智慧城市的功能與價值

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系統，城市中的市民、交通、能源、商業、通信、水資源構成了一個個子系統，這些子系統形成一個普遍聯系、相互促進、彼此影響的整體。在過去的城市發展過程中，由于科技力量的不足，這些子系統之間的關系無法為城市發展提供整合的信息支持。而在未來，借助新一代的物聯網、云計算、決策分析優化等信息技術，通過感知化、物聯化、智能化的方式，可以將城市中的物理基礎設施、信息基礎設施、社會基礎設施和商業基礎設施連接起來，成為新一代的智慧化基礎設施，使城市中各領域、各子系統之間的關系顯現出來，就好像給城市裝上網絡神經系統，使之成為可以指揮決策、實時反應、協調運作的“系統之系統”。智慧的城市意味著在城市不同部門和系統之間實現信息共享和協同作業，更合理的利用資源、做出最好的城市發展和管理決策、及時預測和應對突發事件和災害。如圖1所示。

1.1 基礎業務

基礎業務是智慧城市的基礎功能和應用，完成城市信息的實時獲取，實施即時的城市管理。通過城市網格化管理，實現城市管理信息化、標準化、精細化和動態化，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）數字城管。將城區劃分一定面積為單位的網絡狀單元，應用物聯網技術對違反市容規定的行為等進行實時監控和精確管理，明確管理責任人，實現分層、分級、全區域管理。

（2）平安城市。公安系統各級監控系統聯網，整合安防監控系統、城市報警系統、電子警察系統等，構建城市安全的基礎平臺，為偵查犯罪與糾查違規行為提供及時充分的信息和分析支持。

1.2 行政業務

智慧城市的行政業務系統指構建綜合電子政務平臺、整合公共服務。將一系列行政事務進行整合和管理優化，主要系統功能有：

（1）并聯審批。實現市（區）級社區橫向聯系，政府建立跨各職能部門的數據標準及交換體系。實現各類行政業務的共享。通過信息透明公開，加強社會監管，實現“陽光式”權力運行。

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

這兩個業務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

智慧服務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、出租車系統、城市捷運系統（MRT）、城市輕軌系統（LRT）、城市高速路監控信息系統（EMAS）、車速信息系統（TrafficScan）、電子收費系統（ERP）、道路信息管理系統（RIMS）、優化交通信號系統（GLIDE）、電子通信系統和車內導航系統信息，提供綜合的實時信息服務，并對交通流量進行預測和智能判斷。如果遇到突發事件可以優化應急方案，調動救援資源。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、全市聯網的停車管理系統，不僅能夠充分使用城市交通基礎設施，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）智慧城市醫療

智慧城市醫療關懷市民健康，通過建立“語義化個人健康電子病歷”，使醫療機構間信息對接，醫療資源得以整合，解決社區醫院、?？漆t院和大醫院之間分工協作的問題。使得“小病進社區、大病進醫院、康復回社區”成為現實，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 智慧醫療

（3）智慧家庭

融合家庭控制網絡和多媒體信息網絡于一體的家庭信息化平臺，是在家庭范圍內實現信息設備、通信設備、娛樂設備、家用數字家庭電器、自動化設備、照明設備、保安（監控）裝置及水電氣熱表設備、家庭求助報警等設備互連和管理，以及數據和多媒體信息共享的系統。智慧家庭提高了家庭生活、學習、工作、娛樂的品質，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。交互式網絡電視（IPTV）、電腦娛樂中心、網絡家電以及智能家居等，都是智慧家庭的體現。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，引起國人的高度關注，如圖5所示。智慧食品系統包括三個子系統：

①追蹤系統。通過物聯網技術對農、林、畜、牧、漁的食品原料生產、原料加工、物流運輸環節和銷售環節，再到餐桌上整個閉合圈全程監控，明確供應鏈上各個企業責任，控制風險。

