文｜ 北京郵電大學 蘆效峰 上海交通大學 李?？?同濟大學 程大章

1 智慧城市的功能

“智慧城市”的理念把城市本身看成一個生態(tài)系統(tǒng)，城市中的市民、交通、能源、商業(yè)、通信、水資源構(gòu)成了一個個子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)形成一個普遍聯(lián)系、相互促進、彼此影響的整體。在過去的城市發(fā)展過程中，由于科技力量的不足，這些子系統(tǒng)之間的關(guān)系無法為城市發(fā)展提供整合的信息支持。而在未來，借助新一代的物聯(lián)網(wǎng)、云計算、決策分析優(yōu)化等信息技術(shù)，通過感知化、物聯(lián)化、智能化的方式，可以將城市中的物理基礎(chǔ)設(shè)施、信息基礎(chǔ)設(shè)施、社會基礎(chǔ)設(shè)施和商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施連接起來，成為新一代的智慧化基礎(chǔ)設(shè)施，使城市中各領(lǐng)域、各子系統(tǒng)之間的關(guān)系顯現(xiàn)出來，就好像給城市裝上網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)系統(tǒng)，使之成為可以指揮決策、實時反應、協(xié)調(diào)運作的“系統(tǒng)之系統(tǒng)”。智慧的城市意味著在城市不同部門和系統(tǒng)之間實現(xiàn)信息共享和協(xié)同作業(yè)，更合理的利用資源、做出最好的城市發(fā)展和管理決策、及時預測和應對突發(fā)事件和災害。如圖1所示。

1.1 基礎(chǔ)業(yè)務(wù)

基礎(chǔ)業(yè)務(wù)是智慧城市的基礎(chǔ)功能和應用，完成城市信息的實時獲取，實施即時的城市管理。通過城市網(wǎng)格化管理，實現(xiàn)城市管理信息化、標準化、精細化和動態(tài)化，提高管理效率并且改善市容市貌和維護城市安全。

圖1 智慧城市的功能

（1）數(shù)字城管。將城區(qū)劃分一定面積為單位的網(wǎng)絡(luò)狀單元，應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對違反市容規(guī)定的行為等進行實時監(jiān)控和精確管理，明確管理責任人，實現(xiàn)分層、分級、全區(qū)域管理。

（2）平安城市。公安系統(tǒng)各級監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，整合安防監(jiān)控系統(tǒng)、城市報警系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)等，構(gòu)建城市安全的基礎(chǔ)平臺，為偵查犯罪與糾查違規(guī)行為提供及時充分的信息和分析支持。

1.2 行政業(yè)務(wù)

智慧城市的行政業(yè)務(wù)系統(tǒng)指構(gòu)建綜合電子政務(wù)平臺、整合公共服務(wù)。將一系列行政事務(wù)進行整合和管理優(yōu)化，主要系統(tǒng)功能有：

（1）并聯(lián)審批。實現(xiàn)市（區(qū)）級社區(qū)橫向聯(lián)系，政府建立跨各職能部門的數(shù)據(jù)標準及交換體系。實現(xiàn)各類行政業(yè)務(wù)的共享。通過信息透明公開，加強社會監(jiān)管，實現(xiàn)“陽光式”權(quán)力運行。

（2）建立網(wǎng)上虛擬電子政務(wù)大廳。實現(xiàn)“一站式”市政服務(wù)，精簡政務(wù)流程，不僅降低了行政成本，而且讓市民和企事業(yè)單位足不出戶完成行政審批和其他政府服務(wù)，樹立服務(wù)性政府為民辦事的形象。

這兩個業(yè)務(wù)層次雖然是智慧城市的低級應用，但可以有效提高管理效率和降低行政成本。

1.3 智慧服務(wù)

智慧服務(wù)針對城市面臨的具體問題提出智慧解決方案。

（1）智慧城市交通

智慧城市交通整合公共汽車系統(tǒng)、出租車系統(tǒng)、城市捷運系統(tǒng)（MRT）、城市輕軌系統(tǒng)（LRT）、城市高速路監(jiān)控信息系統(tǒng)（EMAS）、車速信息系統(tǒng)（TrafficScan）、電子收費系統(tǒng)（ERP）、道路信息管理系統(tǒng)（RIMS）、優(yōu)化交通信號系統(tǒng)（GLIDE）、電子通信系統(tǒng)和車內(nèi)導航系統(tǒng)信息，提供綜合的實時信息服務(wù)，并對交通流量進行預測和智能判斷。如果遇到突發(fā)事件可以優(yōu)化應急方案，調(diào)動救援資源。如圖2所示。

