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武汉智慧城市概念设计

综合国内外的研究成果，我们认为，智慧城市的基本内涵是：以 推进实体基础设施和信息基础设施相融合、构建城市智能基础设施为 基础，以物联网、云计算等新一代信息通信技术在城市经济社会发展 各领域的充分运用为主线，以最大限度地开发、整合和利用各类城市 信息资源为核心，以为居民、企业和社会提供及时、互动、高效的信 息服务为手段，以全面提升城市规划发展能力、提高城市公共设施水 平、增强城市公共服务能力、激发城市新兴业态活力为宗旨，通过智 能的解决方案，实现智慧的感知、建模、分析、集成和处理，以更加 精细和动态的方式提升城市运行管理水平、政府行政效能、公共服务 能力和市民生活质量，推进科学发展、跨越发展、率先发展、和谐发 展，从而使城市达到前所未有的高度“智慧”状态。 我们认为，智慧城市是以物联网、云计算等新一代信息技术应用 为基础，综合城市发展规划、城市运行管理、城市公共服务和城市产 业发展等为一体的城市发展新策略和新模式，是信息社会条件下，现 代城市发展的高端形态，是工业化、信息化、城镇化、市场化、国际 化深入发展的新形势下，促进城市全面、协调、可持续发展的必然选 择，是提升现代城市总体实力、综合竞争力和品牌影响力的战略制高 点。

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（三）智慧城市与数字城市的关系

三）智慧城市与数字城市的关系

1、智慧城市和数字城市本质上都是信息社会条件下现代城市发展的 高级形态 数字城市和智慧城市的概念都是基于现代信息技术的快速发展 和普及应用，从数字化和智能化两个不同的角度提出来的，都是信息 社会条件下现代城市发展的前进方向和高级形态。两者有重叠和相近 的体系结构，都是把信息技术应用在城市管理、运行和服务中，两者 的根本宗旨相同，都是旨在提高现代城市的管理、运行和服务水平

2、智慧城市的前提必然是数字化，数字城市的核心宝旨是

智慧城市的前提必然是数字化，数字城市的核心宗旨是智能化

城市数字化是城市智能化的必要条件，现代信息社会条件下，不 实现数字化，就无从谈起智能化，开展智慧城市建设的基础和前提义 然是实现城市的数字化。数字城市建设的核心宗旨之一就是推进智能 化应用，优化配置城市资源，提高城市的“智慧”程度。智能化是基 于数字化条件，综合应用物联网、感知网、云计算等集感知、获取、 传输、处理于一体的信息技术和应用系统，提升城市发展规划、公共 设施、公共服务、新兴业态的智能化水平。从这个角度讲，有人将智 慧城市通俗理解为“智慧城市=数字城市+物联网+智能应用系统”

3、智慧城市建设必须要充分利用和整合数字城市建设的成果，着力

智慧城市建设不是空中楼阁，也不是另起炉灶，必须基于现有数 字城市建设的信息化成果，充分利用和整合已有的各级各类城市信息

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资源，大力推进数据融合。在一定意义上讲，智慧城市建设成败的天 键不是大量开工建设新的信息化应用系统，而是如何有效推进城市范 围内数据的融合，通过数据融合真正实现信息与智慧决策的融合，从 根本上促进实现政府部门的协同共享、行业的互动协调、城市的精细 化运行管理、人与自然的和谐相处。因此，围绕城市运行数据的采集 加工、提炼、分析、应用等开展的融合工作将是智慧城市建设的核心 和关键环节。 智慧城市与数字城市之间几个方面的相关性如下表所示：

表1.智慧城市与数字城市的相关性分析

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服务系统，是对数字城市的继承和发

本方案的方法论体系吸收了当前国际国内主流的IT企业架构规 划方法论、竞争力和产业规划理论，包括FEA（美国联邦企业架构）、 波特的国家竞争力理论、产业规划理论等，同时融合了国家电子政务 框架体系，以及本方案设计团队多年来在数字城市和智慧城市方面的 规划和设计经验

选择智慧城市建设的标杆，进行标杆城市案例分析和智慧城市趋 势分析；在此基础上，按照城市绩效参照模型的方法，从城市经济和 社会发展目标出发，以提升城市竞争力和吸引力作为切入点，从认知 域（或社会域）、物理域和信息域三个视角进行智慧城市概念设计

