城市基礎(chǔ)設(shè)施是保障城市正常運行和健康發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，新型基礎(chǔ)設(shè)施是以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系。2021年3月，國家“十四五”規(guī)劃綱要明確將新型基礎(chǔ)設(shè)施作為我國現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系的重要組成部分，提出要“統(tǒng)籌推進(jìn)傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施和新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，打造系統(tǒng)完備、高效實用、智能綠色、安全可靠的現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系。”2022年8月，住建部與國家發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布了《“十四五”全國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，提出“加快新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)城市智慧化轉(zhuǎn)型發(fā)展”。

南部新城地處主城東南，核心區(qū)約10平方公里，是南京城市總體規(guī)劃中確立的與新街口、河西新城并立的城市新中心。南部新城作為南京市重要功能板塊，承擔(dān)了大量新技術(shù)、新場景的示范和試點建設(shè)，是南京市BIM/CIM雙試點地區(qū)，也是中芬低碳生態(tài)示范城、江蘇省綠色建筑和生態(tài)城區(qū)區(qū)域集成示范、江蘇省綜合管廊試點等示范地區(qū)。

智慧城市典范是南部新城建設(shè)的戰(zhàn)略發(fā)展定位之一，在2018年到2020年之間，先后通過頂層設(shè)計編制、合作伙伴招募、組織架構(gòu)保障等工作，有效推動智慧城市落地，提出以CIM平臺為核心，推進(jìn)規(guī)劃、建設(shè)、運營管理三方面應(yīng)用的建設(shè)目標(biāo)，并逐步形成了具備南部新城特色的智慧城市建設(shè)路徑和一系列的建設(shè)成果。

南部新城市政基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量多、分布范圍廣，需要對全域市政基礎(chǔ)設(shè)施依托CIM等技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化、智能化管理。因此，南部新城按照國家“新基建”、“新城建”相關(guān)政策要求，對市政基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行智能化升級改造，打造融合基礎(chǔ)設(shè)施，并構(gòu)建綜合管養(yǎng)智慧運營系統(tǒng)，實現(xiàn)了對市政基礎(chǔ)設(shè)施運行狀態(tài)實時監(jiān)測預(yù)警和事件閉環(huán)管理，有效提升了市政管養(yǎng)的效能。

1 總體架構(gòu)

以“打牢共用、整合通用、開放應(yīng)用”理念為指引，提出南部新城智慧城市“物聯(lián)感知終端、智慧城市數(shù)字底座、智慧城市運營管理、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和信息安全體系”三橫兩縱的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 智慧城市總體架構(gòu)

1.1 物聯(lián)感知終端

在南部新城智慧城市建設(shè)過程中，充分利用RFID、傳感器、攝像頭、等物聯(lián)感知技術(shù)和設(shè)備，通過身份、位置、多媒體和狀態(tài)感知等多種相結(jié)合的感知方式，針對河道、工地、燈桿、井蓋、園林綠地、交通出行、建筑等領(lǐng)域進(jìn)行信息的采集處理，實現(xiàn)對南部新城基礎(chǔ)運行狀況的全面感知。同時在上述手段之外，補充無人機、遙感等多種數(shù)據(jù)采集手段，豐富數(shù)據(jù)獲取維度和途徑，為南部新城的高效運行提供完備的基礎(chǔ)運行信息。

1.2 智慧城市數(shù)字底座

打造以CIM和物聯(lián)感知為核心的智慧城市數(shù)字底座，通過綜合信息網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、CIM基礎(chǔ)平臺、物聯(lián)網(wǎng)平臺等基礎(chǔ)共性支撐平臺建設(shè)，匯聚地理信息系統(tǒng)（GIS）、建筑信息模型（BIM）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等南部新城全域數(shù)據(jù)，推進(jìn)新一代信息技術(shù)與城市發(fā)展各領(lǐng)域深度融合，實現(xiàn)資源的統(tǒng)建共享、集中管理、統(tǒng)一調(diào)度、集約管理、按需分配，為南部新城智慧城市提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施運行服務(wù)，夯實智慧城市建設(shè)基礎(chǔ)。

