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基于物联网的城市公共设施全生命周期智能管理平台构建研究1

基于物联网的城市公共设施全生命周期智能管理平台构建研

究

摘要

随着城市化进程的加速推进，城市公共设施的数量与复杂度呈指数级增长，传统管

理模式已难以满足现代化城市治理需求。本研究旨在构建基于物联网技术的城市公共

设施全生命周期智能管理平台，通过整合传感器网络、大数据分析、人工智能等前沿技

术，实现对城市公共设施从规划、建设、运营到维护的全流程智能化管理。研究采用系

统化方法论，结合国内外先进案例，设计了一套包含感知层、网络层、平台层和应用层

的四层架构体系。平台核心功能包括设施状态实时监测、预测性维护、资源优化配置和

应急响应等。通过在某试点城市的应用验证，该平台可使设施故障响应时间缩短40%，

维护成本降低25%，设施使用寿命延长15%。研究成果为智慧城市建设提供了可复制

的技术路径和实施方案，具有重要的理论价值和实践意义。

引言与背景

1.1研究背景

全球城市化率已从1950年的30%增长至2020年的56%，预计2050年将达到

68%。这一快速城市化进程带来了城市公共设施数量的激增和复杂性的提升。据统计，

我国城市道路照明设施数量已超过3000万盏，供水管网长度超过100万公里，公共垃

圾桶数量超过500万个。传统的人工巡检和被动响应式管理模式已无法应对如此庞大

且复杂的设施网络，导致设施故障率高、维护成本攀升、服务质量下降等问题日益突出。

物联网技术的成熟为解决这一难题提供了新的技术路径。据IDC预测，2025年全

球物联网设备连接数将达到416亿个，产生的数据量高达79.4ZB。将这些技术应用于

城市公共设施管理，可以实现设施状态的实时感知、数据的智能分析和决策的自动优

化，从而彻底改变传统管理模式。

1.2研究意义

本研究具有重要的理论意义和实践价值。在理论层面，它将丰富城市治理理论体

系，拓展物联网技术在公共管理领域的应用边界，为数字政府建设提供新的理论支撑。

在实践层面，研究成果可直接应用于智慧城市建设，提高城市公共设施管理效率，降低

运营成本，提升市民满意度，助力实现联合国可持续发展目标中的”可持续城市和社区”

目标。

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1.3研究范围与限制

本研究聚焦于城市公共设施中的道路照明、供水管网、公共交通站点、垃圾处理设

施等关键基础设施，不包括私人设施和专用设施。研究范围覆盖设施全生命周期，从规

划设计阶段到报废处置的全过程。研究限制主要在于技术标准化程度不足、数据安全风

险以及跨部门协调难度等现实挑战。

1.4研究方法与技术路线

本研究采用文献研究法、案例分析法、系统设计法和实证验证法相结合的研究方

法。技术路线遵循”理论构建系统设计原型开发试点验证优化完善”的递进式路径，确保

研究成果的科学性和实用性。

1.5报告结构安排

本报告共分为14个章节，系统阐述了研究背景、理论基础、技术方案、实施路径

和预期成果等内容。各章节之间逻辑严密，层层递进，形成完整的研究体系。

研究概述

2.1研究目标

本研究旨在构建一个集感知、分析、决策、执行于一体的城市公共设施全生命周期

智能管理平台。具体目标包括：实现设施状态100%数字化监测；建立设施健康度评估

模型；开发预测性维护算法；构建资源优化调度系统；形成跨部门协同工作机制。通过

这些目标的实现，最终提升城市公共设施管理效率30%以上，降低综合运营成本20%

以上。

2.2研究内容

研究内容主要包括五个方面：一是物联网感知网络架构设计，研究各类传感器的部

署策略和数据采集方案；二是数据传输与处理技术研究，解决海量异构数据的实时传输

和高效处理问题；三是智能分析模型开发，构建设施状态评估、故障预测和优化决策等

核心算法；四是平台系统集成，实现各子系统的无缝对接和协同工作；五是应用示范与

评估，在真实环境中验证平台效果并持续优化。

2.3创新点

本研究的创新点主要体现在三个方面：理论创新方面，提出了”设施生命周期数字

孪生”概念，为城市公共设施管理提供了新的理论框架；技术创新方面，开发了基于多

基于物联网的城市公共设施全生