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（二）城市绩效参照模型

图1：方法论全景视图

（二）城市绩效参照模型 目前，国际国内尚未形成成熟的城市绩效评价体系。我们的城市 绩效参照模型试图从城市国民经济和社会发展目标出发，从竞争力和 吸引力两个角度来分析城市的现状和未来，其目的是为了勾画城市如 何通过智慧化建设来提升竞争力和吸引力。 竞争力分析主要分三步：一是归纳出城市主要的竞争力要素，二 是研究城市在各要素中的表现，三是研究如何用智慧化的过程提升城 市竞争力。竞争力要素经过凝练和简化，主要可以归纳成七个方面：

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综合经济能力、科技创新能力、国际竞争能力、辐射带动能力、交通 通达能力、信息交流能力、可持续发展能力。 吸引力分析也主要分三步：一是找出城市主要的吸引对象，主要 是吸引的目标企业类型和目标人群类型，二是研究目标企业的关键成 功因素，以及如何利用信息化手段提升这些因素以便增加吸引力，三 是研究目标人群的生活特征、收入水平和主要诉求，以及如何采用智 慧化手段提高服务能力，并制定相关的政策吸引并留下人才

图2：智慧城市绩效参照模型

（三）智慧城市框架模型 我们可以从认知域、物理域、信息域的角度对智慧城市进行描述 如图3所示。在认知域（或社会域）中，政府、企业（组织）、市民 是智慧城市的主体，满足其发展目标、期望、愿景是建设智慧城市的 根本目的。物理域是指城市的客观物理存在，主要是指水文、气象、 地理等自然环境，以及道路、桥梁、建筑、电网、水网等城市资产

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信息域表征建设智慧城市的主要技术手段，利用信息技术的“感”、 “传”、“知”、“用”，“安”手段，实现信息生成、信息采集、信息处 理、信息共享和信息利用。建设智慧城市就是以认知域的政府、企业、 市民的需求为导向，利用信息技术与实体建设相结合，使城市环境智 慧化，城市管理科学化，实现城市发展转型、政府有效服务、企业创 新发展、市民幸福生活的美好愿景。

三、 智慧城市建设的通用模型

图3：智慧城市的框架模型

从不同的角度考察和分析智慧城市，同时参考城市定义的不同方 法，可以形成不同的通用模型。本方案主要依据智慧城市建设的方法 论，从总体框架、应用体系、技术结构、评价指标、运行管理、规划 实施等方面来阐述智慧城市建设的通用模型。本概念设计方案将主要 围绕上述六个方面来分别展开。 智慧城市建设的通用模型如下图所示。

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图4：智慧城市建设的通用模型

我们提出了“四横四纵”的智慧城市建设总体框架，如下图所示

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图5.智慧城市建设的总体框架

“四横”分别为感知层、通信层、数据层和应用层四个层面。 感知层具有超强的环境感知能力和智能性，通过条码、RFID、智 能终端、传感器等泛在网技术实现对城市范围内基础设施、环境、建 筑、安全等方面的识别、信息采集、监测和控制。 通信层是智慧城市的通信网络，包括大容量、高带宽、高可靠的 光网络，全城覆盖的无线宽带网络，以及电信网、互联网、广播电视 网三网融合的网络。 数据层是实现数据融合的层面，数据是智慧城市建设的重要战略 性资源，数据资源的充分整合、开放、共享、融合是智慧城市建设的 关键环节。

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应用层是在感知层、通信层、数据层基础上建立的各种智慧应用 和应用整合。应用层的建设可以促进各行业的信息化和智慧化的发 展，比如智慧交通、智慧医疗、智慧教育等，同时可以带动现代服务 业、第三产业等许多行业。 “四纵”是指贯穿智慧城市建设各个层面的四个支撑体系，包括 标准规范体系、安全保障体系、运营管理体系和智慧产业体系。贯穿 于智慧城市建设的各个层面，指导智慧城市建设，确保智慧城市体系 的安全、可靠运转

智慧城市无疑是靠现代信息技术支撑的系统。智慧城市建设至少 包含13项关键技术，可以分为设备与器件相关技术、网络通信技术 应用服务，以及对用户体验极其重要的情景计算相关技术。