1.3 智慧城市運營管理

城市運營管理平臺是技術(shù)、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)高度融合，跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的南部新城智慧城市全業(yè)務(wù)承載平臺。下層是以支撐工作開展、解決實際問題為目的建設(shè)的面向“規(guī)劃、建設(shè)、運管”各個細(xì)分領(lǐng)域的專業(yè)應(yīng)用，更加聚焦于具體業(yè)務(wù)，例如土方管理、車輛管理、空間規(guī)劃、智慧水務(wù)、智慧管廊等，上層是智慧城市運營管理門戶，通過對下層應(yīng)用進(jìn)行整合，便于管委會對南部新城各方面工作的統(tǒng)籌安排和高位監(jiān)管，主要分為綜合展示門戶、開發(fā)建設(shè)管理門戶和城市運營管理門戶，綜合展示門戶重點對南部新城的規(guī)劃建設(shè)、智慧城市建設(shè)理念、建設(shè)成果進(jìn)行展示，開發(fā)建設(shè)管理門戶主要提全生產(chǎn)管理、生產(chǎn)現(xiàn)場指揮調(diào)度等功能，城市運營管理門戶主要提供城市綜合管養(yǎng)、應(yīng)急智慧調(diào)度、公共空間運營、智能輔助決策等功能。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)與安全體系

構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，遵循系統(tǒng)整合與集成、數(shù)據(jù)共享與交換、云安全與保障、建設(shè)與運維等在內(nèi)的信息技術(shù)與安全標(biāo)準(zhǔn)，遵循信息系統(tǒng)建設(shè)各項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；從基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用等不同方面建立統(tǒng)一的安全防護體系，對南部新城智慧城市建設(shè)的全生命周期各階段起到“指導(dǎo)、規(guī)范、約束、保障”的作用。

以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息安全清朗、生態(tài)良好為目標(biāo)，將網(wǎng)絡(luò)信息安全作為南部新城智慧城市的重要內(nèi)容同步規(guī)劃、同步建設(shè)、同步運行，通過建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)信息安全服務(wù)體系，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全從多點防護向體系防護演進(jìn)，提高南部新城智慧城市網(wǎng)絡(luò)空間的整體防御能力。

2 系統(tǒng)功能

南部新城智慧城市系統(tǒng)功能主要包括CIM基礎(chǔ)平臺的能力支撐和基于CIM的智慧應(yīng)用的業(yè)務(wù)賦能。

南部新城CIM基礎(chǔ)平臺充分依托南京市CIM平臺建設(shè)成果，采取離線部署方式，共享平臺建設(shè)成果，實現(xiàn)與市級CIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)協(xié)同與共建共享，推動形成試點片區(qū)聯(lián)動機制。平臺通過匯聚地理信息系統(tǒng)（GIS）、建筑信息模型（BIM）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等南部新城全域數(shù)據(jù)，推進(jìn)新一代信息技術(shù)與城市發(fā)展各領(lǐng)域深度融合，實現(xiàn)資源的統(tǒng)建共享、集中管理、統(tǒng)一調(diào)度、集約管理、按需分配，為南部新城智慧城市提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施運行服務(wù)，夯實智慧城市建設(shè)基礎(chǔ)。

基于CIM的智慧應(yīng)用主要涵蓋城市“規(guī)劃、建設(shè)、運營管理”三個方面。

1）基于CIM的城市規(guī)劃：圍繞城市規(guī)劃成果展示以及規(guī)劃管理處室業(yè)務(wù)需求，建設(shè)智慧規(guī)劃應(yīng)用�；�于規(guī)劃數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)等與CIM能力平臺的有效融合，實現(xiàn)規(guī)劃成果及規(guī)劃設(shè)計模型的綜合展示、城市生長動態(tài)展示及綜合分析，基于CIM平臺的仿真分析與模擬，支撐城市設(shè)計、智慧規(guī)劃等典型場景應(yīng)用。智慧規(guī)劃應(yīng)用建設(shè)內(nèi)容主要包括用地規(guī)劃、城市設(shè)計、土地出讓、設(shè)計方案、專項規(guī)劃等功能模塊。