圖2 智慧城市交通示意圖

智慧城市交通還可以通過感知交通流量并進行預測和建立模型，提供智能的“擁堵費”收取系統(tǒng)、全市聯(lián)網(wǎng)的停車管理系統(tǒng)，不僅能夠充分使用城市交通基礎(chǔ)設(shè)施，而且通過“收費”杠桿引導車流，有效緩解城市交通壓力，緩解擁堵和污染問題。瑞典斯德哥爾摩建立的智慧交通體系，僅按照擁堵程度對交通車輛進行智能收費，使該市汽車使用量降低了25%，汽車碳排放降低14%。

（2）智慧城市醫(yī)療

智慧城市醫(yī)療關(guān)懷市民健康，通過建立“語義化個人健康電子病歷”，使醫(yī)療機構(gòu)間信息對接，醫(yī)療資源得以整合，解決社區(qū)醫(yī)院、?？漆t(yī)院和大醫(yī)院之間分工協(xié)作的問題。使得“小病進社區(qū)、大病進醫(yī)院、康復回社區(qū)”成為現(xiàn)實，有助于解決“看病難、看病貴”的問題。在這樣的模式下，還可以有效提升用藥安全水平和臨床診療水平。如圖3所示。

圖3 智慧醫(yī)療

（3）智慧家庭

融合家庭控制網(wǎng)絡(luò)和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)于一體的家庭信息化平臺，是在家庭范圍內(nèi)實現(xiàn)信息設(shè)備、通信設(shè)備、娛樂設(shè)備、家用數(shù)字家庭電器、自動化設(shè)備、照明設(shè)備、保安（監(jiān)控）裝置及水電氣熱表設(shè)備、家庭求助報警等設(shè)備互連和管理，以及數(shù)據(jù)和多媒體信息共享的系統(tǒng)。智慧家庭提高了家庭生活、學習、工作、娛樂的品質(zhì)，是未來生活的愿景。盡管有多種模式與解決方案，但都包括信息、通信、娛樂和生活四大功能。交互式網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）、電腦娛樂中心、網(wǎng)絡(luò)家電以及智能家居等，都是智慧家庭的體現(xiàn)。如圖4所示。

圖4 智慧家庭

（4）智慧食品

近年來我國城市食品供應安全問題頻發(fā)，引起國人的高度關(guān)注，如圖5所示。智慧食品系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng)：

①追蹤系統(tǒng)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)、林、畜、牧、漁的食品原料生產(chǎn)、原料加工、物流運輸環(huán)節(jié)和銷售環(huán)節(jié)，再到餐桌上整個閉合圈全程監(jiān)控，明確供應鏈上各個企業(yè)責任，控制風險。

②生產(chǎn)評估系統(tǒng)。原料企業(yè)、加工和深加工企業(yè)可以通過數(shù)學模型，把食品質(zhì)量和工藝聯(lián)系起來，分析工藝的風險程度，確保符合國家標準。

③食品行業(yè)應急機制。包括食品安全的早期預警和突發(fā)問題應急管理。當出現(xiàn)突發(fā)食品安全事故時，可以追蹤事發(fā)點、當事人，并查明食品去向，把影響控制在最小范圍。顯然，智慧食品抓住了食品的生產(chǎn)安全和流通安全，對于諸如生豬產(chǎn)業(yè)的“放心肉工程”建設(shè)、“地溝油”控制以及乳制品突發(fā)事件的處置都會有很大幫助。

圖5 基于物聯(lián)網(wǎng)的豬肉安全溯源

（5）智慧水務(wù)管理

水資源越來越成為我國各城市發(fā)展的瓶頸，智慧水務(wù)系統(tǒng)試圖實現(xiàn)水資源的優(yōu)化利用，包括：

①實施日常監(jiān)管工作，實時掌握水環(huán)境。對流域的整體分布、自然降水、水流、地下水、水質(zhì)、人工蓄水、生活用水、工業(yè)農(nóng)業(yè)用水和污水排放進行實時感知監(jiān)控。

