探討智慧化在市政設(shè)施管理中的應(yīng)用

【摘要】市政設(shè)施是保障城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，主要包括城市道路、供暖、供水、照明等，直接決定了城市的公共服務(wù)水平與城市宜居性。早期市政基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行管理和維護(hù)主要以人工開(kāi)展為主，需要投入大量的人力資源。即便如此，市政設(shè)施管理也存在著時(shí)效性差、成本高等諸多問(wèn)題。隨著信息技術(shù)的應(yīng)用，智慧城市建設(shè)為市政設(shè)施的管理提供了新思路。本文針對(duì)智慧城市建設(shè)過(guò)程中，市政基礎(chǔ)設(shè)施的智慧化管理進(jìn)行探究，分析現(xiàn)階段智慧化管理存在的問(wèn)題及智慧管理體系建設(shè)方法，以提高城市設(shè)施智慧化管理水平，加快智慧城市的建設(shè)進(jìn)程。

【關(guān)鍵詞】智慧市政；市政設(shè)施；市政管理

【中圖分類(lèi)號(hào)】F294" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2024）01-0035-03

傳統(tǒng)的城市管理方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段城市高速發(fā)展的需求，而信息技術(shù)的應(yīng)用能夠加快城市設(shè)施管理的效率和水平，降低管理成本。尤其是以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字技術(shù)為支撐，使城市市政基礎(chǔ)設(shè)施的智慧化管理已經(jīng)達(dá)到了極高的水平，如何推動(dòng)其在城市治理中的應(yīng)用是現(xiàn)階段發(fā)展的關(guān)鍵。在新技術(shù)的引領(lǐng)下，市政設(shè)施信息化系統(tǒng)的建設(shè)是保障智慧管理的核心。通過(guò)建設(shè)市政設(shè)施信息系統(tǒng)，能夠改變市政設(shè)施管養(yǎng)工作模式，使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化運(yùn)行管理和維護(hù)。

1 市政設(shè)施智慧化管理的基本模式

1.1 網(wǎng)格管理模式

在市政設(shè)施智慧化管理模式中，網(wǎng)格管理法就是將城市的區(qū)域劃分成多個(gè)網(wǎng)格狀的單元，然后采用數(shù)字信息系統(tǒng)對(duì)各個(gè)區(qū)域的市政設(shè)施進(jìn)行分層管理，實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅如此，通過(guò)網(wǎng)格管理法可以明確每個(gè)區(qū)域市政設(shè)施管理的負(fù)責(zé)人，建立更為完善的市政設(shè)施管理責(zé)任體系?；诰W(wǎng)格管理法建立的以數(shù)字化管理為依托的職能到位、責(zé)任到人、技術(shù)配套的全覆蓋網(wǎng)絡(luò)管理方式，可以更好地對(duì)市政設(shè)施運(yùn)維管理中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理，達(dá)到提高市政設(shè)施管理水平的目標(biāo)?？傊姓O(shè)施單元網(wǎng)格管理法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)⑹姓芾磉M(jìn)行區(qū)域劃分，實(shí)現(xiàn)市政設(shè)施的精細(xì)化管理，避免宏觀管理過(guò)程中對(duì)區(qū)域特點(diǎn)考量不到位造成的管理混亂問(wèn)題。

1.2 市政設(shè)施編碼管理模式

在智慧城市中，對(duì)于數(shù)據(jù)信息的處理能力和分析能力更加強(qiáng)大，因此可以采用市政設(shè)施編碼管理模式開(kāi)展市政設(shè)施運(yùn)維工作。該管理模式是將城市中每個(gè)市政設(shè)施都進(jìn)行編碼，使其形成自身特有的代碼，該代碼不僅標(biāo)記設(shè)施的地理坐標(biāo)，同時(shí)能夠詳細(xì)記錄設(shè)備的數(shù)據(jù)信息參數(shù)。當(dāng)設(shè)施運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常狀態(tài)，傳感器會(huì)將設(shè)施代碼以及故障類(lèi)型傳輸?shù)叫畔⒒芾碇行?，從而?shí)現(xiàn)市政設(shè)施故障的快速處理。市政設(shè)施編碼管理模式的應(yīng)用，首先需要對(duì)城市所有設(shè)施進(jìn)行排查，逐一進(jìn)行編碼分類(lèi)。然后對(duì)各項(xiàng)設(shè)施的建設(shè)狀況和使用情況進(jìn)行記錄，了解設(shè)施目前的運(yùn)行情況，并且檢查其是否存在故障，建立市政設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)提供基礎(chǔ)信息。最后需要將市政設(shè)施連接到信息化市政設(shè)施管理系統(tǒng)中，完成對(duì)設(shè)施的動(dòng)態(tài)監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)市政設(shè)施的智慧化管理。