②生產評估系統。原料企業、加工和深加工企業可以通過數學模型，把食品質量和工藝聯系起來，分析工藝的風險程度，確保符合國家標準。

③食品行業應急機制。包括食品安全的早期預警和突發問題應急管理。當出現突發食品安全事故時，可以追蹤事發點、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安全和流通安全，對于諸如生豬產業的“放心肉工程”建設、“地溝油”控制以及乳制品突發事件的處置都會有很大幫助。

圖5 基于物聯網的豬肉安全溯源

（5）智慧水務管理

水資源越來越成為我國各城市發展的瓶頸，智慧水務系統試圖實現水資源的優化利用，包括：

①實施日常監管工作，實時掌握水環境。對流域的整體分布、自然降水、水流、地下水、水質、人工蓄水、生活用水、工業農業用水和污水排放進行實時感知監控。

②分析數據快速響應，提高水資源使用效率。一方面，通過分析海量監測數據，合理規劃水務部門、自來水公司、污水處理廠、市政建設部門流域取水和農田灌溉布局，科學決策調水、取水、污水排放、水再生、地下回灌等；另一方面，及時預知管網故障、水質、輸水情況和水壓等管網健康狀況，進行維護、檢修和建設。

③加強水污染和突發事件響應，一方面事前發出預警，另一方面污染事件發生后根據污染物、污染源和污染情況的監測數據分析，估計災害波及程度和制定快速應對方案。

（6）智慧的城市規劃

城市規劃是對城市未來發展的預測和指導，對于今天城市化快速發展、城市面貌日新月異的中國來說，往往會陷入“規劃趕不上變化”的困境。智慧城市規劃的關鍵點在于，結合城市發展的經濟、地理、人口、交通的歷史和現狀信息，對未來趨勢進行科學預測，智慧布局交通道路、物流樞紐、中央商務區、工業園區、衛星城、警務、商業網點、醫院、銀行、公交站點、學校、娛樂設施、文體設施、博物館、公園等城市規劃項目，達到綠色、環保、以人為本的要求。智慧城市規劃根據區域的社會與經濟發展目標，提出城市功能的優化解決方案，比如老工業區的外遷和升級改造、老商業區和居住區的升級和功能再定位、城中村改造等。如圖6所示。

圖6 智慧的城市規劃

智慧服務還包括工業園區和城市一體化平臺、綠色供應鏈、智慧城市電力供應和社保決策系統等。隨著城市運行中問題的不斷涌現，智慧城市的智慧服務內容也將不斷豐富。

1.4 智慧運行管理

（1）日常運行管理

智慧城市系統的綜合運行，需要智慧城市的綜合指揮指令中心來指揮協調，包括：

①促使智慧城市的運行和短、中、長期綜合規劃銜接，達到各時期目標。

②綜合指揮中心，作為智慧城市的“總中心”，指揮協調各智慧服務系統的“分中心”，形成智慧城市系統的宏觀運行。

③負責智慧城市系統日常維護和升級工作。如數據的儲存、維護，軟硬件設施的運轉維護以及系統升級等。

（2）城市應急系統

在城市面臨突發事件時，城市應急系統啟動。突發事件是指自然災害（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、突發不明傳染?。┮约叭后w性突發犯罪事件等。近年來我國開始逐步建立國家應急體系，中央和省市都設有應急辦公室，以作為突發事件下的組織保證。

智慧應急系統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，利用物聯網、互聯網和計算機系統來準確地分析災情進展，分析救災物資需求數量和投放地點，察看應急物資儲備和補給供應情況。以消防、交管、醫療等多部門協作，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”建設是促進新一代信息技術成長的一個重要發展契機，將會帶動一大批具有廣闊市場前景、資源消耗低、產業帶動大、就業機會多、綜合效益好的產業發展。把這一主題列為培育和發展國家戰略性新興產業的研究范疇，將會使國家和民眾都受益，堪稱“一把鑰匙開多把鎖”。對于宏觀經濟而言，將促進產業鏈升級和提高獲利能力，催生出智慧社區、智慧家庭、智慧交通、智慧物流、智慧醫療、智慧銀行、智慧電網、智慧政府、智慧學校、智慧農業、智慧環保、智慧建筑和跨行業智慧等對國民經濟和社會發展具有直接拉動作用的、可持續發展的新興產業。在后金融危機時代，對于擴大內需、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、引導城市發展提供先進的手段，并客觀上成為衡量城市科學發展水平的一把尺子。

