智慧城市基础建设及民生配套.docx

1、智慧城市基础建设及民生配套真正的智能城市在为人们提供舒适、安全、便捷生活的同时，还要能实现与地球自然环境的和谐共存。智能城市就是实现“人与地球和谐相处”的载体。以下我们将从“地球环境的变化”和“人类生活的改变”这两个方面对智能城市的必要性和产生背景进行介绍。人们生存的地球环境以及人们对于生活的看法和价值观都在发生着重大的变化。随着这些变化的出现，维系人与地球密切关系的城市载体当然也需要进行相应的改变。接下来，首先介绍的是有关于“地球环境的变化”和“人类生活的改变”。地球环境的变化针对气候变化、人口变化、资源问题、城市问题等，主要有关于“地球环境”变化的话题进行说明。为了应对地球环境和城市环境的

2、变化，建设新型城市成为世界各国的共同要求，而这正是智能城市产生的重要背景。随着气候的变化以及人口数量的增加与集中，资源枯竭和城市问题日益突出，人们生存的外部环境正在发生着潜移默化的改变。全球性气候变化创建低碳社会成为国际共识全球范围的气候变化问题除了对生态系统造成影响之外，还给整个现代社会带来了包括异常天气和大规模自然灾害导致经济受损以及海平面上升导致二次灾害等问题在内的巨大风险。而造成这种气候变化的重要原因就是人们在工业活动中排放的二氧化碳和甲烷等温室气体所引发的全球温室效应。为了抑制及缓和全球温室效应，推动促进世界各国的温室气体减排工作，1992年和2002年地球峰会召开，1997年，京都

3、议定书在联合国气候变化框架公约缔约国第三届会议（COP）上获得通过。创建低碳社会已经成为国际共识，同时也成了新城市建设中最重要的课题之一。人口增长与资源枯竭人口迅速增长和经济发展是导致资源枯竭、供需失衡的重要原因根据联合国人口基金会（UNFPA）的预测，到2012年10月底，世界人口将会升至70亿，而到2050年的人口数量更将达到93亿。尤其是在近年来经济增长迅速的亚洲和非洲等新兴国家，今后的人口数量将继续呈现出大幅上升的势头。随着人口数量的迅速上升和经济活动的发展，资源的消耗量必将成倍增加，从而导致以石化燃料为主的天然资源过早枯竭。在水资源方面，全世界至今仍有很多地区供水不足，地区间水资源供

4、需失衡问题非常突出。同时，如何确保与人们生活息息相关的安全用水和卫生设施也成为了目前亟待解决的重要课题。人口向城市的不断集中给城市化发展带来弊端到2050年大约70%的世界人口将在城市居住，城市问题成为全球面临的共同问题如果新兴国家的经济能够持续平稳发展，农村人口将源源不断地涌入城市，受此影响，城市人口的增长速度将超过整体人口的流动速度。根据联合国的预测，2020年，新兴国家的城市人口数量将超过农村人口；2050年，大约70%的全世界总人口将会在城市居住。随着人口向城市集中情况的不断加剧，目前很多存在的城市问题可能会变得更加突出。城市贫富差距拉大、大气污染、保证饮用水供给、排水及污水处理、确保

5、能源供应、交通拥堵、垃圾处理等城市问题正在升级，需要重新认识全球共同课题的时代已经到来。顺应变化要求的新型城市至今为止，我们依靠利用大量的能源和资源，过上了方便且富裕的生活。而另一方面，地球环境的变化和城市化发展中显露的弊端也正在成为我们必须面对的现实问题。造成这些问题的原因非常复杂，想要加以解决，必须要多方联手，建立多样化的合作关系。世界各国目前正在采取措施，从各个领域入手，为创建低碳社会进行着不懈的努力。在建设新型城市方面，也要求我们必须充分考虑地球环境因素，实现人与地球的和谐共存。人类生活的改变智能城市产生的另一个重要背景是人们对生活的想法和价值观的改变。无论是消费方式、服务的等价交换意

