基于物联网及AI算法搭建智慧城管运行服务管理平台的研究

2022-03-31刘文静

电子技术与软件工程 2022年24期

刘文静

（泉州市城市管理综合考评中心福建省泉州市 362000）

近年来，全国各地市陆续建成运营数字化城市管理平台，随着物联网、AI算法、大数据、云计算等物联网互联网技术的成熟，为提高城市管理科学化、精细化、智能化管理水平，住建部要求各地在数字化城市管理平台的基础上开展国家、省、市三级城市综合管理服务平台的建设和联网工作。智慧城管运行服务管理平台在保留原有数字化城市管理平台建设成果的基础上进行拓展延伸，建设内容主要包含物联感知、视频共享、行业应用和数据汇聚等。项目建成后，可大大增强城市的智慧化管理水平，包括提升城市问题的智能管理、增强部门间的业务协同和加强城市设施的安全管理等。

1 智慧城管运行服务管理平台建设的必要性

1.1 城市管理智慧化发展趋势

随着城市系统越来越复杂，随之而来的社会问题和城市病也层出不穷，传统的治理模式和治理手段难以胜任管理需要。2018年，浦东新区率先建设城市运行综合管理中心，打破传统部门的边界，汇集职能部门数据和资源，统一调度治理资源和处置力量。随后上海市成立市级城市运行管理中心，各区成立区级城市运行管理中心负责“一网统管”建设，借助物联网、大数据、人工智能和云计算等信息技术探索城市治理模式的创新，提升城市治理的效能。

1.2 智慧城管运行服务管理平台建设政策背景

1.2.1 贯彻落实中央政策方针

《中共中央国务院关于深入推进城市执法体制改革改进城市管理工作的指导意见》要求基于城市公共信息平台，综合运用物联网、云计算、大数据等现代科学技术，整合各类公共设施信息和基础服务，拓展数字化城市管理平台功能，加快数字化城市管理向智慧化升级。《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》要求加强市政设施运行管理、交通管理、环境管理、应急管理等城市管理数字化平台建设和功能整合，建设城市管理数据库。

1.2.2 落实中央部委决策部署要求

城市运行服务管理平台建设是推动源头治理、推进城市管理向城市治理转变的重要途径，是科学制定城市规划、实现城市可持续发展的支撑手段。住建部明确要求“搭建城市运行服务管理平台，推动城市管理走向城市治理”，“全面建设数字化城市管理平台，建立综合性基础信息数据库，提高智能化、精细化管理水平”。

1.2.3 数字城管发展是必然趋势“运行服务管理平台”作为“数字城管”的发展升级。不仅要求完成“数字城管”所要求的业务内容的建设，还需在其基础上进一步运用物联网、云计算、移动互联网、大数据等技术手段，实现智能化的感知、识别、定位、跟踪和监管，这不仅仅是技术手段的变化，更是管理理念、管理对象、参与主体、管理方式的变化，从以监督指挥为主到管理与服务并重转变，由主动发现到自动发现转变。

2 智慧城管运行服务管理平台建设

2.1 项目总体规划

遵循《城市运行服务管理平台技术标准（CJJ/T312-2021）标准要求，结合城市管理业务应用管理需求，完善城市运行安全、城市综合管理服务能力，建设汇聚城市运行服务管理相关数据资源，提升城市运行监测分析研判能力，构建“一网统管”管理体系。

2.2 平台建设目标

搭建智慧城市运行服务平台总体设计框架，对城市管理数据进行普查与更新，汇聚完善市城市管理数据资源，为市政、园林、公园、环卫、滞洪排涝等提供各类信息化监管服务平台，促进公共数据资源互联互通和开放共享，提升城市管理效率。

2.3 平台总体架构

以“7+3+2”架构进行整体建设，遵循《城市运行服务管理平台技术标准》（CJJ/T312-2021）标准，构建业务指导、指挥协调（可利旧“数字城管”）、公众服务、行业应用、运行监测、综合评价、决策建议七大标准应用，拓展建设城市物联感知设备管理平台以及城市视频共享服务平台，完善对于城市物联设备以及视频监控资源的整合监管。在数据层面，按照《城市运行服务管理平台数据标准》（CJ/T545-2021）进行数据汇聚、数据交换、应用维护三类后端支撑应用建设。具体架构图如图1所示。

