讓城市空間智慧起來(lái)

姜浩峰+高捷

新的工業(yè)革命，總的趨勢(shì)就是智能化，就是把智慧融入到物理系統(tǒng)里面去，這個(gè)和我們現(xiàn)在的傳感器技術(shù)、云計(jì)算、各種信息技術(shù)的發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)，一直到我們智慧城市的建設(shè)，是密切分不開(kāi)的。

一位在上海內(nèi)環(huán)工作的白領(lǐng)，每周會(huì)收到App推送，提前知道本周上班路線和主要道路上是否有施工養(yǎng)護(hù)計(jì)劃；超載車(chē)輛凌晨違規(guī)駛上大橋，橋梁會(huì)自動(dòng)報(bào)警并通知管養(yǎng)單位……這些看上去挺“科幻”的技術(shù)，正隨著上海智慧城市建設(shè)腳步的加快，一步步走向現(xiàn)實(shí)。

在11月17日于上海召開(kāi)的“世界城市日”及“第十八屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)科技論壇”系列活動(dòng)——2016中國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理國(guó)際大會(huì)上，隧道股份公布了一批智慧城市的前瞻技術(shù)和落地項(xiàng)目，將著力解決城市建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的諸多“城市病”，分享新技術(shù)、新模式以及“互聯(lián)網(wǎng)+”等新產(chǎn)業(yè)，將給城市帶來(lái)新的變化及機(jī)遇。

其中，既有一次性解決“馬路拉鏈”痼疾的實(shí)例——臨港北島西路綜合管廊，又有軌道交通建設(shè)的大數(shù)據(jù)管理。而在大會(huì)“智慧城市建設(shè)與管理”論壇上，隧道股份所做報(bào)告——《城市基礎(chǔ)設(shè)施BIM信息化建運(yùn)管理探索與實(shí)踐》，引起了中外專(zhuān)家的熱議。原因是——App推送路況施工計(jì)劃、橋梁自動(dòng)報(bào)警等的實(shí)現(xiàn)，都基于上海交通基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維管理平臺(tái)，這一平臺(tái)將在年內(nèi)逐步上線。

高架也能數(shù)字化

“城市市政基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維管理平臺(tái)，是集GIS與BIM技術(shù)、設(shè)施設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、快速檢測(cè)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)和大數(shù)據(jù)挖掘于一體，是城市交通基礎(chǔ)設(shè)施全壽命周期管理與決策的技術(shù)支持平臺(tái)。”隧道股份地下設(shè)計(jì)總院工程技術(shù)研究院院長(zhǎng)段創(chuàng)峰在位于光復(fù)西路的上海跨國(guó)采購(gòu)中心論壇現(xiàn)場(chǎng)介紹。

所謂GIS技術(shù)，亦即地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System），是在計(jì)算機(jī)硬、軟件支持下，對(duì)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

所謂BIM技術(shù)，亦即建筑信息模型（Building Information Modeling），則是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的全信息建筑模型，通過(guò)數(shù)字信息仿真建筑物所具有的真實(shí)信息。

如果割裂來(lái)看，兩者完全是兩個(gè)學(xué)科，然而，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘等支持下，兩者已經(jīng)變得密不可分，還使得城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建運(yùn)管養(yǎng)變得智慧起來(lái)。

今年年內(nèi)，由隧道股份城建設(shè)計(jì)總院、地下設(shè)計(jì)總院等單位聯(lián)合打造的城市交通基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維管理平臺(tái)在上海部分交通設(shè)施上開(kāi)始“試運(yùn)行”。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)感知技術(shù)，該系統(tǒng)把上海大量設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)串聯(lián)在一起，讓城市交通基礎(chǔ)設(shè)施變得更加安全、智慧與快捷。

據(jù)隧道股份方面介紹，智能運(yùn)維管理平臺(tái)的作用涉及到城市交通的方方面面。單以高架橋梁監(jiān)測(cè)為例，上海有近百公里高架橋梁，傳統(tǒng)人工養(yǎng)護(hù)管理模式不但工作量巨大，監(jiān)測(cè)頻率和效率也較低?，F(xiàn)在，隧道股份將基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化管理模式應(yīng)用于高架和橋梁管理，通過(guò)在交通設(shè)施中安裝帶有信號(hào)發(fā)射功能的各類(lèi)型自動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一座設(shè)施的健康狀態(tài)及運(yùn)作狀況。

