智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施 開發(fā)和運營的框架 征求意見稿

1GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)和運營通用框架本文件給出了智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)和運營通用框架的基本概念，描述了規(guī)劃、開發(fā)、運營和維護方法，以促進作為智慧城市組成部分的各個基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)調(diào)，并確保多個基礎(chǔ)設(shè)施之間的互動得到良好協(xié)調(diào)。本文件適用于智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施生命周期全過程（從概念設(shè)計到規(guī)劃、開發(fā)、運營、維護、二次開發(fā)和反饋）。所涵蓋的基礎(chǔ)設(shè)施包括能源、水、交通、廢棄物管理、信息和通信技術(shù)等。本文件適用于智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)方，包括規(guī)劃者、開發(fā)方、企業(yè)運營方和供應(yīng)商等。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)運營特征及問題4.1智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施特征智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的特征是：具有高效的資金和資源使用率，能夠為人們提供高水平的便利服務(wù)。a）具有高效的資金和資源使用率，能夠為人們提供高水平的便利服務(wù)。b）要實現(xiàn)特征a)，智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施需要：——具備協(xié)同功能：通過多種基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同效應(yīng)，提高資金和資源利用率，并為人們提供便利服務(wù)；——具有適應(yīng)性，可以應(yīng)對城市環(huán)境的任何變化，包括災(zāi)害和人口結(jié)構(gòu)變化，為人們提供便利的同時具備彈性和可靠性。由于智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施具有上述特征，它們有三個區(qū)別于傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的特點（見圖1）。這三個特點帶來了如下的問題。此外，解決這些問題的方案成為本框架的要素。a）“系統(tǒng)之系統(tǒng)”和長生命周期造成的問題——沒有組件間的一致性，就無法實現(xiàn)整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的功能；——外部系統(tǒng)或組件間的交互會影響整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量和性能。b）眾多相關(guān)方參與的問題——各種利益和廣泛責(zé)任分散于不同相關(guān)方。從上述三個主要問題中提煉了6個焦點問題及其有效的解決方案，如表1所示。2GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖1智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的特征（框架）表1開發(fā)和運營智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的焦點問題和解決方案沒有組件間的一致性，就無法實現(xiàn)整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)無法實現(xiàn)智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的目標(biāo)價外部系統(tǒng)或組件間的交互會影響整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)3GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:20154.2問題分析4.2.1沒有組件間的一致性，就無法實現(xiàn)整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的功能4.2.1.1智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施作為一個整體的附加值不能簡單地通過驗證每個子系統(tǒng)或組件的性能來體現(xiàn)，這會低估基礎(chǔ)設(shè)施集成的效益（見圖2）圖2整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的附加值難以體現(xiàn)示例（a）：如果智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施給城市帶來的附加值不可見，那么它對用戶的吸引力就不足以獲得投資回報。城市開發(fā)方通過引入智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施，可以增加智慧城市的價值（包括便利、舒適、低成本等無形要素從而產(chǎn)生利潤。例如，一個城市引入一套可重復(fù)使用污水處理設(shè)施廢熱的供熱系統(tǒng)，這將吸引那些愿意生活在租金或水費相對較高但是能源消耗和碳排放更少的城市的用戶。然而，如果污水處理設(shè)施和供熱系統(tǒng)之間沒有確定的合作，可重復(fù)使用的熱量也不明確，那么能夠減少多少能源消耗和碳排放就難以預(yù)估，這將影響對這些用戶的吸引力。