【正文】 ）的智 慧的城市 所示。圖 3 建立城市指揮中心（CCC）的智慧的城市技術(shù)層面智慧的城市架構(gòu)基于技術(shù)及面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）原則。我們參照如技術(shù)層面所示的技術(shù)層，考慮智慧的城市解決方案的架構(gòu)。圖 4 技術(shù)層 城市包含來(lái)自多個(gè)供貨商的遺留系統(tǒng)和技術(shù)。該參考架構(gòu)保證了系統(tǒng)間互聯(lián)互通的實(shí)現(xiàn)。三、智慧的城市具有的價(jià)值本指南的目標(biāo)對(duì)象為面向客戶(hù)的技術(shù)解決方案團(tuán)隊(duì)。可以利用本章節(jié)描述城市 IT 和工程部門(mén)的 技術(shù)價(jià)值。解決方案最終必須引起城市決策者的共鳴，所謂決策者包括市長(zhǎng)、核心規(guī)劃者、區(qū)域 發(fā)展局、立法機(jī)構(gòu)、城市特別工作組（包括市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、災(zāi)難恢復(fù)、特別工程等）以及非政府組織（NGO）。為取得最佳效果，最初目標(biāo)對(duì)象應(yīng)理解全盤(pán)觀察城市的概念，懂得全面進(jìn)步的城市理想對(duì)市民、產(chǎn)業(yè)以及總體經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必要性。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新滿足城市需求 確定了城市領(lǐng)導(dǎo)人必須實(shí)現(xiàn)的九個(gè)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境理想，從而保證城市繁榮和持續(xù)發(fā)展。這些理想并非各自為政，市長(zhǎng)和機(jī)構(gòu)官員們?cè)谠O(shè)置長(zhǎng)期、短期城市目標(biāo)的過(guò)程中，經(jīng)常需要同時(shí) 應(yīng)付多重問(wèn)題。這些理想更多的是定義了城市未來(lái)，使其更具可持續(xù)性，吸引最佳的人力資本和 產(chǎn)業(yè)，并在日益全球整合的社區(qū)中更具競(jìng)爭(zhēng)力。城市理想 顯示了城市理想。技術(shù)價(jià)值可以為解決實(shí)施這些城市理想所面臨的技術(shù)問(wèn)題提供重要價(jià)值。智慧的城市團(tuán)隊(duì)由來(lái)自各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)的業(yè)務(wù)和技術(shù)專(zhuān)家組成，從而可以從不同視角全面考慮問(wèn)題。過(guò)去一百年中， 在為客戶(hù)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新技術(shù)解決方案方面，證明了自己的行業(yè)領(lǐng)袖地位；智慧的城市也不例外。技術(shù)價(jià)值： 城市理想 展示了如何幫助創(chuàng)建智慧的城市。一如既往地以智慧的地球理念為背景發(fā)展其專(zhuān)業(yè)技術(shù)，讓城市擁有更透徹的感應(yīng)和度量、更深入的智能洞察且更加一體化。四、智慧的城市架構(gòu)我們對(duì)于智慧的城市解決方案的架構(gòu)方式與智慧的地球更透徹的感應(yīng)和度量、更全面的互聯(lián)互 通、更深入的智能洞察主題相協(xié)調(diào)，如走向智能化。如圖所示。圖 5 走向智能化為了更好地理解上述主題，我們對(duì)其定義如下：l 更透徹的感應(yīng)和度量基于傳感器的系統(tǒng)將我們的可視性擴(kuò)展到現(xiàn)實(shí)世界的交通、公用事業(yè)、水資源和建筑，提供 以前無(wú)法獲得或收集成本異常昂貴的全新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源。l 更全面的互聯(lián)互通事件處理軟件從傳感器輸入的原始數(shù)據(jù)流提取業(yè)務(wù)相關(guān)事件，與此同時(shí)，集成中間件將這些 事件置于所需的業(yè)務(wù)背景之下，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)際行為的全新洞察。事件也可以 來(lái)自專(zhuān)門(mén)的輸入渠道，這一點(diǎn)在在智慧的公共安全一節(jié)中有所論述。l 更深入的智能監(jiān)測(cè)和洞察可視化配合業(yè)務(wù)規(guī)則及分析的運(yùn)用，可以?xún)?yōu)化這些運(yùn)作系統(tǒng)。不管是改善交通流量，最大化使用水電公用事業(yè)，還是在這些基礎(chǔ)城市進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，都能用到。