同济大学 程大章 Chengdz@tongji.edu.cn 2014’山东济南 从绿色智能建筑 走向智慧生态城市 同济大学 程大章 Chengdz@tongji.edu.cn

一、智慧与绿色生态的背景 二、绿色建筑的智能化 三、智慧生态城市是智能行业的机遇 四、智慧城市顶层设计实践的探索 五、思考与认识

一、智慧与绿色生态的背景 进入廿一世纪，全球城市化进程加快、经济快速增长，但是人口急骤增加、资源萎缩、环境恶化，人类生存面临着严峻挑战。 人类的建设行为及其成果—建筑物在生命周期内：消耗了全球资源的40%、全球能源总量的40%，建筑垃圾也占全球垃圾总量的40%。

美国经济学家约瑟夫斯蒂格列茨（Joseph Stiglitz）曾宣布：“影响21世纪人类文明进程的两件大事：一是以美国为首的新技术革命，二是中国的城市化。” 迅速发展的中国急迫地需要通过信息化与城市经济社会发展深度融合，来统筹城市发展的物质资源、信息资源和智力资源的利用，促进政务信息共享和业务协同，使城市规划管理信息化、基础设施智能化、公共服务便捷化、产业发展现代化、社会治理精细化。

绿色建筑强调人与自然的和谐，避免建筑物对生态环境和历史文化环境的破坏，资源循环利用，室内环境舒适，符合中国可持续发展的基本国策，因而受到了各级政府、工程界与房地产业的高度重视。 绿色建筑在建筑的生命期内，最大限度地保护环境、节约资源（节能、节水、节地、节材）和减少污染，为人们提供健康、适用和高效地使用的空间。 绿色建筑将环保技术、节能技术、信息技术、控制技术渗透入人们的生活与工作，用最新的理念，最先进的技术去解决生态节能与居住舒适度问题。

近年来，中国的绿色建筑在政府推动下得到快速发展，目前已有近1500项工程获得国家绿色建筑标识认证，发达地区已经要求新建建筑必须100%达到国家绿色建筑标准。 由于与国家“加强生态文明建设”和“创新驱动发展、推动新型城镇化、全面建成小康社会”的要求紧密结合，住建部的《“十二五”绿色建筑和绿色生态城区发展规划》将建100个“绿色生态城区示范工程”，而“国家智慧城市试点工程”已在202个城市/区展开。

  近年来，我国智慧城市建设取得了积极进展，但也暴露出缺乏顶层设计和统筹规划、体制机制创新滞后、网络安全隐患和风险突出等问题，一些地方出现思路不清、盲目建设的苗头，亟待加强引导。为促进智慧城市健康发展，2014年8月27日国家发改委、工信部、科技部、公安部、财政部、国土资源部、住建部和交 通部提出“关于促进智慧城市健康发展的指导意见”。 为贯彻落实《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》有关推进智慧城市建设的目标和重点任务，充分发挥科技创新在新型城市建设和加强社会治理中的支撑引领作用， 2014年8月22日住建部和科技部共同组织开展2014年度国家智慧城市试点申报。

2014年03月17日发布《国家新型城镇化规划(2014－2020年)》的第十八章“推动新型城市建设”提出：顺应现代城市发展新理念新趋势，推动城市绿色发展，提高智能化水平，增强历史文化魅力，全面提升城市内在品质。 智慧城市 绿色城市 人文城市 促进城市规划管理信息化、基础设施智能化、公共服务便捷化、产业发展现代化、社会治理精细化。 鼓励城市文化多样化发展，促进传统文化与现代文化、本土文化与外来文化交融，形成多元开放的现代城市文化。 构建绿色生产方式、生活方式和消费模式

综上所述，中国近年来在绿色建筑、智慧城市领域所做的这些工作，反映了政府、工程界和房产业的建设行为正从生态意识走向生态尽责，这是中国可持续发展的重大转折点。

二、绿色建筑的智能化 对建筑设备系统（变配电、照明、冷热源、空调、给排水、交通等）和可再生能源系统（风力、太阳能利用、地源等）进行全面监测与控制，使设施处于最佳运行状态，实现节能与有效管理。 对中水与污水的处理回用实现自动控制，保证水资源的有效利用，使人类活动对水资源的污染降低到最小。

