大连新型基础设施建设智慧平台构建分析

刘 镇

（大连职业技术学院，辽宁 大连 116035）

1 大连传统基础设施存在的问题

传统的基础设施建设包括了两个方面，一方面包括了交通轨道（铁路、公路、港口、机场、地铁等）、能源动力、通信网络、水利工程、市政管网等生产设施；另一方面包括了科技文化、教育培训、医疗卫生、环境保护、体育康养等民生工程。是我国改革开放以来，经济发展中一个重要的基础性、战略性产业。

新中国成立以来，大连市的传统基础设施建设发展成就斐然，年均增长在15%以上，机场、高铁、港口、市政等项目建设促进大连经济增长、拉动投资、扩大内需，推动了产业升级、形成新动能。

但是大连传统基础设施建设还存在较多问题：各区市县发展不均衡，有的地方历史欠账还比较多；基础设施建设发展粗放，规划、设计、施工之间缺乏协调，综合程度不高；各基础设施运维互联互通性差，信息化水平低，未有形成统一规划、统一协作、统一发展的共建共享关系。

1.1 整体规划不统一

传统基础设施建设是城市建设体系的核心部分，与城市经济发展、人口数量、生态环境等关键要素紧密相关。但是由于行政隶属不同主管部门，同时不同基础设施项目专业差异较大，因此城市的基础设施市民们看到往往都是单一基础建设项目的规划、设计和施工。而且不同的基础设施建设相互矛盾，建设缺乏统一的、系统的整体规划，忽略了各基础设施项目之间的关联性。以交通、电信、电力、热力、给排水等市政基础设施为例，没有相互统筹、联动布局，造成基础设施建设不匹配、不协调、重复浪费；同时这些市政基础设施建设与科技文化、教育培训、医疗卫生、环境保护、体育康养等民生基础设施建设之间更是缺乏互通，导致城市基础设施发展失衡，城市建设综合效益低、能源消耗大。

1.2 运维管理不重视

传统基础设施建设的目的是为群众提供良好的、有益的、便捷的相关服务，因此为实现其建设目标，基础设施的运营期的监控、管理、维修等运维是保证有效服务的重要内容。而目前大多数城市的传统基础设施没有考虑项目的全寿命周期管理，在规划、设计和施工中仍旧片面注重建设期投资、监管，而对后期运维保障缺乏足够重视。例如地下工程建设对岩土扰动加剧，加之道路荷载过重、地下水位下降、地下管网老化以及特殊的地质条件等多种原因，城市基础设施建设过程中各类险情时有发生。在正常使用期内经常出现各种影响基础设施安全性、使用性和耐久性的问题，管网破裂、道路塌陷、基坑失稳破坏、房屋变形开裂以及其他地下结构工程开裂等现象频发。急于立项、盲目投资，注重前期建设、忽略后期运维，造成投资效益低、资源浪费重、服务不到位、人民满意差的局面。

1.3 供需结构不合理

基础设施建设涉及多个行业多个维度，像交通运输、能源动力等基础设施建设直接拉动GDP增长，是政府和社会投资热点；而医疗卫生、养老服务、婴幼儿托育、生态环保、城镇公共设施、城市排水防涝设施等社会基础设施，因其经济效益的间接性和长期性使其短期投资效益较差，项目可融资性差导致投资缺口较大，使得这类基础设施的发展滞后于经济社会发展需求，受关注程度相对较弱。同时基础设施建设停留在已有认知、思维中，没有对接时代新需求，无法满足极端灾害、突发重大公共卫生事件等。另一方面，基础设施重复和超量建设现象严重，例如有的乡镇中小学校舍空置率高，有的区县路面、广场过度硬化，而污水处理、垃圾分类却无法满足人民需要。