2 智慧化在市政設(shè)施管理中應(yīng)用原則

智慧化市政設(shè)施管理中必須遵循其基本原則，以確保智慧化信息管理系統(tǒng)能夠科學(xué)有效地應(yīng)用于市政設(shè)施的運(yùn)維管理，避免導(dǎo)致管理混亂引發(fā)城市安全問(wèn)題。

2.1 可靠性原則

市政設(shè)施智慧化管理的關(guān)鍵在于其可靠性。傳統(tǒng)市政設(shè)施的管理主要由人工開(kāi)展，雖然其效率低、成本高，但是人工管理的可靠性能夠保障城市健康運(yùn)轉(zhuǎn)，避免造成城市運(yùn)行安全隱患。因此，智慧化市政設(shè)施管理的應(yīng)用也要以可靠性為基本前提，確保城市市政設(shè)施能夠可靠穩(wěn)定運(yùn)行。只有信息化管理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，才能夠保障城市運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中市政設(shè)施功能可靠。尤其是針對(duì)市政設(shè)施信息化管理的安全性需要更加重視，避免智慧化管理系統(tǒng)受到黑客活動(dòng)影響，造成城市基礎(chǔ)設(shè)施體系崩潰。

2.2 可控性原則

市政基礎(chǔ)設(shè)施智慧化管理的應(yīng)用首先需要保障其可控性，不論是人工管理還是信息化管理，都需要建立在能夠準(zhǔn)確執(zhí)行管理指令的基礎(chǔ)上，以確保城市基礎(chǔ)設(shè)施使用功能的正常。因此，在信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，需要把握好建設(shè)的邊界，明確智慧管理系統(tǒng)的管理權(quán)限和管理內(nèi)容，確保在其管理權(quán)限覆蓋范圍內(nèi)的市政設(shè)施能夠按照指令運(yùn)行，提供穩(wěn)定可靠的城市服務(wù)[1]。除此之外，在信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)上，需要科學(xué)規(guī)劃，使其與城市的發(fā)展戰(zhàn)略契合，能夠保障智慧城市建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，避免漫無(wú)目的發(fā)展智慧化管理導(dǎo)致建設(shè)后管理不足出現(xiàn)失控的情況。

2.3 擴(kuò)展性原則

在智慧城市市政設(shè)施智慧化管理應(yīng)用中，信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)必須遵循可擴(kuò)展性原則。擴(kuò)展性是確保信息化管理系統(tǒng)先進(jìn)性的根本，尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧城市信息化管理系統(tǒng)需要不斷改造和升級(jí)，以提高城市市政設(shè)施智慧化管理的水平。如果其擴(kuò)展性不足，就會(huì)導(dǎo)致智慧城市市政設(shè)施智慧化管理無(wú)法與時(shí)俱進(jìn)，造成城市資源的浪費(fèi)[2]。擴(kuò)展性原則主要表現(xiàn)在信息化控制系統(tǒng)中，設(shè)備與控制系統(tǒng)的兼容擴(kuò)展性、系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的兼容擴(kuò)展性以及設(shè)備與設(shè)備之間的兼容擴(kuò)展性。只有打破設(shè)備、系統(tǒng)之間的壁障，才能夠確保未來(lái)技術(shù)和設(shè)備能夠完美同市政設(shè)施智慧化管理體系融合，推動(dòng)其不斷更新升級(jí)。

3 市政設(shè)施智慧化管理的系統(tǒng)建設(shè)

