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数字基础设施发展洞察、趋势与智慧城市典型应用场景
发布时间：2023-12-07浏览量： 次发布人：CISFE环卫清洁展
智慧城市被视为城市信息化建设的高级阶段，其本质是信息化、工业化与城镇化的深度融合，通过物联网、云计算和大数据技术等信息技术和城市建设运营相融合，实现城市管理的感知化、物联化、共享化和智能化，提高城镇化质量，实现精细化和动态管理，并提升城市管理成效和改善市民生活质量。
目前，全球至少有1000个城市正在推进智慧城市建设，亚欧美非各洲均有分布。中国是全球智慧城市建设最为火热的国家，试点数量占比达到了48%。工业和信息化部原部长、工业经济联合会会长李毅中表示，我国664个大中小城市，宣布要建设智慧城市的有过500个，列入国家试点范围的有90个。智慧城市建设呈现省级城市领跑、地级市跟进、县级市及城市群起步的态势，是国家正大力推进的新型城镇化建设方向。
01智慧城市发展需求
把握城市脉动，城市基础感知系统有待挖掘
当前智慧城市建设往往被看作如何收集更多的数据资源、如何引进最新的网络技术、如何提高机器的计算能力，而智慧城市的“智慧”“创新”远远不是各种新技术的叠加，而是基于技术之上，真正解决城市发展中遇到的问题。随着城市化进程推进，城市人口、土地规模不断扩展，对能源的需求、对资源的需求、对环境的压力迅速膨胀，城市治理逐渐趋向精细化发展。
要把握现代城市发展痛点和症结，首要工作是获取城市的整体运行态势，掌握量化的发展数据。建立城市的视觉系统，量化感知城市体征，包括道路拥堵、环境污染、工业产能情况；建立城市的听觉系统，专注倾听社会关切，包括市民的诉求、弱势群体的诉求；建立城市的嗅觉系统，敏锐识别危险信号，包括森林火灾、山体滑坡、危化品泄露等。由此，基于大量现实数据，才能通过精细化的分析和研判，制定具有针对性的治理政策和管理举措。
加强分析诊断，城市智能决策系统有待开发
海量的感知数据就像血管中功能强大的血细胞，如果不加疏导和利用只会成为阻塞血管的负担，智慧城市汇集的海量数据需要通过分析决策，结合城市发展面临的挑战，切实解决实际问题，最终实现从生产资料到生产成果的转换。
智能化决策，一是满足复杂问题需要，城市治理是一个复杂系统工程，包含政治、经济、文化、教育、法治等多个治理目标，涉及政府、市民、企业多个需求主体，需要智能化决策系统为城市协调发展提供统筹决策能力；二是实现决策前置，过去决策都是在问题出现之后制定的，往往错过了最佳的施政窗口，随着城市感知系统更早得感知到苗头性、倾向性问题，开展预防性决策分析就可以将决策前置，防患于未然；三是对抗性决策，使智能技术通过自我博弈获得经验而不需要学习现成经验，便于预测和应对更多未知风险，看清决策实施后的未来图景。
加强分驱动高效运行，城市自动控制系统有待升级
随着物联网、通信技术的飞速发展，万物互联的时代加速到来，机器设备成为城市管理服务的组成部分，借助技术的生产力，提高城市生产效率，是抢占数字化发展先机，提升城市竞争力的重要抓手。智慧城市利用机器辅助生产，应用自动化生产线解放重复性人力劳动，提升工艺精度和质量，提升生产效率，使用自动喷淋系统代替手工灌溉，用自动堆料机代替人力施肥，用自动化播种代替人力种植，提升农业产量；利用机器辅助管理，普及自适应信号灯动态调控交通流量，缓解交通拥堵压力，提升路网承载能力和通行能力，部署智能门禁自动识别人脸，验证黑白名单，提高安全防范能力；利用机器辅助生活，推广自动驾驶轨道交通，为市民打造便捷的出行体验，试用无人机送货、机器人送餐，解决最后一公里配送问题，为市民带来安全便捷的非接触式服务。
02数字基础设施的定位与内涵