对建筑物的安全和环境进行监控，建立良好的生存环境。 建立物业信息管理系统，全面监测能耗，对建筑运行与管理等建立档案及记录，进行常态管理与应急指挥。 通信与网络技术支撑语音、邮件与远程视频会议等应用,在增强人际交往的同时减少出行能耗。

建筑智能化系统是绿色建筑的技术支撑，只有通过实时运行的数据来分析建筑物的节能与环境保护的效能及缺陷，才能提高建筑性能，增加建筑价值。智能化系统影响着绿色建筑运营的整体功效。 绿色建筑必须用真实的运营数据说话! 《绿色建筑评价标准》 GB/T 50378-2014版，把部分智能化系统列入控制项（强制性条款），将有助于智能化工程的地位提升。

10.1.5 供暖、通风、空调、照明等设备的自动监控系统应工作正常，运行记录完整。（控制项） 对冷热源、风机、水泵等设备必须进行有效监测，对用能数据和运行状态进行实时采集并记录；按照设计的工艺要求进行自动控制。只有BA系统处于正常工作状态下，建筑物才能实现高效管理和有效节能。 公共建筑的面积小于2万m2 和10万m2以下的住宅区，可不设BA系统，但应有简易的控制措施，如风机水泵的变频控制、不联网的就地控制器、单回路反馈控制等。

在设计评价时预审BA系统设计文件，主要为监控点数表。 在BA系统的中央控制站上，检查系统对主要耗能设备监控的实时工作情况，审查BA控系统的运行记录的真实性和完整性。系统的运行记录和检测数据应保持一年以上，允许有不超过一个月的自动记录中断，但是主要能耗数据应在系统故障期提供人工记录。 在设计评价时预审BA系统设计文件，主要为监控点数表。

10.2.5　定期检查、调试公共设施设备，并根据运行检测数据进行设备系统的运行优化。评价总分值为10分，并按下列规则分别评分并累计： 　1　具有设施设备的检查、调试、运行、标定记录，且记录完整，得7分； 　2　制定并实施设备能效改进等方案，得3分。 （评分项）

保持建筑物与居住区的公共设施设备系统运行正常，是保证绿色建筑实现各项目标的基础。物业管理机构有责任定期检查、调试设备系统，维持设计的性能指标；进一步根据运行数据或第三方检测的数据，进行设备改造，不断提升设备系统的性能，提高建筑物的能效管理水平。 审核物业管理机构的设备管理措施、检查调试、运行记录，审查设备能效改造等方案、施工文挡和改造后的运行记录。

10.2.8　智能化系统的运行效果满足建筑运行与管理的需要，评价总分值为12分，并按下列规则分别评分并累计： 1　居住建筑的智能化系统满足现行行业标准《居住区智能化系统配置与技术要求》CJ/T 174的基本配置要求，公共建筑的智能化系统满足现行国家标准《智能建筑设计标准》GB/T 50314的基础配置要求，得6分； 2　智能化系统工作正常，符合设计要求，得6分。 （评分项）

为保证居住区与公共建筑的安全、高效运营，要求根据现行标准《智能建筑设计标准》GB/T 50314和《居住区智能化系统配置与技术要求》CJ/T 174，设置合理、完善的安全防范系统、设备监控管理系统和信息网络系统，智能化系统工程经验收，工程质量符合《智能建筑工程质量验收规范》GB 50339，运行安全可靠。

设计评价时预审安防系统、建筑设备监控管理系统、信息网络系统、监控中心及信息机房等设计文件。 查阅智能化系统工程专项设计文档（不接受未经深化的建筑电气弱电施工图）、施工变更文件、验收报告及运行记录，现场考察各系统的运行情况和进行用户抽样调查。居住区的安全防范系统、设备监控管理系统、信息网络系统和信息机房等达到《居住区智能化系统配置与技术要求》的基本配置功能,公共建筑的安全防范系统、设备监控管理系统和信息网络系统达到《智能建筑设计标准》的基本配置功能。 设计评价时预审安防系统、建筑设备监控管理系统、信息网络系统、监控中心及信息机房等设计文件。

