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从智慧交通、智慧安防、智能电网的应用来看我国智慧城市建设现状

koba菲菲

这是一只神秘的独角兽

2个月前

在IBM发布的《智慧的城市在中国》一书中,对“智慧城市”下了这样的定义:“能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求作出智能的响应,为人类创造更美好的城市生活”。智慧城市的四大特征是全面物联,充分整合,激励创新和协同运作。

从智慧城市的发展进程来看,西方国家走在前列。欧盟在2007年就提出了一整套智慧城市建设目标。荷兰阿姆斯特丹智慧城市建设从2009年开始,成为欧洲第一个“智慧城市”;美国爱荷华州的迪比克市于2010年成为美国第一个“智慧城市”;韩国“济州岛示范园”建设由168家电力、通信、家电等企业共同参与,计划建成电动汽车充电站、示范运营中心和大型风力发电机,并进行智能住宅试验。

至于我国,2013年1月,住建部正式公布了首批国家智慧城市试点名单,启动了国家智慧城市试点工作。同年8月,住建部又公布了中国第二批智慧城市试点名单,确定北京经济技术幵发区等个城市(区、县、镇)为年度国家智慧城市试点。随着中国积极进行智慧城市试点,现阶段已然形成多个智慧城市群,试点项目超过欧州、印度和美国之和。截止至2020年4月初,住建部公布的智慧城市试点数量已经达到290个。

随着物联网、大数据、AI等技术的发展,我国智慧城市建设正从连接互联网的1.0时代,向更高效的数据互联的2.0时代迈进。综合我国智慧城市建设情况来看,北京、上海和深圳三大城市在智慧城市战略、技术、领域和创新能力方面均表现良好,综合实力突出,为我国智慧城市第一梯队。第二梯队为杭州、广州、天津、苏州、宁波、武汉、重庆、贵阳、郑州、成都10个城市。在应用场景方面,智慧城市的建设和发展为新兴技术提供了大量的应用场景,包括智慧政务、智慧交通、智能电网、智慧医疗、智慧物流、智慧安防、智慧教育、智慧企业等数十个场景。根据IDC数据,我国市场上,智慧城市主要应用场景依次为智能电网、固定智能视频监控(智慧安防)以及智慧公交系统(属智慧交通)。下面,本文重点介绍这我国智慧城市在这三个应用场景中的建设情况。

从智慧交通、智慧安防、智能电网的应用来看我国智慧城市建设现状

一、智慧交通

智慧交通是在智能交通(简称:ITS)的基础上,在交通领域中充分运用物联网、云计算、互联网、人工智能、自动控制、移动互联网等技术,使交通系统在区域、城市甚至更大的时空范围具备感知、互联、分析、预测、控制等能力,以充分保障交通安全、提升交通系统运行效率和管理水平。智慧交通不仅能缓解道路拥堵等“城市病”、还能保障交通安全、丰富人们的出行方式。

1、相关政策

2015年以来,中国颁发了一系列交通强国政策,重点引导交通数字化、智能化发展。2016年,交通运输“十三五”发展规划中提出“要求各地开展智慧交通示范工程”;2017年9月,交通运输部印发了《智慧交通让出行更便捷行动方案(2017年——2020年)》,提出四大建设方向:提升城际交通出行智能化水平,加快城市交通出行智能化发展,大力推广城乡和农村客运智能化应用,完善智慧出行发展环境;2018年2月,交通运输部出台《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》;2019年9月,中共中央国务院颁发了《交通强国建设纲要》,提出推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合。

2、我国智慧交通发展现状

近年来,我国智慧交通发展取得了明显的成效,基础设施和装备智能化水平大幅上升,智能交通系统已从探索阶段进入实际开发和应用阶段。

在政府层面,主要通过交通违法行为检测、交通事件监测、交通环境监测,交通信号控制、交通诱导信息发布等手段,来提升交通运输管理能力和服务水平。随着智慧交通系统的铺陈,简单的交通违法违规监测、交通信号控制,逐渐发展为城市交通拥堵提供解决方案。从单点检测,到线检测,再到区域检测,监测范围不断扩大,应用规模也不断增大,特别是国省道干线公路、城市道路、高速公路、大型桥梁、隧道、高风险水域、航段和港口等基础设施的监控覆盖。此外,物联网、大数据、人工智能等一些新技术在智慧交通领域逐渐得到应用。电子警察、卡口、车辆识别系统、信号灯控制、GPS/北斗车载导航系统、智能公共交通系统、停车场管理系统、行驶记录仪、交通收费设备、车载WIFI等产品和系统功能更趋完善、性能逐步提升。通过建设重点路段的路网运行监测、交通指挥中心、交通情报预警分析、交通勤务指挥等系统,为应急指挥处置提供先进手段。