目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在大連路隧道、延安東路隧道、虹梅南路隧道、松江辰塔大橋等項(xiàng)目中投入運(yùn)行。以辰塔大橋?yàn)槔?，大橋中植入了至?81個(gè)不同種類(lèi)傳感設(shè)備——設(shè)置在塔頂?shù)腉PS測(cè)量站可以監(jiān)測(cè)并預(yù)警橋梁的結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題；設(shè)置在路面下的動(dòng)態(tài)承重儀則可監(jiān)控車(chē)輛荷載，車(chē)輛超載與否，更可準(zhǔn)確判斷。這些微觀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，亦將實(shí)時(shí)首先發(fā)送到技術(shù)人員的終端上，同時(shí)匯總到隧道股份的智能化運(yùn)維平臺(tái)。數(shù)據(jù)不但為單個(gè)項(xiàng)目的養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)，隧道股份還將通過(guò)數(shù)據(jù)的深度分析挖掘，輔助相關(guān)決策機(jī)構(gòu)在宏觀層面分析布局整個(gè)城市的交通系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)管理。

施工管理養(yǎng)護(hù)好幫手

“我們希望通過(guò)這個(gè)平臺(tái)的建設(shè)，能夠把上海市本地的基礎(chǔ)設(shè)施基本的信息納入到一個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)上面來(lái)，我們集團(tuán)下面有三家養(yǎng)護(hù)公司負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)，基于這樣一個(gè)特殊資源的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)谝稽c(diǎn)一點(diǎn)梳理整個(gè)上海市所有路網(wǎng)的基本數(shù)據(jù)?！彼淼拦煞莩墙ㄔO(shè)計(jì)總院總工程師周良說(shuō)，“比如上海的內(nèi)環(huán)線、南北高架，都是早些年建成的。當(dāng)時(shí)圖紙都是手繪的，即使保存很好，也是非常靜態(tài)的資料。我們把數(shù)據(jù)輸入智能運(yùn)維管理平臺(tái)，當(dāng)年設(shè)計(jì)過(guò)程中的資料和我們養(yǎng)護(hù)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)就能整合在一個(gè)平臺(tái)上面?！敝芰颊J(rèn)為，這一舉措，未來(lái)能使智能運(yùn)維管理平臺(tái)成為施工管理養(yǎng)護(hù)好幫手。

不僅隧道股份以及下屬單位需要這一智能平臺(tái)，其實(shí)這一技術(shù)可以運(yùn)用到許多領(lǐng)域。中科院院士、上海市政府參事褚君浩說(shuō)：“比如說(shuō)我們?cè)炝撕枚嗟拇髽蚝徒ㄖ?，現(xiàn)在沒(méi)有問(wèn)題，30年以后水泥的原形畢露了，好的水泥沒(méi)有問(wèn)題，不好的水泥毛病出來(lái)了，這個(gè)時(shí)候非常需要對(duì)技術(shù)方面加傳感器，提早獲悉水泥何時(shí)會(huì)出問(wèn)題。我們城市管理要在信息化方面加強(qiáng)這方面的工作?！?/p>

除了綜合平臺(tái)以外，隧道股份還做了不少有關(guān)養(yǎng)護(hù)的單體項(xiàng)目智能健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)和系統(tǒng)，把這些數(shù)據(jù)監(jiān)控起來(lái)，通過(guò)大數(shù)據(jù)的挖掘，可以對(duì)隧道的健康狀態(tài)做評(píng)估，以此提前預(yù)警發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。

原本，隧道股份有一個(gè)監(jiān)控中心，工作時(shí)監(jiān)控中心里坐一排人看視頻，以此來(lái)發(fā)現(xiàn)各處是否有問(wèn)題。盡管已經(jīng)將信息視屏納入一個(gè)房間，但監(jiān)控手段還是要靠肉眼識(shí)別。而通過(guò)智能平臺(tái)的云視頻分析技術(shù)，則能建立統(tǒng)一視頻平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目部、子公司以及集團(tuán)逐級(jí)視頻監(jiān)控及智能分析報(bào)警。