架構(gòu)層功能性角色最后，可以將我們智慧的城市解決方案描述為三個(gè)邏輯層，與這些主題一一對(duì)應(yīng)，提供各項(xiàng)功能（見(jiàn)表4）：表 4 邏輯層智慧的城市解決方案架構(gòu)從智慧的城市高級(jí)參考架構(gòu)（層）可見(jiàn)，智慧的城市解決方案架構(gòu)由三個(gè)層面組成。更透徹的感 應(yīng)和度量層面可以與傳感器直接交互，例如用測(cè)量水質(zhì)，或通過(guò)智慧的電網(wǎng)解決方案中的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）等現(xiàn)有的行業(yè)系統(tǒng)，與傳感器間接交互。該層面也可以支 持分布式操作邏輯，利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行過(guò)濾與匯總，減少向上游發(fā)送事件請(qǐng)求進(jìn)一步處理所占帶寬。更全面的互聯(lián)互通層面通常根據(jù)接近實(shí)時(shí)的處理約束添加事件服務(wù)，這些服務(wù)將傳感器輸入與業(yè) 務(wù)相關(guān)事件一一對(duì)應(yīng)。此類(lèi)事件可以是檢測(cè)不符合規(guī)定的水質(zhì)測(cè)量方式，也可以是對(duì)公用設(shè)施網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障定位。本地分析與特定領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型也可以在這一層面發(fā)揮作用。更深入的智能洞察層面在更廣范圍內(nèi)處理業(yè)務(wù)相關(guān)事件，往往通過(guò)某個(gè)基于SOA的模型與多個(gè)遺 留應(yīng)用程序及資產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行交互。該層面通常還包括面向人員的各種功能，通過(guò)可視化、儀表板與工作流程編排來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖 6 智慧的城市高級(jí)參考架構(gòu)（層）打造智慧的城市解決方案從參考架構(gòu)到客戶(hù)交付的一一對(duì)應(yīng)，智慧的城市解決方案基本上是從標(biāo)準(zhǔn)的軟件產(chǎn)品組合開(kāi) 始構(gòu)造的。智慧的地球與傳統(tǒng)IT解決方案的主要區(qū)別在于需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備/系統(tǒng)接口與物質(zhì)世界交互，并且往 往要與各領(lǐng)域的合作伙伴協(xié)作交付。智慧的城市擁有更多互聯(lián)互通的系統(tǒng)、更多跨越全城網(wǎng)絡(luò)皆 可獲得的數(shù)據(jù)、更多嵌入式分析及情報(bào)，為城市工作人員提供更為深刻的洞察力，并能更好地掌 控城市運(yùn)作。解決方案一經(jīng)獲得，便可以利用事件處理、規(guī)則引擎、可視化、監(jiān)控、信息管理、優(yōu)化、流程編 排和資產(chǎn)管理工具這一完整的組合，并應(yīng)用到這些新領(lǐng)域中，如資產(chǎn)協(xié)調(diào) 所示。圖 7 資產(chǎn)協(xié)調(diào)解決方案代表性組件 在下面有關(guān)智慧的城市具體解決方案的章節(jié)中，會(huì)介紹更全面的技術(shù)。更具有一般代表意義的解決方案組件示例包括：● 更透徹的感應(yīng)和度量● 更全面的互聯(lián)互通 ● 更深入的智能洞察圖 8 支持智慧的城市的技術(shù)五、智慧的交通有效且高效的交通體系對(duì)于一個(gè)城市的感知度、可用性及經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言至關(guān)重要。城市交通體系——不管是公共的還是私人的——都能在城市的旅行體驗(yàn)和環(huán)境影響方面，對(duì)城市生活的成本和質(zhì)量起到重大作用。特別是在城市環(huán)境下，修建全新的交通基礎(chǔ)設(shè)施是一個(gè)成本高昂且干擾民眾正常生活的長(zhǎng)期過(guò)程。新的交通基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)影響旅行習(xí)慣，促使個(gè)人優(yōu)化出行，引發(fā)需求和使用的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致產(chǎn)生新的瓶頸和擁擠區(qū)域。單純建造基礎(chǔ)設(shè)施并不是適當(dāng)之舉，不能在市內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速安全、劃算可用的通行。新基礎(chǔ)設(shè)施確實(shí)需要，但必須應(yīng)用智慧或明智的交通管理和使用方式，才能最好地利用現(xiàn)有和將來(lái)的輸送能力。