這樣，開發(fā)方將無法提高租金或水費，最終也無法為熱量再利用系統(tǒng)的額外投資帶來公平的回報。4.2.1.2無法實現(xiàn)智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的目標(biāo)價值，必須確保子系統(tǒng)/組件之間的一致性才能實現(xiàn)（見圖4GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖3需要確保子系統(tǒng)/組件之間的一致性，才能實現(xiàn)其目標(biāo)值示例（b）：由于交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的服務(wù)不連貫和不一致，給乘客帶來不便大型智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施集成項目的業(yè)務(wù)風(fēng)險往往很高，所以項目會被劃分為小的部分或小的功能，分別由指定的運營商或供應(yīng)商管理和開發(fā)與其技術(shù)領(lǐng)域匹配的基礎(chǔ)設(shè)施。這樣，運營商和供應(yīng)商就只能專注于他們負(fù)責(zé)的部件。這會影響智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施部件間的一致性協(xié)調(diào)。例如，日本鐵路公司在該國運營著一個龐大的包括不同形式基礎(chǔ)設(shè)施（包括鐵路、渡輪和公共汽車）的地面運輸服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。通過這些有組織互聯(lián)的交通服務(wù)，即使是子彈頭列車或新干線與巴士之間換乘，客戶也可以輕松前往任何地方。但是，如果是不同的鐵路、渡輪和公共汽車公司在各自的運營范圍內(nèi)獨立安排和調(diào)度火車、渡輪或公共汽車，當(dāng)客戶在日本各地旅行時，他們必須自己安排行程。這會讓他們在不同行程間變換，從而帶來不便，并降低滿意度。4.2.2外部系統(tǒng)或組件間的交互會影響整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量和性能4.2.2.1各種交互參數(shù)短期或長期的波動會抑制智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的性能（見圖4）5GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖4各種相互作用的參數(shù)波動示例（c）：不同于傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，要考慮新的基礎(chǔ)設(shè)施與其他基礎(chǔ)設(shè)施之間輸入輸出的變化。例如，廢棄物管理系統(tǒng)曾經(jīng)是處理城市產(chǎn)生的廢棄物的“終點”。然而，在智慧城市中，它同時也是向城市提供回收資源的“起點”。如圖5所示，需要根據(jù)資源的需求控制輸入（廢棄物）和輸出（回收的資源）的變化。還需要明確誰對供應(yīng)短缺負(fù)責(zé)。圖5示例（c廢棄物管理系統(tǒng)6GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015示例（d）：在智慧城市設(shè)備與智慧城市內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)的集成中，需要確保安全性和可靠性。以電動汽車（EV）為例，需要考慮其何時接入電網(wǎng)，以及它會如何影響與電網(wǎng)連接的其他部件（見圖6）。為了電動汽車的安全，有必要考慮到電網(wǎng)和連接部件。圖6示例（d）：電動汽車接入電網(wǎng)示例（e）：在發(fā)展智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施時，必須考慮鄰近地區(qū)的變化，如城市化。一些智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施，如交通或能源，與鄰近地區(qū)的外部系統(tǒng)互聯(lián)。因此，為了充分發(fā)揮這些設(shè)施的效能，必須考慮鄰近地區(qū)的變化。比如，鄰近地區(qū)人口數(shù)量的變化就會影響到智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的需求。4.2.2.2智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施作為一個整體的要求和需求會因為外部設(shè)施能力的限制無法實現(xiàn)（見圖7）圖7外部基礎(chǔ)設(shè)施的能力限制示例（f）：外部基礎(chǔ)設(shè)施性能和質(zhì)量的差異會導(dǎo)致無效和故障，進而造成損壞或損失。7GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015外國投資建設(shè)的污水處理廠，可能因為發(fā)展中國家沒有與之匹配的污水管網(wǎng)而無法按預(yù)期運行。較差的交互條件影響了基礎(chǔ)設(shè)施的效率，會造成損壞或損失。4.2.3各種利益和廣泛責(zé)任分散于不同相關(guān)方4.2.3.1不同場景相關(guān)方間的溝通復(fù)雜（見圖8）圖8不同情況下的相關(guān)方示例（g開發(fā)商由不同的部門來管理不同的基礎(chǔ)設(shè)施，不同的權(quán)威機構(gòu)會管控不同的基礎(chǔ)設(shè)施，由此造成相關(guān)方之間的溝通非常復(fù)雜。在整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)和運營中，相關(guān)領(lǐng)域的不同相關(guān)方之間需要簡潔而頻繁的溝通。例如，許多政府開發(fā)項目中，一個基礎(chǔ)設(shè)施由一個特定部門管理。因此，要探討智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的全貌，需要部門間進行充分的溝通。