通过对我国智慧城市政策的解读与分析,研究国内试点城市实施案例,对智能化系统现在的状况进行梳理,从城市和建筑的需求角度入手,研究建筑智慧系统的基本框架。
2010年以来,“智慧城市”作为城市建设发展的热点话题和重点领域,受到国家、地方政府和建筑设计企业、开发企业和公众的普遍关注。建筑规划设计单位作为引领城市建设实施方向的先导者,必须对党和国家提出的“智慧城市的全面实施和建设”新方向做出积极做出响应,从了解建立相应的技术体系、研究技术内容,到通过合理的咨询设计,将智慧城市理念落实和推广。
2010年11月,“2010中国智慧城市论坛大会”在武汉的召开是中国智慧城市发展史上的标志性事件。本次论坛通过解读《国务院关于加快培育和发展战略性新兴起的产业的决定》文件要求,提出“发展更科学,管理更高效,社会更和谐,生活更美好”的智慧城市发展愿景。2012~2014年在住建部《住房城乡建设部办公厅关于做好国家智慧城市试点工作的通知》、《国家智慧城市试点暂行管理办法》、《国家智慧城市(区、镇)试点指标体系(试行)》的推动和引领下,先后有600多个城市和区域共计3批被确定为国家智慧城市试点。在2014年8月八部委联合发布了《关于促进我国智慧城市健康发展的指导意见》,在总结以往智慧城市建设的基础上,进一步明确了智慧城市发展的指导思想及根本原则。进入到2015年以来,首先在“十三五”规划中明白准确地提出“以基础设施智能化、公共服务便利化、社会治理精细化为重点,充分运用现代信息技术和大数据,建设一批新型示范性智慧城市”。2016年11月,国家发改委、中央网信办、国标委联合发布《关于组织并且开展新型智慧城市评价工作的通知》,要求依据相关评价指标开展新型智慧城市评价工作。
1)以物联网、通信互联网、移动互联网为代表的通信技术应用是智慧城市的建设基础,网络的全覆盖、快响应、高保证已成为决定智慧城市建设成功与否的关键因素。
2)以大数据、云计算为代表的新一代计算机技术应用成为智慧城市建设的必然选择,城市中产生的各种数据呈现出多维度、大数量、长时间的特性,需要利用有超强运算能力的计算机技术进行处理。
3)传感器、摄像机、GPS、控制器、驱动器等现场设备的升级换代让智慧城市的感知和解决能力得到了延伸,现场设备在智慧城市中扮演着类似人类感知器官的角色,随着其在稳定、精度、小型化等方面的革新,现场设备将在智慧城市中大量应用。
4)以工业以太网、TCP/IP协议为统一网络通讯标准确保所有数据在同一个网络上进行传输,对所有公共设施、末端采集设备等进行统一通讯接口协议是实现智慧城市相互连通、多网融合的必要基础。
5)以城市需求的功能模块为导向,组成平台式服务方式,在智慧城市的运行中得到一定效果发挥,PAAS的服务方式类似城市中的“一站式办公大厅”,城市中各个部门均在一个平台下运行,提高城市效率。
6)以实施层级为基础的智慧城市整体架构可分为感知、通信接入、数据服务、业务应用、展现共5个层级。智慧城市建立在基础设施的标准规范、信息安全体系与平台环境及机房运维系统的基础上,其自身系统以感知层为基础,通过繁杂的通讯接入层汇总至数据服务层,感知层允许包括RFID物联方式在内的多种数据采集或接收方式,数据服务层将多种格式的信息转换编码,完成信息的汇总和分析处理,大数据、云计算技术主要使用在在数据服务层。业务的应用和展现对于设计师而言,能够理解为“功能”。这些“功能”指向的并不是设计院擅长开展的业务,通讯需求也往往最简单,但必须要格外注意的是功能与用户最为接近,反而会是用户最为关心的内容,故在咨询中不能忽略对“功能”需求的描述。业务应用层和展现层作为软基础设施,日益成为人类依赖的事物。智慧城市体系架构和实施层级见图1。
北京未来科技城以智慧城管建设为契机,通过引入物联网、云计算及移动互联网等技术,实现对园区内各类能源、园区工程及市政建设、绿色宜居环境保障的全面监控和管理,让园区内物业管理、紧急事件处置、公共资源配置得到优化,通过智慧城管的建设,未来科技城的居民们会享受更多实惠。
上海浦东新区以“光网+无线”作为城市的网络体系,开展包括服务医疗、社区生活、生态养老等各类专项智慧项目建设,在全区内实行统一的社区卡、自助式快递箱、智能停车场等具体措施。从社区生态、市政设施、日常服务、文化娱乐、公众安全等方面入手改善社区管理与服务水平。
