近日,辰安科技黨總支書記、董事長鄭家升,長沙數(shù)字集團有限公司黨委副書記、總經(jīng)理楊文華,在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主管的《中國建設(shè)信息化》雜志發(fā)表署名文章《數(shù)字賦能城市安全運行,提升城市發(fā)展本質(zhì)安全水平》。原文如下:
數(shù)字賦能城市安全運行
提升城市發(fā)展本質(zhì)安全水平
? 一、建設(shè)背景
《國家第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出實施城市更新行動,建設(shè)韌性城市,構(gòu)建系統(tǒng)完備、高效實用、智能綠色、安全可靠的現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系。2023年,習近平總書記在雄安新區(qū)建設(shè)座談會上提出“要在充分利用地下空間上下功夫,著力打造一個沒有城市病的未來之城,真正把高標準的城市規(guī)劃藍圖變?yōu)楦哔|(zhì)量城市發(fā)展現(xiàn)實畫卷。”? ?
長沙市新型智慧城市和數(shù)字政府建設(shè)工作領(lǐng)導小組于2022年1月4日正式發(fā)布《長沙市城市生命線工程建設(shè)實施方案》,明確項目總體建設(shè)目標和工作任務。
根據(jù)實施方案及新型智慧城市發(fā)展相關(guān)要求,到2025年底全面構(gòu)建城市生命線安全運行管理“1+1+N”模式,基于全市各行業(yè)已有安全監(jiān)測設(shè)備和平臺的基礎(chǔ)上,擴大和增加前端探測和感知設(shè)備部署范圍,具備匯數(shù)據(jù)、能監(jiān)測、會預警、快處置的效果,建立建全安全監(jiān)測感知網(wǎng)絡(luò),形成一系列配套制度和標準,完善監(jiān)測預警運行機制,加強城市生命線前端數(shù)據(jù)監(jiān)測能力,便于管理部門監(jiān)管與決策,保障人民生命財產(chǎn)安全,為推動城市安全發(fā)展提供堅實保障。
長沙市城市生命線管理系統(tǒng)(基礎(chǔ)平臺部分)項目于2023年9月啟動建設(shè),充分利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進信息技術(shù),結(jié)合先進的城市安全管理理念,建立覆蓋全市、統(tǒng)籌利用、統(tǒng)一接入的城市生命線安全運行大數(shù)據(jù)平臺;建立科學、規(guī)范、系統(tǒng)、動態(tài)的城市生命線安全管理與保障長效機制;構(gòu)建全方位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測、評估與精細化治理的立體化城市安全網(wǎng);創(chuàng)新“統(tǒng)一高效、指揮可靠、快速協(xié)同”的生命線安全管理和風險主動防控新模式。
二、建設(shè)內(nèi)容
長沙城市生命線安全管理系統(tǒng)依托一個核心管理平臺(城市安全運行一張圖+城市安全管理系統(tǒng))和一個城市生命線數(shù)據(jù)倉庫,可實現(xiàn)對燃氣、排水、供水、路面塌陷、城市內(nèi)澇等N個專項應用數(shù)據(jù)匯聚、融合和分析,為各主管部門提供專項監(jiān)測預警、分析研判、應急協(xié)同調(diào)度等功能。項目建成后將有效整合全市城市生命線工程現(xiàn)有前端感知數(shù)據(jù),能夠?qū)崟r監(jiān)測到新型城市基礎(chǔ)設(shè)施的運行狀態(tài),對城市安全風險進行預測和預判,為助推長沙市經(jīng)濟朝著全面、健康、有序、穩(wěn)定、可持續(xù)方向發(fā)展提供堅實保障。
1、打造城市生命線運行指揮中樞
建設(shè)城市生命線運行指揮中樞平臺(城市生命線管理系統(tǒng)),依托城市安全運行一張圖和城市安全管理系統(tǒng),實現(xiàn)生命線各個單項實時監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的匯聚,進行綜合分析研判、展示與輔助應急處置決策等服務,實現(xiàn)城市生命線立體、精細化、實景化的城市場景數(shù)據(jù)展現(xiàn)、查詢、分析,實現(xiàn)整個城市生命線的綜合管理,全方位保障城市生命線日常運行管理和突發(fā)事件高效處置,同時也為各單項提供綜合分析研判支撐。
(1)打造城市安全一張圖