必須將市內(nèi)不同的交通模式及相關(guān)設(shè)施作為一個(gè)全局交通網(wǎng)絡(luò)來(lái)處理，并將其與CCC相連接。這樣旨在使每個(gè)交通資源的能力實(shí)現(xiàn)最大化，將負(fù)荷分配到不同的交通模式，實(shí)現(xiàn)居民自由移動(dòng)，避免對(duì)任何一種交通模式造成無(wú)法接受的使用和擁堵程度，而與此同時(shí)，其他模式卻使用率不足。解決城市交通問(wèn)題的智慧方法本質(zhì)上有兩方面；搜集、分析和利用有關(guān)城市交通網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)作的信息，以及利用各種“杠桿”控制交通體系并影響旅客行為，如智慧方法兩大方面所示。圖 11 智慧方法兩大方面智慧的交通遵循的架構(gòu)模式與智慧城市的其他領(lǐng)域相同。正如智慧的交通架構(gòu)所示，其架構(gòu)由三個(gè)層面組成：傳感器、操作和企業(yè)。在傳感器層，與各個(gè)離散的交通功能相關(guān)聯(lián)的傳感器（及促動(dòng)器）被集成起來(lái)，用于收集信息，處理源自特定功能的事件。交通功能將包含交通管制、自動(dòng)化停車(chē)場(chǎng)、公共汽車(chē)、有軌電車(chē)、地鐵和數(shù)字監(jiān)控等。智慧的交通架構(gòu)顯示了智慧的交通高級(jí)參考架構(gòu)。圖 12 智慧的交通架構(gòu)來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)在傳感器層進(jìn)行適當(dāng)利用，并可以在分配至操作層之前用多種方式對(duì)其進(jìn)行處理，例如聚集、關(guān)聯(lián)、融合或充實(shí)等。操作層包含與特定交通能力的運(yùn)作和監(jiān)督相關(guān)聯(lián)的那些功能：提供公共汽車(chē)服務(wù)、管理停車(chē)場(chǎng)和管制交通等。這些操作對(duì)時(shí)間非常敏感；必須能夠接受來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)，并有足夠的時(shí)間進(jìn)行處理，以便應(yīng)對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)隨時(shí)出現(xiàn)的商機(jī)和問(wèn)題。操作層（見(jiàn)智慧的交通架構(gòu)）之上是企業(yè)層。企業(yè)層匯集了與提供和管理交通服務(wù)相關(guān)的狀態(tài)、業(yè)務(wù)流程、歷史數(shù)據(jù)、分析、預(yù)報(bào)以及其他工具。企業(yè)層內(nèi)可能存在多個(gè)“子層”，通過(guò)交通方式（如公共汽車(chē)、火車(chē)、有軌電車(chē)、地鐵、自行車(chē)或步行）或功能（如停車(chē)管理和交通管制）反映組織職責(zé)。 這些“子層”組合在一起，提供整個(gè)城市交通服務(wù)的全局視角，然后在適當(dāng)情況下，呈現(xiàn)給公共服務(wù)部門(mén)員工、商業(yè)交通合作伙伴以及廣大旅客。整合并利用交通信息在許多城市，不同交通體系的信息按交通方式、管理職責(zé)區(qū)域和地域界線而分開(kāi)單獨(dú)顯示。對(duì)現(xiàn)有及新數(shù)據(jù)資源進(jìn)行整合并繪制涵蓋整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)的通用運(yùn)營(yíng)圖是智慧交通的基礎(chǔ)。可以應(yīng)用分析模型，利用從交通網(wǎng)絡(luò)中收集的信息來(lái)預(yù)測(cè)交通流量和運(yùn)輸量、計(jì)算行程時(shí)間及具體站點(diǎn)的公共汽車(chē)到站時(shí)間。IBM研究中心開(kāi)發(fā)的交通預(yù)測(cè)工具即是該模型的一個(gè)范例，這個(gè)工具能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)后的交通速度情況或個(gè)別路段的通行率?？稍L問(wèn)以下地址獲取有關(guān)該交通預(yù)測(cè)工具的更多信息：可將業(yè)務(wù)規(guī)則應(yīng)用到上述預(yù)測(cè)中，用于確定預(yù)測(cè)的通行率或車(chē)輛速度是否造成堵車(chē)，是否需要采取某種交通管理措施。同時(shí)也可應(yīng)用更深入的模型來(lái)確定要考慮的適當(dāng)?shù)缆分甘?，例如市?nèi)交通和公共運(yùn)輸績(jī)效的政策目標(biāo)。向旅行者提供正確可信的信息形式上是一種授權(quán)，既可增加他們的滿意度，也能夠鼓勵(lì)他們?yōu)閷?shí)現(xiàn)個(gè)人旅行目的做出正確決策。全面了解旅行中可選擇的交通工具，并結(jié)合從多渠道（網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)、公用信息站、短信服務(wù)及其他工具）獲得的當(dāng)前交通網(wǎng)絡(luò)狀況，旅行者能夠做出明智的選擇。