美国智慧城市建设典型案例分析

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美国智慧城市建设典型案例分析

  一、美国智慧城市简介
  一般来说,智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市的各行各业之中的基于知识社会下一代创新的城市信息化高级形态。具体地说,智慧城市通过物联网基础设施、云计算基础设施、地理空间基础设施等新一代信息技术以及维基、社交网络、综合集成法、网动全媒体融合通信终端等工具和方法的应用,实现全面透彻的感知、宽带泛在地互联、智能融合的应用,以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。
  一直以来,企业是美国智慧城市建设和应用的核心力量,美国的智慧城市项目主要是依靠企业自主创新的力量进行建设。“智慧城市”最早就是由美国企业提出的,在2008年11月,IBM首次提出“智慧地球”(Smart Planet),并于2009年1月向美国联邦政府正式提出这一概念,建议投资建设新一代智慧型信息基础设施;此后,奥巴马政府在经济复兴计划中首次描述美国智慧城市概念,以爱荷华州为代表的50个州均先后启动智慧城市计划,在智慧照明、智慧电网、智慧家居、智慧交通和智慧能源等领域均取得世界性突破。与韩国着重建设泛在网络、瑞典关注智慧交通不同,美国智慧城市建设更加注意为公民提供智能服务,目前,IBM、Microsoft、Accenture、Cisco、GE、Accelerated Innovations、Autodesk、Bank of America、Duke Energy、Qualcomm Technologies等诸多公司与城市、高校以及其他组织合作,在美国多个城市开展了智慧城市建设,在诸多应用领域取得了显著突破。
 
  二、美国智慧城市建设的特点
  (一)以信息和通讯技术创新应用服务引领智慧城市建设
  企业创新是美国智慧城市ICT应用的核心力量。企业具有资金和技术优势。如,智能设备互联网协议联盟、公用事业智能网络接入端口组织、思科、IBM、惠普和Google等,将物联网成功推广到美国和世界;伊顿公司开发的智慧液驱混合动力传动系统,可降低燃料花费和降低二氧化碳排放量;思科和Denso公司历时10余年开发的V2V通讯设备和软件,可有效减少撞车事故,并减少次生交通拥堵,该技术得到美国公路交通安全管理局(NHTSA)的肯定,NHTSA2014年8月提出要求车辆安装该智能控制设备和软件;IBM在全球上百个城市(布里斯班、伦敦和斯德哥尔摩等)因地制宜开发智能交通系统,以消减交通量、污染物排放量和增加公共交通出行。
  (二)智慧城市战略与政策的先行先试
  1.1993年初,美国时任总统克林顿上任便提出兴建“信息高速公路”计划,引领世界第二次信息革命。日本、新加坡、欧洲也相继提出该计划。
  2.1998年美国政府加强对计算机和信息技术的研究与开发活动的协调,发布了《计算、通讯和信息技术研发计划》。
  3.2009年初,美国总统奥巴马发布《经济复兴计划进度报告》,指出3年内,为4000万家庭安装智能电表,并投资约40亿美元推动智能电网建设,该项目被列为绿经济振兴计划的关键性措施之一。
  4.2010年,美国提出加强智慧型基础设施建设和推进智慧应用项目计划。
  5.2014年10月,美国国家标准与技术研究院(NIST)发布《美国政府云计算技术路线图》(包括卷一《关于美国政府机构进一步发展云计算的优先级需求》;卷二《对云计算使用者的信息导引》),综合运用美国在政府、工业、学术和标准开发组织等优势与资源,支持推动云计算技术创新。
  6.2015年9月,美国联邦政府发布的“智慧城市行动倡议”,包括四个关键战略:(1)推广物联网和智能应用;(2)助推民间科技运动,鼓励跨城市的合作;(3)利用联邦政府现有的政策和资源,重新组合并聚焦智慧城市;(4)促进国际合作,特别是亚洲和非洲将作为提供未来全球城市化90%以上增长空间的重要标的。行动倡议明确了对应的财政计划,奥巴马政府将在2016财年投入1.6亿美元(约10亿人民币)资金,帮助地方社区和城镇政府寻、测试和全面应用智慧城市方案和系统,强化城市服务供给、改善交通、应对气候变化和刺激经济复苏。
  7.2015年10月21日,美国联邦政府发布《美国创新战略(A Strategy for American Innovation)》,《战略》提出了美国政府为确保其继续作为世界上最具创新力的经济体和继续保持创新大国地位所作出的努力和需要重点发展的九个创新方向,即先进制造、精密医疗、大脑计划、先进汽车、智慧城市、清洁能源和节能技术、教育技术、太空探索和计算机新领域,智慧城市就是其中之一。该《战略》中描述了智慧城市发展的愿景、面临的挑战和将要采取的路线图。
  (三)以企业和产业为主导,体系高度发达
  7月20日,2016年《财富》杂志世界500强企业名单出炉,美国上榜134家,总数和总收入均继续位列世界第一,其中从事智慧城市的骨干企业约14家(IBM、Intel、思科、EMC和亚马逊等)基本都属于其中,2014年营业收入占美国世界财富500强12.1%(1.048万亿美元),而硅谷、波士顿和芝加哥等城市/地区从事智慧城市的中小微企业则数以千计。
  表2美国智慧城市部分企业在智慧城市细分领域的主要业务方向(截止2015年9月底)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
企业
名称
 