广州市番禺区以区内户籍人口和流动人口基本公共服务难的问题为导向,实施智慧民生服务,通过接入派出所、城管、民政局等政府部门的人口数据,建立全区所有人口的基础信息档案。在数字大城管系统的帮助下,在全区内整合城市管理需要的指挥、监控、会议、对讲、投诉等功能,辅以城市地理信息系统,在空间和时间上对城市进行精准管理,明显压缩问题处置时限。
我国建筑智能化系统经过30多年来的发展已成为智慧城市、现代社区、建筑建设的重要一环,并为其使用、经营及管理起到了重要作用。
目前我国普遍认同GB 50314-2015《智能建筑规划设计标准》中的定义,即智能建筑是以建筑物为平台,基于对各类智能化信息的综合应用,集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体,具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力,形成以人、建筑、环境互为协调的整合体,为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的建筑。
建筑智能化系统最重要的包含通信网络自动化、信息网络自动化、安全防范自动化、火灾自动报警及消防联动自动化及建筑设备监控自动化及智能化系统集成等。
1)社区和建筑的通信及网络系统包括通信接入、综合布线、信息网络、无线覆盖等设施、设备的建设,属于智慧城市通讯层基础设施范畴,需要与智慧城市的通讯层进行对接。
2)建筑中火灾自动报警系统、安全防范系统、建筑设备监控系统作为智慧社区、智慧安全防控、智慧交通的感知层基础设施,为这些智慧应用提供数据支撑,智能化系统要保证有效数据传输。
3)信息网络自动化系统则为社会管理、政府服务、政务管理、服务应用、健康保障体系提供了一个可实施的智慧平台基础,但现有设计并未提出利用现有条件建设统一平台的概念。
4)每一项智慧系统的功能需求都是现有几项智能化系统的集合,需要大量的配合协调工作,同时由于没统一协议和数据的概念支撑,易引起各个智能化系统间没有实际的联系。
5)智慧城市中的应用、服务和建筑智能化管理体系不相符,有必要进行信息分类处理。
智慧城市中建筑智慧系统着重体现为:建筑给城市提供信息,城市为建筑提供服务;建筑的智慧系统模块设计应建立在功能需要基础上;与智慧城市分层的架构体系也可以对应到建筑的智慧系统中;智慧城市是可生长的,建筑智慧系统模块设计要为其可生长预留必要基础。
基于以上分析,建筑智慧系统模块设计首先要依据城市和建筑特点确立建设目标,这需要兼顾3个方面:1)面向问题,结合城市和建筑特点,以产业、发展环境、公共服务等建筑发展中迫切地需要解决的重点、难点问题为突破口,应用新一代信息技术,以大平台、大数据、大系统的方式来进行管理和服务;2)面向对象,落实以人为本,从建筑普通用户、企业用户和公众用户实际的需求出发,切实考虑到用户体验;3)面向未来,从城市未来发展的策略角度定位,从建筑产业体系、资源环境、运行管理等方面考虑智慧化建设的价值和作用。园区建筑智慧系统的建设目标如图2所示。
在建设目标的指引下明确建筑智慧系统的基本框架。基本框架应参考住建部、工信部的研究成果(如国家智慧城市(区、镇)试点指标体系(试行)),充分了解各地方政府制定的指导规范(如上海市发布的智慧园区的建设指南和北京出台的智慧景区的建设标准),并且在构建基本框架时应遵循以下原则。
1)服从性原则:各指标需服从城市和建筑特点的建设目标,指标的选择与确定需以便于“实现建设目标”为根本出发点。
2)逻辑性原则:所有指标之间有数据共享、互相补充的逻辑关系,不但要反映智慧系统的内在联系,还要体现各子系统功能的主要特征和状态。
3)通用性原则:指标体系应具有一定的通用性,用常用技术准确反映出特定系统的综合特征。
4)可实施、能建设原则:在总体范围内,指标的选择必须要格外注意一致性,指标体系是为建筑规划、设计、建设和管理服务的,各指标尽量简单明了、可操作性强、信息收集方便。
通过提炼城市和建筑的特点,明确建筑功能需求和建设目标,指导建筑智慧系统的指标体系建立,用以指导建筑智慧系统模块设计和实施,满足城市和建筑的对接需求,顺应建筑运行智慧化、社会服务大众化,数据信息共享化的智慧城市发展的潮流。