10.2.9 应用信息化手段进行物业管理，建筑工程、设施、设备、部品、能耗等档案及记录齐全，评价总分值为10分，并按下列规则分别评分并累计： 1 设置物业信息管理系统，得5分； 2 物业管理信息系统功能完备，得2分； 3 记录数据完整，得3分。 （评分项）

信息化管理是实现绿色建筑物业管理定量化、精细化的重要手段，对保障建筑的安全、舒适、高效及节能环保的运行效果，提高物业管理水平和效率，具有重要作用。 工程图纸资料、设备、设施、配件等档案资料，建筑物及其设备系统的能源消耗数据和室内外的环境监测数据，无论是评价工作还是日常运行，都必须长期保存。采用信息化手段建立完善的建筑工程及设备、能耗、环境、配件档案及维修记录是必要的。 现场操作物业信息管理系统，查阅针对建筑工程及设备、配件档案和维修的信息记录，能耗和环境的监测数据。物业信息管理系统应运行正常，物业管理信息内容完备。应提供至少1年的用水量、用电量、用气量、用冷热量、设备部品更换等的数据，作为评价依据。

11.2.10应用建筑信息模型（BIM）技术，评价总分值为2分。在建筑的规划设计、施工建造和运行维护阶段中的一个阶段应用，得1分；在两个或二个以上阶段应用，得2分。（创新项） BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型以数字技术对建筑工程建立信息模型，用于设计、建造和运营管理。在建筑物的生命期中，BIM可实现可视化的集成管理。在绿色建筑的运营管理中，使用BIM技术可以支撑资产管理、设备设施管理、空间管理、安全管理等业务，提高管理效率，降低运营成本，实现资源合理运用。 现场操作运营管理的BIM工作平台，检查与运营管理相关的功能，确认其对于物业管理事务的效果。

绿色建筑认证不是目标，仅是推动节能减排、保护环境的手段，避免非理性的建设行为。 建立现代物业设施管理的概念，充分考虑建筑物生命期成本，以预见型的模式提升物业服务的水平与质量。掌握绿色建筑运营管理特点。以数据反映绿色建筑的成效，建筑设备监控系统是有效的技术手段。 为达到绿色建筑的建设目标，必须通过良好的运营管理，落实绿色技术措施，使绿色建筑的环境效益、经济效益与社会效益得到长期的实现。

在建筑物的运行期中，绿色节能是一个永无休止的工作循环。建筑物使用功能会变化，负荷随机变化，设备系统性能渐进老化，在每一次循环中智能化系统总会发现各类情况与问题，需要进行优化改善，不断提升建筑物与设备系统的性能。 测量数据 数据可视化 效果评估 数据分析 设计改善方案 实施改善方案

原住建部仇保兴副部长提出：“以智能化推进绿色建筑，节约能源，降低资源消耗和浪费，减少污染，是建筑智能化发展的方向和目的，也是绿色建筑发展的必由之路。”

三、智慧生态城市是智能行业的机遇 热电冷三联供、太阳能发电、太阳能热泵、风力发电、水源热泵、地源热泵、雨污水综合利用、中水回用、生物质发电、垃圾无害化处理等技术的应用，在建设、管理与运行成本上均非独立小型建筑物可以承受的。 节能环保关键技术的价值实现需要专业化与集约化的运行维护，可再生能源利用的技术需要规模化才能取得经济可行性。

实践证明孤立的绿色建筑受到技术、管理与经济的制约，要实现可持续发展，需要从绿色生态城区的角度来审视建设行为。可再生能源的集约化利用、废弃物质的综合利用、道路交通的规划管理、能源综合监测管理、综合通信等，都是节能、环保与减排的重要组成部分，这些设施只能是城市的基础设施。 我们可以明确地指出走向绿色生态城市是绿色建筑的必然趋势。

智慧城市和绿色生态城区支持了城市的社会与经济发展，三者的交集构成了城市未来的发展方向。 国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（试行）有4个一级指标，其中与绿色生态城区密切相关的为“智慧建设与宜居”和“智慧管理与服务”。 智慧城市和绿色生态城区支持了城市的社会与经济发展，三者的交集构成了城市未来的发展方向。 城市的社会与经济发展 智慧城市 绿色生态城区