 
 
 
 
 
 
 
智慧城市细分领域
谷歌
微软
甲骨文
IBM
HP
EMC
Inter
思科
苹果
脸谱
亚马逊
DELL
GE
高遇
新云
数字*
西蒙
霍尼韦尔
小计
智慧建筑/建造
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3
物联网
止动环
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7
云计算
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2
智慧教育
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1
移动互联网
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2
智慧制造
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1
智慧能源/节能/电网
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4
智慧医疗
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4
智慧政务
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3
智慧/电子商务
 
 
 
 
 
 
 
 
v●
 
 
 
 
 
 
 
3
智慧规划设计
 
 
 
 
 
自动扶梯装饰
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1
智慧交通
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2
智慧城市建模
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
塑料机器人
 
 
 
 
 
1
智能家居
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4
智能穿戴
 
 链条传动
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2
人工智能
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3
平安城市/城市安防
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1
智能卡
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
自组网电台
 
-
智慧旅游/景区
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-
其他
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1
  注:其它包括智慧市政、智慧城管、智慧房产、投资、虚拟现实游戏等;数字为数字集团(DIGIT GROUP),上表经公开调研而来,不代表企业意见。
  (四)智慧城市建设质量与规模世界领先
  美国智慧城市总体创建质量和基数均领先世界。美国智慧社区从2006年开始逐年评选21个智慧城市,截止2015年,其中51个来自美国(占总量210个的24.3%),而中国大陆仅为美国的1/9(6个),台湾累计16个,前三分别为美国、加拿大(40个)和澳大利亚(24个)。10年间我国入选的城市(区)为上海市嘉定新城(2013);重庆市,上海市(2011);天津市滨海新区(2010);上海市嘉定区(2007)和天津市(2006)。ICF2015评选的世界智慧城市前7的智慧城市最佳实践中,美国占3座(Arlington County, Virginia;Columbus, Ohio;Mitchell, South Dakota)。
  西班牙纳瓦拉大学商学院全球化和战略研究中心2015年5月发布世界智慧城市能力排名,A-RA级中81个城市,美国占10座,综合能力位居世界第一,中国香港位列第17。美国智慧城市建设起步早,工作基础好,企业参与建设水平高,城市智慧化建设充分与政府和市民相链接,总体建设质量、服务水平和运营收益良好。
 