1.4 区域发展不平衡

从生产性基础设施建设布局来看，城乡之间、不同城区、不同乡镇的基础设施建设发展不平衡。以大连为例，从区域的角度看，北三市等地区明显落后于城市中心城区基础设施建设水平，保税区、高新区等新区基础设施建设明显优于旧城区。而生产性基础设施建设不足，又制约了当地经济发展，使得当地的民生性基础设施发展缓慢。以大连市实施老旧小区改造为例，全市2021年计划完成改造老旧小区200万m²，而市内四区就占60%左右；以被动式超低能耗项目为例，全市2021-2022计划开工5万m²，主城区就占60%多。而在乡镇地区也存在不均衡问题，有的乡镇人口不断减少、缺乏发展动力，却盲目上马各种文化教育商业项目，导致设施大量闲置，低效使用，后期运维费用压力巨大，而对污水处理、垃圾分类的项目却又投入不够。

2 构建新型基础设施建设意义

2020年3月，中共中央政治局常委会会议强调，“加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度”，随后各地纷纷推出“新基建”投资计划，“新基建”成为我国经济增长新热点。“新基建”是利用互联网、人工智能、5G、大数据中心、云存储、物联网、区块链等信息技术，对传统城市基础设施建设进行信息化、数字化和智能化升级和改造，实现传统基础设施服务智慧化、管理网络化，同时与城市建设、管理、服务充分对接，拓展服务范围，能够全面提升城市的运营和管理水平。围绕新型基础设施建设竞争已经成为各大城市战略竞争的焦点之一，同时也是大连城市现代化建设核心内容。因此，构建符合大连特色的智慧化基础设施建设平台势在必行，通过传统基础设施数据融合、三维建模、模拟仿真、深度学习等技术能力加速发展成熟，并与新一代信息技术相互促进、相互支撑、相互融合，形成智慧化“新基建”平台。

2.1 “新基建”平台是推动大连高质量发展的关键

2021年初，《大连市推进新型基础设施建设行动方案》公布，意味着大连“新基建”进入提速发展阶段。“新基建”平台建设通过对不同基础设施进行多维数据搜集，按照统一标准对城市的全域数据进行采集、存储、分析、挖掘，形成大数据中心，各区市县各行业能够进行快捷、有效、安全的数据共享，推动城市管理和服务，打造城市“智慧大脑”。“新基建”平台立足信息技术相互融合，推动大连市传统基础设施建设转型升级，有效降低城市运行成本、解决城市高速发展硬件不足、带动产业数字转型融合创新、赋能城市高质量发展，是未来大连市经济增长新引擎，也是推进“双循环”战略的重要抓手。

2.2 “新基建”平台是基建项目全周期管理的保障

通过“新基建”平台构建，使得传统基础建设项目全寿命周期管理成为可能。在事前环节，“新基建”平台可实现在数字空间中对基础设施项目进行设计、施工、运维的模拟分析，有效地在项目早期优化方案、发现漏洞、智能控制、绿色节能，减少基础设施项目盲目实施，降低城市运行成本。在事中环节，“新基建”平台有助于提早发现问题隐患、自动报警、及时处理、集成变更。在事后环节，“新基建”平台可有效全过程数据，固化经验、分析指标、动态运维，以进一步改进完善城市新基建发展。

2.3 “新基建”平台是大连智慧城市建设的途径

通过“新基建”平台建设，将打破信息孤岛，促进和打破大连区市县、各部门的信息化系统的藩篱，促进城市智慧管理的高效协同，避免了“重复投资、资源浪费”等问题。将城市地下市政基础设施数据模型为基础，将大连区市县、各部门的管理信息平台与“新基建”平台深度融合，通过“平台统筹”促进基础设施、平台与应用之间的深度融合扩展完善，实时监控、快速定位、模拟仿真、事故预警、及时处理等功能。通过传统基建和新基建设施共建、信息数据共享、管理服务模拟、辅助决策实施，构建智慧大连的“智慧大脑”，并通过“新基建”平台辐射作用，实现城市建设统一规划、城市管理无缝对接，推动大连智慧城市建设。