6、识，还是工作和学习机遇的变化等等，人们的主观世界都在随之发生着潜移默化的改变。变“所有”为“使用”消费对象从有形物质转变为无形服务个人的消费习惯目前正在经历着重大的变革。过去，人们大都通过购买和拥有新商品的方式来获得生活上的便捷和满足。但是现在，越来越多的服务可以让人们无需购买实实在在的商品。只要获得使用权，便足以享受到这份方便和满足。事实上，生活中也正在有越来越多的人逐渐选择使用这类服务。比如，用租车的方式代替买车已经成为当下的一种潮流，这个例子极有代表性地说明人们的消费习惯正在从重视“所有权”向重视“使用权”发生转变。这种消费习惯的变化缘于消费对象从有形物质向无形服务的转变，而它的改变对于

7、城市的存在方式以及众多的城市设备、城市设施也产生了一定的影响。因此，城市的构成元素有必要根据人们生活价值观的改变来做出调整。无法以金钱衡量的无形价值的出现人们对于服务价值的观念发生改变人们对于服务价值的认识也呈现出逐渐变化的迹象。网络的出现丰富了人们传送信息的方式，也使每个人拥有的信息和专业技能有更多的机会为社会所用。例如，像志愿者活动那样，用自己的知识、技能甚至是时间去换取不同于货币价值的“为社会做贡献的经历”。而且，能够提供这种等价交换的机会越来越多。重视无法用金钱衡量的时间、经历、心情和满足感这种价值观的变化富了人们对于等价交换的认识。可以想象，今后在城市生活中，这种现象必将普遍。个人、

8、集体和社会之间能够进行交换的将不再局限于货币金钱。除了健全运用货币进行等价交换的场所之外，为了更好地保证价值交换的多样性，还必须继续完善各项法规和基础设施的建设工作。工作和学习机会的多样化信息通信技术的发达带来更多“机遇”，进一步促进了人口结构的多样性变化在信息通信技术日益发达的背景下，人们在城市生活中的工作和学习也开始逐渐发生变化。比如，在办公室以外的地方办公，很多企业开始提倡全新的工作方式等等，使得工作方法变得更加多样化。同时，随着网上学习机会的增加，无论是孩子、上班族还是老人，能够根据自己的时间在学校以外的地方学习语言、培养爱好的场所也越来越多。不难想像，人口结构的变化必将使人们的工作和

9、学习变得更加丰富。尤其是在少子化和老龄化问题日趋严重的日本，更需要为老年人提供健全而完善的工作和学习环境。为了缓解人口的减少可能导致的劳动力匮乏问题，为了让老年人拥有的知识经验能够更好地为企业和社区所用，我们有理由期待今后会涌现出更多不同以往的工作机会和学习机会。提供新机会、创造新环境也同样是人们对新型城市建设提出的要求之一。符合大众价值观的城市足不出户就能实现全球购物的网络商店、关系着日常生活衣食住行的各类送货上门服务、全天候提供影像资源的视频门户在智能城市里，人们可以随时随地地享受到诸多全新服务带来的便捷体验。这些服务都是从城市消费者的角度出发，所以，提供的项目也都非常贴心、实用。而从城市

10、消费者的角度出发、提供更加周到的服务内容也是人们今后对于城市服务的要求之一。例如，以往有关城市“交通”的概念必须以人们适应城市系统为前提，而在全新的智能城市里，提供更加人性化的城市交通方式将会成为需要考虑的重要因素。此外，我们每一个人将不再单纯而被动地接受物质或信息，而将逐渐成为物质生产和信息传播的主体。以能源行业为例，今后有望获得广泛应用的太阳能发电和卖电也必将成为“生产和传播”的崭新形式。在发现新价值的过程中，继续健全完善基础设施建设、实现物质与信息的双向交流也是人们对创建新型城市提出的必然要求。生活视点的智能城市（民生）生活：结合生活起居，为您提供“恰到好处”的生活住宅内的家电设备全部联

