数字孪生技术推动智慧社区建设的应用研究

李玉琳 吕宝龙 张恩韶 马宏欣

（1.山东青年政治学院，山东 济南 250103；
2.山东山青物业管理研究院，山东 济南 250103）

智慧社区是智能城市建设的必要基础，有利于提升信息化水平，为社会公众提供更加高质量的服务。我国各相关单位及省份均对智慧社区开展了多方面的研究，包括智慧社区关键技术、运维模式和建设要求等，智慧社区建设取得了有效进展。基于数字孪生的智慧社区是运用数字技术，将社区的逻辑架构与统一的平台管理相结合，实现合理化的社区治理。

1.1 推进智慧社区管理现代化

数据是基层治理与服务坚实的数字底座，对基层数字化建设起着关键支撑作用，也是推进基层治理的重要抓手，基层社区治理中更多存在的还是碎片化数据堆积起来的一座座“高山”。数字孪生技术的应用推进智慧社区现代化建设，解决了基层治理中日常工作数据留痕难、各条线数据多头录入、重复报送、统计烦琐的难点痛点，通过资源整合，实现全域全量社区资源的集成管理，实现社区运行状态全流程信息化管理，让数据为街道精准管理、科学决策提供数据支撑。

1.2 强化社区服务多元主体智慧化协作

智慧社区服务涉及多个主体，包括政府、居民、物业等，各主体需要通过积极参与，互帮互助，共同实现社区治理，提升社区智能化水平。党建引领和政府主导是智慧社区服务的基本特征，也是快速实现基层社区资源整合，推动政府、市场与社会三元联动的重要保障。智慧社区服务的基本特征是坚持党建引领，发挥基层政府领导作用，充分动员各界参与知识社会活动。企业作为市场主体带动社区经济的发展，提升社区公共服务的硬件水平，推动社区智慧化服务的进程。是社区重要的推动力量。社会组织是群众参与的重要途径，也是社会治理的重要主体和依托，调动社会组织的积极性，引入社会组织参与进来，推进社会组织参与社会治理，促进居民积极参与，使社区服务走向专业化、精细化。

1.3 增强智慧社区物业服务能力

“小物业”关乎“大民生”，社区建设需要提升物业服务水平。社区物业服务是社区居民感知认同的来源，物业服务水平对居民认同感产生重要影响。推动数字孪生技术的应用，提升社区物业的智慧化水平，社区物业运用智能化手段，深入了解居民需求，解决居民问题，获得居民的认同感，强化社区治理，促进智慧社区建设。2021年国家信息中心发布《智慧社区建设运营指南（2021）》，其中指出智慧物业是智慧社区建设的重要内容，将智慧社区建设定位为科学化、智能化、精细化的社区管理和服务创新模式。智慧物业建设推动政府与企业的合作、多方共同参与、合作达到共赢的社区多方联动，增加了居民认同感。

1.4 创新智慧社区治理模式

大数据、物联网等信息技术工具在智慧社区治理中的应用，打破了传统的社会治理模式，发挥的作用越来越重要。互联网的发展不仅促进了智慧应用的发展，而且悄无声息地改变着人们的生活习惯和对“智慧生活”的认知。信息化、数字化正使社区内各种便民惠民服务日益智慧化，同时也为智慧社区的发展衍生出新的模式，智慧社区养老模式就是其中之一。这是一种利用互联网和大数据，为居民创造了高品质社区生活的模式，也是顺应经济社会转型趋势，更加符合家庭和社会需要，推动智慧化社区治理养老模式。

1.5 提高社区居民参与度

智慧社区建设为不仅居民提供高质量的公共服务，也能多方面满足居民的特殊需求，提供优质个性化服务。我国社区建设中面临不少问题，其中最普遍临的问题是社区居民的参与度较低，参与意愿不高。居民参与是社区建设的重要力量，随着信息科技的不断发展，社区建设更加需要居民的积极参与，面对需求解决问题，因此社区建设应采用鼓励的方式，调动居民积极性，让居民参与到智慧社区建设中，提升社区建设速度，提高社区治理的效率。

2.1 智慧社区建设现状

智慧社区利用信息技术和空间资源，推进城市管理的现代化进展。社区作为社会的主要组成单位，如果没有现代社区治理，就无法推动智慧城市的发展。面对现代社区的诸多问题，有必要及时采取行动，改变居民的生活环境和生活质量，推动中国智慧社区的建设[1]。目前，中国已经开发了智慧社区建设的内容和数据模型，创建一个典型的智慧社区通常包括三项基本建设任务：信息基础设施、综合信息服务平台以及管理和服务。