“智慧建设与宜居” 二级指标“城市建设管理”下有城乡规划、数字化城市管 理、建筑市场管理、房产管理、园林绿化、历史文化保护、 建筑节能、绿色建筑和供水系统； 二级指标“城市功能提升”下有供水系统、排水系统、节 水应用、燃气系统、垃圾分类与处理、供热系统、照明系统 和地下管线与空间综合管理。 “智慧管理与服务” 二级指标“专项应用”下有智能交通 、智慧能源、智慧 环保、智慧国土、智慧应急、智慧安全、智慧物流、智慧社 区和智能家居。

智慧城市是绿色生态城市的支撑 智慧城市建设运营保障体系 信息通信 基础设施 信息应用 基础系统 智能建筑 智慧产业

智慧城市的建设内容 信息通信基础设施类 城市信息通信地下管线 城市信息通信机房 城市移动通信基站

生态城市运行管理类 道路监控与交通管理系统的规划与建设 停车管理系统的规划与建设 公共区域安全监控系统的规划与建设 能源管理系统的规划与建设 水务管理系统的规划与建设 环境监测系统的规划与建设 消防监管系统的规划与建设 市容卫生管理系统的规划与建设

电子政务类 延伸电子政务系统， 为企业与居民提供一门式服务 城市医疗服务信息网络 数字城管平台 城市管理指挥中心 （常态管理调度，应急态指挥调度） ……

公共信息服务类 城市公共场所信息发布系统 城市网站 …… 产业发展支撑类 企业信用评估平台 城市现代农业服务信息平台 城市物流服务信息平台

四、智慧城市顶层设计实践的探索 和缺少理性建起的“鬼城”情况相似，智慧城市工程也有出现“烂尾”。这里虽有智慧城市定位不准确、规划的可操作性差、工程难度大、资金短缺、领导兴奋点转移等诸多因素，但是很重要的原因是在启动智慧城市时，没有考虑建立建设与运营的保障支撑体系。这就警示我们，智慧城市在建设信息通信基础设施、信息应用系统等的同时，必须同步建设保障支撑体系。 中国信息化历程中的失败案例都告诉我们，缺少顶层设计，忽视建设和运营的体制与机制去奢谈全面感知、智慧决策，那都是不可持续的。

建设热情与效果—智慧城市建设伊始，地方政府和相关企业的期望和热情都很高，但是经过一段时间后，实际的效果远未达到起初的预期，投入和产出不相称。 智慧城市的定义与范围—由于“智慧”二字的内涵极为宽泛，从各种不同的视角来描述“智慧城市”特征时，可以有经济、管理、服务、技术、人文等的不同定义，而对于智慧城市建设的内容更是见仁见智，不少城市虽然以“对标式”方案获得“国家智慧城市试点工程”的称号，但是如何在有限的时间与资金下实施，仍举棋不定。

建设与运营主体— 智慧城市信息化工程的完成，并不能说明智慧城市建成，还需要运营这些信息化系统，因为“智慧”需要通过城市的运行效果得到体现。巨额的建设投入和持续的运营费用由谁承担，日常的运营责任如何界定？ 困惑根源—智慧城市是一项复杂的社会系统工程，建设启动时仅从技术角度出发，简单地按照工程方式推进。因没有深入进行顶层设计而导致建设过程中大量的技术和非技术问题，阻碍着工作进展，降低实施效果。

？ 典型智慧城市的分层结构图 典型智慧城市的 分层结构图 应用层 智慧政府 智慧治理 智慧民生 智慧产业 运营平台 数据中心 网管中心 服务信息 云计算 平台层 物联网 网络层 互联网 移动网 感知层 传感器感知 视频采集 RFID识别 文件输入 环境、管线、道路、车辆、建筑物、人、资产、食药品、危险源

智慧城市的保障支撑体系 智慧城市是一项经济与社会活动，我们不仅需要全面规划智能建筑、信息通信基础设施、城市信息应用系统、城市信息产业，更应对智慧城市的建设与运行的体制、机制、法规与网络伦理，进行顶层架构设计，明确政府、NGO和企业的地位与作用，以及相应的法规。 体制是指在公共信息应用事务中的政府机关、非政府组织 NGO 与企事业单位的机构设置、管理权限划分及其相应关系的制度。包括组织、程序、管理和伦理的体制。 机制是在体制内，以有效的运作方式联系城市的各部分事务，使之协调运行。有调动建设与运营管理主体积极性的激励机制、保证建设与运营管理有序和规范的制约机制和为建设与运营管理提供物质条件的保障机制。

