1GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015智慧城市基礎設施開發和運營通用框架本文件給出了智慧城市基礎設施開發和運營通用框架的基本概念，描述了規劃、開發、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設施的協調，并確保多個基礎設施之間的互動得到良好協調。本文件適用于智慧城市基礎設施生命周期全過程（從概念設計到規劃、開發、運營、維護、二次開發和反饋）。所涵蓋的基礎設施包括能源、水、交通、廢棄物管理、信息和通信技術等。本文件適用于智慧城市基礎設施相關方，包括規劃者、開發方、企業運營方和供應商等。2規范性引用文件本文件沒有規范性引用文件。3術語和定義本文件沒有需要界定的術語和定義。4智慧城市基礎設施開發運營特征及問題4.1智慧城市基礎設施特征智慧城市基礎設施的特征是：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。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。b）要實現特征a)，智慧城市基礎設施需要：——具備協同功能：通過多種基礎設施的協同效應，提高資金和資源利用率，并為人們提供便利服務；——具有適應性，可以應對城市環境的任何變化，包括災害和人口結構變化，為人們提供便利的同時具備彈性和可靠性。由于智慧城市基礎設施具有上述特征，它們有三個區別于傳統基礎設施的特點（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）“系統之系統”和長生命周期造成的問題——沒有組件間的一致性，就無法實現整個智慧城市基礎設施系統的功能；——外部系統或組件間的交互會影響整個智慧城市基礎設施的質量和性能。b）眾多相關方參與的問題——各種利益和廣泛責任分散于不同相關方。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智慧城市基礎設施的特征（框架）表1開發和運營智慧城市基礎設施的焦點問題和解決方案沒有組件間的一致性，就無法實現整個智慧城市基礎設施系統無法實現智慧城市基礎設施的目標價外部系統或組件間的交互會影響整個智慧城市基礎設施的質3GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:20154.2問題分析4.2.1沒有組件間的一致性，就無法實現整個智慧城市基礎設施系統的功能4.2.1.1智慧城市基礎設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或組件的性能來體現，這會低估基礎設施集成的效益（見圖2）圖2整個智慧城市基礎設施的附加值難以體現示例（a）：如果智慧城市基礎設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。城市開發方通過引入智慧城市基礎設施，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生利潤。例如，一個城市引入一套可重復使用污水處理設施廢熱的供熱系統，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，如果污水處理設施和供熱系統之間沒有確定的合作，可重復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估，這將影響對這些用戶的吸引力。這樣，開發方將無法提高租金或水費，最終也無法為熱量再利用系統的額外投資帶來公平的回報。4.2.1.2無法實現智慧城市基礎設施的目標價值，必須確保子系統/組件之間的一致性才能實現（見圖4GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖3需要確保子系統/組件之間的一致性，才能實現其目標值示例（b）：由于交通基礎設施之間的服務不連貫和不一致，給乘客帶來不便大型智慧城市基礎設施集成項目的業務風險往往很高，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商管理和開發與其技術領域匹配的基礎設施。這樣，運營商和供應商就只能專注于他們負責的部件。這會影響智慧城市基礎設施部件間的一致性協調。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設施（包括鐵路、渡輪和公共汽車）的地面運輸服務網絡。