1、设备与器件相关技术

（1）泛在传感器网络：为具有感知能力的小型嵌入式设备间提 供泛在的通信环境。 （2）RFID：由RFID标签和RFID读写器构成的自动辨识物体身 份的技术。能支持从1.8米到27米的距离。 （3）片上系统SoC：在一颗芯片上集成尽可能多的计算机部件。 （4）GPS：全球定位系统，位置服务

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数据，互联网，通信和广播业务。预期端点互联网访问速度50MbpS 到100Mbps。 （2）FTTx：光纤通信直达用户处所。 （3）HSDPA与无线宽带网WiBro：无线互联网技术，是用户在手 机上的多媒体内容体验达到PC上同样的效果。 （4）IPv6：互联网的网络层协议，IPv6的后继者。IPv6可以在 相当长的时间内解决IP地址数量限制的问题。

（1）上下文感知计算：设备可以获取和识别周边环境的信息， 决定在特定的时间、地点、时间、人群提供不同的服务。如在音乐会 现场，手机自动设置为震动模式（至少可以通过预先设置的音乐会日 程表来实现）。 （2）增强现实AR：研究真实世界和计算机产生的数据的组合方 法，是智慧城市最激动人心的技术，

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智慧城市建设的技术体系如下图所示

图6：智慧城市建设的技术体系图

（三）评价指标体系 评价智慧城市建设，我们提出了由一级指标、二级指标，三级指 标组成的指标体系。 一级指标有六个： （）经济活力：主要有关城市的竞争力，对应所有围绕经济竞 争力的要素，如创新能力，创业精神，商标，生产效率，劳务市场的 灵活性，国内外市场的辐射力， （二）市民素质：有关社会和人力资本，不仅是指学历或者教育 程度的程度，也包括社会性人群互动的质量，公共社会活动，外部活 动的开放性。 （三）公共管理能力：公众参与的层面，由政治参与者的各方面 组成，包含城市管理和市民服务功能。 （四）通畅性：主要关于交通和信息网基础架构，国内和国际交

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往的便捷性，如便利的信息和通信技术基础系统，现代的可持续发展 的交通系统。 （五）环境友好性：是指有魅力的自然条件（气候，绿色植被）， 符合环保要求的污染与资源管理。 （六）生活幸福指数：高质量生活的方方面面，如文化，健康 安全，家居，旅游。 智慧城市建设的评价指标图如下图所示

智慧城市建设的评价指标如下表所示

图7:智慧城市评价指标图

表2.智慧城市建设的评价指标表

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智慧城市在上述六个指标上尽量均衡的发展，一共有32个二级 指标和更精细的三级指标来评价城市的智慧度。按照指标体系，我们 可以设定智慧城市的发展阶段（初级、中级、高级）和智慧城市发展 成熟度。

四、智慧城市的一般建设内容

（一）智慧城市的基础设施 智慧的基础设施包括信息、交通和电网等城市基础设施。现代化 的信息基础设施就是要不断夯实信息化或智能化发展的基础设施和 公共平台，建设高速宽带泛在的新一代信息基础设施，让市民充分享 受到有线宽带网、无线宽带网、3G移动网、无线宽带网以及智能电 网等带来的便利。此外，还要推进智能交通、智能管网等城市基础建 设，推进实体基础设施与信息基础设施相融合，形成高度一体化、智 能化的新型城市基础设施，

（二）智慧城市的资源管理

智慧城市的资源管理是通过对能源、水资源、王地资源的智能管 理，实现城市的可持续发展。通过借助物联网、传感网等新技术，势

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力通过能源生产、储运、应用和再生等环节减少能源资源消耗，发展 新能源、新材料、信息网络、节能环保、生命科学等战略性新兴产业， 发展“低碳技术”、“低碳经济”、“低碳社会”，加快打造全球领先的 低碳城市发展模式。