3 新型基础设施建设智慧平台建设

通过利用地理信息系统（GIS）能够对地理空间信息进行采集、存储、管理、处理、显示、分析与模拟；通过建筑信息模型（BIM）能够呈现具体基础设施项目的三维信息模型，利用信息模型集成基础设施项目参建各方数据和信息；通过物联网（IoT）能够对城市各种空间时间、多维度进行信息的多维度实时采集。通过 BIM+GIS，整合城市地上/地下、室内/室外的空间数据体系，实现宏观/微观一体化的管理、展现与分析应用，结合IoT技术对城市信息的多维度实时采集，实现历史现状未来多维多尺度信息模型数据和城市感知数据融合，最终构建起三维数字空间的城市信息基础平台，并以此推动城市规划、建造、管理的新模式。

3.1 平台框架设计

在城市的传统基础设施建设实施前，需要通过论证和优化不同的专项方案保证基础设施项目有效推进，包括项目概况、空间布局、时间维度、项目标准等。“新基建”平台是综合、多层、复杂的集成，因此更要做好长远规划设计，覆盖全区域、全行业。新基建的建设要利用数字化技术完善城市基础设施建设，各区市县、各行业都要根据自身情况完善基础设施项目规划、实施、拓展应用等综合规划。打造大连数字平台，完善顶层设计，保证有重点、有核心、有拓展、有迭代的“新基建”平台，见图1。

图1 “新基建”平台架构图

“新基建”平台总体架构应包括四个层次，包括设施层、数据层、平台层、应用层，各层直接是递进关系。设施层主要包括信息基础设施（例如：5G基站等）和物联感知设备（例如：传感器等）；数据层主要包括地理信息数据（GIS数据）和各类建筑信息数据（BIM模型）等；平台层主要包括对设施层数据和数据层数据进行不同类别的数据库以及数据的交互共享分析；应用层主要包括整个城市的政府服务、城市管理服务、环境保护服务、智慧建筑服务、智慧社区服务、城市安全服务、工程管理服务、智慧交通服务、智慧水务服务等。“新基建”平台通过四个层级运行，将数字地理、建筑信息技术、物联网技术、人工智能、智慧城市技术等融合贯通，打造一体化城市智能感知、运行监控、智能预警、智能决策和联动调控平台，构建城市数字化基础底座。

3.2 数据汇聚管理

传统基础建设与新型基础建设二者的关系不是简单的新旧更迭，而是相辅相成、彼此促进、产业叠加的关系。“新基建”是在传统基建的基础上，利用物联网、BIM技术等数字化手段完成数据模型基础建设，打造“新基建”平台数据基础。同时建立覆盖新基建全生命周期和全领域的标准体系，进一步形成统一接口，确保系统和数据互联互通。

3.2.1 数据内容

基础数据包括四个方面，第一方面是基础地理信息数据，主要是指国土空间信息数据、城市自然地理数据和城市各类建筑物、构筑物、市政基础设施的基本数据等，包括地形、土地、水文、生态、道桥、建筑等各类相关数据等；第二方面是地下基础设施基础数据，主要是指地下综合管网数据，综合管廊数据、人行地下通道与人防工程数据，地下轨道交通数据等，包括坐标位置、结构形式、空间形状、设施种类及材料、覆土厚度、抗力等级等内容；第三方面是基础设施隐患数据，主要是指市政管网隐患数据，道路土体病害隐患数据，地下基础设施隐患数据，基础设施设备隐患数据等，包括材质老化、结构性缺陷、泄漏、疏松、脱空、空洞、沉降、裂缝、渗水等等隐患数据，各类隐患数据均应记录相应隐患发现时间、排查整治时间等内容。第四方面是其他数据信息，主要是指为城市综合服务而需要对接的相关数据，主要是指人口流量数据、城市安全数据、交通流量数据、医疗康养数据、环境保护数据、政务服务数据等，包括：人口变化数据、人口密度数据、警务管理数据、公共交通服务数据、车辆运行数据、医疗服务数据、环境监测数据、政府部门服务数据等内容。