11、网，能够根据人们的生活起居和时间安排协调运行。早晨起床就能感受到适宜的温度，打开电视就能看到希望了解的信息，还有生活上合理用电的最佳方法对于居住者而言，“恰到好处”就是指住起来非常舒服。而在智能城市的生活中，这种“恰到好处”简直比比皆是。而且，由于对室内的用电情况采取的是完全统一的管理模式，因此，与以往的生活相比，在智能城市生活，将会更加省电、更加环保。家庭网络注：缩略语说明等 OSGi(Open Services Gateway initiative),EV(Electric Vehicle)*环保热水器的名称是对电力公司、热水器公司所使用的自然冷媒二氧化碳热泵热水器的总称及爱称。 近年来，

12、整个社会的节电意识不断提高，从而要求实现消耗电力以及电力供应信息的“可视化”和家电的“自动化”，以节约电力消耗、减轻环境负荷（减少CO2）。另外，人们对能源管理的期待也在不断扩大，如家用太阳能板和EV（Electric Vehicle）、家庭内发电蓄电设备的联动等。日立集团正在推进家庭网关的开发，它在这一家庭内部控制中将起到主导作用。今后日立希望能够实现利用家庭网关进行信息发送和老年人支援等，从而为人们创造出与通信相融合的、安全、放心且舒适的生活。家庭能源管理系统(HEMS)智能房屋设想的总体结构图除家用电器之外，还能与能源机器、住宅设备仪器、EV（电动汽车）、家庭网关、电表相连接，实现对家庭

13、的能源管理。此外，该系统还可以连接室外的电力系统、信息系统以及附近的社区网络。HEMS（Home Energy Management System）是一种能够兼顾家庭节能与舒适生活的能源管理系统。该系统能够利用天气信息与传感器找到多余的能耗源，并通过对家用电器的控制达到节约能耗的目的。另外，在家用能源机器的使用上，当太阳能光板的发电量出现剩余时，该系统可以指示热泵热水器烧热水，或者指示洗衣脱水机开始工作，从而实现对电力的有效利用。当易受天气等因素影响的天然能源越来越多地应用于发电领域之后，为了确保电力供应的稳 定，势必需要安装蓄电池，以便在节约能源的同时，最大程度地保证生活的舒适性。家庭能源管

14、理系统采用“可视化”设计，能够及时掌握家庭的用电情况，除了能让用户通过家里的电视或监视器简单地了解自家的用电信息之外，还能通过对于能源消耗的统一管理，根据用户的行为习惯和天气信息向用户提出高效用电的可行性建议。社区管理系统(CEMS)区域能源管理系统平台的整体运行图由区域能源管理系统平台将供电方的EMS与需求方的EMS（房屋、楼宇、EV充电站等）连接起来，为调节供需平衡提供支持。注：缩略语解释EMS（Energy Management System），EV（Electric Vehicle），CEMS（Community Energy ManagementSystem），DERC（Distri

15、buted Energy Resource Controller）HEMS（Home Energy Management System），BEMS（Building and Energy Management System），FEMS（Factory Energy Management）我们现在居住的城市管理并不规范，某些地区甚至无法获得有效的管理。在这种环境下，由于人们的随意用电，导致了电力的极大浪费。社区能源管理系统（CEMS）是对整个地区的能源管理情况实施集中汇总的管理系统。除了能够确保和提高居民生活的“舒适性”和“安全可靠性”之外，还能进一步减少二氧化碳的排放，最大限度地减轻环境负担，

16、有效抑制社会成本的继续上升。要想构建这种系统，必须具备能够收集和管理地区范围内的各种信息数据并能发出处理或控制指令的“信息通讯技术”、能够根据信息迅速做出反应的“控制技术”以及能够保护个人信息或进行机器认证的“安全技术”。智能城市将以CEMS为中心，在管理家庭用电的HEMS、管理楼宇及工厂用电的BEMS和FEMS以及未来的清洁能源领域不可或缺的电动汽车（EV）等系统之间进行信息交换，以实现对整个社区能源效率的充分利用。工作：随时随地与他人之间的进行同步工作，挖掘商务的新可能性我们面临的商务环境正在以云计算为中心不断展开。借助云计算，就可以有选择地使用服务器、数据库等IT基础设施和软件，而不需要