智慧社区发展和运营的基础是信息基础设施，通过部署使用社区物联网传感器终端和社区公共区域无线网络的全面覆盖，收集安防、门禁、电梯、停车场等社区内的数据信息资源，为平台层提供全面、标准的数据采集接口。智慧社区的信息系统基础设施主要包括智能基础设施、通信网络设施和计算存储设施、公用基础设施等。移动通信网、低功耗广域网、光通信网等组成了通信网络设施，其功能主要是为社区建立信息传输网络，为智慧社区供应快速的信息传输通道。计算存储设施包括边缘计算节点、本地计算设施、云计算资源等，为智慧社区系统提供计算存储资源，提供数据存储与计算能力。

综合信息服务平台旨在对社区内的设备设施进行数据收集、存储、交换、管理和分析，控制感知终端，实现不同业务子系统的集成，推进相关业务的开展，并与第三方平台的数据实现交互。综合信息服务平台一般包括数据资源能力层、数据服务能力层与应用支撑能力层。数据资源能力层主要对系统的数据资源管理能力进行要求，数据资源能力层应支持建立数据标准化格式，进行分类分库管理，可分为社区基础信息数据、社区动态感知数据、其他业务数据等大类；
数据服务能力层主要对系统的数据处理能力进行要求，包括数据汇聚、数据存储、数据治理、数据检索、数据分析、数据智能建模、数据共享交换等方面的能力；
应用支撑能力层主要对系统的应用支撑能力进行要求，包括统一门户管理、用户管理、角色管理、权限管理、组织机构管理、资源管理、API管理等基础管理功能。

管理和服务是分析信息数据，以此把握社区动态管理。意味着政府部门、运营单位或居民可以通过分析收集的数据查看或控制社区中的相关智能设备，管理和服务为居民提供适当的设备控制、生活信息共享和其他服务，帮助政府部门或运营单位执行网格管理、物业服务等应用。

2.2 数字孪生技术在智慧社区中的应用现状

（1）逐渐受到关注和重视。2020年4月10日，国家发展改革委和中央网信办联合颁布了《关于推进“上云用数赋智”行动培育新经济发展实施方案》，使数字孪生上升到新的高度。2021年3月，国家“十四五”规划纲要提出“探索建设数字孪生城市”，数字孪生技术有了更广阔的发展空间，在国家层面为数字孪生城市建设提供引导。国家陆续印发了不同领域的“十四五”规划，为各领域如何利用数字孪生技术促进经济社会高质量发展作出了战略部署。数字孪生运用三维模型使智慧社区可视化，可视化智慧社区，通过汇集了多种智慧应用与智慧服务，让居民享受便捷、精彩的智慧生活，提高政府公益服务能力，打造精确管理的温馨社区。基于数字孪生的可视化系统成功打造了对环境可视化、重点建筑可视化、视频监控可视化、人员车辆监控可视化等应用。通过对各类功能的组合运用，将传统的社区服务方式与高精尖科技深度融合，快速提升社区的信息化建设脚步，全面实现对社区的数字化、智能化管理水平。“十四五”数字孪生发展政策如表1所示。

表1 “十四五”数字孪生发展政策

（2）积极开展研究和试点。党的十九大提出实施“数字中国”战略，各地政府积极展开行动，加快促进城市数字化建设。2018年《河北雄安新区规划纲要》中指出，坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设，打造具有深度学习能力、全球领先的数字城市。雄安新区推进BIM管理平台建设，通过建设、评估和预防数字城市，支持真实城市的高品质发展，通过创新城市规划、建设和管理的政治制度和流程体系，创建了展示多维城市空间的数字平台。平台将数字技术集成到地理信息系统和BIM中，开发不同阶段的城市空间信息模型和循环迭代规则，建设5G、人工智能、物联网和等新基础设施，逐步打造虚拟世界，使城市管理边界更加高效。江苏南京江北新区提出，力争到2025年率先建成“全国数字孪生第一城”，逐渐推动城市发展向智能化高级形态迈进。随后多个城市运用数字孪生城市的建设理念和模式，开始数字孪生智慧城市建设，制定智慧城市顶层设计和规划，以数字孪生城市为导向推进智慧城市建设[2]。