与此同时,在企业层面,众多巨头也在交通运输领域积极布局,新业态、新产品不断涌现。如腾讯在智慧交通领域的探索已覆盖停车场无感支付、共享单车、腾讯乘车码乘公交/地铁等;阿里也推出了支付宝扫码乘车,并宣布升级汽车战略,利用车路协同技术打造全新的“智能高速公路”;华为、百度等也从无人驾驶、车路协同、智慧城市、智慧高速等多个角度抢滩布局智慧交通市场。

当前,智慧交通已成为智慧城市建设的重要突破口。首先,从应用成熟度看,在今天无论卡口、电子警察,视频监控是对图像和视频数据进行语意化和结构化处理最成熟、最完整、应用深度最深的领域。智慧交通可能是现在新兴技术和应用领域里,率先突破数据应用瓶颈的一个技术领域;其次,从技术角度看,包括大数据、云计算的技术架构,最先在智慧交通里落地,智慧交通也必将引领整个智慧城市各个子模块的技术潮流和走势;最后,从使用者与应用者关联的角度看,交通的智能化,最终会影响到每一个人骑车、驾车、公交出行的感受。每位市民都能够有非常好的交通秩序体验,这一点就需要智慧交通的技术方案去支撑实现。

3、发展方向

① 智慧交通海陆空全面发展

智慧交通利用物联网、车联网等新技术,提高道路效用率和通畅化,通过采集大数据流形成人、车、城市的统一。未来智慧交通将形成“道路-轨道-无人驾驶-航空”覆盖海陆空全面发展格局,随着未来人工智能技术的日趋成熟,城市道路或将不是主要交通载体,将会延伸至海上和航空。

② 综合交通智能化协同与服务

近年来中国各种运输方式都得到快速发展,但多种运输方式间的信息交互服务滞后,制约综合交通协同与高效服务。艾媒咨询分析师认为,结合综合交通的发展和便捷出行的要求,未来信息共享和智能化服务技术将得到充分发展和应用,大力推进智慧交通建设。

③ 交通运输系统安全运行智能化保障

交通安全是中国交通领域长期面临的严峻问题,涉及交通系统的多个要素,必须全面综合改善交通安全水平,运输系统安全运行的智能化保障将是未来智能交通发展的重要方向,重点在于运用现代信息技术来分析事故成因、演化规律、管控策略以及设计主动安全技术和管理方法,从人-车-路协调的角度实现交通安全运行防控一体化。

④ 合作式智能交通和自动驾驶将成为智能交通的重点

合作式智能交通将无线通信、传感器和智能计算等前沿技术综合应用于车辆和道路基础设施,通过车与车、车与路信息交互和共享,首先实现车辆运行的安全保障,其次实现绿色驾驶和交通信息服务,是集安全辅助驾驶、路径优化、低碳高效等多目标统一的新服务,将成为智慧交通行业的发展方向之一。

⑤ 智能交通的特殊要求推动信息技术发展

智能交通高速移动的交通工具间、交通工具与基础设施间的可靠数据交互和流数据计算的要求,对宽带移动通信技术和计算技术的进步起到了强大的推动作用,如超高速无线局域网和5G移动通信中低延时为一个重要指标,对交通安全应用技术提出新要求,推动智慧交通领域信息技术的发展。

⑥ 智能交通产业生态圈跨界融合

新技术的发展和应用,为出行者提供更加精细、准确、完善和智能的服务,将是智能交通系统面向公众服务的重要方向。这些服务的提供加速交通产业生态圈的跨界融合,未来汽车制造业、汽车服务业、交通运营服务、互联网、信息服务、智能交通等行业的融合发展是大势所趋。

从智慧交通、智慧安防、智能电网的应用来看我国智慧城市建设现状

二、智慧安防

1、我国智慧安防发展现状

2016 年,伴随阿尔法狗打败围棋世界冠军,AI 再次受到广泛关注。与前两次AI 爆发不同的是,由于这几年云计算、大数据等技术的相继成熟和深入应用,促使 AI 具备了落地的条件,随后深入到各行各业。除了众所周知的消费领域之外,安防领域也是深度应用的行业之一。自此,AI 开始在城市治理方面崭露头角,大到城市安全,小到社区管理,发挥的作用、体现的价值越来越重要。因此,2016年称得上是安防领域的一个分水岭。在此之前,安防硬件设备的销售和使用占据主导地位,看重的是数据的获取,各种超清摄像机、超大容量存储设备应接不暇。

当前端建设逐渐普及后,安防领域更看重“用”,精准采集数据之后,更要挖掘海量数据的深层价值,于是平台化、智能化成了最显著的特征。过去,安防强调的是事后查证,“存”下来即可;现在,安防领域则希望实现事前预防、事中干预,这对数据分析能力提出了非常高的要求。用户需求的变化导致技术变迁,并进一步推动安防产业发展。比如,在技术层面,单纯停留在硬件层面的创新开始减少,软件层面的创新大幅提升,大数据处理、分析能力,人脸识别技术等开始大范围普及和应用,涌现出越来越多的新型基于算法的新兴独角兽企业。这种转变对传统安防企业带来挑战。