  三、美国企业案例
  (一)IBM智慧城市建设三步走
  1.智慧城市的本质
  IBM认为智慧城市的本质就是利用信息技术来解决如下三方面的问题:
  (1)利用大数据技术,使城市管理者能做出最合理的决策
  信息时代数据爆炸,产生海量数据。技术的发展足以实现这些数据的实时收集;分析技术的发展足以让所获的大量结构化和非结构化数据转换为带有洞察力的信息。这样的信息发布给合适人后,他们就能做出最合理的决策。
  (2)使用创新科技,提前发现潜在问题
  信息技术的快速发展,特别是在各个领域的创新,能够帮助城市管理者做到未雨绸缪而不是充当救火队员。传感技术和分析技术的发展能使城市管理者随时检查城市的健康状况,到潜在风险并提前采取应对措施。
  (3)利用信息技术整合各方资源,使城市的运营和管理更加有效
  城市管理一项高度复杂的工作,牵涉到的内容繁多,部门众多,而各部门的信息孤岛现象比较严重,相互之间缺乏资源的整合和协作。因此,满足现有复杂需求必须同时考虑未来发展前景,需要理顺各部门的数据信息,并在市级层面统一管理和整合,采取关联分析、聚类分析、系列模式分析等实现信息和数据挖掘和应用,为管理者和决策者提供科学决策的信息和依据。
  2.智慧城市建设三步走
  第一步:在过去几十年,IBM在全球实施了2000多个智慧城市项目。其中有美国迪比克的智能水表管理,社会水资源管理,泄漏检测;新加坡的智慧交通管理;爱尔兰都柏林的智慧城市管理;荷兰阿姆斯特丹的智慧机场;台湾地区的智能列车;瑞典斯德哥尔摩的智慧交通等。
  第二步,这些智慧城市项目中总结出实现智慧城市的统一模式,概括起来是三条:利用信息,分析问题和共享资源。2009年IBM总结出全球230位市长最关注的六大子系统,交通、医疗、水资源管理、能源与公共事业、公共服务与教育和公共安全,人们对“智慧城市”给予了高度期望。
  2010年,IBM将建设智慧城市的重点集中在六大领域:公共安全、电力、医疗卫生、水资源管理、交通和服务型政府。
  第三步,利用自身的技术能力构建智慧城市解决方案。
  2011年6月,IBM发布了智慧运营中心(IOC)产品,同年7月发布了智慧运营中心云产品。IBM的智能运营中心解决方案旨在方便高效地监管和协调智慧城市运营,通过将各种信息汇集在一起,提供给相关的人员快速而准确地作出决策并且跟踪这些决策的效果的能力。
  2011年8月,IBM发布了智能交通产品及云服务。交通运输是经济生活的重要组成部分,快速城市化的地球越来越依赖于人和物的流动。然而,现有的许多交通运输基础设施无法满足现在世界发展需要。在全球范围内,交通运输管理机构都面临相同的战略性挑战,例如,日益严重的环境问题、车流量和交通拥堵问题。IBM智能交通产品旨在解决以下问题:
  a.同一城市的不同交通数据系统之间的集成能力有限或者根本不具备集成能力
  b.现有的交通管理系统(ATMS)应用程序和交通管理中心(TMC)提供的市内地理范围/场所范围的覆盖范围有限
  c.不能通过各种不同的交通数据系统来了解全市的交通运行状况、配置和发生的事故
  2011年8月,IBM收购了智能情报分析软件厂商I2 Group,I2 产品通过大数据分析帮助城市应对犯罪、欺诈和安全威胁。
  2011年11月,IBM发布了智慧水资源管理产品及云服务,IBM智慧水资源管理产品一方面可优化供水业务,另一方面也可给公共的基础设施、资产和经营方式灌输新的理念,使其能够在创新和商业价值上创造新的机会。该方案使用先进的数据管理技术,可视化技术,相关性技术和协作技术把从各种设备(包括计量系统)、资产、系统和利益相关者那里接收到的大量分散数据转化为可执行的信息,这种信息能够引导人们做出运营决策。
  2011年12月,IBM收购了智能社会保障和健康软件厂商Cúram,Cúram帮助政府改善智慧城市社会服务的效率和效能。Cúram软件广泛用于全球80多个政府机构的项目之中,及时、高效地为市民及家庭提供最佳社会服务,同时持续监控各项服务的进展状况,以帮助人们实现社会潜力和经济潜力。
  2013年1月,IBM发布了IBM智慧城市规划和运营产品,旨在通过优化运营和规划进程,帮助城市减少运营成本。此外,IBM智慧城市规划和运营产品有助于城市通过分析,寻出未入收入,以及城市运营中的浪费来提高城市的收入。
  在此过程中,IBM推出的智慧应用产品更是不胜枚举,例如IBM和Asthmapolis以及路易斯维尔市政府合作,共同推出了“路易斯维尔哮喘数据创新计划”。传感器被装在哮喘病人日常使用的呼吸器上,可以记录病人使用呼吸器的情况,传感器的数据可以上传到病人的智能手机上,而通过智能手机,数据可以被传到病人的医生那里。病人也可以看到针对刚才发送的数据的反馈和指导意见。由于哮喘病的情况因人而异,因此,这样的个性化指导对于控制哮喘病发病有很重要的意义。哮喘数据创新计划采集的数据将和其他数据源结合起来,研究其相关性并研究热点发病地区。又如IBM与费城市联合启动的数字坡道项目,为费城市民提供一个全市范围内的广泛学习与培训平台,让学习与培训随时随处发生。
  (二)思科:智能+互联城市
  “智能+互联城市”是思科针对智慧城市问题提出的解决方案,即利用智能网络的各种功能将人、服务、资源和信息整合到一个全面解决方案之中。“智能+互联”解决方案秉承了“网络即平台”的核心理念,有助于将传统意义上的城市转变为互联城市。在设计、构建、管理和改进城市上,思科也提供了一种全新思路,有助于实现社会、经济和环境的可持续发展。
  “城市+联网”和“城市+交流”是思科“智能+互联城市”的两个重要组成部分。“城市+联网”有助于为互联城市中的市民和企业提供完善的服务,而“城市+交流”则有助于互联城市的管理和运营,以便在政府机构和私营合作伙伴所构成的城市生态系统中分享信息,展开合作。“城市+联网”和“城市+交流”都基于思科服务交付平台的运行之上。
  1.思科——城市+联网
  (1)家庭体验——在家中尽享便捷服务
  (2)办公体验——借助虚拟办公提高效率
  (3)健康体验——通过远程医疗改善服务
  (4)学习体验——创造互联的学习和生活方式
  (5)购物体验——通过优化服务满足个性需求
  (6)出行体验——智能交通控制和管理
  (7)政务体验——搭建政府与市民的互通桥梁
  (8)娱乐体验——享受数字化便捷互动方式
  2.思科——城市+交流
  思科“城市+交流”则是一个后台运营中心,可帮助处理城市的规划和日常运营及管理。通过将网络作为一个高度安全和永续的服务交付平台,就可以在政府机关和私营机构所组成的城市生态系统中共享信息和开展协作,提供公用事业、交通运输、远程通信、安全保护、建筑系统、医疗和政府社会服务。
  在公用事业上,使用基于网协的智能网络平台来满足电、水、气的管理和使用需求,帮助市民更好地了解能耗情况,降低能源成本,提高运营效率和能效,并减少温室气体排放。
  在交通运输上,建设高度安全和智能的多样联运系统,有助于培育创新、实现实时通信和协作,并确保安全性。此外,还能够将工作地点、住宅大楼、出行服务供应商、航空公司和酒店集成到同一个平台上。
  在安全保护上,为紧急事件处理人员和安保人员提供实时访问信息的能力,从而自动进行检测分析,协调事件的解决措施,促进通信和协作,确保城市更加安全。在房地产上,提高新旧大楼的能效表现,使其成为高生产率的工作地点,通过集中化功能简化管理,支持环境可持续发展。
  在政务上,打造服务于各年龄段、各行业市民的基础平台,促进城市繁荣,吸引新一代员工,并确保公共安全。通过提高公共安全、司法和惩戒机构的效率,改进办事效率,政府机关就能进一步提高互联程度,控制成本,更好地顺应“按需”文化的要求,同时显著改善市民体验和生活质量。
  (三)微软:未来城市计划 
  2013年,微软推出“未来城市计划(City Next)”,以优政、兴业、利民为目标,旨在通过微软与合作伙伴提供的大数据和云计算平台、技术和服务,变革城市运营和基础设施的运作、吸引市民和企业参与城市管理、加速城市创新并创造更多机会。该计划在教育、卫生、能源、交通、公共安全、政府管理、城市建设规划、旅游及文化等 8 大领域提供了30种先进的解决方案,能够满足现代城市90%以上的业务需求。
  城市指标仪表板:智能城市作为评估工具,能整合来自于不同部门的数据,通过网页浏览器、大屏幕或移动终端设备等方式,实时展示城市智能指数,帮助政府简化从问题识别到解决的流程。
  智能交通:通过创新技术打造智能交通管理方案,帮助政府部门实时监测城市交通状况,预测高峰点并据此疏导交通。例如从数万辆出租车上采集到的路线信息,可以帮助司机更高效地选择路线、帮助乘客更方便地打到车、帮助城市规划者消灭交通死角。
  智能市民服务大厅:该方案整合了现有的电子政务系统和政府办事大厅职能,通过移动终端设备和云计算技术为市民提供完善而互动的服务。
  智能健康护理:通过云平台高效、统一地对居民健康资料、电子病例进行跨院、跨区域管理,实现区域卫生情况快速共享,从而更快发现和发布疫情。
  案例:荷兰特塞尔的能源管理与分析、法国巴黎的交通管理系统、泰国曼谷特案厅的智能分析
 