通過這些有組織互聯的交通服務，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獨立安排和調度火車、渡輪或公共汽車，當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外部系統或組件間的交互會影響整個智慧城市基礎設施的質量和性能4.2.2.1各種交互參數短期或長期的波動會抑制智慧城市基礎設施的性能（見圖4）5GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖4各種相互作用的參數波動示例（c）：不同于傳統基礎設施，要考慮新的基礎設施與其他基礎設施之間輸入輸出的變化。例如，廢棄物管理系統曾經是處理城市產生的廢棄物的“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短缺負責。圖5示例（c廢棄物管理系統6GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015示例（d）：在智慧城市設備與智慧城市內外網絡的集成中，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，以及它會如何影響與電網連接的其他部件（見圖6）。為了電動汽車的安全，有必要考慮到電網和連接部件。圖6示例（d）：電動汽車接入電網示例（e）：在發展智慧城市基礎設施時，必須考慮鄰近地區的變化，如城市化。一些智慧城市基礎設施，如交通或能源，與鄰近地區的外部系統互聯。因此，為了充分發揮這些設施的效能，必須考慮鄰近地區的變化。比如，鄰近地區人口數量的變化就會影響到智慧城市基礎設施的需求。4.2.2.2智慧城市基礎設施作為一個整體的要求和需求會因為外部設施能力的限制無法實現（見圖7）圖7外部基礎設施的能力限制示例（f）：外部基礎設施性能和質量的差異會導致無效和故障，進而造成損壞或損失。7GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015外國投資建設的污水處理廠，可能因為發展中國家沒有與之匹配的污水管網而無法按預期運行。較差的交互條件影響了基礎設施的效率，會造成損壞或損失。4.2.3各種利益和廣泛責任分散于不同相關方4.2.3.1不同場景相關方間的溝通復雜（見圖8）圖8不同情況下的相關方示例（g開發商由不同的部門來管理不同的基礎設施，不同的權威機構會管控不同的基礎設施，由此造成相關方之間的溝通非常復雜。在整個智慧城市基礎設施的開發和運營中，相關領域的不同相關方之間需要簡潔而頻繁的溝通。例如，許多政府開發項目中，一個基礎設施由一個特定部門管理。因此，要探討智慧城市基礎設施的全貌，需要部門間進行充分的溝通。在泰國曼谷，有三家公司經營運輸服務：泰國國家鐵路公司負責重型鐵路和機場鐵路線，泰國地鐵局負責地鐵，曼谷大眾交通系統公共有限公司負責高架鐵路的有軌電車。曼谷市中心有一個關鍵的連接點，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。這是由于不同基礎設施相關方之間的競爭或摩擦而導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鍵樞紐點。盡管這兩條線路是同時規劃的，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。這是一個不同基礎設施相關方之間因競爭或摩擦導致溝通不暢的典型案例。4.2.3.2不同智慧城市基礎設施的相關方之間難以共享有效信息，導致在規劃和開發階段面臨困難（見圖9）8GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖9不同智慧城市基礎設施的相關方之間難以共享有效信息示例（h）：獨立的基礎設施信息難以共享，使得規劃提高智慧城市基礎設施整體效率的解決方案變得復雜。例如，有如下提高醫護系統效率的方案：——發展交通基礎設施，促進患者高效出行；——發展遠程醫療系統的信息通信技術基礎設施；——結合上述兩種方案。為了選擇最佳方案，確定合適的交通和通信技術基礎設施功能，需要結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設施的相關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設施效率的方法（例如，為不同的獨立基礎設施分配不同的功能或角色）。4.3開發和運營智慧城市基礎設施時需要明確的相關要點開發和運營基礎設施（包括智慧城市基礎設施和傳統基礎設施）時，明確以下幾點非常重要：——負責系統及承擔相關責任的實體；——負責系統治理的實體；為治理提供資金的實體；——負責系統管理的實體；——系統的維護模型；確定維護所需流程；——系統的啟動和關閉。要有確定的進程和中間點。——訪問/連接系統并成為系統一部分的方式；——系統的相關方；——測量系統退化和系統故障的方法；及其指標；——協調不同國家不同所有權系統的方式；——初始系統創建的流程；擬邀請的實體；——一個實體是否可以拒絕加入該系統；對拒絕加入實體的回應；——適應變化或幫助系統演化的方法。