擴(kuò)充基本的旅行規(guī)劃服務(wù)使旅行者可以登記一整天的旅程，這為城市交通當(dāng)局創(chuàng)造了實(shí)時(shí)散布更新信息及建議的機(jī)會(huì)。例如，如果交通堵塞中斷某公交線路，可向旅行者發(fā)送信息，建議其考慮其他替代服務(wù)重新規(guī)劃旅程。這種建議可以基于旅行者的預(yù)計(jì)位置或?qū)嶋H所在位置（如果旅行者注冊(cè)了支持GPS功能的設(shè)備）。這種方法為城市交通當(dāng)局影響旅行者行為創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，可以根據(jù)需求在可用的交通能力范圍內(nèi)更好地分配旅行者。同時(shí)還可以間接散布信息，例如在公交站點(diǎn)發(fā)布公共汽車(chē)實(shí)時(shí)到達(dá)時(shí)間，利用各種路邊標(biāo)志提供堵車(chē)警告或預(yù)計(jì)行程時(shí)間。整合、利用并散布城市交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況及智慧的交通功能，例如整合的交通控制系統(tǒng)、公共汽車(chē)或有軌電車(chē)的車(chē)載智能設(shè)備、公共運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)調(diào)度及智能停車(chē)等，為最大程度發(fā)揮當(dāng)前城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的潛能提供了平臺(tái)。電子道路收費(fèi)及綜合收費(fèi)管理等其他功能也可以加入到此解決方案中。電子道路收費(fèi)電子道路收費(fèi)（ERP）通過(guò)在一天中使用部分或全部城市道路網(wǎng)絡(luò)，尤其是在具體時(shí)間或時(shí)間段，對(duì)過(guò)往車(chē)輛進(jìn)行收費(fèi)。道路使用收費(fèi)旨在實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)目的：● 改變?cè)诮?jīng)濟(jì)上對(duì)私人和公共交通的平等對(duì)待，向公共交通傾斜● 作為額外收入來(lái)源，為城市交通網(wǎng)絡(luò)改善提供資金最常見(jiàn)的電子道路收費(fèi)為道路通行費(fèi)，駕駛員因使用某具體道路設(shè)施而支付費(fèi)用，例如高速公路或橋梁。這個(gè)趨勢(shì)正向自由出入道路通行費(fèi)發(fā)展，這樣會(huì)自動(dòng)檢測(cè)車(chē)輛，并通過(guò)車(chē)載設(shè)備或使用視頻技術(shù)識(shí)別車(chē)牌來(lái)辨別車(chē)輛。收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)一天內(nèi)的具體時(shí)間或該具體資源的使用水平而定。目前已有一些城市實(shí)施了擁堵收費(fèi)方案，例如倫敦、斯德哥爾摩、新加坡、都柏林和瓦萊塔（馬耳他）。擁堵收費(fèi)方案對(duì)進(jìn)入市區(qū)特殊地段或地區(qū)的車(chē)輛收費(fèi)，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)因一天內(nèi)的具體時(shí)間和交通狀況而定。這些方案也是比較典型地使用車(chē)載設(shè)備或車(chē)牌識(shí)別來(lái)辨別車(chē)輛并收費(fèi)。某些國(guó)家或地區(qū)、省、市正在研究基于GPS的道路使用收費(fèi)方案。在這些地區(qū)，根據(jù)行駛里程數(shù)向駕駛員收費(fèi)，收費(fèi)因道路類(lèi)型、一天內(nèi)具體時(shí)間及其他因素而不盡相同。各種形式的ERP通常有高級(jí)別的架構(gòu)模型，帶有運(yùn)營(yíng)支持系統(tǒng)（OSS），它包含與車(chē)輛識(shí)別相關(guān)的路邊基礎(chǔ)設(shè)施，還帶有業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)（BSS），這涉及ERP方案運(yùn)作的等級(jí)、計(jì)費(fèi)、帳戶(hù)管理、客戶(hù)關(guān)系管理、財(cái)務(wù)管理、實(shí)施及其他方面。綜合收費(fèi)管理自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）使旅行者無(wú)需現(xiàn)金購(gòu)票，用提前充值的智能卡即可取代現(xiàn)金的使用。更精密的系統(tǒng)則將智能卡與信用卡或銀行賬戶(hù)相關(guān)聯(lián)，當(dāng)余額減少到某限定額度時(shí)自動(dòng)按照設(shè)定金額為智能卡充值。此類(lèi)系統(tǒng)也為運(yùn)輸經(jīng)營(yíng)者帶來(lái)好處，他們無(wú)需再處理現(xiàn)金交易，也有效地避免了員工欺詐行為的發(fā)生。