在智慧城市建设浪潮下，5G、物联网、云计算等新一代信息技术应用潜力迸发，新技术进一步推进传统基础设施改造升级，形成集终端基础设施、通信基础设施、算力基础设施等于一体的数字基础设施体系，实现对城市整体运行状态的全面感知和监测，发现城市建设发展中存在的问题，防范潜在风险保障安全，准确预测发展趋势。数字基础设施是新型智慧城市建设成为精细化治理、精准化服务的现代化城市的先决条件。
创新融合：数字基础设施重构传统基础设施
在智慧城市架构体系中，终端设施担负着数据采集、初步处理、加密、传输等多种功能，是新型智慧城市信息化建设的基础单元，包括广泛应用于公安、能源、环保、交通、工业等领域的传感器，用于公共服务的一体机、无人机等智能交互终端。在城市范围内，终端设施网络构成了城市神经元系统，获取丰富的用户信息、环境数据，为城市管理和社会治理提供坚实的数据采集基础和自动化的交互服务。
泛在联接：数字基础设施构筑万物互联网络
通信网络设施构筑了智慧城市的“信息高速”，有效传递和汇聚信息，支撑数据交互和业务协作。随着 5G、万兆光纤的建设和普及，城市通信能力百倍提升，物联网支持下的物—物通信，为智慧城市的自动化执行、智能化决策打下基础，卫星网络作为地面互联网的有益补充，为偏远地区以及自然灾害等不可抗力下的通信中断场景提供可靠的网络支持，量子通信网络让通信安全达到新的高度。通信网络基础设施体系，为智慧城市发展带来了高带宽、低时延、广覆盖、可定制的通信条件，是新经济、新业态、新模式发展不可或缺的基础。
高效智能：数字基础设施创建智慧城市大脑
算力基础设施是智慧城市的大脑，是实现从环境感知到环境认知的智能引擎。终端设备可以利用随取随用的分布式算力，进行边缘场景的智能计算；业务平台可以通过数据中心云平台，进行数据融合和大数据分析；城市级数据中台、人工智能应用平台为智慧城市应用场景提供智能化决策支持。算力基础设施是集边缘计算、云计算、超算协同等于一体的多层次计算体系，存储多元、算力开放、算法多样的存算一体化基础设施，不断赋能城市智能化发展演进。
03数字基础设施的场景应用
智慧交通数字化基础设施建设
场景概述
智慧交通以交通治理、设施管理、枢纽建设、运输服务为核心推进交通体系现代化转型升级，旨在提高城市交通的承载能力和通行效率，提升社会公众对出行服务与运输服务的获得感与满足感。通过部署信号控制系统、路侧感知系统、违法监控系统等智能终端设备，整合汇聚交通流量、运行车辆、交通事件、交通气象等全量数据，为交通治理的“感知—研判—调度—处置—督察”全过程提供基础设施与数据支持，有助于建立机器智能+专家智能双轮驱动的智慧治堵能力，人防与技防相结合的非现场执法能力，警保融合、警情分流一体化的交通事故处置能力，资源交互共享的智慧停车服务能力，提升城市交通现代化管理服务水平。
业务需求及建设内容
场景一 智慧交通治堵
面向车辆、道路、气象环境、交通事件等对象，基于统筹集约、适度超前的建设原则，部署自适应信号灯、地磁检测、AI 视频监控、气象监测等设备，视频监控接入视频专网，其他感知设备采用专网连接，建议采用政务云部署智慧交通治堵应用，提供交通态势感知、交通拥堵预警、交通气象预警、智能交通疏导、应急车辆护航等应用服务。
场景二 智慧交通非现场执法
面向货运车辆、机动车、行人、非机动车等对象，基于精细化、智能化管控原则，部署动态称重设备、视频抓拍设备、高清球机、信息发布设备、无人机等，视频监控接入视频专网，其他感知设备采用局域网、政务网、公安网连接，建议采用政务云部署智慧交通非现场执法应用，提供货运车辆超限超载治理、机动车违法管控、行人/非机动车违法管控、车辆安全检验等应用服务。
场景三 智慧交通事故处置