（3）推动智慧应用的发展。数字孪生技术推动了智慧应用的发展。深圳坂田园区和东莞松山湖园区是华为和51VR联合研发，通过数字孪生技术收集园区内的实时动态信息，构建园区内实时运营的数字孪生场景，使园区运营逐步实现可视化分析、封闭的业务关系、决策模拟和数据的充分整合，为新一代园区创建新的三维和多维管理模式。如智慧企业、智慧政府、智慧院所、智慧城市等各类智慧应用正在得到重视并加快建设，可视为企业、政府、院所、城市对应的组织数字孪生应用。通过数字孪生物理与数字不断融合发展，建立连续稳定的信息流，构建具备相互感知、智慧互联的应用形态。未来，企业拥有大量的数字资源，逐步构建以人为中心的数据和模型驱动，提升企业实力与智慧产业的发展，提升智能研发、生产、管理和服务。数字孪生应用如图1所示。

图1 数字孪生应用

3.1 行业标准和产品协议不统一

目前，我国智慧社区试点建设工作逐渐开展，已经有多个城市参与其中，但未形成具有普遍适用的智慧社区标准和体系架构[3]。不同行业与不同的企业有着不同的工作方式，其智慧社区的建设标准各不相同，目前还未出台的行业标准和服务体系。2012年广州市天河智慧社区省级标准化试点计划指出将在2年时间里抓好“六个一”。上海市2013年《上海市智慧社区建设指南（试行）》包括信息基础设施网络化、生活服务便利化、社区管理与公共服务信息化、小区管理智能化、家居生活智能化等[4]。2020年住房和城乡建设部发布国家标准《智慧城市建筑及居住区第1部分：智慧社区建设规范》（征求意见稿），标准适用于指导智慧社区的设计、建设和运营，然而还未形成正式稿。技术建设是智慧社区的基础，技术使用目前面临多种问题，如在开发产品时有多种协议标准，不同厂家的不同产品很难做到相互兼容，导致不同智能硬件不能够协同集成发展[5]。居民家中智能设备种类繁多，不同设备的管理有不同的标准，导致维护较难，给未来系统的集成与数据共享带来很大困难[6]。

3.2 平台数据缺乏互联互通

互联网络的快速发展，各类网络设施的高度规划整合，促进智慧社区快速建设[7]。在智慧社区建设中，重复建设、信息缺乏互联互通等问题常见。部门分工不同、权限不同，数据信息之间不能互通；
缺乏对数据库互通互联的整体设计，居民或者企业在进行业务办理时，由于办理单位互相数据库之间不连通，不同的业务需要重复录入基本信息。建设智慧社区是一项复杂的工程，多方主体参与才能达到共赢，政府行政部门、街道办事处等行政机构，以及市场主体、居民、社会组织等，社会各方将付出适当的责任，促进智慧社区快速发展。

3.3 数字孪生应用不全面

在智慧社区建设工作方式上与数字化重构结合还不够，数字孪生应用不全面。传统基建的思维模式仍存在且数字化创新举措较少，在未来智慧社区建设中，存在数字赋能存在被标签化的倾向，没有深入植入数字化。智慧社区平台建设的统筹力度较小，智慧社区平台协调性较差，一体化的智能数据平台建设还可以进一步加速。在智慧社区中，不同社区存在自建系统的情况，发展步伐不在同一水平。数字孪生智慧社区应用不够广泛，建设缺乏系统专业的技术指导与支撑。

3.4 存在信息安全隐患

为了在智能社区中提供服务和管理，需要及时收集社区居民的信息，并通过他们的行为活动提供决策。智慧社区的建设涉及互联网络，会面临很大的网络信息风险。居民在使用移动互联网时，网络会自动收集用户的非隐私项目，尽管签署了隐私条款，但大多数居民不知道如何保护数据，存在一定的安全风险。不法商家利用用户信息开展业务，发送危害居民安全的虚假信息。建立智能社区要求布设传感器设备，安装较为隐秘，但恶意的硬件破坏和软件攻击都会严重危及社区安全[8]。网络是智慧平台使用中关键因素，网络的使用面临较大的风险，而网络防火墙是造成信息安全的极大隐患。

3.5 缺乏专业人才

互联网专业服务人才缺乏，这个问题在社区中普遍存在，制约社区向智慧社区转变。在智慧社区建设下，社区工作人员作为最贴近群众的一线人员，必须具备一定的技术掌握能力，具备互联网专业技术知识和操作能力，以跟进技术的发展，适应社区的进步。社区现有工作人员承担着大量行政性工作，从事技术的员工较少，互联网知识掌握不足，电脑操作技术缺乏，在智慧社区系统的操作上存在较大的阻碍，阻碍了智慧社区的智慧化建设，不利于其长期发展。如今我国智慧社区建设发展急需各行各业的人才，信息化人才是社区所需的重要部分，需要加强人才培养，为社区带来活力。

