区块链产业应用系列报告之六：区块链构建智慧城市运转新内核.pdf

区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 6 2020 区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 1 摘 要 自 2009 年 IBM 提出“智慧城市”的概念后，全球众多国家和地区启动了智慧城市建设。 在 2018 年，全球已启动或在建的智慧城市达 1000 多个，中国以500 个试点城市居于首位。 智慧城市利用新兴技术不断重塑城市，不仅能提高市民的生活水平和质量，同时也能提升城市公共管理的运行效率和服务水平。 现代化技术的发展带来了人民对更高生活水平的迫切希望，也催促着智慧城市落地的步伐愈发加快。 但其发展过程中也面临了诸多痛点，包括 公共 基础信息设施建设不够完善，造成各方协同水平较低 ； 数据孤岛现象普遍，各部门数 据难以共享 ； 数据安全仍有隐患，系统难以平稳运行 ；信息和规则不够透明， 运营成本较高。 而区块链与生俱来的特性， 能帮助 智慧城市 建设扫除 奔跑 路上的障碍 ， 开启新的 建设 范式 。区块链分布式的数据存储方式， 降低中心化数据存储带来的影响，弥补信息基础设施不完善带来的缺陷。 同时也能打破数据孤岛，助力各方数据共享。区块链的不可更改和可追溯的特性能 防止数据篡改，帮助系统平稳运行， 让信息更加公开可靠，提升协作 效率。而智能合约机制也能让规则更加透明，降低运营成本。 从各个方面，为智慧城市的落地带来了突破点。 在智慧城市的 高楼林立中，车 水马龙中，灯影幢幢中 ，越来越多地 出现 了 区块链的身影。 智慧医疗 ， 区块链加强供应链的监管力度和透明度、 推动数据共享 、保护数据隐私、提升保险透明度与理赔效率 ； 智慧交通 ， 区块链促进共享汽车用户上链、助力交通运输网络优化、推进节能减排； 智慧能源，区块链协助建设智能设备与智能代理、加大 能源利用率，提高能源数据的安全性 ， 乃至 智慧政务、智慧旅游、智慧 教育 、智慧 环保 ， 不一而足。 本报告将从智慧医疗、智慧交通、智慧能源 等 三个 智慧城 市 的 代表 性 行业 深挖 痛点，分析区块链的赋能抓手，并通过九个 实际 应用 案例探讨 区块链与智慧城市的结合。 将 视线从“行业”转移到“城市” ，有一些城市已经在“区块链 +智慧城市”建设上领先一步，成为区块链智慧城市。 本报告也将以现阶段世界上蓬勃发展的区块链智慧城市，中国 雄安 、 中国杭州、韩国 首尔和 瑞士楚格 等四个城市 为例，以小窥大进一步介绍区块链助力智慧城市发展的落地现状 。 最后， 城市的发展离不开基础设施的建设 ， 新基建浪潮下，区块链 与 5G、人工智能、工业互联网、物联网 等技术互为助力， 推进 建设 产城融合 的智慧城市 。在未来， 区块链仍将与其他技术进一步深度结合寻求突破， 推动 智慧城市 加速度向前 。 区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 2 作 者 【火币研究院 】 袁煜明，李宗赫，赵文琦 【 和君产城发展事业部 】 彭锐 ， 党晓刚 ， 秦慧娟 作者联系方式 火币研究院： huobiresearchhuobi 和君产城发展事业部 ： dangxiaoganghejun 区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 3 目 录 一、智慧城市发展概况 . 5 1.1 什么是智慧城市 . 5 1.2 智慧城市发展现状 . 6 1.3 智慧城市发展面临痛点 . 9 二、区块链如何赋能智能城市 . 12 2.1 分布式数据存储，加强信息传输能力，提高协同水平 . 13 2.2 打破数据孤岛，助力各方数据共享 . 14 2.3 防止数据篡改，帮助系统平稳运行 . 14 2.4 信息更加公开可靠，让交易高效便捷 . 15 2.5 智能合约让规则更加透明，降低运营成本 . 15 三、案例分析 . 17 3.1 智慧医疗 . 17 3.2 智慧交通 . 25 3.3 智慧能源 . 34 四、区块链智慧城市落地现状 . 45 4.1 中国雄安 . 45 4.2 中国杭州 . 47 4.3 韩国首尔 . 49 4.4 瑞士楚格 . 50 五、 “区块链 +新基建 ”，促进构建产城融合的智慧城市 . 