  四、地方智慧城市建设案例
  美国各地方智慧城市建设实践丰富,城市根据本地区特与经济发展方向,结合先进的智能工具,与企业联合实践,打造了一座座鲜活灵动的智慧城市。
  (一)迪比克:智慧的可持续迪比克
  迪比克将“可持续迪比克”与智慧城市相结合,与IBM联合,2009年提出“智慧的可持续迪比克”计划,目标是成为世界上首个一体化的“智能城市”。通过智慧卫生与健康、智慧水务、智能电网、智慧丢弃物、智慧旅游等项目的实施实现可持续发展的智慧城市方案。
  迪比克市第一步是向所有住户和商铺安装数控水电计量器,其中包含低流量传感器技术,防止水电泄漏造成的浪费。同时搭建综合监测平台,及时对数据进行分析、整合和展示,使整个城市对资源的使用情况一目了然。在水资源领域,基于城市基础设施派生出了一个方向——智慧水务。迪比克智慧水务试点研究是“智慧的可持续迪比克”的一个项目,与城市社区范围的水表更换项目一并进行。300多个迪比克家庭参加了这项为期12个月的试点研究,共计节约了6.6%的水资源。
  目前,4000个家庭和小企业可以访问迪比克市与IBM公司合作专门为公用事业用户开发的可以密切监控其用水量交互式网站——“智慧水务门户网站”。智慧水务试点研究在今年早期成功完成之后,有越来越多的人能够使用这个网站。它提供的功能旨在帮助居民和企业在如何节约用水的问题上做出更明智的选择。“智慧水务门户网站”会为客户提供用水量显示工具,按小时收集数据,按天传送。数据内容包括用水量、成本、碳足迹等。门户网站还提供水泄漏检测和通知,以及历史使用数据和比较数据。
  (二)华盛顿:电子政务引领智慧城市建设
  作为美国的首都特区,华盛顿特区的电子政务应用表现基本上代表了美国的最高水准。2001年3月,美国预算管理部就为电子政务建设制定了具体的路线图和电子政务战略,成立了电子政务工作小组。电子政务工作小组列出了可能通过电子政务和电子商务概念解决的问题,并认为机构职能和工作的重复与交叉是构建一个以市民为中心的政府的主要障碍。
  电子政务四大原则:
  (1)弹性
  (2)可持续
  (3)平等和以人为本
  (4)透明和协作
  1.公共服务的大超市
  公共服务的内容涉及市民的学习、健康、日常生活、家庭等,也集中于未成年人的各项服务。所有的缴费事项可以在办理,可以进行各类证件的申领,包括驾照,市民卡、营业执照等,还能进行各种税费的提交。
 