在云计算、大数据、芯片、算法等基础能力技术的助推下,“AI+安防”的概念开始浮出水面,应用已经落地。基于GPU运算的方案、人脸识别、大数据应用等已经成为业内的共识。可以说,安防监控行业正在经历一次重大转型。各种新技术的大规模植入,加速驱动着智能监控技术升级,向更高层级进化。与此同时,行业用户对视频监控也提出更多需求,多样化的应用场景催生出不同的用户需求。

以公共安全领域为例,中国平安城市建设在经历了基础设施建设阶段,到现在的“雪亮工程”是安防行业继平安城市后又一历史性机遇,“雪亮工程”已出现加速向上拐点,取代“平安城市”成为安防市场主要驱动力。“雪亮工程”在采招网上公开的中标项目总额在2017年由第一季度的3亿增长到了第四季度的43亿,四季度同比增速达到220%。2016年全年公开中标项目总额仅为2亿,2017年达到66亿,是2016年的33倍。为了实现力争到2020年实现公共安全视频监控建设联网应用“全域覆盖、全网共享、全时可用、全程可控”的目标,接下来无论是发达地区,还是边远地区或者欠发达地区,都有望在未来两年内大力建设平安城市、雪亮工程等视频监控项目。

可以看到通过雪亮工程的建设,切实的增强了预计预防、打击犯罪、整体防控、基础防控和破解社会管理难题的能力,目前已进入以数据分析为核心的情报驱动的信息化建设阶段。在这个阶段,数据是重中之重,而对于公共安全领域的使用者和管理者来说,如何更高效地收集和分析数据是一个重点。所以,从应用层面来看,大数据、视频云和智能分析的有机结合与多维应用已经是当前公共安全项目建设的热点。

2、发展方向

随着物联网、大数据、人工智能、VR/AR等新一代信息技术以及无人机、机器人等不断被引入到安防行业中,安防产品和系统将变得更加全面立体化、网络化、智能化,安防创新应用不断涌现,全球安防行业进入智慧安防的发展新阶段。

安防产品智能化使得安防从过去简单的安全防护系统向城市综合化管理体系转变,涵盖街道社区、道路监控、楼宇建筑、机动车辆等众多领域。智能化监控系统通过信息技术手段建立全方位防护,在注重安全防范的同时,兼顾城市管理系统、交通管理系统、应急指挥系统、智能城管等众多管理体系,给人们的安全生活带来便利。

当前,智慧安防的发展重点已从前端的摄像头等硬件设备向后端的物联网云平台转移,安防云平台将成为安防企业未来竞争的核心。企业通过构建安防云平台,能够实现各类安防产品的互联互通,并通过数据资源整合与云端智能分析,为用户提供一体化的解决方案。

从智慧交通、智慧安防、智能电网的应用来看我国智慧城市建设现状

三、智能电网

智能电网是将信息技术、通信技术、计算机技术和原有的输、配电基础设施高度集中而形成的新型电网。它通过建立一个数字化信息网络系统将能源资源从开发到终端用户的各种电气设备和其他耗能设备结合起来,通过智能化控制实现供能的精确化、对应化、互助化和互补化,全面提高能源利用效率和能源供应安全水平,将污染和温室气体排放降低到环境可以接受的程度,使用户成本和投资效益达到一种合理的状态。智能电网的最终目标是建设成为覆盖电力系统整个生产过程,包括发电、输电、变电、配电、用电及调度等多个环节的全景实时系统。而支撑智能电网安全、自愈、绿色、坚强及可靠运行的基础是电网全景实时数据采集、传输和存储,以及累积的海量多源数据快速分析。

1、相关政策

自2003年起,我国电网的规模不断提升,线路复杂度也不断增加,给我国电网带来了巨大挑战,倒逼电网升级,提高电网的信息化、自动化、智能化成为了首要任务。2009年,为了进行电网升级,同时也是刺激经济计划中的一部分,国家出台了《中国智能电网计划》,我国智能电网拉开了序幕。此外,在2010 年和2011 年政府工作报告中都提出了“加强智能电网建设”,并将智能电网建设纳入国家国民经济和社会发展“十二五”规划纲要中。这表明,智能电网已作为国家战略予以推进实施。