3.2.2 数据功能

搜集数据经过分析、归类、加工、汇总，能够实现四个方面的功能。第一方面是相关数据具备精准定位功能，主要是指传统基础设施数据、定位传感器数据、以及对接的交通服务数据、环境监测数据、天气信息数据等能够在三维空间一体化展示，能够精确表现矢量位置；第二方面是相关数据具备自我纠错功能，主要是指传统基础建设数据、建筑信息数据、地理信息数据、水文生态数据、城市安全数据等能够进行智能检测纠错、碰撞分析检查等。第三方面是相关数据具备共享服务功能，主要是指传统基础建设数据、地理信息数据、建筑信息数据、交通服务数据、医疗健康数据、环境监测数据、政府服务数据等，能够实现多样化数据共享、联动修改，并且支持系统数据不断更新，并创建历史修改版本数据。第四方面是相关数据具备智能服务功能，主要是指传统基础设施数据、定位传感器数据、政府服务数据、环境监测数据、交通服务数据等，能够对项目隐患、环境污染、气候异常、安全事件等进行及时预警，分析原因及可能性结果，并能根据隐患提供应急处置建议。

整合城市多个空间、多个维度、多个时间的信息模型数据以及城市感知数据，是“新基建”平台建设最为关键的基础。通过建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)、物联网(IoT)等数字化技术，采集完整的基础设施层、数据层、感知层数据，搭建了一个映射真实城市基础设施建设状态的数字孪生城市。而数据通过采集、分析，精确表达到每一个空间，把这个空间所有的业态情况，构建“新基建”平台的底层承载，为智慧应用提供数据基础。

3.3 智慧应用服务

利用信息技术，以“新基建”平台为基础，构建大连的标准化的智能应用体系。“新基建”以创新技术为驱动，赋予传统基础设施新动能，打通信息孤岛，将政府部门各类数据统一共享，对接城市建设、政务管理、能源动力、环境保护、医疗保障、警务安全等众多服务应用。通过及时、有序、合理的数据帮助政府实现智慧决策，同时能够给予群众更便捷、更健康、更安全的生活助力。一方面，传统基础建设与“新基建”项目同步实施，即道路、桥梁、地下管网等基础设施建设与智能基础设施(包括各类感知体系、通信网络、计算设施等软硬件设施)同步规划、设计、实施、运行；另一方面，通过“新基建”平台，并同步接入地理、水文、地质、人口、建筑、公安、水电燃气、交通运行、医疗服务、公用事业、环境健康等诸多关联数据，最终形成全市、全时、全程三维可视、附带丰富属性信息的“新基建”数字平台。使得大连市公共安全、智慧交通、智慧应急、城管执法、智慧城建、智慧医疗包括未来城市社区的建设模式应该更加智能的，并逐步向着健康、教育、安防等方向进行细化，顺应城市发展需求，赋能、共创、迭代，对城市基建内容加以更科学的优化与升级，提升城市综合运作水平。实现信息网络宽带化、规划管理信息化、基础设施智能化、公共服务便捷化、产业发展现代化、社会治理精细化、城市发展智慧化。

4 新型基础设施建设智慧平台实施要点

4.1 打造安全体系

随着“新基建”进程的不断推进，数据将成为产业互联网时代的基本载体。在全产业链中任一环节中，数据的采集、管理和使用过程中都有可能出现泄漏、垄断、窃取等信息安全问题。不但用户个人信息无法保障，企业商业秘密、国家安全机密都将面临极大风险。“新基建”平台融合了多样化、多渠道的信息数据，对接了各类终端设备，数据数量和种类通过平台井喷式增长，带来了更为复杂的安全风险，给数据安全防护带来严峻挑战。