長沙市城市安全運行一張圖的建設(shè)主要依托長沙市時空信息云平臺、數(shù)字底圖和 長沙市城市信息模型(CIM)基礎(chǔ)平臺的地理信息數(shù)據(jù)、二維地圖、三維模型、BIM模型、工程建設(shè)項目信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務及數(shù)據(jù)漫游、剖切、空間分析、模擬推演、二三維聯(lián)動、三維視頻融合等平臺能力進行建設(shè),以“一張圖”形式呈現(xiàn)城市基 礎(chǔ)設(shè)施整體運行和風險態(tài)勢,按行業(yè)、專題維度分級分類展示城市安全運行態(tài)勢感知、 城市生命線風險評估、城市基礎(chǔ)設(shè)施一張圖等內(nèi)容。
圖1? 長沙市城市安全運行一張圖
(2)建設(shè)城市安全管理系統(tǒng)
城市安全管理系統(tǒng)通過全面整合城市運行、安全管理、風險防控數(shù)據(jù)資源,構(gòu)建 全鏈條和跨部門協(xié)同處置流程,增強對城市級各種事故災難、城市安全綜合風險的協(xié)同應對能力。
長沙市城市生命線管理平臺為城市生命線安全事件提供日常監(jiān)測預警、分析研判、應急協(xié)同調(diào)度等能力,在市級層面上實現(xiàn)3大業(yè)務閉環(huán)。
一是支撐單一部門業(yè)務處置。單一部門業(yè)務處置在生命線平臺主管單位內(nèi)部形成“小閉環(huán)”,針對全市各個燃氣公司、市政設(shè)施中心、業(yè)務主管部門,直接通過城市生命線管理平臺城市安全管理系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)部事件報警、分析、研判、處置、跟蹤和結(jié)案的流程。
二是支撐跨部門應急處置。出現(xiàn)應急事件需要跨部門應急處置時,通過城市安全管理系統(tǒng)對接市級應急指揮信息平臺,由市應急局統(tǒng)一指揮調(diào)度,生命線平臺及時進行跟蹤反饋。
三是支撐跨部門跨層級事件處置。出現(xiàn)跨部門跨層級的事件處置,由城市安全管理系統(tǒng)上報城市運管服平臺進行統(tǒng)一調(diào)度,生命線平臺及時進行跟蹤反饋。
2、夯實城市生命線數(shù)據(jù)資源底座
全面匯聚燃氣、排水、供水、橋隧、特種設(shè)備、建筑施工、人員密集場所、路面塌陷、房屋安全、城市內(nèi)澇、綜合管廊及消防安全等業(yè)務數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),通過對數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)流程、目標數(shù)據(jù)的分析,依托長沙超腦數(shù)據(jù)中臺通過數(shù)據(jù)融合治理,構(gòu)建“安全可控訪問、邏輯一體”的城市生命線大數(shù)據(jù)資源池,深度挖掘數(shù)據(jù)價值,為及時發(fā)現(xiàn)和化解城市生命線安全風險提供科學決策支撐。
3、織密城市生命線物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)
一是通過“一張網(wǎng)”匯聚城市生命線燃氣、供水、橋梁、排水等行業(yè)主管部門和權(quán)屬責任企業(yè)建設(shè)的監(jiān)測感知網(wǎng),接入氣象、交通、地質(zhì)、人口等相關(guān)業(yè)務和社會數(shù)據(jù),根據(jù)風險評估結(jié)果新建覆蓋一般風險及以上的監(jiān)測感知網(wǎng),實現(xiàn)對城市生命線運行風險的全方位、立體化動態(tài)監(jiān)測。二是利用互聯(lián)網(wǎng)寬帶、GPRS無線傳輸網(wǎng)絡(luò)、NB-IOT窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)等傳輸網(wǎng)絡(luò),形成前端物聯(lián)網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)及信息交換共享傳輸能力,為城市物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的流動、共享和共用提供基礎(chǔ)。
(1)重點建設(shè):燃氣專項監(jiān)測網(wǎng)
燃氣專項監(jiān)測網(wǎng)主要實現(xiàn)對燃氣管網(wǎng)壓力和流量、用氣餐飲場所可燃氣體 濃度、燃氣場站以及燃氣管網(wǎng)地下相鄰空間安全運行風險進行監(jiān)測。其中地下相鄰空間主要指與燃氣管網(wǎng)相鄰的雨、污、水、電、通信等地下管溝、窨井等附屬設(shè)施。本項目燃氣管網(wǎng)壓力和流量、燃氣場站的監(jiān)測主要依托燃氣公司已部署的前端感知設(shè)備,通過長沙市城域物聯(lián)網(wǎng)管理平臺進行接入。
