让城市空间智慧起来

姜浩峰+高捷

新的工业革命，总的趋势就是智能化，就是把智慧融入到物理系统里面去，这个和我们现在的传感器技术、云计算、各种信息技术的发展以及物联网，一直到我们智慧城市的建设，是密切分不开的。

一位在上海内环工作的白领，每周会收到App推送，提前知道本周上班路线和主要道路上是否有施工养护计划；超载车辆凌晨违规驶上大桥，桥梁会自动报警并通知管养单位……这些看上去挺“科幻”的技术，正随着上海智慧城市建设脚步的加快，一步步走向现实。

在11月17日于上海召开的“世界城市日”及“第十八届中国国际工业博览会科技论坛”系列活动——2016中国城市基础设施建设与管理国际大会上，隧道股份公布了一批智慧城市的前瞻技术和落地项目，将着力解决城市建设和发展过程中产生的诸多“城市病”，分享新技术、新模式以及“互联网+”等新产业，将给城市带来新的变化及机遇。

其中，既有一次性解决“马路拉链”痼疾的实例——临港北岛西路综合管廊，又有轨道交通建设的大数据管理。而在大会“智慧城市建设与管理”论坛上，隧道股份所做报告——《城市基础设施BIM信息化建运管理探索与实践》，引起了中外专家的热议。原因是——App推送路况施工计划、桥梁自动报警等的实现，都基于上海交通基础设施智能运维管理平台，这一平台将在年内逐步上线。

高架也能数字化

“城市市政基础设施智能运维管理平台，是集GIS与BIM技术、设施设备自动化监测、快速检测技术、物联网技术、云技术和大数据挖掘于一体，是城市交通基础设施全寿命周期管理与决策的技术支持平台。”隧道股份地下设计总院工程技术研究院院长段创峰在位于光复西路的上海跨国采购中心论坛现场介绍。

所谓GIS技术，亦即地理信息系统（Geographic Information System），是在计算机硬、软件支持下，对城市交通基础设施有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

所谓BIM技术，亦即建筑信息模型（Building Information Modeling），则是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的全信息建筑模型，通过数字信息仿真建筑物所具有的真实信息。

如果割裂来看，两者完全是两个学科，然而，在物联网技术、云技术、大数据挖掘等支持下，两者已经变得密不可分，还使得城市市政基础设施建运管养变得智慧起来。

今年年内，由隧道股份城建设计总院、地下设计总院等单位联合打造的城市交通基础设施智能运维管理平台在上海部分交通设施上开始“试运行”。通过物联网监测感知技术，该系统把上海大量设施设备数据串联在一起，让城市交通基础设施变得更加安全、智慧与快捷。

据隧道股份方面介绍，智能运维管理平台的作用涉及到城市交通的方方面面。单以高架桥梁监测为例，上海有近百公里高架桥梁，传统人工养护管理模式不但工作量巨大，监测频率和效率也较低。现在，隧道股份将基于物联网技术的智能化管理模式应用于高架和桥梁管理，通过在交通设施中安装带有信号发射功能的各类型自动监测传感器，实时监测每一座设施的健康状态及运作状况。

目前，这项技术已经在大连路隧道、延安东路隧道、虹梅南路隧道、松江辰塔大桥等项目中投入运行。以辰塔大桥为例，大桥中植入了至少181个不同种类传感设备——设置在塔顶的GPS测量站可以监测并预警桥梁的结构变形问题；设置在路面下的动态承重仪则可监控车辆荷载，车辆超载与否，更可准确判断。这些微观监测数据，亦将实时首先发送到技术人员的终端上，同时汇总到隧道股份的智能化运维平台。数据不但为单个项目的养护提供依据，隧道股份还将通过数据的深度分析挖掘，辅助相关决策机构在宏观层面分析布局整个城市的交通系统规划设计与运营管理。

施工管理养护好帮手

“我们希望通过这个平台的建设，能够把上海市本地的基础设施基本的信息纳入到一个系统架构上面来，我们集团下面有三家养护公司负责基础设施的养护，基于这样一个特殊资源的优势，我们在一点一点梳理整个上海市所有路网的基本数据。”隧道股份城建设计总院总工程师周良说，“比如上海的内环线、南北高架，都是早些年建成的。当时图纸都是手绘的，即使保存很好，也是非常静态的资料。我们把数据输入智能运维管理平台，当年设计过程中的资料和我们养护的业务数据就能整合在一个平台上面。”周良认为，这一举措，未来能使智能运维管理平台成为施工管理养护好帮手。

不仅隧道股份以及下属单位需要这一智能平台，其实这一技术可以运用到许多领域。中科院院士、上海市政府参事褚君浩说：“比如说我们造了好多的大桥和建筑，现在没有问题，30年以后水泥的原形毕露了，好的水泥没有问题，不好的水泥毛病出来了，这个时候非常需要对技术方面加传感器，提早获悉水泥何时会出问题。我们城市管理要在信息化方面加强这方面的工作。”

除了综合平台以外，隧道股份还做了不少有关养护的单体项目智能健康监测平台和系统，把这些数据监控起来，通过大数据的挖掘，可以对隧道的健康状态做评估，以此提前预警发现一些问题。