②分析數(shù)據(jù)快速響應，提高水資源使用效率。一方面，通過分析海量監(jiān)測數(shù)據(jù)，合理規(guī)劃水務(wù)部門、自來水公司、污水處理廠、市政建設(shè)部門流域取水和農(nóng)田灌溉布局，科學決策調(diào)水、取水、污水排放、水再生、地下回灌等；另一方面，及時預知管網(wǎng)故障、水質(zhì)、輸水情況和水壓等管網(wǎng)健康狀況，進行維護、檢修和建設(shè)。

③加強水污染和突發(fā)事件響應，一方面事前發(fā)出預警，另一方面污染事件發(fā)生后根據(jù)污染物、污染源和污染情況的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，估計災害波及程度和制定快速應對方案。

（6）智慧的城市規(guī)劃

城市規(guī)劃是對城市未來發(fā)展的預測和指導，對于今天城市化快速發(fā)展、城市面貌日新月異的中國來說，往往會陷入“規(guī)劃趕不上變化”的困境。智慧城市規(guī)劃的關(guān)鍵點在于，結(jié)合城市發(fā)展的經(jīng)濟、地理、人口、交通的歷史和現(xiàn)狀信息，對未來趨勢進行科學預測，智慧布局交通道路、物流樞紐、中央商務(wù)區(qū)、工業(yè)園區(qū)、衛(wèi)星城、警務(wù)、商業(yè)網(wǎng)點、醫(yī)院、銀行、公交站點、學校、娛樂設(shè)施、文體設(shè)施、博物館、公園等城市規(guī)劃項目，達到綠色、環(huán)保、以人為本的要求。智慧城市規(guī)劃根據(jù)區(qū)域的社會與經(jīng)濟發(fā)展目標，提出城市功能的優(yōu)化解決方案，比如老工業(yè)區(qū)的外遷和升級改造、老商業(yè)區(qū)和居住區(qū)的升級和功能再定位、城中村改造等。如圖6所示。

圖6 智慧的城市規(guī)劃

智慧服務(wù)還包括工業(yè)園區(qū)和城市一體化平臺、綠色供應鏈、智慧城市電力供應和社保決策系統(tǒng)等。隨著城市運行中問題的不斷涌現(xiàn)，智慧城市的智慧服務(wù)內(nèi)容也將不斷豐富。

1.4 智慧運行管理

（1）日常運行管理

智慧城市系統(tǒng)的綜合運行，需要智慧城市的綜合指揮指令中心來指揮協(xié)調(diào)，包括：

①促使智慧城市的運行和短、中、長期綜合規(guī)劃銜接，達到各時期目標。

②綜合指揮中心，作為智慧城市的“總中心”，指揮協(xié)調(diào)各智慧服務(wù)系統(tǒng)的“分中心”，形成智慧城市系統(tǒng)的宏觀運行。

③負責智慧城市系統(tǒng)日常維護和升級工作。如數(shù)據(jù)的儲存、維護，軟硬件設(shè)施的運轉(zhuǎn)維護以及系統(tǒng)升級等。

（2）城市應急系統(tǒng)

在城市面臨突發(fā)事件時，城市應急系統(tǒng)啟動。突發(fā)事件是指自然災害（地震、洪水、海嘯、山洪、滑坡、冰雪等）、公共安全事件（污染物化學品泄露、突發(fā)不明傳染?。┮约叭后w性突發(fā)犯罪事件等。近年來我國開始逐步建立國家應急體系，中央和省市都設(shè)有應急辦公室，以作為突發(fā)事件下的組織保證。

智慧應急系統(tǒng)有助于提高應急體系水平?？茖W地建立應急預案，使智慧的預案有較強的預見性（做出預警）、針對性，能對風險做出準確預計和分析并做好人員疏散、物資分配、救援和生產(chǎn)恢復計劃，確定責任人和崗位責任。通過應急管理和指揮系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和計算機系統(tǒng)來準確地分析災情進展，分析救災物資需求數(shù)量和投放地點，察看應急物資儲備和補給供應情況。以消防、交管、醫(yī)療等多部門協(xié)作，實施綜合指揮，妥善處置災情并力爭災后損失最小。