我們可能需要提高收入保障活動(dòng)的水平，確保旅行者每次旅行都能切實(shí)使用智能卡。AFC為個(gè)別運(yùn)輸方式提供了方便，而綜合收費(fèi)管理（IFM）方式則有可能為旅行者和城市交通當(dāng)局均帶來(lái)益處。有了IFM，普通AFC系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于市內(nèi)多種交通方式：公共汽車(chē)、有軌電車(chē)、地鐵、火車(chē)，甚至ERP和停車(chē)場(chǎng)。這個(gè)解決方案使旅行者能夠在市內(nèi)各種交通方式中使用單一支付方式，通過(guò)至少避免了交通工具換乘中的一個(gè)障礙提供了靈活性，如綜合收費(fèi)管理解決方案所示。圖 13 綜合收費(fèi)管理解決方案除了為旅行者和城市交通當(dāng)局帶來(lái)方便外，綜合收費(fèi)管理方案還為各層次的旅行模式提供商業(yè)智能：從單個(gè)智能卡持卡人一直到來(lái)往社區(qū)與市區(qū)之間的眾多人流。這有助于制定未來(lái)公共交通系統(tǒng)和整體交通戰(zhàn)略規(guī)劃。IFM還為影響旅行者行為創(chuàng)造額外的機(jī)會(huì)，城市交通當(dāng)局可實(shí)施價(jià)格政策，使公共交通在價(jià)格上更能吸引乘客；可根據(jù)全程計(jì)費(fèi)、為一日或一周內(nèi)的交通總費(fèi)用設(shè)置上限、在非高峰期自動(dòng)折扣或按照持卡人年齡段或狀況進(jìn)行優(yōu)惠。綜合收費(fèi)管理系統(tǒng)還為政策變動(dòng)提供余地，并能使用業(yè)務(wù)規(guī)則將新政策迅速付諸實(shí)施，使公共交通運(yùn)營(yíng)能在多變的城市交通需求和壓力下實(shí)現(xiàn)靈活變通。目前已有若干城市實(shí)施了綜合收費(fèi)管理系統(tǒng)，包括新加坡（Symphony Card for ePayment）、倫敦（Oyster Card）和香港。智慧的交通方案具有以下四個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)：● 每秒鐘通過(guò)傳感器的成百上千甚至成千上萬(wàn)次事件均能得到測(cè)量。例如，監(jiān)控城市中穿行的2000 輛公交車(chē)的方位和狀態(tài)每秒能產(chǎn)生 200 － 400 個(gè)事件，這根據(jù)每輛公共汽車(chē)報(bào)告其方位的頻率而定?！?若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)上部署了大量傳感器和分布式設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)偶爾會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象及邊緣低寬帶?！?城市交通網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)因數(shù)量級(jí)的不同而產(chǎn)生多種需求，取決于一周內(nèi)的具體某一天和一天內(nèi)的具體時(shí)間。另外，體育賽事或惡劣天氣也會(huì)增加這一影響。● 保留交通網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)數(shù)據(jù)所需的大數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的大量數(shù)據(jù)，可支持運(yùn)營(yíng)和戰(zhàn)略規(guī)劃使用的分析和統(tǒng)計(jì)模型。智慧的交通解決方案要求服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)能夠從物理上以及通過(guò)虛擬化資源和存儲(chǔ)介質(zhì)（它們也同樣能夠進(jìn)行擴(kuò)展）靈活進(jìn)行擴(kuò)展，并且有效管理大量數(shù)據(jù)。六、智慧的公用事業(yè)電力系統(tǒng)電網(wǎng)是最后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)設(shè)施。盡管基礎(chǔ)電網(wǎng)的電磁技術(shù)原理并沒(méi)有改變，但對(duì)電網(wǎng)可觀測(cè)性和控制的需求卻發(fā)生了變化。（此電力章節(jié)略）七、智慧的水資源 水是地球上生命最重要的元素之一。水元素在我們的環(huán)境中儲(chǔ)量豐富，但卻是最容易被污染的資源，正因?yàn)槿绱?，智慧的水資源將是保護(hù)我們智慧的地球上重要的組成部分。 在探討智慧的水資源架構(gòu)需求之前，我們要了解水資源影響城市生活的方式，了解城市與水資源的關(guān)系，這非常重要。水資源在與市民產(chǎn)生關(guān)系的過(guò)程中將會(huì)經(jīng)歷一個(gè)虛擬的生命周期：● 城市水源：城市用水可經(jīng)過(guò)脫鹽處理而來(lái)，可來(lái)自雨水的收集，來(lái)自井水、