市政設(shè)施智慧化管理系統(tǒng)的建設(shè)，指的是利用數(shù)字化技術(shù)與當(dāng)前智能城市基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合，建立能夠通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等較為成熟技術(shù)控制管理的市政設(shè)施管理體系。該市政設(shè)施智慧化管理體系從上到下的基本架構(gòu)包括：物理感知、數(shù)據(jù)傳輸、大數(shù)據(jù)處理、智能應(yīng)用[3]。

3.1 物理感知

物理感知是信息化管理系統(tǒng)的信息收集端，該部分主要通過(guò)雷達(dá)、視頻攝像、射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)、全球定位、激光掃描以及各類(lèi)傳感器，形成前端智能設(shè)備體系，對(duì)城市運(yùn)行過(guò)程中各類(lèi)市政設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測(cè)。物理感知體系可以將設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)化，然后通過(guò)信息傳輸系統(tǒng)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行分析處理，作為市政設(shè)施管理的依據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸是信息化管理系統(tǒng)運(yùn)行的根本，作為數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)母咚俟罚瑪?shù)據(jù)傳輸通道運(yùn)行的穩(wěn)定性直接關(guān)乎數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展，高速通信性能為市政設(shè)施的智慧化管理提供了支持，實(shí)現(xiàn)了信息高速公路的建設(shè)[4]。

3.3 大數(shù)據(jù)處理

信息化管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理上與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理存在差異性。由于城市運(yùn)行過(guò)程中市政設(shè)施產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常龐大，所以需要采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分類(lèi)，以確保數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值能夠得到充分利用。尤其是在市政設(shè)施的高精細(xì)化管理中，數(shù)據(jù)的分析處理能力更為重要，如果數(shù)據(jù)處理存在錯(cuò)誤，就會(huì)嚴(yán)重影響市政設(shè)施管理水平。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用上，需要通過(guò)信息存儲(chǔ)技術(shù)建立市政設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行存儲(chǔ)，然后通過(guò)大數(shù)據(jù)分析整理后，提取有價(jià)值的信息數(shù)據(jù)，為設(shè)施運(yùn)維管理提供參考[5]。

3.4 智能應(yīng)用

智能應(yīng)用是信息化管理系統(tǒng)的功能端，主要是在物理感知、數(shù)據(jù)傳輸、大數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)處理結(jié)果作為參考，制定相關(guān)管理指令，然后通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將指令下達(dá)給市政設(shè)施，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理。通過(guò)不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析、管理指令下達(dá)等，可以使市政設(shè)施管理系統(tǒng)獲得記憶、思維、學(xué)習(xí)能力，優(yōu)化市政設(shè)施管理決策，實(shí)現(xiàn)市政設(shè)施智能化管理。

4 智慧化在市政設(shè)施管理中的應(yīng)用

4.1 市政橋梁智慧化管理

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，眾多造型獨(dú)特的大型、特大型橋梁相繼建成，橋梁作為重要的城市交通設(shè)施，其使用功能的安全可靠非常關(guān)鍵，市政橋梁設(shè)施的運(yùn)維管理也成為必須重視的內(nèi)容。

4.1.1 橋梁智慧監(jiān)測(cè)

橋梁智慧監(jiān)測(cè)是智慧化管理的內(nèi)容之一，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需不間斷工作，還應(yīng)具備實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)自身設(shè)備運(yùn)行狀況的功能。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，橋梁結(jié)構(gòu)安全評(píng)估不僅需要橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)，還需要結(jié)合橋梁構(gòu)件及其附屬設(shè)施的外觀狀況和外部環(huán)境。橋梁運(yùn)行環(huán)境瞬息萬(wàn)變，不能單靠橋梁定期檢測(cè)和日常巡查，橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)就顯得尤為必要[6]。橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)分為施工期間監(jiān)測(cè)和使用期間監(jiān)測(cè)。市政管理系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)是使用期間監(jiān)測(cè)，應(yīng)為橋梁在使用期間的安全使用性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、結(jié)構(gòu)模型校驗(yàn)與修正、結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別、結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)與維修以及新技術(shù)新材料的發(fā)展與應(yīng)用提供技術(shù)支持。施工期間監(jiān)測(cè)應(yīng)與量測(cè)、觀測(cè)、檢測(cè)及工程控制相結(jié)合，并與使用期間監(jiān)測(cè)統(tǒng)籌考慮。