2 智慧城市的價值

“智慧城市”建設(shè)是促進新一代信息技術(shù)成長的一個重要發(fā)展契機，將會帶動一大批具有廣闊市場前景、資源消耗低、產(chǎn)業(yè)帶動大、就業(yè)機會多、綜合效益好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。把這一主題列為培育和發(fā)展國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的研究范疇，將會使國家和民眾都受益，堪稱“一把鑰匙開多把鎖”。對于宏觀經(jīng)濟而言，將促進產(chǎn)業(yè)鏈升級和提高獲利能力，催生出智慧社區(qū)、智慧家庭、智慧交通、智慧物流、智慧醫(yī)療、智慧銀行、智慧電網(wǎng)、智慧政府、智慧學校、智慧農(nóng)業(yè)、智慧環(huán)保、智慧建筑和跨行業(yè)智慧等對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有直接拉動作用的、可持續(xù)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。在后金融危機時代，對于擴大內(nèi)需、拉動出口增長堪稱是一匹黑馬。除此之外，智慧城市還可以為地方政府管理城市、引導城市發(fā)展提供先進的手段，并客觀上成為衡量城市科學發(fā)展水平的一把尺子。

2.1 智慧城市可以促進城市化模式的轉(zhuǎn)變

城市化已經(jīng)成為推動我國經(jīng)濟增長的重要引擎，城市化發(fā)展迅猛。但當前城市化模式是以巨額基礎(chǔ)設(shè)施投入、大量拆遷更新建筑、耗用大量土地、濫用不可再生自然資源、能源密集消費以及破壞生存環(huán)境為代價的?！按址判汀?、“外延式”的城市化模式越來越顯示出其弊端，有些城市承載能力已經(jīng)達到飽和，難以持續(xù)。以北京為例，2009年底常住人口近2000萬，98%的能源需外地調(diào)入，交通、環(huán)保問題突出。依靠老模式，進一步擴寬道路、加大基礎(chǔ)設(shè)施投入，其效果在逐步遞減。水資源方面，2008年我國北方45%的地表水和38.7%的地下水被開采，城市水資源處于極度緊缺狀況。水資源缺乏不僅僅是由于自然供應不足，更重要的原因是人為因素，如對水資源整體規(guī)劃利用不當、管線跑冒滴漏、利用不科學等。

2008年我國城鎮(zhèn)人口為6.07億，鄉(xiāng)村人口為7.21億，據(jù)一般估算，未來十幾年中，城鎮(zhèn)人口每年增加3000萬，將有3～4億人涌入城市，出現(xiàn)約8個人口超千萬的超級城市。與此同時，二三線城市發(fā)展迅速，“城市群”逐步崛起。我國城市化模式迫切需要轉(zhuǎn)向“提高資源利用效率和優(yōu)化生存環(huán)境”為導向的“集約型”和“內(nèi)涵式”模式。智慧城市系統(tǒng)，從整體規(guī)劃、系統(tǒng)綜合運行到具體智慧服務(wù)，必須以整合、節(jié)約資源和創(chuàng)造宜居生活為宗旨，將成為我國城市化模式轉(zhuǎn)型的重要平臺。

2.2 智慧城市可以全面提高城市發(fā)展中政府提供公共服務(wù)的能力

高速城市化中，公共服務(wù)和社會管理壓力加劇，政府承擔的公共責任越來越大。智慧城市使政府信息化建設(shè)從傳統(tǒng)的“電子政府”過渡到“整合的政府”、“無處不在的服務(wù)性政府”，最終達到“智慧政府”，從而大大地提高政府提供公共服務(wù)的能力。

（1）降低城市管理成本、提高行政效率。智慧城市的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)能實現(xiàn)低成本并及時準確對城市管理和公共安全做出響應；行政業(yè)務(wù)整合了各部門的行政資源，提高行政資源使用效率。

（2）公共服務(wù)層次深化。智慧服務(wù)可提供高層次的、細化的公共服務(wù)，深入到食品、醫(yī)療、教育、電力、供水、交通等，有一種公共服務(wù)如影相隨、量身定制的感覺。