图1：平台架构图

2.3.1 用户层

各级部门领导、监管人员、基层执法人员、市民群众，可通过各自应用渠道进行相关功能模块的使用。

2.3.2 展示层

平台支持大屏端、PC 端、手机端、微信公众号等使用渠道，不同类型、不同层级用户可通过PC 浏览器、移动设备或可视化大屏进行用户身份认证以及平台登录。

2.3.3 应用层

建设覆盖城市管理职能的应用系统，包括：业务指导、指挥协调、行业应用、运行监测、综合评价、决策建议等。拓展建设城市物联感知设备管理平台以及城市视频共享服务平台。

2.3.4 数据层

建设城市管理数据资源中心，整合城市管理系统各类数据资源，遵循相关数据标准，为后续向上与国家、省级平台互联互通做好基础，横向整合其他数据资源做好标准规范。

2.3.5 基础设施层

提供对基础设施进行统一管理。

2.3.6 智能感知层

包括各类前端硬件设备，如：智能井盖设备、人像抓拍、视频监控设备、水质监测、漂浮物监测、智能广播、噪音监测、占道经营等硬件设备。

2.4 平台功能规划

包括：业务指导、指挥协调、行业应用、公众服务、数据汇聚、数据交换、应用维护、决策建议等标准应用系统，同时延伸物联通管理系统以及视频共享服务系统。如图2所示。

图2：平台架构示意图

2.4.1 业务指导系统

与部、省级业务指导系统进行联调对接，实现政策法规、行业动态、经验交流等资讯的交流互动。

2.4.2 指挥协调系统

与现有数字化城市管理系统进行联调对接，实现数字城管各类数据信息汇聚和交换。

2.4.3 行业应用系统

（1）智慧市政应用管理系统：可包括路灯、桥梁、井盖、城市內沟河等管理内容。如井盖监测通过对重点路段井盖设施智能监测传感器的安装部署，实现对井盖数据的自动采集、监测、分析和预警。城市内沟河通过视频监控设备、水位监测器、水质监测器的安装部署，实现数据的监控采集、分析，实现对内沟河水位、水质、垃圾漂浮物的智能识别和预警提醒。

（2）智慧园林应用管理系统：包括园林绿化智能取水、洒水、土壤湿度监测和古树名木保护监测等。通过对园林绿化取水水表、加水车取水点位、天桥浇灌点位、成片绿地喷灌设施、土壤湿度监测点进行智能设备的安装部署，实现对取水设施的远程控制、水量检测、异常监测、是否启用自动喷灌的监测和预警。对珍贵的名木古树进行无线倾角传感器的安装部署，实现对名木古树数据的自动采集、分析、预警、。通过对名木古树进行实景图像数据的扫描采集，实现对名木古树三维模型的数字化建设。

（3）智慧公园应用管理系统：可包括公园监管系统、智慧广播系统、噪音监测系统、一键报警系统、智慧导览系统。公园监管系统实现对公园运维情况的监管，对人流密度、人员数量、设备数据等进行监测，对预警事件下发协同处理。智慧广播系统可实现公园背景音乐播放、信息广播通知等；噪音监测系统可实现噪音指数、气象参数、扬尘颗粒浓度等数据的采集，辅助人员管理；一键报警系统通过部署一键报警柱、报警盒，连接公园保卫处、监控及广播，提高公园安全性；智慧导览系统为游客提供电子地图导览、语音讲解、路线规划等服务，增强游园体验。

（4）智慧排水应用管理系统：智慧排水应用系统专业技术要求较高，在系统设计过程中，需着重考虑安全可行且与既有的水务、排水、污水等信息系统的整合，建设统一的接口标准和设计规范。系统建设要以数据为中心、确保安全性、保密性、共享性，分布式与集中式相结合的方式进行业务数据的管理，同时兼顾实用性与先进性，使得系统易操作与标准化方便后续进行扩展升级，同时通过优化系统结构达到一定的稳定性要求。

（5）智慧环卫应用管理系统：实现对环卫业务工作、环卫工作流程、环卫缴费收费等的信息化监管，以及对卫生环境的全程监控。通过视频监控、地磅感应设备全面掌握环卫业务数据，提早统筹调配人员。通过环卫信息系统提升环卫基础信息数据、设施数据、视频数据智能化监管水平，实现作业、管理、调度“一张图”。通过城市垃圾处理费联网实现用水户基础信息、用水户缴费、用户票据、异常数据、数据修改等信息的管理，辅助征收工作人员进行城市生活垃圾处理费的核算比对。通过垃圾焚烧厂运维监测管理系统与各垃圾焚烧厂系统数据对接，对垃圾场进场垃圾量、发电量、烟气排放、污水排放等数据进行采集、分析，协助管理垃圾焚烧厂。