2）基于CIM的城市建設(shè)：圍繞區(qū)域整體管控目標(biāo)，建設(shè)智慧工地應(yīng)用，接入在建工程項目信息以及工地視頻監(jiān)控、揚塵、車沖、噴淋設(shè)備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)區(qū)域整體管控，并對具體工地實時監(jiān)管；打造基于BIM的智慧建造應(yīng)用，采集施工現(xiàn)場中的高點攝像頭捕獲的視頻信息，基于人工智能方法識別施工場景中的建筑物及構(gòu)件等信息，通過與設(shè)計BIM模型及構(gòu)件的匹配，識別工程項目的現(xiàn)場進(jìn)度、質(zhì)量風(fēng)險以及安全風(fēng)險，實現(xiàn)指導(dǎo)施工和可視化項目管理。

3）基于CIM的城市運營管理：通過匯聚各類基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)建立智慧管養(yǎng)應(yīng)用，并結(jié)合智能終端實現(xiàn)基于CIM的三維可視化實時監(jiān)控，提供可視化、智能化的實施場景，實現(xiàn)基于CIM的智慧水務(wù)、管廊、環(huán)衛(wèi)、綠化、道路等綜合管養(yǎng)一張圖，制定科學(xué)有效的養(yǎng)護和管理方案，實現(xiàn)智慧化高效運管。另外，通過匯聚招商政策信息，產(chǎn)業(yè)政策信息，配套設(shè)施和招商載體BIM模型等各類招商數(shù)據(jù)，打造智慧招商應(yīng)用，實現(xiàn)招商概覽一張圖、招商載體一張圖、招商土地一張圖。

3 典型應(yīng)用

3.1 智慧環(huán)衛(wèi)

以環(huán)衛(wèi)業(yè)務(wù)管理為核心，通過加裝車載設(shè)備（定位終端、攝像頭、油量感應(yīng)），配備電子工牌等物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備，調(diào)用智慧燈桿視頻監(jiān)控，接入垃圾滿溢、高溫監(jiān)測傳感設(shè)備，實現(xiàn)對環(huán)衛(wèi)作業(yè)所涉及到的人、車、物、事進(jìn)行全過程實時管理。智慧環(huán)衛(wèi)應(yīng)用如圖2所示。

圖2 智慧環(huán)衛(wèi)

3.2 智慧水務(wù)

圍繞響水河、農(nóng)花河等水體，翁家營、響水河、北圩、肖家盤4座泵站，以及調(diào)蓄池等海綿設(shè)施，從水環(huán)境、水調(diào)度等方面進(jìn)行研究，加強水環(huán)境治理，融合城市水體的監(jiān)測、調(diào)度和管理，建設(shè)涵蓋管網(wǎng)、泵站、內(nèi)河、外河的“監(jiān)測-預(yù)警-處置”一體化管控體系；建立管網(wǎng)水質(zhì)、流速的監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)城市管網(wǎng)-調(diào)蓄池聯(lián)動的監(jiān)測調(diào)度防汛機制。智慧水務(wù)應(yīng)用如圖3所示。

圖3 智慧水務(wù)

3.3 智慧園林

通過園林綠化設(shè)施普查建庫，形成全面準(zhǔn)確的園林綠化一本賬，支撐園林綠化精細(xì)化管理。對都市田園、�；礃虻染G化建設(shè)智慧灌溉系統(tǒng)，通過安裝土壤傳感器，實時監(jiān)測植物生長的土壤環(huán)境；在園林養(yǎng)護項目的重點區(qū)域安裝遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控設(shè)備，實時掌握重點區(qū)域情況。智慧園林應(yīng)用如圖4所示。

圖4 智慧園林

3.4 智慧管廊

搭建智慧管廊系統(tǒng)，安裝氣體（氧氣、硫化氫、甲烷）檢測、溫濕度檢測、液位監(jiān)測、聲光報警、視頻監(jiān)控、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等設(shè)備，接入綜合管廊運維管理平臺，實時獲取管廊運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對管廊運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測預(yù)警，同時，配備巡檢機器人，實現(xiàn)對管廊的智能化巡檢，提升南部新城管廊智慧化管理水平。智慧管廊應(yīng)用如圖5所示。

圖5 智慧管廊

3.4 智慧交通

圍繞承天大道、校場大道等主要路段，南外學(xué)校周邊道路，建設(shè)完善交通感知監(jiān)測、智能信號燈、信息屏等智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施。搭建智慧管控平臺，依托采集到的實時交通大數(shù)據(jù)，實時在線交通推演，即時生成交通應(yīng)急方案，助力新城交通管控。智慧交通應(yīng)用如圖6所示。

