智慧城市典型场景数字基础设施建设白皮书

目录 前言1 一、理念篇2 （一）智慧城市发展洞察2 （二）智慧城市发展需求2 1把握城市脉动，城市基础感知系统有待挖掘2 2加强分析诊断，城市智能决策系统有待开发3 3驱动高效运行，城市自动控制系统有待升级3 （三）数字基础设施的定位与内涵4 1创新融合：数字基础设施重构传统基础设施4 2泛在联接：数字基础设施构筑万物互联网络4 3高效智能：数字基础设施创建智慧城市大脑4 （四）数字基础设施发展背景与形势5 1后疫情时代：“建用结合”模式激发数字基础设施内在价值5 2双碳战略下：节能减排要求带来数字基础设施能效压力5 3安全保卫战：风险变化多端重塑数字基础设施防御内功5 二、方法篇7 （一）智慧城市数字化基础设施图景概览7 （二）智慧城市数字化基础设施建设架构9 （三）智慧城市数字化基础设施评估模型11 三、实践篇13 （一）智慧交通数字化基础设施建设13 1场景概述13 2业务需求及建设内容13 3最佳实践——杭州智慧交通系统21 （二）智慧社区数字化基础设施建设22 1概述22 2业务需求及建设内容23 3最佳实践——杭州杨柳郡园智慧社区31 （三）智慧景区数字化基础设施建设32 1概述32 2业务需求及建设内容33 3最佳实践——乌镇智慧景区39 （四）智慧环保数字化基础设施建设40 1概述40 2业务需求及建设内容41 3最佳实践——丽水“家乡之绿，天眼守望”48 （五）智慧城管数字化基础设施建设49 1概述49 2业务需求及建设内容50 3最佳实践——湖州智慧城管56 （六）智慧水利数字化基础设施建设56 1概述56 2业务需求及建设内容57 3最佳实践——广东省水利视频监控综合应用66 四、展望篇68 （一）面向系统性发展，推进软硬基础的协同建设68 （二）面向高质量发展，加快关键技术的自主创新68 （三）面向高效能发展，推动能源结构的绿色转型68 （四）面向高可靠发展，加速安全体系的建设提升69 前言 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，而是科学利用新技术、新设施，创新管理和应用模式，切实解决城市发展面临的挑战与问题。 新一代信息技术正在改造城市基础设施、创新民生服务、促进经济增长、优化城市治理，帮助城市以更聪明的方式思考、行动、合作。“一卡通”“一码通”推动了便捷的出行服务，自适应信号灯让城市交通网络更加畅通，24h视频监控保障城市背街小巷干净整洁，持续的空气和水质监测为环境治理的政策调控提供支持。现代化城市正在数字基础设施的助力下，逐步改进和完善，居民的生活质量也在数字技术的支持下得到保障与提升。 城市的智慧化建设不是一蹴而就的，数字基础设施的部署需要充分协调技术演进和资金投入。数字基础设施部署也不是依靠一两项设施的建设完成的，需要形成从点到面的部署，需要依赖多种设施、设备、平台的共同协作，才能真正支撑智慧化应用的建设落地。 为了充分发挥数字基础设施的效能，持续提升城市发展各个维度的能力水平，需要结合城市发展实际痛点，梳理具体业务场景的发展需求，针对性开展数字基础设施的规划建设。本白皮书从理念、方法、实践、展望四个方面，分析总结数字基础设施的发展定位与形势，明确其主要建设内容，结合智慧城市的具体场景，为数字基础设施的持续建设提升提供实践路径，并对数字基础设施的发展做出趋势研判，为智慧城市数字基础设施建设提供经验借鉴。 一、理念篇 （一）智慧城市发展洞察 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超过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。 中国智慧城市建设历经三个发展阶段：从智慧城市概念导入的分散建设阶段，到智慧城市试点探索的规范发展阶段，再到2016年正式进入以人为本、成效导向、统筹集约、协同创新的新型智慧城市发展阶段。具体来看，在分散建设阶段，住建部于2012年出台的《国家智慧城市试点暂行管理办法》标志着中国智慧城市建设起步，以行业应用为驱动，各领域分别开展数字化改造工作，建设分散、缺乏统一规划；在规范发展阶段，随着新兴技术的迅猛发展，八部委在2014年颁布《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》，智慧城市统筹建设和运营的意识逐步崛起；在新型智慧城市发展阶段，国家在2016年颁布第一份智慧城市标准文件——《新型智慧城市评价指标》，明确指出，智慧城市建设应更加重视顶层设计与数据的融合，同时强调5G、大数据、人工智能等技术的综合应用，发展重点在于进一步强化城市智能设施统筹布局和共性平台建设，破除数据孤岛，加强城乡统筹，形成智慧城市一体化运行格局。 （二）智慧城市发展需求 1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。 2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。 3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。 （三）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。 1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。 2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。 3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。 （四）数字基础设施发展背景与形势 1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。 2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。 3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