17、像现在这样备齐所有的商务资源。因为网络已经为你把开展业务所需的绝大部分服务都准备好了。要想让这种设想变成现实，除了需要构建灵活的网络服务外，还要具备非常稳固的安全防护措施。这样才能保证人与人之间无论在哪里上网都能毫无顾虑地进行信息交流。正是因为这种技术的存在，才让随时随地通过网络与他人同步工作的梦想逐渐变成了现实。云计算过去，企业、团体或教育机构使用IT技术时，必须购买机器，并在此基础上构建能够容纳所需内容的服务器，让其成为自身资产的重要组成部分。然而近年，随着“云计算”这一概念的产生，通过网络借用机器、服务器和应用程序等所需资源的服务渐渐受到关注。作为云计算解决方案供应商，日立正在根据顾客的

18、需求扩充服务项目，不断地向大型企业和中小企业提供安全可靠的云解决方案。日立的云计算解决方案是高度可靠的安全系统，在严格保守私人信息和商业机密的同时，可以根据各处IT基础设施的实际情况和需求进行协作。除此之外，还能充分利用各类企业或机关长期积累下来的IT咨询经验，针对不同专业领域，进行软件开发或软件提供的操作。尽管如此，出于安全考虑，也有可能出现重要信息无法带出，或者受到机器安装等客观条件的限制无法全部使用云计算的情况。因此，人们预测，能够因地制宜地将传统型系统与云服务相结合的“混合型”系统将越来越成为今后应用云计算的解决方案中不可或缺的重要部分。工作：没有能源浪费的环保工厂即使是大量消耗电力和

19、水等能源的工厂，也在节能方面下尽了工夫。其核心就是被称为FEMS（Factory Energy Management System）的管理系统。它可以完全掌握工厂内正在消耗的电力并进行集中管理，以确保在与工厂的生产计划相协调的前提下，有效地消耗电力。另外，它还和整个厂区的能源管理系统协作，根据整个区域的电力消耗计划，来进行管理。另外，工厂还致力于自己进行发电，如使用水车，利用工厂内使用过的冷却水和空调用水进行发电、或者利用食品工厂等被废弃的有机物制造沼气进行发电等。而经过工业废水处理系统净化后的水，也被运用于区域绿化等。再次，没有浪费的生产工序，是推进节能化的重要因素。为了在这方面有所贡献，我

20、们正 在推进利用IMES和RFID等的技术开发，它可以从地理空间信息中把握人员和物体的动向。智能工厂(FEMS)FEMS（Factory Energy Management System）是新一代能源管理系统。它在制造工厂中承担着对能源供需双方进行管理、控制的职责，它以工厂为单位实现能源的最佳化，从而降低成本，减少CO2排放。具体来说，它可以预测风力、太阳能发电等不稳定自然能源的发电量，同时与公用设备运行计划和实际业绩保持联动，进而在购入能源的同时控制成本，实现供应的稳定化。另外，它还实现了能源使用量的可视化和原单位化，并通过实施与制造计划保持联动的公用设备最佳运行计划，来实现节能化。产业废水

21、处理系统在工业化进程飞速发展的20世纪，产业废水的排放导致的公害问题给环境和人们的生活造成了严重的影响。即便现在，世界各地很多地区的排水处理设施仍然有待完善。日立长年坚持向汽车工厂、饮料食品制造厂、发电站等提供各工厂专用的产业废水处理系统，至今仍在致力于新技术的研究开发工作。由于各产业生产的产品不同，废水中包含的污浊物质也各有差异。因此，处理设施必须针对各种产业废水的特点有针对性地加以准备。日立的产业废水处理系统能与多种设备相组合，构建符合其产业自身特点的水处理系统。其中，膜分离活性污泥处理系统（MBR）作为生物处理与膜分离技术相结合的新型生物处理系统而备受瞩目。生物处理技术是依靠好氧性（利用