原本，隧道股份有一个监控中心，工作时监控中心里坐一排人看视频，以此来发现各处是否有问题。尽管已经将信息视屏纳入一个房间，但监控手段还是要靠肉眼识别。而通过智能平台的云视频分析技术，则能建立统一视频平台，实现项目部、子公司以及集团逐级视频监控及智能分析报警。

除此之外，隧道股份还为管廊开发无人巡检技术，自动检测各种管道运作状况。在管廊顶部设有轨道巡检机器人，搭载多种精密传感器，可以第一时间发现险情；同时，为燃气管道量身定制燃气舱室，减轻工程施工及地质灾害对燃气管道的破坏，并安装燃气浓度探测仪，利用物联网技术监测燃气管道的泄漏、破损等情况。

隧道股份城建设计总院周良表示，上海是中国综合管廊发展的先驱，从建成中国第一条现代化综合管廊工程——张杨路综合管廊，到建成今天的临港综合管廊。通过有效利用地下空间，综合管廊平均能够为城市节省约60%的维护成本，平均每百公里管线仅需要不到10名技术人员进行保养。而未来，综合管廊+数字化管理+物联网技术，更将帮助运维人员方实现工作效率最大化。

目前，隧道股份在上海、合肥、天津、厦门等13省18个城市正开展综合管廊的建设工作，已建总线长达500多公里。在上海综合管廊项目建设过程中，隧道股份将把BIM等数字化技术等先进技术，应用于管廊设计、施工、运维全寿命过程，提供更多增值服务。

点云扫描、高清图像识别监测技术、VR等等，也都集纳于智能养护平台中。

插上新工业革命的翅膀

智能运维管理平台的相关技术，也跨界应用在其他领域。譬如，在本轮上海交通大整治中，基于物联网的路网车辆状态监控系统，就为交通部门提供了区域整治的决策依据；基于图像识别处理技术的停车监测系统，则让车辆违停无处可躲……

当然，数据分享看似简单，实则，在技术整合初期，工作是非常复杂的。譬如BIM，在许多非专业人士看来是非常令人头疼的技术，其模型非常大，一般只能在服务器上面用，其他地方用不了。“为了解决这个问题，隧道股份地下设计总院和相关企业联手，共同打造了一个BIM云平台，达到了可以把所有的BIM模型放在云平台上，人们可以实时下载到手机或者iPad上面。这样的话，不仅专业人士可以享用此数据，即使普通人也可以由此知道道路设施运养信息等与生活息息相关的内容。

目前，智能运维管理平台的相关功能模块已经逐步上线。未来，随着更多新兴技术融入整合进该平台，引领城市交通设施管理全面进入更高一级的现代化、信息化、智能化的“智慧城市”时代。段创峰透露，隧道股份除了在重点桥隧上部署了自动化的智能监测系统外，集团旗下的所有养护车辆上加了GPS模块和移动视频巡检监控仪器，另外，上海市交通基础设施的三维BIM模型亦开始在逐步建立过程中。通过这些基础工作的不断深化，人们不久将可看到一个基于三维GIS+BIM的智能运维管理平台，段创峰说。

褚君浩院士在论坛上指出：“我们现在是处在信息化时代的下半期——智能化、新一次工业革命开始的时候。新的工业革命，总的趋势就是智能化，就是把智慧融入到物理系统里面去，这个和我们现在的传感器技术、云计算、各种信息技术的发展以及物联网，一直到我们智慧城市的建设，是密切分不开的。”

褚君浩院士认为，现在新的工业革命有一些特征和态势——首先信息时代还在发展，信息时代的水平还在提高，发现和发明多轨并行、交叉推动。同时，信息技术和多领域技术深度融合发展，和各个方面都深度融合。

把所有的物品通过信息传感设备与互联网联结起来，进行智能化识别和管理，亦即物联网技术，为我们展示了生活中任何物品都可以变得“有感觉、有思想”，由此形成智慧城市和“感知中国”。

褚君浩院士总结智慧城市建设具有三大特征——

“第一个特征以信息技术应用为主线，以传感器、物联网、云计算、移动互联和大数据等新兴热点技术为核心和代表。

第二个特征，智慧城市是一个复杂的，相互作用的系统。在这个系统中，信息获取、传输、处理、识别和决策，构成城市各领域智慧运行机制。

第三个特征是，智慧城市是城市发展的新兴模式。智慧城市的服务对象面向城市主体——政府、企业和个人，它的结果是城市生产、生活方式的变革、提升和完善，终极表现为人类拥有更美好的城市生活。综上所述，智慧城市的本质在于信息化与城市化的高度融合，是城市信息化向更高阶段发展的表现。”而隧道股份，恰恰在这智慧城市建设过程中，从宏观到微观全程参与，以此让城市空间智慧起来。

当然，所谓智慧城市，也并非一味追求在所有领域技术高大全，理念上更应该从生活便利性角度出发。日本丰田都市交通研究所部长安藤良辅在论坛举例：“日本丰田市是个小城市，有些郊外地区存在公交服务的空白点。我们于是想出办法——提供小汽车服务。四五人坐一辆小汽车，100日元就能拉你到最近的公交车站，这样保证生活的最基本质量。”在这一计划反对实施过程中，安藤良辅发现手机App无法解决所有问题。安藤良辅说：“最开始我们开发软件，直接用手机预约系统，但是老人用不了这些东西，最终我们用电话提供服务，所以有的时候智慧城市不是说高技术一定是好的东西，你要真正贴切老百姓真正的生活。”