（3）促進政府職能轉(zhuǎn)變。比傳統(tǒng)的“管理與被管理”式的服務(wù)更進一步，智慧城市各項服務(wù)更加人性化，形成政府和被管理者的友好互動關(guān)系，最終促進政府職能從根本上轉(zhuǎn)變。

2.3 智慧城市有助于城市治理模式的變革

智慧城市建設(shè)有助于對城市治理模式進行變革，這樣的變革體現(xiàn)了“新公共管理（New Public Management，是指20世紀80年代以來發(fā)達國家所進行的公共行政改革實踐）”的基本價值取向。

（1）公共權(quán)力透明化。物聯(lián)化和全面的互通互聯(lián)，使城市公共管理的信息共享；另一方面，以智慧城市的行政業(yè)務(wù)為代表，公共權(quán)力的決策和使用更加透明化，城市治理結(jié)構(gòu)變得扁平。這都有助于實現(xiàn)新公共管理所要求的，諸如加強政府部門內(nèi)部競爭，應用企業(yè)化的管理以及對公共管理進行監(jiān)督和績效考核等改革措施。

（2）城市管理出現(xiàn)“自治”特征。和傳統(tǒng)的政府發(fā)號施令，市民、企業(yè)和組織服從這樣的“他治”模式相比，智慧城市使得城市管理出現(xiàn)“自治”特征。在智慧交通中，出行者根據(jù)擁堵情況和停車位情況，自行決定是否出行和出行的方式，這種模式下，避免開車進入擁堵地段的決策是出行者自己做出的，每個人都是交通秩序的維護者。這種方式顯然比諸如“尾號限行”這種行政方式更加有效。城市管理的自治機制，使得行政命令變成被管理者的自主選擇，實現(xiàn)“自己管理自己”。自治模式體現(xiàn)了新公共管理所追求的，政府從“劃槳”變成“掌舵”，公共服務(wù)的提供模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎鞒帧⒐褡灾巍?/p>

（3）實現(xiàn)城市管理的客體中心主義。智慧城市以城市管理客體為核心，完成了新公共管理要求的從“主體中心主義”向“客體中心主義”的轉(zhuǎn)型。智慧城市的管理者和被管理者的良性互動關(guān)系，使得市政當局從發(fā)號施令的官僚機構(gòu)，轉(zhuǎn)型成為以人為本的，尊重“顧客”滿意度的服務(wù)者。

2.4 智慧城市可以促進城市經(jīng)濟的發(fā)展

粗放式的城市化建設(shè)，建造了城市的“四肢”，智慧城市相當于建造城市的“神經(jīng)系統(tǒng)和大腦”，對城市經(jīng)濟將起到較大的促進作用。如圖7所示。

（1）智慧城市建設(shè)成為新的經(jīng)濟增長點。傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)更新、超級電子計算機以及數(shù)據(jù)處理、計算技術(shù)的研發(fā)、制造和應用，這些高科技資本密集產(chǎn)業(yè)會成為新的經(jīng)濟增長點和產(chǎn)業(yè)升級的引擎，極大地帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

（2）提升城市經(jīng)濟發(fā)展的質(zhì)量。智慧城市使得城市系統(tǒng)升級換代，基于城市系統(tǒng)的財富創(chuàng)造活動也隨之升級，促進整個城市經(jīng)濟向知識經(jīng)濟和創(chuàng)新經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，提升經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量，達到高效、低耗、可持續(xù)發(fā)展的目標。

（3）激活民間投資、促進就業(yè)。首先，民間投資將得到大量政府采購訂單、服務(wù)外包等業(yè)務(wù)機會，促進民間投資產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷升級；其次，公共服務(wù)水平的提升、智慧基礎(chǔ)設(shè)施和智慧服務(wù)，都為民間投資提供了良好的經(jīng)營環(huán)境；最后，城市治理模式的變革，改進了政府和民營資本之間的關(guān)系，民營資本的創(chuàng)業(yè)和發(fā)展環(huán)境不斷優(yōu)化。在當前流動性過剩和就業(yè)形勢緊張的背景下，激活民間投資和開啟就業(yè)新領(lǐng)域，具有重要意義。

圖7 智慧城市各功能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)

3 結(jié)束語

現(xiàn)代城市的運行管理需要智慧，智慧城市的工程推進，不僅表征了信息通信技術(shù)的廣泛應用，更是社會深層次的改革與進步。