在泰國曼谷，有三家公司經(jīng)營運輸服務(wù)：泰國國家鐵路公司負(fù)責(zé)重型鐵路和機場鐵路線，泰國地鐵局負(fù)責(zé)地鐵，曼谷大眾交通系統(tǒng)公共有限公司負(fù)責(zé)高架鐵路的有軌電車。曼谷市中心有一個關(guān)鍵的連接點，或Makkasan站（MakkasanStation）有一個重要的樞紐，可連接機場鐵路，Phetchaburi站可連接地鐵。這兩條線路都是在同一時間規(guī)劃的，但這兩個重要的車站并沒有連接起來，盡管它們有大量的乘客。在車站換車的乘客被迫在一條沒有遮擋的熙熙攘攘的街道上步行10分鐘。這是由于不同基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)方之間的競爭或摩擦而導(dǎo)致的溝通不暢的典型例子。機場鐵路線上的曼谷市中心站或Makkasan站和地鐵Phetchaburi站間是曼谷市中心的一個關(guān)鍵樞紐點。盡管這兩條線路是同時規(guī)劃的，但這兩個重要的車站并沒有被連接起來。所以，大量換乘的乘客被迫要在一條無遮擋的街道上步行10分鐘。這是一個不同基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)方之間因競爭或摩擦導(dǎo)致溝通不暢的典型案例。4.2.3.2不同智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)方之間難以共享有效信息，導(dǎo)致在規(guī)劃和開發(fā)階段面臨困難（見圖9）8GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖9不同智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)方之間難以共享有效信息示例（h）：獨立的基礎(chǔ)設(shè)施信息難以共享，使得規(guī)劃提高智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施整體效率的解決方案變得復(fù)雜。例如，有如下提高醫(yī)護系統(tǒng)效率的方案：——發(fā)展交通基礎(chǔ)設(shè)施，促進患者高效出行；——發(fā)展遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的信息通信技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施；——結(jié)合上述兩種方案。為了選擇最佳方案，確定合適的交通和通信技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施功能，需要結(jié)合這兩種方式具體問題具體分析。為此，必須建立一套各基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)方之間進行信息共享的流程。缺少這套流程，就不可能及時獲得必要的信息進行分析，進而探討提高整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施效率的方法（例如，為不同的獨立基礎(chǔ)設(shè)施分配不同的功能或角色）。4.3開發(fā)和運營智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施時需要明確的相關(guān)要點開發(fā)和運營基礎(chǔ)設(shè)施（包括智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施和傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施）時，明確以下幾點非常重要：——負(fù)責(zé)系統(tǒng)及承擔(dān)相關(guān)責(zé)任的實體；——負(fù)責(zé)系統(tǒng)治理的實體；為治理提供資金的實體；——負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理的實體；——系統(tǒng)的維護模型；確定維護所需流程；——系統(tǒng)的啟動和關(guān)閉。要有確定的進程和中間點?！L問/連接系統(tǒng)并成為系統(tǒng)一部分的方式；——系統(tǒng)的相關(guān)方；——測量系統(tǒng)退化和系統(tǒng)故障的方法；及其指標(biāo)；——協(xié)調(diào)不同國家不同所有權(quán)系統(tǒng)的方式；——初始系統(tǒng)創(chuàng)建的流程；擬邀請的實體；——一個實體是否可以拒絕加入該系統(tǒng)；對拒絕加入實體的回應(yīng)；——適應(yīng)變化或幫助系統(tǒng)演化的方法。5框架概述和優(yōu)勢9GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:20155.1概述解決第四章中出現(xiàn)的各個問題，可得出框架的三個要素，見圖10，其表明智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)和運營應(yīng)基于單個基礎(chǔ)設(shè)施之上的智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施整體架構(gòu)。圖10框架的三個要素5.2框架要素5.2.1要素（A組件的規(guī)格分配和分配程序的驗證通過以下步驟確保智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施整體一致性和功能性：——首先為智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)定整體要求和需求，宜從高層級（單個基礎(chǔ)設(shè)施、子系統(tǒng)、設(shè)備和裝置）分配滿足上述要求和需求所需的功能。此步驟是一個最基礎(chǔ)的過程，貫穿自基本概念、總體規(guī)劃和設(shè)計的開發(fā)全過程。——開發(fā)各階段，確定所分配功能的充分性和一致性（是否存在相互干擾的功能項）?！ㄔO(shè)各階段，通過測試和分析驗證設(shè)計實現(xiàn)進程的準(zhǔn)確性。