除此之外，隧道股份還為管廊開(kāi)發(fā)無(wú)人巡檢技術(shù)，自動(dòng)檢測(cè)各種管道運(yùn)作狀況。在管廊頂部設(shè)有軌道巡檢機(jī)器人，搭載多種精密傳感器，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情；同時(shí)，為燃?xì)夤艿懒可矶ㄖ迫細(xì)馀撌?，減輕工程施工及地質(zhì)災(zāi)害對(duì)燃?xì)夤艿赖钠茐模惭b燃?xì)鉂舛忍綔y(cè)儀，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)燃?xì)夤艿赖男孤⑵茡p等情況。

隧道股份城建設(shè)計(jì)總院周良表示，上海是中國(guó)綜合管廊發(fā)展的先驅(qū)，從建成中國(guó)第一條現(xiàn)代化綜合管廊工程——張楊路綜合管廊，到建成今天的臨港綜合管廊。通過(guò)有效利用地下空間，綜合管廊平均能夠?yàn)槌鞘泄?jié)省約60%的維護(hù)成本，平均每百公里管線僅需要不到10名技術(shù)人員進(jìn)行保養(yǎng)。而未來(lái)，綜合管廊+數(shù)字化管理+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，更將幫助運(yùn)維人員方實(shí)現(xiàn)工作效率最大化。

目前，隧道股份在上海、合肥、天津、廈門(mén)等13省18個(gè)城市正開(kāi)展綜合管廊的建設(shè)工作，已建總線長(zhǎng)達(dá)500多公里。在上海綜合管廊項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，隧道股份將把BIM等數(shù)字化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用于管廊設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全壽命過(guò)程，提供更多增值服務(wù)。

點(diǎn)云掃描、高清圖像識(shí)別監(jiān)測(cè)技術(shù)、VR等等，也都集納于智能養(yǎng)護(hù)平臺(tái)中。

插上新工業(yè)革命的翅膀

智能運(yùn)維管理平臺(tái)的相關(guān)技術(shù)，也跨界應(yīng)用在其他領(lǐng)域。譬如，在本輪上海交通大整治中，基于物聯(lián)網(wǎng)的路網(wǎng)車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，就為交通部門(mén)提供了區(qū)域整治的決策依據(jù)；基于圖像識(shí)別處理技術(shù)的停車(chē)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，則讓車(chē)輛違停無(wú)處可躲……

當(dāng)然，數(shù)據(jù)分享看似簡(jiǎn)單，實(shí)則，在技術(shù)整合初期，工作是非常復(fù)雜的。譬如BIM，在許多非專(zhuān)業(yè)人士看來(lái)是非常令人頭疼的技術(shù)，其模型非常大，一般只能在服務(wù)器上面用，其他地方用不了?！盀榱私鉀Q這個(gè)問(wèn)題，隧道股份地下設(shè)計(jì)總院和相關(guān)企業(yè)聯(lián)手，共同打造了一個(gè)BIM云平臺(tái)，達(dá)到了可以把所有的BIM模型放在云平臺(tái)上，人們可以實(shí)時(shí)下載到手機(jī)或者iPad上面。這樣的話，不僅專(zhuān)業(yè)人士可以享用此數(shù)據(jù)，即使普通人也可以由此知道道路設(shè)施運(yùn)養(yǎng)信息等與生活息息相關(guān)的內(nèi)容。

目前，智能運(yùn)維管理平臺(tái)的相關(guān)功能模塊已經(jīng)逐步上線。未來(lái)，隨著更多新興技術(shù)融入整合進(jìn)該平臺(tái)，引領(lǐng)城市交通設(shè)施管理全面進(jìn)入更高一級(jí)的現(xiàn)代化、信息化、智能化的“智慧城市”時(shí)代。段創(chuàng)峰透露，隧道股份除了在重點(diǎn)橋隧上部署了自動(dòng)化的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)外，集團(tuán)旗下的所有養(yǎng)護(hù)車(chē)輛上加了GPS模塊和移動(dòng)視頻巡檢監(jiān)控儀器，另外，上海市交通基礎(chǔ)設(shè)施的三維BIM模型亦開(kāi)始在逐步建立過(guò)程中。通過(guò)這些基礎(chǔ)工作的不斷深化，人們不久將可看到一個(gè)基于三維GIS+BIM的智能運(yùn)維管理平臺(tái)，段創(chuàng)峰說(shuō)。