4.1.2 智慧管理體系建設(shè)

橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能均需通過(guò)物理感知→數(shù)據(jù)傳輸→高速通信網(wǎng)→大數(shù)據(jù)處理→智能應(yīng)用的系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)及監(jiān)測(cè)對(duì)象的控制要求，確定物理感知監(jiān)測(cè)內(nèi)容、布置測(cè)點(diǎn)、選擇傳感器、設(shè)置預(yù)警值[7]。

物理感知內(nèi)容應(yīng)包含但不限于：基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)、橫向和豎向變形監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)、環(huán)境風(fēng)速監(jiān)測(cè)、環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)、車(chē)輛荷載監(jiān)測(cè)、支座反力和位移監(jiān)測(cè)等。傳感器的選擇和安裝應(yīng)符合監(jiān)測(cè)對(duì)象、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)頻率周期和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求，滿足穩(wěn)定、耐久、兼容和可拓展的特性，遵循“技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、兼顧性價(jià)比”的原則[8]。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)中心，接收與傳輸設(shè)備需保證穩(wěn)定可靠安全。

大數(shù)據(jù)處理及智能應(yīng)用。實(shí)時(shí)秒級(jí)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，必然導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)冗雜、龐大，系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)接入與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)加工的能力。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能從接入的多維感知數(shù)據(jù)中提取出目標(biāo)格式數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和結(jié)構(gòu)分析模型修正，輸出可以反映設(shè)施現(xiàn)狀的信息[9]。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還應(yīng)能采用智能融合算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，結(jié)合結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)規(guī)則，分析結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀況和可能存在的隱患，并定期形成監(jiān)測(cè)報(bào)告。

4.2 市政照明系統(tǒng)智慧化管理

城市照明設(shè)施呈現(xiàn)分布廣、數(shù)量多、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行頻次高以及與市民關(guān)系密切等特點(diǎn)，加上近年來(lái)單燈、合桿、智慧燈桿興起，城市照明信息化水平已經(jīng)飛速提高。本著“一把閘刀”控制、按需靈活控制的原則，結(jié)合單燈控制和智慧燈桿的擴(kuò)展需求，基于市政設(shè)施智慧管理系統(tǒng)的智慧照明平臺(tái)擁有良好的兼容性，為城市照明的智慧化管理提供支撐。

管理模塊：城市照明亮化設(shè)施一張圖、智能控制單元、智能分析單元、運(yùn)維管理閉環(huán)和移動(dòng)運(yùn)維終端等。通過(guò)城市智慧照明系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)市區(qū)路燈、景觀照明根據(jù)季節(jié)變化、天氣變化以及節(jié)假日、重大節(jié)假日等需求，按需啟閉路燈和景觀照明，減少不必要的能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。運(yùn)用傳感器數(shù)據(jù)采集、GIS、物聯(lián)網(wǎng)、視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)，擴(kuò)充遙視、遙控、遙測(cè)、遙調(diào)等遠(yuǎn)程控制功能，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析，及時(shí)、準(zhǔn)確掌握城市景觀亮燈運(yùn)行情況，提升城市景觀亮燈智能化、精細(xì)化管理水平。

5 結(jié)語(yǔ)

智慧化市政設(shè)施管理需要建立在城市硬件設(shè)施與管理系統(tǒng)基礎(chǔ)之上。通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用搭建智慧化管理平臺(tái)，并且選擇科學(xué)的城市管理方案，對(duì)城市市政設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)、管控。通過(guò)智慧化管理的應(yīng)用，有效降低了城市運(yùn)行發(fā)展中市政設(shè)施管理壓力，同時(shí)能夠根據(jù)城市運(yùn)行需求，進(jìn)行設(shè)施的動(dòng)態(tài)調(diào)整，不僅提高了管理的精細(xì)化水平，還能夠?qū)崿F(xiàn)城市資源的節(jié)約和綜合利用，是未來(lái)城市設(shè)施管理的重要發(fā)展方向。

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[作者單位]邱玉娟（1980―），女，河北廊坊人，本科，工程師，研究方向：市政工程。