智能电网研究和标准化工作也得到了国家科技部、国家能源局和国际标准委员会的大力支持。2012 年5 月,国家科技部发布《智能电网重大科技产业化工程“十二五”专项规划》,明确提出了“十二五”期间智能电网科技发展思路与原则,确立了总体发展目标,部署了九项重点任务。该规划是智能电网正式纳入国家“十二五”规划纲要以来,国家部委层面发布的首个关于智能电网的相关规划,对明确智能电网发展思路具有重要价值及指导意义。2013 年3 月11 日,科技部和发改委印发《“十二五”国家重大创新基地建设规划》,将智能电网与特高压入围国家重大创新基地建设。

2、我国智能电网发展现状

国家电网公司是我国智能电网的主要推动者和建设者,也是其服务区域智能电网建设的投资者。2009 年以来,国家电网公司全面启动了坚强智能电网研究和实践工作,结合各地区电网特点,开展智能电网试点项目建设,目前取得了 8 个方面的重要成果:

①先后建成 3 个世界上电压最高、容量最大的特高压交、直流工程,已累计送电超过800 亿kW·h。

②取得多项大规模新能源发电并网关键技的研究成果,支撑了新能源的开发、消纳和行业发展。经营区域内并网风电装机已超过 6 000 万kW。

③一批智能输电技术得到广泛应用,实现了输电业务的精益化管理和电网安全运行决策。已在15 个省完成了输变电设备状态监测系统部署。

④开展了两代智能变电站的持续实践。在两批共 74座试点工程的基础上进一步升级原有智能变电站技术方案,大幅优化主接线及平面布局,构建一体化业务系统并深化高级应用功能。已新建并投运智能变电站500 多座,研制成功多项关键设备并得到规模应用;6 个110 和220 kV 电压等级新一代智能变电站示范工程技术方案已得到实践验证,预计2013 年底投运。

⑤配电自动化加速推广应用,在配电网自愈控制等方面取得进展,在 64 个城市核心区建设配电自动化系统,提升了配电网的智能化运行水平。

⑥累计实现 1.55 亿户用电信息采集,构建了大规模的AMI系统,支撑了智能用电服务的提升。

⑦电动汽车充换电服务网络建设全面推进,在26个省区建成投运了电动汽车充换电站360 座、充电桩15333个,带动了电动汽车相关产业的快速发展。

⑧智能电网调度技术支持系统全面推广应用,建成投运了 31 个省级以上的智能电网调度技术支持系统,提升了大电网安全运行水平。

3、发展趋势

智能电网被看作是一个不断演变的生态系统,新技术的发展,政策、市场机制的调整及标准的形成都将对智能电网的发展产生较大的影响。

1)智能电网的概念正在得到不断的扩展。在智能电网基础上,智能能源系统、智能社区、智能城市等新概念被提出,将能源系统从电力扩展到水、油、气,将智能化从能源系统扩展到医疗、交通、安防等方面。此外,美国GE公司提出的工业互联网,将智能化的机器、人脑和网络联系在一起,也与智能电网也有着密切的联系。目前,这些新概念的研究还是刚刚开始。

2)信息通信技术和新能源技术的发展及其融合对智能电网的发展有着最重要的影响。当前,物联网技术、云计算和大数据技术在智能电网的应用,已受到了全球范围的广泛重视。物联网、云计算的研究已有一定的基础,大数据的理论尚不完善,学术流派正在形成,大数据在智能电网中的应用价值被看好,但深入系统的研究尚未开展。

3)储能技术的突破对电动汽车的发展有着重要的影响,而储能技术和电动汽车的大规模应用又将对智能电网的形态产生很大的影响。2009 年以来,中国、欧美、日本都加大了储能技术的研究力度,特别是对低成本、大容量、长寿命、高效率的电池的研究。

4)欧美国家近期的工作重点在于通过智能化技术的应用,在尽量减缓投资的情况下,应对新能源并网带来的挑战。对于中远期(2030—2050)的电网发展的研究工作也已启动,欧盟提出了超级电网的设想,启动了欧洲与北非能源数据映射体系的建设工作,为与北非相连形成超级电网展开前期研究。美国风能协会 2008 年提出通过直流“背靠背”将全美交流765 kV 电网互联,形成超级电网;美国德州提出采用多端直流技术及高温超导输电实现东西部电网互联。中国国家电网提出了采用特高压输电技术形成洲际联网的设想,并进行了初步的技术经济分析。为实现未来超级电网、洲际联网的发展目标,特高压输电技术、超导输电技术或其他新的输电技术或将得到大规模的发展和应用,电网的规模和形态也将发生重大的改变。

以上是我国智慧城市三大重要应用领域的发展现状及趋势。展望未来,在智慧城市建设的高级阶段,除了这三大应用领域,包括智慧教育、智慧生活、智慧社区、智慧经济等各大应用场景都将交织联动起来,共同推动社会进行颠覆式创新,促进社会经济发展,居民生活品质将进一步提高,城市生态圈建设将持续发展。

编辑:文婧

校对:林亦霖

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