（三）智慧城市的运行服务

智慧城市的运行服务是通过加强物联网、云计算、视频等技术手 段在城市运行中的应用，实现“智慧城市”运行监测和智能安保应急， 提高政府精准管理能力，使城市运行更加安全高效。同时，通过实施 智慧医疗、智慧教育、智能金融、智能社区、智能家庭等一系列智慧 应用，将人、商业、运输、通信、能源等城市运行的各个核心系统整 合起来，以一种更智慧的方式运行，进而创造更美好的城市生活，有 效提高市民的满意度，真正将城市发展的成果惠及大众。

（四）智慧城市的产业体系

智慧城市的产业体系是通过打造以物联网、云计算、软件和信息 服务业等产业为代表的智慧信息产业、以现代物流和电子商务为代表 的智慧服务业、以智能制造为代表的智慧工业、以设施农业和精准农 业为代表的智慧农业，提高信息技术对经济发展的贡献率，推动产业 结构优化升级，转变经济发展方式，以智慧城市建设带动智慧产业发 展，以智慧产业发展支撑智慧城市建设

（五）智慧城市的安全保障

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智慧城市的安全保障既包括信息安全保障，也包括城市公共安全 保障。信息安全保障体系主要包括网络安全、操作系统安全、数据库 安全以及应用系统安全等，依赖的安全技术包括密码技术、身份认证、 访问控制、虚拟专用网和公共密钥等。城市公共安全保障体系包括安 全网络视频监控、公共安全应急指挥等，为预防和打击各种妨害社会 公共安全的犯罪活动、保障社会的安全和稳定提供了保障手段。

（六）智慧城市的标准规范

在智慧城市的建设过程中，必须要建立和遵循统一的标准与规范 体系。该体系主要由信息技术基础标准体系、信息资源标准体系、网 络基础设施标准体系、信息安全标准体系、应用标准体系，管理标准 体系等构成。此外，智慧城市的建设和运行，还需要运行管理体系的 保障和支持

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国内外智慧城市建设综合分析

第二章国内外智慧城市案例分析

从上世纪九十年代末开始，国外一些发达国家的城市相继启动了 “智慧城市”建设，比较突出的有新加坡、首尔、阿姆斯特丹等。国 内城市智慧城市建设正处于起步阶段，从2010年开始，国内也有很 多城市相继提出了“智慧城市”的发展理念并着手开始建设。 武汉市是科技部首批认定的两家“智慧城市”试点城市，武汉智 慧城市建设在国内具有先行和示范意义。为了切实做好武汉市智慧城 市建设的发展思路规划，避免走弯路，我们认真分析和总结了大量国 内外智慧城市建设的经验，重点选取了新加坡、首尔和阿姆斯特丹等 3个有代表性的国外城市，以及北京、上海、天津、重庆、广州、深 圳、成都、无锡、宁波、佛山等10个国内城市。通过综合分析和梳 理，我们希望能对武汉市智慧城市建设起到参考和借鉴作用，促进武 汉智慧城市建设又好又快发展。 上述国际国内城市开展智慧城市建设的具体情况和分析见附件。 表1给出了一个概况总结

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表3：国际国内智慧城市建设案例的综合分析与总结

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对武汉智慧城市建设的主要启示

通过综合分析上述国际、国内城市开展智慧城市建设的理念、内 容与特点，对武汉市智慧城市建设主要有以下借鉴和启示： 第一、智慧城市建设要突出城市自身的个性和特色。城市是具有 生命力的，不同的城市具有不同的个性。“智慧城市“也必然因城而 异、各具特色，智慧的共性之中彰显独特的个性，不可能千篇一律。 为此，武汉智慧城市建设要充分突出武汉市自身的个性和特色，不能 简单照搬其他城市的规划和方案。要以全球视野和战略眼光，结合武 汉市独特的城市特色，量体裁衣，科学规划，精心设计，构建具有武 汉特色的智慧城市。 第二、智慧城市建设要切实服务于城市的总体发展战略。每个城 市都有各自的历史、文化、产业基础，也都有面向未来的发展定位。 智慧城市建设应围绕城市的功能定位和新时期经济社会发展规划目 标，利用现代信息通信手段，不断提升城市规划发展能力、提高城市 公共设施水平、增强城市公共服务能力、激发城市新兴业态活力，推 进科学发展、加快发展、率先发展、和谐发展，在更高层次上建立核 心竞争力新优势、提升承载环境新水平、开创文化文明新局面。 第三，智慧城市建设要突出以人为本的城市发展理念。现代城市 是人口集中的聚居区，城市的经济社会发展水平决定着生活在城市的 们的生活质量。智慧城市建设的核心是要把满足广大人民群众的利 益作为根本出发点和落脚点，政府职能部门在规划、建设和管理城市 寸，要做到以人为本，最大限度地满足人们在城市生活中的物质需求

