市建设的负责态度，因为智慧城市的建设需要紧密结合各个城市本身的特点和情况，完全不能以复制和平移的方法来对待，需要进行大量的本地化需求调研和因地制宜的深入分析以及设计，才能符合各自城市本身的需求。

在这样的建设思路下，国内企业应该是最为适合的，无论是对本地化的理解还是实施能力方面都具有优势，并且无论是在技术还是在应用方面与国外大企业相比都不逊色。

智慧城市的建设思路

每个城市的发展特点都不尽相同，这也决定了不同智慧城市的建设重点会存在显著差异。“一城一策”的原则保障了智慧城市建设、规划和管理的独特性，必须花精力对城市的重点发展产业、地理特性、历史文化、民众生活习性等方面进行深入的了解和分析，制定符合城市个性特点和中长期发展目标的城市智慧应用。除此之外，还要本着充分利用已有系统及资源的原则加以实施，这就更需要紧密结合城市本身建设和发展的实际情况，包括结合城市已有的各个信息系统现状和实际需求开展统筹规划。

在此总结智慧城市的三步骤建设思路，分别是感知城市、理解城市和分享城市。

首先，感知城市。我们需要基于大量的物联网基础设施以实现对城市各个系统的智能感知，包括各类传感器、摄像头、RFID读卡器等。这个过程是感知城市，是获悉城市基础数据信息的环节，这里涉及到各个子系统的数据采集，包括采集交通实时信息、环境实时信息和各类资源利用实时信息等，以及需要通过人工方式输入的信息，比如城市人口居住信息等。

在这个过程中，一方面可以充分利用城市已有的各类系统，不必重新建设新系统，以节约投资和避免重复建设；另一方面，有不少城市在基础设施方面尚存短缺，也可以借此机会，完成通信网络基础设施、物联网基础设施的推进建设，同时完善各类底层数据的录入采集和上报，提升城市基础信息获取的覆盖率和完整性，为城市的管理和发展提供必要的信息基础。

其次，理解城市。这个过程是基于云计算、大数据分析等技术，实现对采集数据的存储、处理和分析发掘。

在此环节中，还需要完成一项重要工作，就是对采集数据的规整和入库，以形成统一和规范化的底层感知数据，只有标准化的数据才能在分析发掘方面体现出潜在价值。此外采集规整的工作需要结合城市的发展特点设计，比如大部分动态变化中的城市，其各个子系统的演变程度也会有变化，在设计上需要以弹性方式和开放体系加以考量，包括考虑到接入其他新的子系统等情况。

此外，上述过程还涉及海量的数据采集、存储和处理。以视频监控为例，一线城市目前用于视频监控的摄像头有数十万个，一个摄像头一个小时的数据量就是几个G，每天城市视频采集的数据在PB量级，而一个中等城市每年视频监控产生的数据则在几百PB左右，摄像头实时回传信息，所形成的海量数据对系统数据存储和处理的要求非常高，需要通过完整的大数据处理和分析方法，实现智慧化的系统集成与应用。

通过大数据的分析处理，可以实现系统数据的融合分析，将信息孤岛转化为信息汇聚和共享应用。

通过大数据可为智慧城市的各个细分行业提供系统性的决策支撑，形成我们对城市的完整理解。比如在城市规划设计方面，结合不同系统，通过感知设备或者人工方式采集、录入及规整城市地理、气象等自然信息，以及发掘经济、社会、文化、人口等信息，为城市规划发展提供强大的决策支持；在交通管理方面，通过实时采集和分析交通系统感知数据，以及结合环境实时信息和移动网络所获得的道路上手机信令的情况，综合分析有效缓解交通拥堵的方法，有效疏导车流，并可快速响应突发情况；在舆情监控方面，可以通过关键词搜索及语义智能分析，为管理部门提供舆情分析的信息，比如外地游客对城市旅游景点的投诉和反馈意见等，从而及时、全面掌握社情民意，提高政府各部门的公共服务能力和相关行业的监管渗透力度，有效应对各种突发事件。

再次，分享城市。上面几个步骤形成了我们对城市各个领域的理解，接下来就是将这样的理解通过各种丰富的应用形式提供给政府管理及决策者，分享给社会公众和商业企业，这个过程就是分享城市的环节。

分析发掘的结果和系统协同的有效信息，有的是专门用于城市管理决策的，可通过网页、指挥大屏展现以及手机APP等形式，为政府管理部门以及决策者提供参考，比如城市应急事件的指挥调度、重大活动的安保监控、城市自然和人文数据的分析展现等。

同样，还可以通过网页、手机APP等形式为社会大众提供交通出行、生活购物等便利资讯，提升城市公众的生活质量和便利性。另外，人力资源数据平台及产业发展信息和渠道亦可提供给商业企业，为其发展提供协助。

上述3个步骤是一个有机的整体，缺一不可，涵盖从底层基础设施到上层应用各个环节，只有夯实好基础、搭建好系统框架，才能形成越来越多的智慧城市精彩应用。