在燃氣公司現(xiàn)有的前端感知設(shè)備基礎(chǔ)上,針對燃氣管網(wǎng)地下相鄰空間在重點區(qū)域增設(shè)200套的可燃氣體智能監(jiān)測儀,實現(xiàn)長沙市燃氣管網(wǎng)及地下相鄰空間運行狀態(tài)實時感知,為燃氣泄漏事故的監(jiān)測報警、預測預警和決策調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐。
(2)重點建設(shè):排水專項監(jiān)測網(wǎng)
在現(xiàn)有的前端感知設(shè)備基礎(chǔ)上,增設(shè)一定數(shù)量的流量計、液位計、電子水尺、視頻監(jiān)控等設(shè)備,并接入長沙市氣象局自動氣象站的監(jiān)測數(shù)據(jù)(溫度、風情、 雨情)等氣象預警數(shù)。實現(xiàn)長沙市排水管網(wǎng)運行狀態(tài)實時感知,同時為排水管網(wǎng)溢流、淤積、滲漏,城市內(nèi)澇事故的監(jiān)測報警、預測預警和決策調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐;通過合理布設(shè)流量計、液位計、電子水尺等設(shè)備,結(jié)合模型算法和大數(shù)據(jù)算法技術(shù)為排水專 項應用提供數(shù)據(jù)支撐。
(3)現(xiàn)有感知網(wǎng)接入
對長沙市現(xiàn)有供水、橋梁、電梯、建筑施工、綜合管廊等物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)接入管理。
4、完善城市生命線風險監(jiān)測應用
城市生命線風險監(jiān)測應用主要是各專項應用系統(tǒng)建設(shè),通過大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、邊緣計算等信息技術(shù)與公共安全專業(yè)模型的深度融合,調(diào)度各類數(shù)據(jù)服務、平臺服務和基礎(chǔ)設(shè)施服務,形成城市生命線風險監(jiān)測預警和協(xié)同聯(lián)動體系。本項目目前建設(shè)了燃氣、排水、供水、橋隧、特種設(shè)備、建筑施工、人員密集場所、路面塌陷、房屋安全、城市內(nèi)澇、綜合管廊及消防安全等12個專項應用,其中燃氣、排水、路面塌陷、城市內(nèi)澇為重點新建應用,其余8項為現(xiàn)有系統(tǒng)對接應用。
?
三、特色亮點
長沙市城市生命線管理系統(tǒng),實現(xiàn)城市安全運行的整體監(jiān)測、動態(tài)體檢、早期預警和高效應對,使城市生命線管理“從看不見向看得見、從事后調(diào)查處置向事前事中預警、從被動應對向主動防控”根本轉(zhuǎn)變,形成“監(jiān)測-感知-預警-發(fā)布-處置”的閉環(huán)流程。
一是整合已有資源,打造韌性智慧示范城市。基本整合住建、城管、市監(jiān)、氣象、燃氣公司、水業(yè)集團等領(lǐng)域城市生命線前端物聯(lián)感知設(shè)備、業(yè)務系統(tǒng)和數(shù)據(jù)資源,作為城市運行管理服務平臺中的安全監(jiān)測預警平臺實現(xiàn)對主城區(qū)重點領(lǐng)域城市生命線運行情況的統(tǒng)一接入和多維監(jiān)測,形成精細前端感知、精準風險定位、專業(yè)評估研判、協(xié)同預警聯(lián)動的城市生命線安全運行與精細管理模式,助推長沙打造韌性智慧示范城市。
二是加強城市路面塌陷風險評估,助力風險防范。結(jié)合供排水管網(wǎng)隱患和監(jiān)測數(shù)據(jù)、深基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)、探地雷達檢測數(shù)據(jù)、隱患排查數(shù)據(jù)等多維數(shù)據(jù),實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)路面塌陷風險評估。分析結(jié)果將以熱力圖的形式進行可視化展示,輸出風險隱患分級防范圖,對相關(guān)職能部門劃分路面雷達探測重點區(qū)域給出指導建議,從而降低事故損失和控制事故影響范圍。