22、氧气生存）细菌吞食水中含有的有机物质进行净化的处理工艺；膜分离技术是利用特殊的膜材料对污水进行过滤的净水方法。日立的MBR不易堵塞，处理效果稳定，而且，经过处理后的过滤水水质相当优良。因此，该系统以其便于维护管理、节省空间和低成本的特点，必将成为确保高水质废水处理企业的最佳选择。节省空间的MBR系统与以往的废水处理系统相比，MBR系统能够以高浓度将污泥留在反应槽内，进一步缩短滞留时间（约6小时），因而极大地节省了设置空间。学习：在城市中实现与不同年龄段人群的互相学习现在，住在城市里的人们都自顾自地忙碌着，就算身处同一座城市，若非同学或者公司同事，就完全没有结识的机会。 如果使用智能城市的教育网

23、络，就可以打破年龄和职业的壁垒，找到自己想要学习或者传授的对象。将各自的需求输入云计算机进行数据化处理之后，用户就能自由地浏览这些信息，同时也可以运用程序查找匹配对象。如果相互之间的需求一致，就可以在安全加密的情况下取得联系，之后，既可以选择见面的方式，也可以利用电视会议系统进行虚拟教学，从而完成教与学的整个过程。就算你身怀绝技、满腹经纶，如果不加传授，也难逃失传的命运。有了这个平台，就能将同一座城市中想学和想教的人联系起来，实现优秀技术和文化经验的继续传承，为城市和居民的素质提高打下良好的基础。出行：配合行动模式，顺利而高效地去往目的地在交通方面，为了能够帮助居民顺利而高效地去往目的地，智能

24、城市的多种交通手段协同合作，可以根据乘客人数的增减，对相互之间的行车时刻表及时地做出调整。同时，车站或高楼大厦里的升降电梯、手扶电梯等移动工具也可以根据人流的数量对等候的楼层和方向加以控制。由于结合了人们的行为习惯，因此，还能更有效地节约能源，真正称得上“恰到好处”。而且，为了让人们能够选择最佳路线出行，交通信息提示到处可见，方便人们随时随地地进行路线搜索。车站附近的电子提示牌（数字标牌）也可以根据时间和具体情况，向在场的人们显示最佳的交通信息。在智能城市，全城的所有交通手段和出行工具充分地发挥各自的长处，以这样的形式实现着彼此间的联合协作。基础建设视点的智能城市能源天然能源发电我们是否能在保

25、持富裕生活的同时，实现节能环保的节能方式呢？相信很多人都有过这样的疑问。现在，还没有一种发电系统可以保证对环境不产生任何影响。不过，在最大限度地减少环境污染方面，目前最受瞩目的当属利用风能、太阳能等天然能源的发电系统。由于容易受到气候条件的影响，目前，天然能源发电还存在着发电量、电压、频率不够稳定的问题。为了解决这些问题，我们正在尝试结合火力发电、水力发电、核能发电等传统的发电系统，同时，还在积极开发太阳能及风能的高效电力转换设备，利用蓄电池和控制系统的不断推进稳定化研究工作。通过这些举措的实施，相信建立既环保又安全的电力供给系统的梦想必将成为现实。实现低碳社会所需的社会基础系统“CEMS”智

26、能社区是实现低碳社会可持续发展的重要因素之一，建设智能社区系统的目的在于维持和提高“舒适”、“放心”的居住环境，减少二氧化碳排放，“最大限度地减轻环境负担”，“抑制社会的总体成本”，让需求方参与到社会平台的规划中来。智能社区系统能够以区域内纷繁复杂的个人信息和控制信息等庞大的数据为基础进行各种处理或调控。因此，要想构建和运用该系统的核心基础，必须具备拥有能够收集、关联、灵活利用各种庞大信息的“信息通讯技术”、能够根据信息迅速做出反应的“控制技术”、能够保护个人信息或进行机器认证的“安全技术”以及能够熟练运用各类机器、设备和系统的丰富经验。为了实现安全、放心、高效、优质的电力供给，加快向低碳社会

