沙特阿拉伯的智慧城市议程沿两条路径推进:建设NEOM等以技术为先的新型城市,同时为利雅得加装智慧交通、物联网传感器、数字孪生和互联公共服务。对于比较沙特阿拉伯智慧城市的读者,NEOM体现了绿地开发的雄心,利雅得则展示了2030愿景数字基础设施如何进入既有大都市。
NEOM:以技术为先的城市设计
NEOM是全球历史上资本密集度最高的智慧城市项目,总规划投资超过5,000亿美元。项目位于塔布克省,面积约26,500平方公里,包括THE LINE(线性城市开发项目)、Trojena(山地度假区及未来亚洲冬季运动会举办地)、Sindalah(岛屿奢华目的地)和Oxagon(漂浮式工业综合体)。
THE LINE的技术愿景以无汽车城市设计为核心,所有出行均由在城市地表下运行的自主系统提供。集成式数字骨干网收集并处理嵌入建筑、基础设施和公共空间的数百万个传感器数据,从而实现预测性维护、自动化资源管理和响应式城市服务。
NEOM的技术操作系统被描述为整个开发区的认知型数字孪生,整合人工智能、物联网和数据分析以管理城市运行。建筑系统、能源配送、水资源管理、废物处理和安保均按自主优化设计,人工监督则侧重异常情况管理和战略决策。
机器人计划设想由自主系统执行施工、维护、物流和服务交付任务。NEOM已与机器人企业建立合作,并对自主技术初创企业进行股权投资,以建设实现这一愿景所需的能力。
能源系统围绕100%可再生能源发电设计,由太阳能、风能和电池储能提供电力。目标建设全球最大的绿色氢能生产设施的绿氢计划,将可持续发展愿景延伸至面向出口和国内工业用途的清洁燃料生产。
利雅得智慧城市计划
利雅得转型为智慧城市的规模和复杂程度截然不同,需要将数字系统整合进一座拥有逾800万居民的既有大都市。利雅得皇家委员会负责监督智慧城市计划,协调交通、公共事业、公共安全和市民服务领域的技术部署。
智慧交通举措包括依据实时交通流量数据优化信号灯时长的智能交通管理系统、面向驾驶者的动态路线指引,以及集成公共交通信息系统。利雅得地铁是一套拥有6条线路、85座车站的自动化地铁系统,配备智能车站管理、预测性维护和集成支付系统。
环境监测网络在全市部署数千个传感器,测量空气质量、噪声、温度及其他环境参数。这些数据支持公共卫生监测、城市规划决策和法规遵从情况评估。
智慧路灯系统将LED能效与物联网连接能力结合起来,可远程管理,根据行人和交通活动调节亮度,并将环境传感器、安防摄像头和电信设备集成于照明基础设施之中。
利雅得正部署数字孪生技术,以创建城市环境的综合虚拟模型。该数字孪生整合地理信息、建筑数据、公用事业网络和实时传感器数据流,以支持城市规划、基础设施管理和应急响应协调。
物联网基础设施与连接
在沙特城市部署物联网基础设施,需要针对物联网应用的具体特点优化连接网络:低功耗、广域覆盖,以及支持海量连接设备。
包括LoRaWAN和NB-IoT在内的低功耗广域网(LPWAN)技术,为智慧城市物联网应用提供连接层。STC、Mobily和Zain利用现有蜂窝基础设施部署了NB-IoT网络,专用LoRaWAN网络则服务于特定智慧城市项目。
5G网络扩展为高要求应用提供高带宽、低时延连接,包括高清视频监控、自动驾驶车辆通信和增强现实服务。5G与边缘计算能力结合,可在网络边缘实时处理传感器数据,降低对时延敏感应用的响应延迟。
智慧建筑系统是物联网部署的重要类别。集成暖通空调控制、照明管理、门禁控制和能源监测的楼宇管理系统,正日益成为新建商业及住宅开发项目的标准配置。改造计划正在将智慧建筑能力扩展至既有建筑存量。
智慧水务管理在配送网络中部署传感器,以发现泄漏、监测压力、测量消耗并优化处理流程。鉴于沙特阿拉伯水资源匮乏且依赖海水淡化,通过物联网技术提升水务管理效率可同时带来经济和环境效益。