三是強化內(nèi)澇專項監(jiān)測,實現(xiàn)城市內(nèi)澇預警。實時感知前端管網(wǎng)運行狀態(tài)、積水點情況等,對城市內(nèi)澇、洪水風險、管網(wǎng)堵塞等進行發(fā)現(xiàn)和預警。依托管網(wǎng)水動力模型、氣象精準預報數(shù)據(jù)、短臨降雨數(shù)據(jù)、管網(wǎng)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)等,以BIM+GIS模型數(shù)據(jù)為核心,搭建城市內(nèi)澇模型,實現(xiàn)局部地區(qū)城市內(nèi)澇在線分析、預測預警等。
四是探索AR+管線巡檢,解決管線現(xiàn)場定位。利用北斗技術(shù)與精準位置服務,解決現(xiàn)場巡檢終端精準定位難題。管線巡檢人員在現(xiàn)場獲取精確位置后,快速將管線、井蓋及閥門等設(shè)施數(shù)據(jù)投射至真實場景,提高巡檢的準確度,節(jié)省時間,減少損失。
1、AR巡檢應用亮點
AR地圖可視化可以把長沙市地下三維管線投射到真實場景的物體表面,輔助管線巡檢、維修、開挖施工。當管線權(quán)屬單位派遣人員到現(xiàn)場執(zhí)行檢修任務時,現(xiàn)場管線情況一覽無余。
圖6? AR管線巡檢
2、路面塌陷監(jiān)測應用亮點
通過多類型數(shù)據(jù)圖層疊加形成綜合路塌數(shù)據(jù)融合成果,加強城市路面塌陷風險評估,助力路面塌陷風險防范借助遙感衛(wèi)星毫米級的測量技術(shù),對城市重點區(qū)域進行全域覆蓋的地表沉降監(jiān)測,及時跟蹤監(jiān)測城市的地表、路面、橋梁、建筑等設(shè)施的沉降情況,可以實現(xiàn)城市級基礎(chǔ)設(shè)施的風險排查。
3、城市內(nèi)澇監(jiān)測應用亮點
匯集氣象、雨量雷達結(jié)合城市內(nèi)澇監(jiān)測等數(shù)據(jù),以BIM+GIS模型數(shù)據(jù)為核心,利用數(shù)據(jù)模型算法綜合分析,打造形成國內(nèi)領(lǐng)先的城市排水BIM數(shù)據(jù)庫,為城市排水治理提供有力的數(shù)據(jù)支撐,強化內(nèi)澇監(jiān)測,實現(xiàn)城市內(nèi)澇預警。
圖7? 城市內(nèi)澇水位模擬圖
4、燃氣管網(wǎng)地下相鄰空間預警應用亮點?
基于監(jiān)測數(shù)據(jù),根據(jù)泄漏擴散模型、泄漏溯源模型、爆炸風險分析模型預測可能發(fā)生泄漏的管道位置,實現(xiàn)燃氣管線相鄰地下空間可燃氣體在線監(jiān)控,微小泄漏實時發(fā)現(xiàn)和及時預警;同時通過泄漏快速溯源及泄漏影響分析,減少或避免重特大燃氣泄漏爆炸事故的發(fā)生。
圖8? 燃氣泄露擴散處置
四、推廣價值
作為城市生命線安全發(fā)展體系的信息樞紐和分析大腦,長沙市城市生命線管理系統(tǒng)通過專業(yè)數(shù)據(jù)分析和深度挖掘城市生命線運行規(guī)律,為政府、應急、住建、交通等政府部門以及燃氣、供排水、橋梁等權(quán)屬責任單位提供城市安全運行監(jiān)測和輔助決策支持,實現(xiàn)城市運行的全面感知、實時監(jiān)測、預測預警和有效處置。
目前,已安裝的200套可燃氣體智能監(jiān)測儀設(shè)備監(jiān)測到4起報警信息并成功完成處置,有效避免燃氣安全事故發(fā)生,助力保障用戶生命財產(chǎn)安全。該項目整體建成后,將形成“監(jiān)測-感知-預警-發(fā)布-處置”的閉環(huán)流程,整體提升城市安全風險預警防控能力,提高相關(guān)部門對城市應急事件的快速反應和協(xié)同應急能力,以創(chuàng)新科技力量助力城市高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。
2024年1月11日,湖南省住建廳領(lǐng)導到長沙城市生命線項目現(xiàn)場觀看了平臺演示。他指出,長沙城市生命線系統(tǒng)數(shù)據(jù)打通和聯(lián)動機制效果好,要把工作成果復刻到全省。
圖9 湖南省住建廳領(lǐng)導考察長沙城市生命線建設(shè)成果
未來,城市生命線工程將從深度上進一步拓展長沙市城市生命線應用內(nèi)容,豐富城市生命線安全運行監(jiān)測網(wǎng)種類,從廣度上擴大物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測覆蓋范圍,完善和提升長沙城市生命線平臺整體技術(shù)框架,運用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù),建立不同維度的城市生命線安全應用模型,滿足更多城市生命線災害的風險防范和災害防治,不斷優(yōu)化完善合各部門協(xié)同聯(lián)動和應急處置機制,全面發(fā)揮“長沙城市生命線平臺”建設(shè)效果,以“長沙模式”打造全國城市生命線示范城市新標桿。