因此，“新基建”平台要通过对网络安全升级，设备增设安全系统，进一步增强系统网络安全。强化设备和移动存储介质的科学使用管理，进行不定期巡查，及时了解和掌握网络安全运行情况，安全技术和生态建设，以及相关供应链的安全问题，积极参与，提早布局，从源头构建“安全基建”。

同时要与国家、省级平台体系接轨，构建市、县（区）级网络安全监测预警体系，采集智慧城市运行数据，运用大数据技术提升安全事件预警能力。积极开展网络安全风险评估与规划，明确网络安全隐患，制定网络安全技术和网络安全运维体系规划目标，持续提升网络安全防护能力。健全规章制度，完善涉及信息网络安全工作的各项管理规定，提升数字基础设施网络安全防护水平，落实网络安全主体责任，采取定时普查和不定时抽查等方式，实现网络监管全覆盖。制定应对网络安全突发事件的安全策略和解决方案，完善应急处置流程和措施。定期开展应急演练，模拟开展网络攻防演练，认真研究系统性解决方法，不断提高网络安全事故应急响应能力。

4.2 做好顶层设计

伴随着国家政策不断出台，“新基建”站在风口浪尖上，很多城市一窝蜂地投入新基建热潮中。“新基建”是多行业、多样化的新技术融合，因此“新基建”要做好统筹规划，将新理念、新方法、新模式融入顶层设计。“新基建”平台建设是长效工程，从国家、省（自治区、直辖市）、市按照层级进行统一规划，确定合理、合适的不同级别的大数据中心。同时根据区域自身特点，对接“新基建”突破口，以政府为基础，市场广泛参与，划分定位、做好分工。顶层设计包括：技术规划、管理规划、资金规划。

①技术规划：“新基建”平台建设的核心数据信息是智慧城市空间基础设施的1:1的仿真虚拟化。这个平台需要非常全面的扩展性和兼容性，其核心体现为“三个全方位”的顶层内容建设：包括全时空模型、全物联资产、全行业数据。这需要“新基建”平台各项内容确定标准制定统一技术框架，并在标准体系指导下，围绕城市建设、城市管理构建与服务。

②管理规划：“新基建”平台建设目的是为智慧城市建设，是为群众更好的服务。根据“同一城市、统一标准”要求，稳步推进平台各项内容对接，通过制定“新基建”服务目录，将信息数据进行合理规划、管理、对接、共享，将地理、城建、安全、交通、医疗、政务等各个服务内容标准统一、管理维护系统对接。

③资金规划：第一，投资边界划分，政府与企业在“新基建”中，要明确分工和边界，要对不同类别项目做好投资主体规划，经营性项目可以企业主导，惠民性项目可以政府主导；第二，地方财力评估，“新基建”实施需要大量资金投入，不同地区地方财力差距较大，政府要做好财力的评估，降低政府投资盲目性；第三，建设阶段安排，新基建投资具有服务和引领作用，可以适当超前，但是不能过度和无序，因此要做好各个项目建设合理进度安排及调整。

4.3 联合创新实施

“新基建”平台建设是对传统基础设施建设升级创新。因此，做好“新基建”平台建设，就要做好传统基础设施建设与“新基建”的协同创新。通过“新基建”产业链相关单位协同发展，合力解决平台痛点和难点，通过多种创新技术的融合展现的乘数效应能够让效益大幅溢出，进一步夯实平台根基、提升平台功能、互相迭代促进，通过传统基建与新基建联合创新，加速行业智能升级。例如：全场景的智慧城市下，传统基建交易公开，全过程建设都能被云检测；交通秩序更加规范，车辆、行人都能被识别，全市交通都能被智慧化引导；政府公共服务到位，从单一服务走向差别化服务，人民群众能真正为中心。行业数字化和智能化升级的过程虽然充满挑战，但一旦稳步深入，就会进入降本增效的良性循环。新基建的核心在“基”，只有做深基础创新、做厚基础设施，对接互联网、人工智能、物联网等信息技术，形成创新产业链，才能够保障“新基建”可持续发展。