  ·图 政府
  政府不仅提供与公共服务相关的访问服务,还明确了与之相关的政府部门职责。每一项公共服务的线上访问页面中,一般包括三个部分:政府目标、政府职责、具体服务措施或其他访问链接。
  2.政务数据公开的大平台
  实现开放政务和公开监督
  各类政务信息的公开成为网站的专项模块,如果公民需要的某一类政务数据或信息没有实现在网站上的公开,市民可立即提交在线申请(Submit Aa FOIA Request),或者通过邮件、传真等方式线下提交申请。
变形缝钢筋  公开监督是使华盛顿政府脱颖而出的重要特点。CapStat是一个成熟的绩效测量系统,适用对象是华盛顿市民。市民可通过该系统查询社区政府的政务数据、跟踪特定政府部门的事务处理进度、关注热点事件的解决方案。这种透明的监督制度强调了政府公开绩效数据的大趋势,在这种情况下,各区也越来越倾向于在其网站上发布绩效测量数据。为方便市民的监督,华盛顿政府还有一个服务于此的应用程序OneCityMap,这个应用程序允许公民获取政府数据,也是一个可以快速测量位置和时间的工具。通过数据目录,可以查看和下载所有的,多种格式的数据。
 
  ·图 OneCityMap的服务界面
  3.城市管理的大地图
  地理信息系统功能嵌入到网站建设中,把城市部件的位置信息与服务信息纳入到一个查询系统(DC GIS)中。市民和外来旅行者可查询城市社区、博物馆、民族建筑、地铁系统、公共交通线的具体信息,以及所有其他城市部件的运行信息。GIS为政策的制定者和实施者提供数据和应用程序的支持,以支持更好的决策制定和绩效的执行。同时,它为地方机构和公众提供在地理空间数据和企业应用程序方面的“一站式”服务。可见,GIS系统的工作系统是双向的,既便于市民查询数据,又便于政府在分析市民查询的数据后更好地制定决策。
  2010年开始了城市私有云建设,并进行了一系列的推动措施,在开发应用程序和利用政府数据的基础上推动一个新的共同体的发展。私有云建设对城市和政府机构的改变是无法想象的。它不再需要花长时间去购买和建设硬件设施,只需要购买服务器然后点击,就能得到一切需要的东西。目前,华盛顿已有26个应用程序来综合各种信息数据,包括犯罪、疏散路线、学校数据、应急措施等等。

本文发布于:2023-05-21 02:46:06,感谢您对本站的认可!

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