数据平台与城市智能
智慧城市数据平台汇总、处理和分析来自多种城市传感器网络的数据,为城市管理者提供统一的运营视图。这些平台通常包括处理多种协议和格式的数据接入层、实时流处理引擎、涵盖时序数据库和数据湖的数据存储方案,以及分析仪表板和报告工具。
基于智慧城市数据平台构建的人工智能应用包括城市基础设施预测性维护、交通流量预测与优化、能源需求预测及公共安全威胁检测。基于历史城市数据训练的机器学习模型会不断改进,从而提高预测准确性,使干预更有效。
市民参与平台为居民提供数字渠道,用于报告问题、获取服务并反馈城市管理。移动应用整合智慧城市数据,为市民提供交通时刻表、空气质量、服务可用情况和社区活动的实时信息。
隐私考量是智慧城市数据管理不可或缺的一部分。在公共空间部署广泛的传感器网络,会引发有关监控、数据收集范围,以及运营效率与个人隐私之间平衡的问题。沙特阿拉伯的智慧城市计划在《个人数据保护法》确立的框架内运行,并在城市数据收集中应用数据最小化和目的限制原则。
超级项目智慧基础设施
除NEOM外,其他超级项目也纳入智慧城市要素。红海旅游目的地在岛屿度假区部署可再生能源微电网、海水淡化系统和自主交通解决方案。智慧环境监测在管理游客活动影响的同时保护珊瑚礁生态系统。
奇迪亚位于利雅得以南,是娱乐超级目的地,整合智能场馆管理、人流优化和动态定价系统,覆盖主题公园、体育设施及娱乐场所。支持物联网的访客体验个性化服务利用移动应用和可穿戴设备提升参与度。
Diriyah Gate是文化与遗产目的地开发项目,将历史保护与智慧基础设施相结合,包括智能照明、环境控制和访客管理系统,旨在提升文化体验并保护遗产资产。
ROSHN住宅社区将智能家居技术、社区管理平台和集成公用事业计量作为标准配置,为居民提供数字化家居管理和社区参与工具。
行业生态
智慧城市生态涵盖技术供应商、系统集成商、电信运营商和专业智慧城市咨询公司。包括Siemens、Schneider Electric、Honeywell和Cisco在内的国际科技企业在沙特均设有规模可观的智慧城市业务。
沙特科技企业正在智慧城市领域发展能力。专注于物联网平台开发、城市分析、智慧建筑解决方案和市民参与技术的企业,已在国内市场建立了竞争地位。
学术机构通过智慧城市研究计划作出贡献。KAUST、沙特国王大学及其他机构开展城市计算、物联网组网和智慧城市应用研究,构建支撑王国智慧城市雄心的知识基础。
挑战
不同智慧城市系统之间的互操作性仍是一项持续存在的挑战。整合来自多家供应商、采用不同协议和数据格式的系统,需要中间件解决方案和标准化工作,这会增加复杂性和成本。
随着智慧城市部署扩大,网络安全风险也随之上升。大量联网设备中有许多安全能力有限,由此形成的潜在攻击面可能危及城市系统。智慧城市网络安全需要针对城市物联网环境独特特点的专门方案。
智慧城市投资的经济可持续性需要通过有形回报加以证明。技术愿景虽具吸引力,但全面智慧城市基础设施的资本和运营成本高昂。必须量化能源节约、运营效率、生活质量改善和经济发展方面的效益,才能维持投资承诺。
前景
沙特阿拉伯的智慧城市计划将持续扩展至2030年,NEOM及其他超级项目将推进建设并开始运营,既有城市的智慧基础设施部署也将扩大至更多城区。王国大规模投资的意愿,加上绿地开发机会,为智慧城市技术提供了一个可供实践的试验场,其经验和创新将适用于全球城市环境。
人工智能、物联网和连接技术日趋成熟,将支持更复杂的城市管理能力。沙特阿拉伯早期且积极地投资智慧城市基础设施,使王国有望随着这些技术路线成熟而获益,并为城市设计、建设和运营方式建立新标准。