智慧城市的建设与运行需要资金投入，尽管政府可以针对公共性、示范性、创新型项目，加大财政投入力度，促使相关专项资金向智慧城市汇聚，但还是需要多元投融资机制，来保证建设的进度。 以小政府大社会的形式构建服务型政府，发挥非政府机构与企业的作用，以BOT（建设-运营-移交）及BT（建设-移交）等方式实施； 统筹规划各类系统的建设资金与未来收益，引入社会资源进行联营的PPP模式（Public-Private-Partnership），政府与私人组织之间，合作建设项目提供某种公共服务，以特许权协议为基础，形成伙伴式的合作关系，通过合同明确双方的权利和义务，使合作各方达到比单独行动更为有利的结果。

法规建设-智慧城市在电子政务、电子商务、金融业信息、信息安全等领域的标准和规范已比较齐全，但在某些领域的标准或有待建立或内容已经过时。为能快速推进工作，城市有时需要针对实际问题，编制技术规定，以指导具体事务。由于各类城市在法规制定与标准编制的权限和能力有限，因此，工作的重点应是根据本地情况制定地方的实施细则，有条件时也可推进地方的综合立法，按法定程序贯彻落实，以创造智慧城市建设的良好政策环境。 伦理建设-智慧城市是在网络环境下运行的, 网络社会的很多负面问题会制约智慧城市的健康发展，给社会稳定、经济发展及国家安全造成不良影响。因此，必须加强网络伦理道德环境的建设，规范智慧城市的管理者、运行者、企业、NGO及市民的网络行为，保障智慧城市的运行秩序与效率。

信息安全 鉴于网络安全的态势、信息安全工作的重要性和公益性，需要增大政府资源的投入，委托信息安全专业机构参与智慧城市的运营。城市信息安全保障体系应与智慧城市同步建设，构建健康安全的网络环境。通过提升基础网络信息安全保障能力，建立信息安全应急基础平台和信息安全测评认证平台等公共基础设施，来加强城市信息安全的基础防护和应急处置能力，保障电子政务系统和电子商务系统等的安全。 中国的社会与经济发展需要智慧城市，但是其技术、体制、机制和伦理还有大量的课题值得探索。

智慧城市的底层对接：顶层设计需要落地，城市的信息化工程都必须与上级信息系统、本地已有信息系统和业务流程一一对接，这就是底层对接。 可实施性，任何一个区域的智慧城市建成都不可能脱离周边环境和现有的城市基础，主观打造的“高地”是难以实施的。如在一个几平方公里的城区全面实行智慧交通、突破国家的身份证管理规定的一卡通等等。有效利用资源，中国的智慧城市建设并非从零开始的，如果摒弃已有的成果，去构建一套全新的高起点智慧系统，必然浪费大量的经费。因此信息通信的基础设施和信息应用系统，都需要对原有设施进行评估，提出改造利用方案。适应性，规划新建的系统必须与业务相适应，因为从成熟案例搬来的系统和模式未必适用，或需要调整系统功能以适应当地的业务流程，或改进当地的业务工作以应用先进合理的信息系统。 可实施性 有效利用资源 适应性 对接上级信息系统、本地已有信息系统和业务流程

谁能获取得城市运行的所有数据？ 城市运行的数据来自城市业务信息应用系统，各个城市信息化应用系统的运行管理者之间有政府内各部门各级组织间的相互关系，有政府与NGO的相互关系，有NGO与相关企业的相互关系，有企业与政府部门和NGO的各部之间的相互关系。这里的依存关系包括了领导/被领导、指导/被指导、协调/被动协调、行政约束、经济约束、法律约束等情况。在这些相互关系下形成的业务流程，在业务操作中都有一定的规则、惯例及潜规则。各类政务、商务、服务等活动，都是在流程规则下进行，完成各自预期的目标。在业务活动过程中的信息交互是大量的，为提高城市运行效率，业务信息的共享是必要的，在信息共享的同时，充分地挖掘信息中的核心价值，超越就事论事的习惯，从高效利用资源，增强人类创造的高度来提升城市的智慧。

