2013年9月16日,國務院印發(fā)《關于加強城市基礎設施建設的意見》,明確了當前加快城市基礎設施升級改造的重點任務:一是加強城市供水、污水、雨水、燃氣、供熱、通信等各類地下管網(wǎng)建設和改造。二是加強城市排水防澇防洪設施建設,解決城市積水內(nèi)澇問題。用10年左右時間建成較完善的城市排水防澇、防洪工程體系。三是加強城市污水和生活垃圾處理設施建設四是加強城市道路交通基礎設施建設。五是加強城市電網(wǎng)建設。六是加強生態(tài)園林建設。
2012年7月21日的特大暴雨才徹底暴露出北京市城市給排水系統(tǒng)的脆弱。其實筆者在2006年時曾經(jīng)為日本開發(fā)過“城市地下管網(wǎng)溢水預測系統(tǒng)”。該系統(tǒng)能夠有效地監(jiān)測城市內(nèi)所有井蓋的數(shù)據(jù),同時可根據(jù)輸入的預測降雨量,計算排水、溢水情況,發(fā)揮了以信息化手段保障城市基礎設施的重要作用。
我也一直認為,實現(xiàn)《關于加強城市基礎設施建設的意見》中所明確重點任務的關鍵措施是,在城市基礎設施升級改造過程中,引入先進的信息化手段,在基礎設施中大量部署傳感器,實時監(jiān)測基礎設施的健康狀況。更重要的是,通過對這些傳感數(shù)據(jù)的匯集、整理與分析,可以培育出促進社會進步與改善居民生活的新型服務。
傳感器在未來城市基礎設施建設中的重要性
廣義上的城市基礎設施具體包括:(1)大樓、住宅、橋梁、水壩等建筑的管理及安全保障;(2)鐵路、船舶、飛機及汽車等交通工具的安全保障;(3)人類健康管理及老齡人口護理;(4)提高農(nóng)業(yè)及畜牧等第一產(chǎn)業(yè)的效率;(5)能源相關基礎設施的維護等。
不管是哪個領域,未來的系統(tǒng)構成大體上相同。首先,要在作為對象的基礎設施上安裝用網(wǎng)絡聯(lián)接起來的無數(shù)個傳感器,用來收集關于基礎設施狀態(tài)的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)采集到的數(shù)據(jù),評估基礎設施的使用狀態(tài),并在必要的情況下發(fā)出警報,或是進行恰當?shù)恼{(diào)控。比如,監(jiān)控橋梁及建筑時,利用光纖傳感器及加速度傳感器來采集建筑的數(shù)據(jù),并運用數(shù)理統(tǒng)計方法來解析是否存在異常,如果有問題就發(fā)出警報。
這樣的系統(tǒng)被稱作傳感器網(wǎng)絡或物聯(lián)網(wǎng)。這一概念很早以前就有,但是并未得到真正普及?,F(xiàn)在,因傳感器大規(guī)模應用,情況正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。
技術環(huán)境的不斷完善,也將加速傳感器的使用。智能手機因配置了加速度傳感器及無線通信模塊,而變得非常易于使用。通信技術方面,除了WLAN、藍牙之外,還有一些國家規(guī)劃出920MHz波段等,無線通信方式的選擇越來越多。數(shù)據(jù)分析技術也因為大數(shù)據(jù)的用途增加而快速發(fā)展。
同時,隨著“開放數(shù)據(jù)”管理辦法上的成熟,開放數(shù)據(jù)與傳感器數(shù)據(jù)想結合分析,將賦予解析結果更多附加值。開放數(shù)據(jù)是指氣象數(shù)據(jù)、城市基礎數(shù)據(jù)、人口動態(tài)等。云計算匯集傳感器采集的數(shù)據(jù),與開放數(shù)據(jù)進行結合比照,經(jīng)過大數(shù)據(jù)技術進行解析之后,可提升各項分析的精準度。
可以說,城市基礎設施、社會公共服務之中,傳感器系統(tǒng)將因廣泛的感應與強大的計算能力,被大規(guī)模采用。
實際上,2013年,傳感器受到全世界新的關注,一些國家提出了“萬億傳感器”的口號。
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