2.4.4 公众服务系统

通过微信公众号、公众类服务等方式，为市民群众参与城市治理、反馈城市问题，提供新的沟通反馈渠道，同时对接省住建厅和住建部城市运行服务管理平台中的公众服务系统。

（1）城市问题随手拍：市民可通过手机随时随地反馈城市问题，并通过与数字城管的结合，及时反馈事件处置。

（2）公园导览：对公园提供导览服务，市民可直接通过地图导览、语音播报等了解公园介绍。

（3）公厕查询：可精准定位公厕数据，便于群众了解公厕的位置、开放情况和蹲位情况。

（4）停车导览：结合经营性停车场备案信息，便于市民就近找寻停车位置，在一定层面上解决停车问题。

2.4.5 运行监测系统

聚焦市政设施、房屋建筑、交通和人员密集区域等，以防洪排涝、水质监测、城市环卫为重点，通过智能信息技术的集成应用，建立城市运行体征库和关联分析模型，实现对城市运行态势的监测和宏观把控，对城市运行情况进行预警分析，及时发现城市管理的问题，防患于未然。该系统汇聚融合各行业应用系统中与城市运行安全监管相关的功能模块数据，通过大数据分析及模型建立展现城市综合运行技术指标，多维度分析、呈现设施安全运行的一般规律和变化趋势，为城市运行安全提供辅助决策支持。可包括监测信息管理、风险管理、监测报警、预测预警、巡检巡查、风险防控、决策支持、隐患上报与突发事件推送等。

2.4.6 综合评价系统

围绕城市管理“安全、干净、整洁、有序、群众满意度”等核心指标，综合评价城市运行服务管理能力和水平。主要包括评价指标管理、评价任务管理、实地考察评价、问卷调查管理、评价结果生成及综合分析等功能。

2.4.7 决策建议系统

以多维可视化图形技术、多维数据分析技术、迅捷交互技术为基础，汇聚监督检查、监测分析、综合评价、上报数据和城市运行管理工作相关的其他数据，通过大数据技术进行数据挖掘、处理，形成综合决策、城市事部件、市政、排水、环卫、园林等专题功能模块。通过对多个专题进行多维分析，实现城市运行的生命体征感知、应急指挥调度、宏观决策指挥。如图3所示。

图3：决策建议系统示意图

2.5 后端支撑系统

2.5.1 数据汇聚系统

根据城市运行管理工作要求，汇聚城市管理基础数据、城市管理部件事件数据、城市管理行业应用数据等，对各类数据进行清洗、融合，形成综合性城市管理数据库。

2.5.2 数据交换系统

按照省级、部级平台数据接口标准进行联调对接，从而与省级、部级平台进行数据的推送、数据接收、数据传输状态的实时监控、预警。

2.5.3 应用维护系统

系统实现基于安全策略的用户管理、认证和单点登录，解决用户在同时使用多个应用系统时所遇到的重复登录问题。主要是系统所需要的服务接口与服务构件等内容设计，即为本项目提供支撑如统一身份认证、工作流、报表管理、中间件等内容。

2.6 基础支撑应用平台

2.6.1 城市物联感知设备管理平台

城市物联感知设备管理平台是基于物联网技术、大数据技术的框架体系，来完成整个城市的设施的互联互通的要求，同时又可以进行统一管理，保证数据对接的准确性、及时性、稳定性，为实现城市管理的“快速感知、快速响应、快速处理”提供数据基础，进行智能决策分析，有利领导和指挥中心的监督指挥和联合调度。平台是主要分为设备接入管理系统、数据传输存储分析系统、数据接口对接系统、城市大数据可视化展示等四个子系统。如图4所示。

图4：物联感知设备管理接口和通信协议管理示意图

2.6.2 城市视频共享服务平台

城市视频共享服务平台通过建立视频图像监控可以及时、准确地对突发性的城市管理问题进行预防、发现、取证以及处理，实现对突发事件实现远程监管。按照业务流程辅助优化、系统功能平滑升级、平台扁平化应用的建设思路，在市容市貌、环境卫生、市政公用、城市秩序等城市管理服务方面采用多维感知与精细管理相结合、源头治理与长效管理相结合、行政执法与信息发布管理服务相结合，利用视频监控、物联采集等技术，通过可视化应用和非现场执法促进城市管理问题的远程发现、处置、监管、评判、归档，减少现场执法冲突可能性，规范城管事前预警、事中处置，事后取证工作，提升城市管理执行效率和管理服务水平。