智慧型城市建设，如何利用只能快速建设

近年来，智慧型城市基础建设是建筑行业和市政工程领域最大的热门话题，如何有效的进行智能基础建设，以最快的速度建设好智慧型城市是当下建筑行业人才最为关心的话题。

​道路、管道等城市基础设施的主要功能是在城市中输送各种“流量”，形成各种管网系统。“流”分为几个层次，物质流包括水（自来水、雨水、污水、再生水）、煤气、供热、垃圾、道路等；能量流主要指电网（虽然供热用气本质上是能量的传递，实际的逻辑仍然是物质载体的运输；信息流是一个广泛的电信网络（有线、无线、包括有线电视等）。可以说，基础设施的运行逻辑决定了城市运行管理的基本模式和水平。

近年来，互联网企业开始进入城市智能化改造领域，纷纷提出将“云”和“城市大脑”作为新的城市基础设施。然而，目前我国城市存在的问题是，只有“脑”、“体”、“感”不健全，无法实现真正的智能化。因此，传统基础设施的智能化改造应是城市智能化改造的关键。

未来的基础设施运行逻辑不能脱离cps（信息物理系统）。cps是一个集计算、网络和物理环境于一体的多维复杂系统。通过3c（通信技术、计算机技术和控制技术）的有机集成和深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。cps可以实现计算、通信和物理系统的集成设计，使系统更加可靠、高效、实时协同。数字孪生技术只是cps数字化的前提，不仅要建立三维模型，实现感知控制的闭环。事实上，城市领域最为关注的规划、建设和管理业务并不能成为cps驱动的工程逻辑的闭环，因此它并不是最典型的数字孪生应用。城市工程基础设施系统作为一个工业项目，其改造的逻辑必然是从数字孪生到cps的过程。

在上述基础设施流中，信息流具有自然的信息属性，基本上是数据驱动的操作。另外，作为电网的能量流动，信息化程度也很高。在分布式能源、新能源汽车等各种新型智能设备的新需求驱动下，发电、输变电、配电、用电、调度等基本实现了智能化，这从智能电表的普及率可见一斑。随着能源互联网和无处不在的电力物联网的发展，电网系统经历了从数据采集到传输控制的多轮技术升级。提出了一种从芯片、终端、网络、平台到人工智能的综合方案，即通过全感知、全连接，实现基于全网络实时数据的毫秒级预测响应和调度能力。

电网的转型方向和路径基本上可以看作是基础设施转型的蓝图。数十亿规模的物联网和边缘计算节点、毫秒级延时要求、变压器断路器储能设备等生态链升级，造就了国家级基础设施实体网络和巨大的新兴市场。作为一种特殊的基础设施网络，与之类似的城市道路网也早就开始了智能化改造。基本实现了分布式交通和事件监控，并开始利用微传感数据对交通灯进行全网引导和调控。轨道交通网络作为一个相对简单、封闭的系统，长期以来一直在探讨cps的全数据驱动控制。

物流网络虽然有其自身的物理特性和拓扑结构，也有压力和重力，但有许多共同的基本逻辑，但由于属于不同的管理部门甚至不同的学科，很少一起讨论。无论压力管网是圆形、分支、径向还是混合结构，在主管道的关键节点都有各种压力、流量、流量等传感器指标。一方面，这些传感器可以通过一路调节源阀和闸阀的压力来平衡和调节整个网络的需求。另一方面，管道爆炸、泄漏、堵塞等重大事故和故障，都可以通过异常指标发现。至于重力管，其逻辑大致相反。分散源、集中端处理或排放，还依靠中间传感器、闸门泵和存储节点来平衡网络负载。虽然各种设备都实现了联网和PLC控制，但大多数设备的控制延时为分钟级甚至小时级，因此只有在发生事故级事件时才能触发响应，日常问题只能粗略定位，通过经验可以推断，然后用手工检查。

在cps的逻辑下，在通过cim（城市信息模型）平台维护完整的管道拓扑结构的前提下，大量的无线小型分布式传感器和边缘计算节点将整个基础设施网络转化为一个新的ict（信息通信技术）基础设施。理论上，利用实时无线遥测终端计量仪和新型在线检测工具，可以实现全息数字孪生系统。基于人工智能建模的全网动态平衡调度算法可以在毫秒内控制各种设备进行调整；对于各种管道损坏和内部异常，能够准确定位和及时干预。

这种逻辑并不复杂，但与电力和交通系统相比，地下管网非常复杂，各种管道的内压、腐蚀、污染等情况也不尽相同。由于土层和各种管壁材料的存在，使得传统的通信和传感方法大多无能为力。可以说，管网领域的绝大多数需求还没有达到成熟的产品响应，这也是智能城市领域最大的潜在市场。

就路桥而言，结构安全性（应变、裂缝、位移、挠度、倾角、温湿度、沉降）、车辆荷载（车型、速度、车重、轴重、车长）等关键参数可以通过各种传感器和低功耗物联网实时在线监测。类似的方法可以用来识别小事故隐患，及时干预地下管网、建筑结构等基础设施的运行状态，包括渗漏、开裂、变形、工程损坏等，一座几百米的桥梁只需要几百个各种传感器，几万元的成本就能实现完整的状态监测。

另外，分布式光纤传感技术利用光纤本身作为信号传输介质和传感单元的特性，不断地获得光纤中振动、应变、温度等物理量的分布，从而实现分布式光纤传感。远距离测量。分布式光纤传感技术主要包括基于干涉原理的分布式传感技术和基于瑞利、布里渊和拉曼散射机理的分布式传感技术。这些技术不仅可以实现高精度、高空间分辨率的传感，而且可以实现从结构变形、交通流、车型等多个物理参数的同时测量。近年来，它在基础设施监测领域得到了广泛的应用。由于现有的城市光纤通信网络可以重复使用，只有在电信运营商的机房中增加一些设备，才能以较低的成本形成覆盖整个城市的新的传感网络。

另外，城市生命线的全自动控制对于运营商网络来说是很难保证的，因此需要真正意义上的基础设施物联网。然而，除了国家电网外，其他基础设施运营公司大多只运营城市规模的系统，没有实力建设大规模的专用网络。因此，负责基础设施建设标准的相关部委应尽快介入基础设施物联网私人网络建设，真正发挥政府在未来基础设施领域的指导和引导作用，以确保城市的安全和可行性。可持续发展提供智能保障。