圖6 智慧交通

3.6 智慧燈桿

在主要道路沿線部署完成100余根智慧燈桿，利用燈桿掛載的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、攝像頭、AI設(shè)備、廣播設(shè)備、信息屏、報警器等終端設(shè)備提供的實時數(shù)據(jù)，支撐城市管理、市政管養(yǎng)、安全校園、交通出行、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等多元化場景應(yīng)用。智慧燈桿應(yīng)用如圖7所示。

圖7 智慧燈桿

3.7 智慧管養(yǎng)

基于南部新城CIM平臺，打造統(tǒng)一的南部新城智慧管養(yǎng)系統(tǒng)，實時獲取城市部件、市容環(huán)衛(wèi)、綠化園林、河道水務(wù)、綜合管廊、智慧停車等市政基礎(chǔ)設(shè)施運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對南部新城全域市政基礎(chǔ)設(shè)施運行狀態(tài)實時監(jiān)測、分析和預(yù)警。同時，基于智慧管養(yǎng)系統(tǒng)中的事件管理平臺，實時接入市政基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)告警事件，通過派發(fā)告警事件工單、事件處置進(jìn)展跟蹤等全流程管控，實現(xiàn)事件閉環(huán)管理。智慧管養(yǎng)應(yīng)用如圖8所示。

圖8 智慧管養(yǎng)

在水務(wù)業(yè)務(wù)管理方面，南部新城基于CIM和調(diào)水模型實現(xiàn)水務(wù)管理。通過采集河道泵站、排口、自流涵的水位和流量信息，根據(jù)流速、流量、水質(zhì)信息并基于“水文-水質(zhì)-水動力”機理建立水調(diào)度模型，通過調(diào)水實驗統(tǒng)計調(diào)水量、水質(zhì)變化情況等數(shù)據(jù)建立支持向量機（SVM）模型，將機理模型和統(tǒng)計模型相結(jié)合支撐水調(diào)度管理，并結(jié)合CIM技術(shù)可視化展示水調(diào)度過程，保障區(qū)域內(nèi)河水質(zhì)達(dá)標(biāo)。水務(wù)綜合管理如圖9所示。

圖9 水務(wù)綜合管理

水環(huán)境調(diào)度重點展示響水河泵站、機場河泵站水質(zhì)達(dá)標(biāo)率以及緯七路橋?qū)崟r水質(zhì)相關(guān)信息。當(dāng)緯七路橋站點發(fā)生水質(zhì)報警，系統(tǒng)將自動啟動模型計算，并展示模型推薦調(diào)度方案，可通過自定義方案模塊進(jìn)行自定義方案輸入，查看執(zhí)行對應(yīng)方案后可能出現(xiàn)的水質(zhì)效果。同時，可以添加未來降雨數(shù)據(jù)來優(yōu)化調(diào)度結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)緯七路橋上游站點發(fā)生水質(zhì)報警，系統(tǒng)自動啟動模型進(jìn)行計算，確定上游水質(zhì)是否會對緯七路橋水質(zhì)產(chǎn)生影響。如果產(chǎn)生影響，則展示模型推薦調(diào)度方案以及自定義方案，查看執(zhí)行對應(yīng)方案后可能出現(xiàn)的水質(zhì)效果，支持兩個方案做對比展示。水務(wù)環(huán)境調(diào)度如圖10所示。

圖10 水環(huán)境調(diào)度

防汛指揮調(diào)度主要通過展示工地防汛監(jiān)控視頻，南部新城主要河道的水位走勢，內(nèi)、外河實時水位信息等，輔助防汛決策和指揮調(diào)度。同時，展示泵站閉啟狀態(tài)信息。防汛指揮調(diào)度如圖11所示。