因政务条块分割、商业利益的壁垒以及信息安全等问题以及上述的各种规则、惯例及潜规则，如无完善的机制，信息共享是难以实现的。这并非在技术上有不可克服的困难，而是存在着各类非技术的壁垒，使智慧城市中设计的完美得规则在运行中难以实现。这是智慧城市建设中需深入改革去解决的课题。 要正确认识“透彻感知，全面互联”的口号，梳理出合理的互联目的、必要的共享信息与有效的互联方式。虽然在技术层面上，系统架构能有效地指导建设一个协同运行的智慧城市，但也只能局限在业务活动具有相关性的应用系统范围内。就行政信息的共享而言，对于可以供社会共享的信息，在符合规定、并不危害源系统安全的前提下，应尽量提供；对于接收信息并共享使用的部门，在合法使用的前提下负有保证涉密信息安全的责任。

城市运行的大量信息存在于各类行业与企业的应用系统中，要能实现共享这些信息，需要建立合理的机制。企业的信息若是被用于社会公益，那虽然是企业的社会责任，即使是无偿提供的也应给予贡献的认定。企业的信息若是被用于商业活动，那就应按信息使用的价值以及信息的维护成本，支付合理的购买费用。在使用企业信息的过程中，必需尊重知识产权、保护企业与个人的隐私，为企业信息共享创造良好的社会环境。只有这样政府才能从行业平台集成的信息中提取并使用对整个城市运行有价值的信息。

在“云计算”的“大数据时代”，信息的价值被不断放大。但是，我们应清楚地认识智慧城市信息集成工作的艰巨性、信息应用的深层次问题（体制、机制、安全、隐私等）和信息集成的关键技术，逐步去实现“智慧”的愿景。 智慧城市信息集成使城市各领域的关系紧密化，构成服务完善、管理有序、协调运作、指挥决策的大系统。

一个有意思的现象： 城市越大，基于条块分割的信息孤岛就越难逾越，而乡镇街道一级的智慧城区却能把统一的数据平台建设和应用做得很好。这是因为在乡镇街道的业务中，需要采集的数据、日常运行的数据都属于该级政府所有所用，可以融合于一个统一的平台。乡镇街道工作对接上面来的千条线，业务涵盖了政务、经济、民生等城市的所有事务，而责任就是一个，就是为辖地的人民服务，对上级负责。 这使我们看到了城市“大数据时代”的可实现性，看到智慧城市的未来。

五、思考与认识 在推进智慧城市的过程中，我们必须在机制、体制、法律、文化、市民与管理者素养等多方面做好顶层设计，建立新型的领导力与相应的伦理，避免所谓的“智慧城市”干扰人类文明的进程。 “智慧城市”的称号并不是我们的工作目标，只是用以推进城市社会与经济发展、提升运营效率、服务水平、保护环境与节约资源的手段。 技术和智慧相结合，把惠民放在政绩之上，合理选用信息技术，完善运营的体制与机制，才能使我国的智慧城市和绿色城市走上持续发展的道路，产业和行业实现良性提升。

我们如何抓住机遇 悟道明术（大态势与相关技术） 追根溯源（与顶层设计逆向） 外延传统（基本业务借势推进） 新辟疆域（积极进入新行业）

当我们以科学的视角、人类生存环境延续的尺度来谈论绿色建筑与生态城市时，运营管理是基础，而有效的实现则需要智能化、信息化技术的支持。 智慧生态城市是中国城市化的必由之路，抓住绿色建筑智能化，生态城市智慧化的机遇，提升行业的技术水平与基础素质，必须只争朝夕。

参考资料 智慧城市顶层设计导论，程大章， 科学出版社，2012年11月 中国智慧城市标准体系研究，郭理桥， 建工出版社，2013年10月 关于加快实施信息惠民工程有关工作的通知-2014 国家智慧城市试点工程指标体系-2013 关于印发促进智慧城市健康发展的指导意见的通知-2014 国家新型城镇化规划-2014

谢谢！