27、的转变进程，供应方必须采取多种措施，以确保能够有效提高以往大型集中型电源的供电效率，充分利用风力发电、太阳能发电等可再生能源，以及保证用户用电的稳定供应。另一方面，需求方也必须通过安装节能机器、促进原有车辆向PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle：插电式混合动力汽车）和EV（Electric Vehicle：电动汽车）的更新换代以及实施能源管理等手段，配合供电企业实现降低能源消耗、平均分配电力的目标。通过上述方法，能够实现能源的高效利用，减少用电高峰时段的设备用量，提高电力供应设备的利用率，而这些都有助于社会成本的进一步降低。要吸引用户参与智能社区的设计规划，

28、有两点非常重要：一是不能降低电力供应的服务水平；二是系统设计不能过于烦杂，要让用户有清晰、直观的感受。可以说，用户参与社会平台的规划设计正是智能社区的一大特色。目前，电力供应基础和应用系统比较完善的发达国家正在积极研究为用户安装FEM（Factory Energy Management System：工厂能源管理系统）、BEMS（Building and Energy Management System：楼宇能源管理系统）、HEMS（Home Energy Management System：家庭能源管理系统）以及DER（Distributed Energy Resources：分布式电源）的

29、可行性。智能社区能够在供应方的应用系统或需求方的EMS（Energy Management System：能源管理系统）以及DER之间进行能源信息交流，以此确保电力系统安全、放心、高效、优质的整体运转。而新兴国家则希望能够同时完成向低碳社会过渡和完善供电基础设施的目标。因此，在新兴国家，除了前述的能源信息交流功能之外，智能社区还必须具备运用供电基础设施的相关功能。智能社区的最大目的是希望将构成社会平台的服务供给方与使用方的各种系统连接起来，通过能源信息的及时交流，为建设低碳社会构筑更加稳固的社会基础。电价信息是能源信息的典型个例。如果能及时地进行电力供应价格或购买价格的信息交换，用户就能自发地

30、改变以往的用电习惯和行为模式，而DER供应方也可以依据信息对发电量做出调整。这样，通过电价信息的及时交流，每个人都可以根据信息做出反应，从而使我们为了社会整体利益调整电力供需提供了可能。智能社区应该实现的社会利益之一就是“地产地消”。为了建设低碳社会而被世界各国逐渐采用的可再生能源的固定电价制度（Feed-in Tariff）迅速地拓展了可再生电源配电系统的覆盖范围。然而，由于可再生电源的发电很大程度上受到自然因素的左右，导致输出不够稳定。所以，当电力需求增大时，有可能出现无法满足供电的情况。此外，要实现供电方直接控制电力输出，目前在制度上和技术上还存在着很多问题。因此，一个不可忽视的问题就是

31、，如果可再生电源大量地用于配电系统，不仅配电系统，基干系统也会受到影响。鉴于以上考虑，智能社区需要根据地区气象信息及时交流区域内的DER输出情况，调整家庭用热水器的蓄热时段，提高PHEV和EV的充电效率，通过这种区域内部的需求调整，尽可能地减少地区可再生电源的输出变化，最大限度地降低对基干系统造成的影响。这就是“地产地消”的基本理念。此外，新兴国家还希望智能社区具备配电系统的能源管理功能。DER在配电系统的大量使用不仅会带来前文中提到的能否有效供电的顾虑，还会产生电压问题。在发达国家，供电方可以通过加强现有配电系统基础的方法应对这些问题；但在新兴国家，由于基础相对薄弱，只能在当地寻求解决办法。

32、所以，智能社区除了要安装无效电力补偿设备和蓄电池之外，还要对这些设备、机器进行控制。能为这种智能社区提供支持的就是“CEMS（Community Energy Management System：区域能源管理系统）平台”。构成社会平台的服务供给方和使用方的各种系统正是使用这一平台协调合作的。CEMS平台能够达到节能、负荷平均化和地产地消的目的。而且，使用该平台还可以为电力用户提供各种服务。CEMS平台是社会平台系统的重要组成部分，因此，必须符合以下要件：1.具备与特定平台之间的“非依存性、独立性和通用性”；2.具备在任何情况下都能继续工作的“可靠性”；3.具备能与多种或多个构成要素分段连接并能应对需求量突然增大的“扩展性”；4.具备能不间断地更新和维护系统的“维护性”；5