該步驟宜在任何足以支撐測試開展的層級上進行，如設(shè)備級或由設(shè)備組成的系統(tǒng)級，或在單個基礎(chǔ)設(shè)施層級。上述程序被稱為“系統(tǒng)保證”，是一種已在鐵路等復(fù)雜系統(tǒng)實踐中使用的系統(tǒng)設(shè)計方法。對于鐵路系統(tǒng)，一套基于“系統(tǒng)保證”的程序已形成國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC62278等用以確保滿足鐵路系統(tǒng)RAMS（可靠性、可用性、可維護性和安全性）的要求，并進行符合性確認(rèn)。GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015以GB/T21562-2008中的“安全性”要求為例，通過預(yù)先設(shè)置整個系統(tǒng)的安全目標(biāo)，依次從系統(tǒng)級到裝置級分配必要的安全功能，然后確定各裝置需達(dá)到的可靠性水平（安全完整性等級：SIL）。在建設(shè)階段，通過測試或其他方法驗證各裝置SIL符合度。SIL概念專用于系統(tǒng)安全方面，“系統(tǒng)保證”程序則廣泛宜用于各行業(yè)，如核電站和車輛。圖11給出了“系統(tǒng)保證”過程視角下的智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期。圖11智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)和運營過程示例5.2.2要素（B）：與互動相關(guān)的規(guī)范，內(nèi)外部智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施探查，規(guī)劃和運營對策通過對單個基礎(chǔ)設(shè)施之間的相互作用或內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施與外部系統(tǒng)（包括開發(fā)范圍外的基礎(chǔ)設(shè)施）的相互作用進行有效管理，可降低風(fēng)險。為此，不可僅將相互作用視為“外部條件”，還須考慮這些條件的變化和由此產(chǎn)生的風(fēng)險，并在系統(tǒng)設(shè)計中考慮這些變化（見圖12），可采用以下方法：——識別單個基礎(chǔ)設(shè)施之間的相互作用或待開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施與外部系統(tǒng)的相互作用；——分析和計算每次互動的預(yù)期變化，并提取由此產(chǎn)生的風(fēng)險；——從設(shè)計和運行的角度檢查其風(fēng)險對策，將其納入系統(tǒng)設(shè)計（包括運行設(shè)計——通過測試和分析對設(shè)計方案中設(shè)置的對策進行驗證。GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖12相互作用分析過程5.2.3要素（C促進相關(guān)方之間信息共享和交互如圖13所示，為共享風(fēng)險及其他因素相關(guān)信息，并建立共識，各相關(guān)方應(yīng)遵循下述兩套規(guī)則：——確定信息共享范圍的規(guī)則（具體事項和參數(shù)、文件格式和指南等）；——確定信息共享管理的規(guī)則（程序、人力資源分配、更新時間/變更管理等）。GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖13信息共享和建立共識的共同規(guī)則的重要性5.3優(yōu)勢開發(fā)和運營智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施項目的收益（項目效益）如表2所示，可按以下分類：——相關(guān)方：開發(fā)方、投資方、運營方/供應(yīng)商/政府/終端用戶；——生命周期階段：項目啟動、基本概念/設(shè)計和開發(fā)、建設(shè)/運營、再開發(fā)；相關(guān)方的分類中，開發(fā)方、投資方和運營方均關(guān)注智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的整體開發(fā)和運營。從這個意義上說，上述各方業(yè)務(wù)交疊，收益訴求相似，故可歸為同一類。表3給出了各相關(guān)方訴求的商業(yè)收益。由于商業(yè)收益隨數(shù)據(jù)生命周期階段的不同而變化，故按生命周期階段對其進行陳述。表2智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)運營項目收益）：）：）：-將功能適當(dāng)分配給各基礎(chǔ)-將功能正確分配給各組件，-可建立有效的采購管理。--通過從基本概念設(shè)計階段-針對由組件之間的相互作-從各基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)方接收-通過文檔和其他流程使項GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015-建立基礎(chǔ)設(shè)施的要求和需-基于設(shè)計和開發(fā)階段的分-利用相關(guān)方之間的共享信-對單個基礎(chǔ)設(shè)施所需功能-項目順利進行，防止由于組-建立了系統(tǒng)為滿足智慧城-澄清與其他基礎(chǔ)設(shè)施及其-基于設(shè)計和開發(fā)階段的分-通過利用與系統(tǒng)要求有關(guān)-關(guān)于其他系統(tǒng)及其組件的-可以準(zhǔn)確及時地掌握其他-可以有效地建立風(fēng)險組成-對于操作中的故障，追蹤根-可以有效地建立減少相互-操作故障的影響區(qū)域可以-權(quán)威機構(gòu)可以從基本概念-能夠有效地把握風(fēng)險、實施-如果出現(xiàn)操作故障，可以及-確保整個智慧城市基礎(chǔ)設(shè)-終端用戶可以選擇一個智-獲取風(fēng)險信息可以在早期GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015-終端用戶可以選擇令人滿