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虑城市当前发展阶段和未来发展定位等关键因素，需要巨大的财力和 良好的城市发展基础作支撑。其中城市的发展基础包括城市管理理 念、城市基础设施、城市的信息化水平、城市的产业形态、市民综合 素质和城市资源票赋等政治、经济、资源、自然和人文等城市发展要 素。在建设武汉智慧城市的过程中应有充分的思想准备，做好打硬仗 打持久战的准备

大方案与国内外智慧城市方案的

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（二）充分突出武汉智慧城市的科技创新品牌形象 智慧城市建设需要以信息技术为基础，通过一系列项目工程的实 施，逐步提升城市在基础设施、公共管理与服务、环境保护、市民生 舌质量、人文环境等方面的竞争力，建立一批标志性的示范性工程， 寺续为城市的发展提供动力。 本次武汉概念设计方案从感、传、知、用、安几个层面来规划武 汉智慧城市建设的蓝图。在感知层，充分利用电子标签、智能传感等 物联网相关技术，实现城市信息的实时感知；在传送层，充分利用光 通信、宽带移动通信等新一代通信技术，实现城市信息的高效传递； 在认知层面，充分利用云计算、云存储、云服务等新技术，实现城市 信息的智能融合和处理；在应用层，利用智能终端、门户服务等技术， 构建智能应用服务平台；在安全体系方面，利用多层次、多密级、多 域安全管理体系，实现感、传、知、用各个层面的安全，保障智慧城 市的安全可靠运转。可以说，在武汉智慧城市概念设计方案中，充分 发挥了新技术、科技创新在智慧城市建设过程中所起的作用，利用科 技武汉树立武汉智慧城市建设的品牌形象。 （三）充分体现武汉智慧城市建设的迫切需求 武汉市“十二五”期间国民经济和社会发展的总体目标是：着力 打造全国重要的先进制造业中心、现代服务业中心和综合性高技术产 业基地、全国性综合交通枢纽，建设全国“两型社会”综合配套改革 试验区和国家自主创新示范区，巩固提升中部地区中心城市地位和作 用YD/T 3425-2018 通信用氢燃料电池供电系统维护技术要求，努力建设成为国家中心城市，全面完成小康社会建设的任务，为 把武汉建成现代化国际性城市奠定坚实基础。 本方案在借鉴国内外智慧城市建设的理念和内容，以及国内外企

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表4：国内智慧城市的设计方案特点比较

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第三章武汉智慧城市建设的可行性和必要性分析

SZDBZ 274.6-2017 路边停车数据采集系统技术规范 第6部分：通信协议武汉市城市功能与战略定位

（一）.国家中心城市 武汉是湖北省省会，华中地区最大都市及中心城市，中国长江中 下游特大城市。世界第三大河长江及其最长支流汉江横贯市区，将武 汉一分为三，形成了武昌、汉口、汉阳三镇隔江鼎立的格局。武汉是 我国经济发达地区的几何中心，在T形，H形、菱形、十字形等各类 经济增长模式中，居中的武汉都是各区域间实现梯度转移、辐射扩散 协调发展的重要枢纽和战略支撑点。 武汉市2010年经济总量达到5515.76亿元，比上年的4620亿元 增加近900亿元，同比增长14.7%，GDP总量在中部六省省会城市中 继续保持第一。社会消费品零售总额2523.2亿元，增长19.5%；城 市居民人均可支配收入20806.32元，增长13.2%；农民人均纯收入 8294.8元，增长15.8%。这意味着武汉在城市发展竞争中处于更有利 的位置，在承接产业转移、巩固中部崛起支点地位方面更有说服力， 在保障民生、市民共享发展成果方面有更强劲的实力。 “十二五”时期，武汉市将着力打造全国重要的先进制造业中心、 见代服务业中心和综合性国家高技术产业基地，基本构成具有比较优

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