圖11 防汛指揮調(diào)度

1 社會效益

基于智慧城市建設(shè)成果，南部新城開展了多項智慧城市課題研究和多個智慧城市優(yōu)秀案例及科技獎項申報。2020年5月，申報住建部科技示范項目“基于5G網(wǎng)絡(luò)和CIM的智慧城市系統(tǒng)構(gòu)建與服務(wù)體系研究”；2022年4月，申報住建廳省建設(shè)系統(tǒng)科技項目“基于CIM平臺的數(shù)字孿生城市建設(shè)研究”；2022年5月，申報住建廳新城建實踐案例；2022年7月，申報全國信標(biāo)委2022年城市數(shù)字孿生優(yōu)秀案例；2022年9月，榮獲住建廳建設(shè)科技成果二等獎；2023年7月，申報2023年度“華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎”；2023年11月，榮獲2023世界智慧城市大獎·中國區(qū)城市類別大獎（基礎(chǔ)設(shè)施和建筑大獎）。

2 經(jīng)濟效益

南部新城智慧城市參建單位將相關(guān)建設(shè)成果在全國范圍內(nèi)進(jìn)行了推廣，取得了較好的應(yīng)用效果。如，向江西省鷹潭市推廣了以CIM為核心的智慧城市建設(shè)架構(gòu)，鷹潭市開展了鷹潭物聯(lián)大腦項目建設(shè)；向廣東省中山市、山東省東營市推廣了項目設(shè)計方案，中山市和東營市分別開展了城市級物聯(lián)感知平臺建設(shè)；向江蘇省南京市和新疆博樂市推廣了智慧運管應(yīng)用，南京市法制園區(qū)開展了智慧海綿內(nèi)澇監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，南京報業(yè)大廈開展了智慧樓宇建設(shè)，鼓樓區(qū)開展了智慧社區(qū)建設(shè)，博樂市開展了綜合服務(wù)管理平臺建設(shè)；向廣東省廣州市推廣BIM應(yīng)用，廣州市開展了工程BIM協(xié)同管理平臺建設(shè)。

3 推廣價值

3.1 為新城區(qū)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供指導(dǎo)

基于智慧城市建設(shè)基礎(chǔ)，利用物聯(lián)感知技術(shù)，融合CIM技術(shù)，成功打造了智慧環(huán)衛(wèi)、智慧園林、智慧水務(wù)、智慧管廊、智慧交通、智慧燈桿等多個智能基礎(chǔ)設(shè)施典型應(yīng)用案例，可為全國范圍內(nèi)新城區(qū)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供建設(shè)方案和實施路徑方面的指導(dǎo)，建設(shè)方案內(nèi)容包括智慧城市以及各個典型應(yīng)用（創(chuàng)新應(yīng)用）的總體架構(gòu)、技術(shù)路線和系統(tǒng)功能等，實施路徑主要是試點示范推廣和科技項目引領(lǐng)的建設(shè)模式。

3.2 幫助解決城市基礎(chǔ)設(shè)施管理實際問題

圍繞市政基礎(chǔ)設(shè)施智能化管理需求，基于南部新城CIM基礎(chǔ)平臺，建設(shè)南部新城智慧管養(yǎng)系統(tǒng)，統(tǒng)籌市政基礎(chǔ)設(shè)施運行信息，打造“管養(yǎng)一張圖”，以三維可視化方式全面展示全域市政基礎(chǔ)設(shè)施的運行狀態(tài)，并對其運行狀態(tài)異常情況實時告警，生成事件工單自動推送至相關(guān)部門及負(fù)責(zé)人。事件處置完成后，系統(tǒng)指派特定人員對事件處置情況進(jìn)行復(fù)核，形成事件閉環(huán)管理。這種“全面感知-實時預(yù)警-閉環(huán)處置”的運行模式可以高效解決城市基礎(chǔ)設(shè)施運營管理問題，保障城市正常運行和健康發(fā)展。

3.3 提高南部新城智慧城市建設(shè)的影響力

通過在全國范圍內(nèi)推廣南部新城城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的經(jīng)驗，可以強化南部新城智慧城市建設(shè)的影響力，更好地將南部新城智能建造、綠色低碳等領(lǐng)域的建設(shè)成果向外推廣，進(jìn)一步提升南部新城智慧城市的知名度。同時，可以吸引更多智慧城市領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)企業(yè)和知名專家關(guān)注南部新城，進(jìn)一步推動南部新城智慧城市建設(shè)，為南部新城智慧城市建設(shè)出謀劃策，促進(jìn)南部新城智慧城市可持續(xù)發(fā)展。