2.1 智慧城市可以促進城市化模式的轉變

城市化已經成為推動我國經濟增長的重要引擎，城市化發展迅猛。但當前城市化模式是以巨額基礎設施投入、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達到飽和，難以持續。以北京為例，2009年底常住人口近2000萬，98%的能源需外地調入，交通、環保問題突出。依靠老模式，進一步擴寬道路、加大基礎設施投入，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，如對水資源整體規劃利用不當、管線跑冒滴漏、利用不科學等。

2008年我國城鎮人口為6.07億，鄉村人口為7.21億，據一般估算，未來十幾年中，城鎮人口每年增加3000萬，將有3～4億人涌入城市，出現約8個人口超千萬的超級城市。與此同時，二三線城市發展迅速，“城市群”逐步崛起。我國城市化模式迫切需要轉向“提高資源利用效率和優化生存環境”為導向的“集約型”和“內涵式”模式。智慧城市系統，從整體規劃、系統綜合運行到具體智慧服務，必須以整合、節約資源和創造宜居生活為宗旨，將成為我國城市化模式轉型的重要平臺。

2.2 智慧城市可以全面提高城市發展中政府提供公共服務的能力

高速城市化中，公共服務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從傳統的“電子政府”過渡到“整合的政府”、“無處不在的服務性政府”，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。智慧城市的基礎業務能實現低成本并及時準確對城市管理和公共安全做出響應；行政業務整合了各部門的行政資源，提高行政資源使用效率。

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

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

2.3 智慧城市有助于城市治理模式的變革

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

（1）公共權力透明化。物聯化和全面的互通互聯，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務為代表，公共權力的決策和使用更加透明化，城市治理結構變得扁平。這都有助于實現新公共管理所要求的，諸如加強政府部門內部競爭，應用企業化的管理以及對公共管理進行監督和績效考核等改革措施。

（2）城市管理出現“自治”特征。和傳統的政府發號施令，市民、企業和組織服從這樣的“他治”模式相比，智慧城市使得城市管理出現“自治”特征。在智慧交通中，出行者根據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“自己管理自己”。自治模式體現了新公共管理所追求的，政府從“劃槳”變成“掌舵”，公共服務的提供模式轉變為政府主持、公民自治。

（3）實現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”的轉型。智慧城市的管理者和被管理者的良性互動關系，使得市政當局從發號施令的官僚機構，轉型成為以人為本的，尊重“顧客”滿意度的服務者。

2.4 智慧城市可以促進城市經濟的發展

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

（1）智慧城市建設成為新的經濟增長點。傳感網、物聯網、互聯網更新、超級電子計算機以及數據處理、計算技術的研發、制造和應用，這些高科技資本密集產業會成為新的經濟增長點和產業升級的引擎，極大地帶動了相關產業。

（2）提升城市經濟發展的質量。智慧城市使得城市系統升級換代，基于城市系統的財富創造活動也隨之升級，促進整個城市經濟向知識經濟和創新經濟轉型，提升經濟發展質量，達到高效、低耗、可持續發展的目標。

（3）激活民間投資、促進就業。首先，民間投資將得到大量政府采購訂單、服務外包等業務機會，促進民間投資產業結構不斷升級；其次，公共服務水平的提升、智慧基礎設施和智慧服務，都為民間投資提供了良好的經營環境；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系，民營資本的創業和發展環境不斷優化。在當前流動性過剩和就業形勢緊張的背景下，激活民間投資和開啟就業新領域，具有重要意義。

圖7 智慧城市各功能的內在關聯

3 結束語

現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的廣泛應用，更是社會深層次的改革與進步。