5框架概述和優勢9GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:20155.1概述解決第四章中出現的各個問題，可得出框架的三個要素，見圖10，其表明智慧城市基礎設施的開發和運營應基于單個基礎設施之上的智慧城市基礎設施整體架構。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設施整體一致性和功能性：——首先為智慧城市基礎設施設定整體要求和需求，宜從高層級（單個基礎設施、子系統、設備和裝置）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的過程，貫穿自基本概念、總體規劃和設計的開發全過程?！_發各階段，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各階段，通過測試和分析驗證設計實現進程的準確性。該步驟宜在任何足以支撐測試開展的層級上進行，如設備級或由設備組成的系統級，或在單個基礎設施層級。上述程序被稱為“系統保證”，是一種已在鐵路等復雜系統實踐中使用的系統設計方法。對于鐵路系統，一套基于“系統保證”的程序已形成國際標準（IEC62278等用以確保滿足鐵路系統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。GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015以GB/T21562-2008中的“安全性”要求為例，通過預先設置整個系統的安全目標，依次從系統級到裝置級分配必要的安全功能，然后確定各裝置需達到的可靠性水平（安全完整性等級：SIL）。在建設階段，通過測試或其他方法驗證各裝置SIL符合度。SIL概念專用于系統安全方面，“系統保證”程序則廣泛宜用于各行業，如核電站和車輛。圖11給出了“系統保證”過程視角下的智慧城市基礎設施全生命周期。圖11智慧城市基礎設施開發和運營過程示例5.2.2要素（B）：與互動相關的規范，內外部智慧城市基礎設施探查，規劃和運營對策通過對單個基礎設施之間的相互作用或內部基礎設施與外部系統（包括開發范圍外的基礎設施）的相互作用進行有效管理，可降低風險。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生的風險，并在系統設計中考慮這些變化（見圖12），可采用以下方法：——識別單個基礎設施之間的相互作用或待開發的基礎設施與外部系統的相互作用；——分析和計算每次互動的預期變化，并提取由此產生的風險；——從設計和運行的角度檢查其風險對策，將其納入系統設計（包括運行設計——通過測試和分析對設計方案中設置的對策進行驗證。GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015圖12相互作用分析過程5.2.3要素（C促進相關方之間信息共享和交互如圖13所示，為共享風險及其他因素相關信息，并建立共識，各相關方應遵循下述兩套規則：——確定信息共享范圍的規則（具體事項和參數、文件格式和指南等）；——確定信息共享管理的規則（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則的重要性5.3優勢開發和運營智慧城市基礎設施項目的收益（項目效益）如表2所示，可按以下分類：——相關方：開發方、投資方、運營方/供應商/政府/終端用戶；——生命周期階段：項目啟動、基本概念/設計和開發、建設/運營、再開發；相關方的分類中，開發方、投資方和運營方均關注智慧城市基礎設施的整體開發和運營。從這個意義上說，上述各方業務交疊，收益訴求相似，故可歸為同一類。表3給出了各相關方訴求的商業收益。由于商業收益隨數據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智慧城市基礎設施開發運營項目收益）：）：）：-將功能適當分配給各基礎-將功能正確分配給各組件，-可建立有效的采購管理。--通過從基本概念設計階段-針對由組件之間的相互作-從各基礎設施相關方接收-通過文檔和其他流程使項GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015-建立基礎設施的要求和需-基于設計和開發階段的分-利用相關方之間的共享信-對單個基礎設施所需功能-項目順利進行，防止由于組-建立了系統為滿足智慧城-澄清與其他基礎設施及其-基于設計和開發階段的分-通過利用與系統要求有關-關于其他系統及其組件的-可以準確及時地掌握其他-可以有效地建立風險組成-對于操作中的故障，追蹤根-可以有效地建立減少相互-操作故障的影響區域可以-權威機構可以從基本概念-能夠有效地把握風險、實施-如果出現操作故障，可以及-確保整個智慧城市基礎設-終端用戶可以選擇一個智-獲取風險信息可以在早期GB/TXXXXX—2025/ISO/TR37152:2015-終端用戶可以選擇令人滿