51 区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 4 5.1 深入探索未来智慧城市的三项能力 . 51 5.2 “新基建 ”建设热潮，将加速智慧城市落地 . 53 5.3 区块链加持 “新基建 ”，助力产城融合发展 . 55 六、展望 . 58 6.1 区块链将与其他技术进一步深度结合并寻求突破 . 58 6.2 区块链将成为智慧城市建设的标配 . 58 6.3 区块链赋能新基建 . 59 参考文献 . 60 作者介绍 . 61 关于火币研究院 . 62 关于和君产城发展事业部 . 63 区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 5 一、 智慧城市发展概况 智 慧城市的概念最早源于 IBM 提出的“智慧地球”理念。 2008 年 11 月，IBM 在美国纽约发布的智慧地球：下一代领导人议程主题报告中首次提出了“智慧地球”，即把互联网、物联网、云计算等新一代信息技术充分运用在各行各业之中。 在此基础上， 2009 年 IBM 进一步提出“智慧城市”概 念，并在全球进行大力宣传推广，希望通过“智慧城市”建设助力世界各个城市通向繁荣和可持续发展。由此“智慧城市”概念正式诞生，同时随着创新性技术的发展，赋能智慧城市的新一代技术从最初的互联网、物联网和云计算，拓展到了区块链、人工智能、大数据、物联网、云计算和 5G。 1.1 什么是智慧城市 智慧城市，是指以城市的生命体属性为基本视角，运用区块链、人工智能、大数据、物联网、云计算等新一代技术手段，一方面提高市民生活水平和质量，另一方面提升城市公共管理的运行效率和服务 水平 ，从而能够实现科学和可持续发展的信息化城市形态 。 因此，智慧城市涉及到人们在城市生产和生活的方方面面，覆盖智慧政务、智慧交通、智慧医疗、智慧教育、智慧环保、智慧住房、智慧能源和智慧物流等多维度、多层次、多领域的应用场景。 作为城市发展形态的一种新的智能升级，智慧城市主要有透彻感知、深度整合、互联互通、创新应用等四大特点： 图 1 智慧城市特点示意图 第一，透彻感知是指可以随时随地感知、测量、捕获和传递城市信息；第二，深度整合是指通过推进电信网、广播电视网、互联网的“三网”融合，以及物联网、卫星传感网、基于云计算平台的多源异构数据的集成、融合与同化，形成具有 高度整合性的信息基础设施；第三，互联互通是指个人、企业、区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 6 政府等信息和数据进行连接、交互和共享；第四，创新应用是指以较低的成本和较高的效率，满足人们的不同层次需求的智能化服务。 智慧城市并不是某种发展的终局，而是一个个新兴技术持续重塑城市的过程。智慧城市在最初被提出来时，被寄以厚望的核心技术主要为互联网、物联网和云计算，但是随着新兴技术的诞生和发展，当今赋能智慧城市的核心技术拓展到了：区块链、人工智能、大数据、物联网、云计算和 5G 等技术。 智慧城市被提出来，是为了助力解决当今越发严重的城市问题。一方面，随着全 球城市化的推进，人口膨胀、环境污染、交通拥堵、信息安全等“城市病”越发严重，更严峻的是根据由联合国发布的 2018 年世界城镇化展望显示，目前世界上有 55%的人口居住在城市地区，到 2050 年这一比例预计将增加到 68%，这让解决城市问题成为了当务之急；另一方面，因为各国政府的重视和新兴技术的发展，使得为解决“城市病”提供了充分的可能性。在此背景之下，智慧城市的建设活动在全世界蓬勃开展。 从实践结果来看，智慧城市也确实有助于缓解城市问题。根据麦肯锡全球研究院在 2018 年评估的数据，智慧城市应用可将死亡率降低 8-10%，应急响应时间缩短 20-35%，平均通勤时间缩短 15-20%，疾病负担降低 8-15%，温室气体排放减少 10-15%等等，真正意义上可帮助社会在各方各面取得进步和持续发展。 1.2 智慧城市发展现状 1.2.1 世界智慧城市概况 根据 2018 年德勤发布的超级智能城市报告，目前全球已启动或在建的智慧城市达 1000 多个，拥有 10 个以上启动或在建智慧城市的国家或地区分别是：中国、美国、欧洲、印度。其中，从在建设数量来看，中国以 500 个试点城市居于首位，紧随其后的是欧洲（ 90 个）、美国（ 40 个）和印度（ 30个）。 