褚君浩院士在論壇上指出：“我們現(xiàn)在是處在信息化時(shí)代的下半期——智能化、新一次工業(yè)革命開(kāi)始的時(shí)候。新的工業(yè)革命，總的趨勢(shì)就是智能化，就是把智慧融入到物理系統(tǒng)里面去，這個(gè)和我們現(xiàn)在的傳感器技術(shù)、云計(jì)算、各種信息技術(shù)的發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)，一直到我們智慧城市的建設(shè)，是密切分不開(kāi)的?！?/p>

褚君浩院士認(rèn)為，現(xiàn)在新的工業(yè)革命有一些特征和態(tài)勢(shì)——首先信息時(shí)代還在發(fā)展，信息時(shí)代的水平還在提高，發(fā)現(xiàn)和發(fā)明多軌并行、交叉推動(dòng)。同時(shí)，信息技術(shù)和多領(lǐng)域技術(shù)深度融合發(fā)展，和各個(gè)方面都深度融合。

把所有的物品通過(guò)信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)結(jié)起來(lái)，進(jìn)行智能化識(shí)別和管理，亦即物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為我們展示了生活中任何物品都可以變得“有感覺(jué)、有思想”，由此形成智慧城市和“感知中國(guó)”。

褚君浩院士總結(jié)智慧城市建設(shè)具有三大特征——

“第一個(gè)特征以信息技術(shù)應(yīng)用為主線，以傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)和大數(shù)據(jù)等新興熱點(diǎn)技術(shù)為核心和代表。

第二個(gè)特征，智慧城市是一個(gè)復(fù)雜的，相互作用的系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，信息獲取、傳輸、處理、識(shí)別和決策，構(gòu)成城市各領(lǐng)域智慧運(yùn)行機(jī)制。

第三個(gè)特征是，智慧城市是城市發(fā)展的新興模式。智慧城市的服務(wù)對(duì)象面向城市主體——政府、企業(yè)和個(gè)人，它的結(jié)果是城市生產(chǎn)、生活方式的變革、提升和完善，終極表現(xiàn)為人類(lèi)擁有更美好的城市生活。綜上所述，智慧城市的本質(zhì)在于信息化與城市化的高度融合，是城市信息化向更高階段發(fā)展的表現(xiàn)?！倍淼拦煞荩∏≡谶@智慧城市建設(shè)過(guò)程中，從宏觀到微觀全程參與，以此讓城市空間智慧起來(lái)。

當(dāng)然，所謂智慧城市，也并非一味追求在所有領(lǐng)域技術(shù)高大全，理念上更應(yīng)該從生活便利性角度出發(fā)。日本豐田都市交通研究所部長(zhǎng)安藤良輔在論壇舉例：“日本豐田市是個(gè)小城市，有些郊外地區(qū)存在公交服務(wù)的空白點(diǎn)。我們于是想出辦法——提供小汽車(chē)服務(wù)。四五人坐一輛小汽車(chē)，100日元就能拉你到最近的公交車(chē)站，這樣保證生活的最基本質(zhì)量?！痹谶@一計(jì)劃反對(duì)實(shí)施過(guò)程中，安藤良輔發(fā)現(xiàn)手機(jī)App無(wú)法解決所有問(wèn)題。安藤良輔說(shuō)：“最開(kāi)始我們開(kāi)發(fā)軟件，直接用手機(jī)預(yù)約系統(tǒng)，但是老人用不了這些東西，最終我們用電話提供服務(wù)，所以有的時(shí)候智慧城市不是說(shuō)高技術(shù)一定是好的東西，你要真正貼切老百姓真正的生活?！?