面向隧道、高速、快速路等交通场景，在道路沿线部署激光/毫米波雷达、视频监控设备，通过 V2X 通信方式，实现道路、车辆实时信息交互，利用警用无人机、单警设备提升交警接处警效率。建议采用政务云部署智慧交通事故处置应用，提供交通事故隐患感知、交通事故责任溯源、事故逃逸车辆追踪等应用服务，助力交通事故快速处置、警保快处融合、警情分流。
场景四 智慧停车服务
面向城市停车的管理、服务、缴费、决策、运营需求，基于整合共享、高效便民的建设原则，推进停车场及道路停车位数字化改造，部署地磁感应器、视频监控及抓拍设备、智能缴费终端、停车诱导屏等，基于 NB-IoT 实现物联网感知终端互联互通，通过政务网/互联网实现面向民众的智慧停车服务。建议采用政务云部署智慧停车服务应用，提供面向市民、政府、停车场运营公司多元主体的智能化服务，包括智能停车管理、便捷停车服务、智能违停管理、智能决策支持等。
智慧社区数字化基础设施建设
场景概述
智慧社区指利用各种智能技术和方式，整合社区现有的各类服务资源，为居民提供政务、商务、娱乐、教育、医护及生活互助等多种便捷服务，旨在改善社区居民生活品质，增强人们对所生活区域的幸福感和归属感。通过部署社区防疫健康监测系统、智能视频监控系统、社区建筑运行能耗监测系统、社区公共环境监测系统等智能终端设备，整合汇聚个人健康、人流统计、入侵报警、高空抛物、火情探测、消防及公用设施智能监测等全量数据，为社区服务治理的“互联感知—智能分析—防护处置—设施监管—精准服务”全过程提供基础设施与数据支持，有助于建立人防与技防相结合的社区安全防护能力，“精准定位+及时报警”的设施数字监管能力，高效、智能、便捷的生活配套服务能力，提升社区现代化管理服务水平。
业务需求及建设内容
场景一 智慧安全防护
面向社区主要进出通道、人行道、机动车道、车库车场、社区周界、公共活动区域等对象，基于“实口采集自动化、治安防控模型化、社区数据画像化、民警工作智能化、平安趋势可视化”的建设思路，部署 AI 视频监控、红外双目温感/体感设备、智能闸机、红外感光火灾探测器等设备，视频监控接入视频专网，其他感知设备采用专网连接，建议采用政务云与私有云共同部署智慧社区安全防护应用，提供防疫健康状态监测、社区出入管控、火情预警监测、周界入侵探测、公共区域防护等应用服务。
场景二 重点设施监管
面向社区升降电梯、地下管廊、二次供水水箱、电缆线路、燃气线路、窨井盖、照明路灯等对象，基于统筹集约、适度超前的建设原则，部署 AI 视频监控、水质监测传感器、温度监测传感器、气体监测传感器、积水监测传感器、井盖状态监测仪、路灯智能监控终端等设施，视频监控接入视频专网，其他感知设备采用专网连接，建议采用政务云部署社区重点设施监管应用，提供水电气能耗与故障监测、升降电梯运行状态监测、地下管廊环境与设备异常状态监测、窨井盖定位与异常状态监测、照明路灯故障监测、社区生活环境质量监测等应用服务。
场景三 居民生活服务
面向社区住户房屋、停车场、健身房、球类运动场、慢跑绿道等对象，基于资源共享、适度超前的建设原则，部署 AI 视频监控、身体健康检测智能终端、健康小屋服务终端、智能家居、智能共享充电桩等设备，视频监控接入视频专网，其他感知设备采用专网连接，建议采用私有云部署智慧社区民生服务应用，提供居家养老服务、智慧康体服务、智能家居服务、智能充电服务等应用服务。
智慧城管数字化基础设施建设
场景概述
智慧城管综合运用物联网、云计算等新一代信息技术，通过全面透彻感知、宽带泛在互联、智能融合应用，推动城市管理再创新，实现城市管理者、市场、社会多方协同的公共价值塑造和独特价值创造，促进城市管理从生产范式向服务范式转变。通过部署传感设备、视频监控等智能终端设备，整合汇聚市政公用、市容环卫、综合执法等全量数据，为信息采集、核实受理、立案派遣、任务处置、核查结案、考核评价、专项分析的全过程城市管理提供基础设施与数据支持，建立人防与技防相结合的非现场执法能力和综合监管能力，全面提升城市管理和政府公共服务水平。