4.1 统一行业标准协议

智慧社区建设需要统一行业标准协议，建设相关配套技术标准的发展。针对智慧社区的综合服务平台、评价指标、数据模型等关键技术要求，加快推进相关国家、行业标准的研制。积极开展智慧社区标准应用试点的创建，促进智慧社区综合服务平台与城市信息模型等相关平台的融合，创新开展共建共治共享的社区治理新模式。促进智慧社区建设标准化的发展，可以从新建社区、现有社区开始，引导其开展智慧社区建设，提升社区居民的幸福感与居住体验，促进社区可持续发展。

4.2 加强信息互通共享

在严格遵守公共信息保密和分类的基础上，改善数据库服务的互联互通和共享，协调加快建立综合智能系统平台，建立统一的基础数据采集格式。提高数据的兼容性，减少社会工作重复投入。自动获取基本和辅助信息，缩减基本信息统计占用的时间；
优化不同服务平台，将各类公共服务整合到服务平台，链接各数据库，有效拓展数据体量。

4.3 加强数字孪生应用试点

BIM建筑是数字孪生城市的细胞单元。应从政府投资的公共建筑和居住建筑做起，实现BIM技术全生命期应用，率先实践数字孪生在建筑工程中的广泛应用。加快社区管理与服务应用的整合，为社区创造新的数字空间。智慧社区数字孪生应用旨在为社区居民服务，需要关注社区居民的参与，通过分析社区居民的需求与期望，不断扩大和完善服务类型和提供方式，为居民提供优质化服务。充分开展宣传活动，通过社区宣传栏、LED屏幕、社区广播等实施实现讲解与展示，使居民了解智慧应用的便捷性，提高辖区人民对智慧社区的认识，使居民共同为社区的发展作出贡献。

4.4 提高信息安全保障

社区的信息设备设施的安全关乎每一位居民的信息安全，完善智慧社区信息安全保障体制机制，提升社区信息安全的保障能力在智慧社区的建设中尤为重要。在建设智慧社区各项基础设施时，认识到设备供应商的资格，选择具有自主知识产权的设备，安装安全可靠的高质量设备和技术。同时，要合理合法地进行项目的建设，对于项目建设的各环节技术签订协议，确保信息安全。规范数据使用标准，通过完善相关的法律法规，明确信息数据共享的界限，警惕数据过度使用造成的信息安全行为，建立信息安全制度，对于私密信息要建立严格的保密标准。加强工作人员的管理，社区工作人员是直面信息数据的一线人员，规范使用信息资源，加强工作人员的责任意识，进行信息安全的培训，对于工作中遇到的各类信息安全问题保持警惕性，如有发现，运用培训知识迅速采取措施，保护信息安全，避免造成较大损失。社区的信息数据是一种无形资产，在对其进行开发利用的同时，更要重视对其的安全的保障[8]。

4.5 加强人才队伍建设

加强人才队伍建设，培养优秀人才，增加人才储备，为智慧社区建设提供专业的人才保障。加强建设智慧社区的工作人员的培训，培养社会人才，为高校毕业生提供到基层的实习锻炼的机会，用实践检验所学理论，积极鼓励大学生到基层就业，深入基层锻炼自身专业能力，为智慧社区提供了新鲜血液。加强社区基层工作人员培训，培养年轻一代的基层人才是适应智慧社区发展的大方向，加强基层工作人员业务能力与服务能力，更好地服务智慧社区建设。智慧社区业务内容广而专业性强，包括业务办理流程、表格、收费等信息，应提供系统性的培训，了解基础政策，努力提高智慧社区综合业务服务水平。

文章研究了数字孪生技术在智慧社区建设中发挥的作用和存在的问题，研究了应用数字孪生技术建设智慧社区的策略路径。妥善选择试点社区，在统一的行业标准下，运用数字孪生技术建设与城市平台相融合的智慧社区平台，通过广泛宣传和服务体验，鼓励居民积极参与，走出一条智慧社区建设之路；
选择自主知识产权的设备，在遵守公共信息保密和分类的基础上，建立综合的智能系统平台和统一的基础数据采集格，保障信息数据安全和互联互通共享，是建设智慧社区的基本载体；
引培并举，建设一支能够适应现代化建设需求、掌握信息技术的青年人才队伍，是建设智慧社区、提升社区治理能力的根本保障。