区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 7 图 2 2018 年全球在建智慧城市数量 数据来源：德勤咨询、火币研究院 自 2009 年智慧城市概念诞生以来，世界各国政府积极布局，先后颁布了相关政策以扶持智慧城市的发展。其中，美国在 2009 年颁布经济复苏计划，计划投资 110 亿美元来建设可安装各种控制设备的新一代智能电网，投资 34 亿美元用于资助智能电网技术开发；日本在 2009 年 7 月制定推出至 2015 年的中长期信息技术发展战略“ i-Japan(智慧日本 )战略 2015”，以大力发展电子政府和电子地方自治体，推动医疗、健康和教育的电子化；欧盟则在 2010 年颁布的欧洲 2020 战略提出三项重点任务，即智能型增长、可持续增长和包容性增长。 区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 8 图 3 世界各国智慧城市发展规划和政策 数据来源：公开资料整理、火币研究院 从市场规模来看，根据 2019 年 1 月全球第二大市场研究机构MarketsandMarkets 的报告， 2018 年全球智慧城市市场规模为 3080 亿美元，预计到 2023 年这一数字将增长为 7172 亿美元。预测 2018 年 -2023 年内的年复合增长率会达到 18.4%，投资金额保持高速增长。 1.2.2 中国智慧城市概况 中国跟智慧城市最早产生关联，是 在 2009 年 8 月 IBM 出于商业拓展目的发布的智慧城市在中国的报告，随后 IBM 进军中国并与多个省份签署协议共建智慧城市。从中央层面首次正式提出“智慧城市”的概念，则是在 2012 年国务院关于印发工业转型升级规划（ 2011-2015）的通知，并明确了智慧城市的应用领域，紧接着 2013 年住建部发布了首批 90 个国家智慧城市试点名单。 图 4 2018 年中国智慧城市试点地区数目（前十） 数据来源：智慧城市网，德勤研究、火币研究院 根据 2018 年德勤发布的超级智能城市报告数据，中国现在有 500 个启动或在建的试点智慧城市，并已形 成了数个大型智慧城市群。从省份来看，山东以 30 个试点智慧城市居于首位，紧随其后的分别是江苏（ 28 个）、湖南（ 26 个）、浙江（ 19 个）和安徽（ 16 个）。 区块链构建智慧城市运转新内核 火币区块链产业应用系列报告之六 9 此外， 2016 年 3 月国家发改委颁布的“十三五”规划 纲要 中明确提出，“十三五”中国将支持绿色城市、智慧城市、森林城市建设和城际基础设施互联互通。随后，北京、上海、广州、深圳等各地政府纷纷在各自的“十三五”规划里也把智慧城市列为重点建设目标，加快了智慧城市规划布局。 1.3 智慧城市发展面临痛点 智慧城市自诞生到现在，依靠着物联网、云计算、大数据、人工智能 等新兴技术，再加上世界各国政府的政策和资金支持，确实取得了长足的发展。但是，在建设过程中存在着显而易见 的 痛点，它们分别是：协同水平较低、数据共享不足、数据遭受威胁、运营成本较高等四个方面。 1.3.1 基础信息设施建设不够完善，造成各方协同水平较低 一个万物互联、实时互动的智慧城市，需要能承受数以亿计的传感终端的城市信息基础设施。这要求做到实时的信息传输、统一的信息传输标准、承受巨量数据的信息统筹和分发平台，只有这样才能让政府、企业、个人，或者是部门和部门之间做到高效协同合作。 但是，从现阶段情况来看效果不 理想，典型特征为：数据传输不够及时、设备间信息兼容性较差、信息搜集分发平台因无法容纳巨量数据而短时崩溃等等。例如，城市的能源使用具有时间性和季节性，也就是在一天的不同时间段和全年的不同季节，一个城市内不同区域所使用的能源数量不一样。所以，能源提供部门要尽可能根据实际情况，灵活而实时地调整对城市各个区域的能源输送。但是，现在做不到全城市数据的实时传输是因为， 一是会对信息传输速度有极高的要求，现在的 4G 网络还无法满足 ；二是持续不 断的巨量数据存储， 容易造成中心化数据存储平台的瘫痪。这样 导致 的结果是，不仅让城市内、 城市间的电力运营调度效率较低，而且迟迟无法有效提高电力公司与民电供电交易管理部门之间的协同水平。 1.3.2 数据孤岛现象普遍，各部门数据难以共享 智慧城市的建设依赖于在城市运转过程中所产生的海量数据。现阶段，这个海量数据主要 由 政府部门和少数大企业 所掌 握 。海量数据通过大数据和云计