业务需求及建设内容
场景一 智能管网
面向城市地下管网、窨井井盖等对象，基于规范先行、适度超前、因地制宜、统筹兼顾的建设原则，部署压力变送器、温度传感器、液位传感器、BDS 定位系统、智能阀门、井盖状态监测仪等传感设备，所有感知设备采用专网连接，建议采用政务云部署智能管网应用，提供日常监测、应急抢险、智能井盖等应用服务。
场景二 智慧环卫
面向城市街道、环卫设施、处理厂、环卫车辆、环卫人员等对象，基于环卫管理一体化、精细化发展理念，部署 AI 视频监控、垃圾桶满溢传感器、智能垃圾分类回收设备、气味检测仪、垃圾称重设备、车载 GPS、智能手环等终端，视频监控接入视频专网，其他感知设备采用专网连接，建议采用政务云部署智慧市政应用，提供市容环境监测、环卫设施管理、末端固废处置、环卫作业管理等应用服务。
场景三 智慧工地
面向工地、机械设备、工作人员等对象，基于施工现场现代化管理目标，推进信息技术与建筑工程施工现场管理深度结合，部署塔机运行监测设备、升降机运行监测设备、机械设备司机识别系统、人脸识别感知终端、临边防护网监测系统、AI 视频监控、环境监测系统、自动喷淋系统等设备，视频监控接入视频专网，其他感知设备采用专网连接，建议采用政务云部署智慧市政应用，提供机械设备监管、工地安防、绿色施工等应用服务。
04数字基础设施发展与形势
后疫情时代：“建用结合”模式激发数字基础设施内在价值
新冠疫情给世界经济带来了强烈冲击，但同时也成为数字基础设施建设的催化剂，数字基础设施在远程医疗、网上教育、无接触服务、复工复产等方面表现出色，云数据中心为海量视频云会议、线上授课提供存储和算力服务，视频监控等设备为疫情流调提供数据支持，配送机器人满足最后一公里无接触配送需求，数字基础设施的推广应用有效对冲了新冠疫情的影响。
在后疫情时代，面对高质量发展的要求、复杂世界局势、中美贸易摩擦等外部环境，提升社会现代化治理、产业数字化转型和民生消费升级的数字基础设施水平成为了重中之重，国家、省市出台多个政策促进数字基础设施“建用结合”，从数字化的基建设施、商业平台到应用场景，各个层级密切相连，丰富数字基础设施的应用场景，激发数字基础设施的内在价值。
双碳战略下：节能减排要求带来数字基础设施能效压力
“十四五”开启中国绿色发展新篇章，“绿色化”与“数字化”“智能化”的协同成为了重点发展方向，高速泛在、集成互联、智能绿色、安全可靠的数字基础设施将为“双碳”目标的实现提供重要抓手，夯实“双碳”战略信息化基础，赋能企业和全社会节能减碳，助力经济社会数字化转型升级的能力全面提升。但数字基础设施本身的浪费问题也引起了广泛重视，工业和信息化部原部长李毅中介绍，“全国建设 5600 多个数据中心，每年耗电 1200 亿千瓦时，超过北京市全年用电总量，相当于三峡水电站一年的发电量”，数字基础设施在建设的同时也要做好自身“减排”，这对数字基础设施绿色低碳发展提出了更高的要求。
安全保卫战：风险变化多端重塑数字基础设施防御内功
随着新技术的快速发展，人与人、物与物、人与物之间数字化连接程度越来越高，数字基础设施的安全风险也在随之增大，数据泄露、网络攻击等安全问题受到了越来越多的关注，安全体系的建立开始“摸着石头过河”。近几年，国家相继出台了网络安全法、个人信息隐私保护法等，在法律法规层面加强安全风险防范。围绕防范化解重大安全风险的工作主线，“十四五”时期将持续推进数字基础设施的建设发展和安全管理水平，着力完备基础设施保护和数据安全体系，将安全理念贯穿到数字基础设施规划、建设、运营、维护和使用的各环节，提升数字基础设施在安全风险下的防御能力。
