什么是城市生命線數(shù)字化建設(shè)？城市生命線數(shù)字化建設(shè)的內(nèi)容有哪些？

在城市化進(jìn)程不斷加速的當(dāng)下，城市作為人類社會活動的核心載體，其安全與可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。城市生命線如同城市的 “血脈” 和“神經(jīng)”，涵蓋燃?xì)?、供水、排水、供熱、橋梁、隧道、綜合管廊等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，是城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)和居民生活的基本保障。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為提升城市生命線管理水平、保障城市安全運(yùn)行的關(guān)鍵路徑。城市生命線數(shù)字化建設(shè)，通過融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對城市生命線基礎(chǔ)設(shè)施的全面感知、實(shí)時監(jiān)測、智能分析和精準(zhǔn)決策，為城市的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支撐。

01城市生命線數(shù)字化建設(shè)的概念

城市生命線數(shù)字化建設(shè)是指利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對城市生命線基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行數(shù)字化改造和升級，實(shí)現(xiàn)設(shè)施狀態(tài)的實(shí)時感知、數(shù)據(jù)的高效傳輸與處理、系統(tǒng)的智能分析與決策，以提升城市生命線的運(yùn)行效率、安全性和可靠性。這一概念包含多個層面的內(nèi)涵：

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

通過在燃?xì)夤艿?、供排水管網(wǎng)、橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施上部署大量傳感器、智能設(shè)備，將物理設(shè)施轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的信息模型，實(shí)時采集設(shè)施的運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，如燃?xì)鈮毫?、管道流量、橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力等，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)的數(shù)字化表達(dá)。

1.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動的管理決策

城市生命線數(shù)字化建設(shè)強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的核心地位。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，對采集到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析和挖掘，提取有價值的信息，為城市管理者提供決策支持。例如，通過分析歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，預(yù)測管道泄漏風(fēng)險、優(yōu)化橋梁維護(hù)計劃等。

1.3 智能技術(shù)的深度融合

融合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、地理信息系統(tǒng)(GIS)、數(shù)字孿生等多種智能技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸;人工智能用于數(shù)據(jù)的智能分析和預(yù)測，如利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識別設(shè)備故障模式;云計算提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和存儲能力;GIS實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的可視化管理;數(shù)字孿生構(gòu)建虛擬模型，模擬物理實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)，輔助決策制定。

1.4 協(xié)同共享的管理體系

打破部門之間的數(shù)據(jù)壁壘，建立協(xié)同共享的管理體系。城市生命線涉及多個部門和單位，數(shù)字化建設(shè)促進(jìn)了各部門之間的數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)對城市生命線的統(tǒng)一管理和綜合調(diào)度。例如，在發(fā)生燃?xì)庑孤┦鹿蕰r，燃?xì)夤?、消防部門、應(yīng)急管理部門等能夠通過共享數(shù)據(jù)，快速響應(yīng)、協(xié)同處置。

02城市生命線數(shù)字化建設(shè)的意義

2.1 保障城市安全運(yùn)行

城市生命線的安全是城市穩(wěn)定發(fā)展的基石。傳統(tǒng)的城市生命線管理方式往往依賴人工巡檢和經(jīng)驗(yàn)判斷，難以做到對安全隱患的及時發(fā)現(xiàn)和有效處理。數(shù)字化建設(shè)通過在各類基礎(chǔ)設(shè)施上部署大量傳感器，實(shí)現(xiàn)對設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時、全方位監(jiān)測。一旦出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)能夠迅速發(fā)出預(yù)警，為相關(guān)部門采取措施爭取寶貴時間。例如，在燃?xì)忸I(lǐng)域，通過實(shí)時監(jiān)測燃?xì)夤艿赖膲毫?、流量等參?shù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)管道泄漏等安全隱患，并通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，有效避免燃?xì)獗ǖ葒?yán)重事故的發(fā)生，保障居民生命財產(chǎn)安全。在橋梁和隧道方面，利用傳感器監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移等指標(biāo)，可提前預(yù)測結(jié)構(gòu)病害，及時進(jìn)行維修加固，確保交通運(yùn)輸?shù)陌踩槙场?/p>

2.2 提升城市管理效率

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了城市生命線管理的效率。以往，城市管理部門獲取基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行信息的渠道有限，信息傳遞不及時，導(dǎo)致管理決策滯后?，F(xiàn)在，借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，城市管理者可以實(shí)時獲取大量準(zhǔn)確的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析和挖掘，快速發(fā)現(xiàn)問題、分析問題根源，從而做出更加科學(xué)、精準(zhǔn)的決策。例如，在供排水管理中，通過智能水表和流量計，能夠?qū)崟r掌握用水和排水情況，及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)漏水、排水不暢等問題，并進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)度和維修。同時，數(shù)字化平臺還能實(shí)現(xiàn)對城市生命線各環(huán)節(jié)的統(tǒng)一管理和協(xié)同調(diào)度，打破部門之間的信息孤島，提高管理效率和協(xié)同性。

2.3 促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展

城市生命線數(shù)字化建設(shè)對城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。一方面，通過對能源供應(yīng)設(shè)施(如供熱、供電系統(tǒng))的數(shù)字化監(jiān)測和智能調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化配置和高效利用，降低能源消耗和浪費(fèi)，減少碳排放，推動城市向綠色低碳方向發(fā)展。例如，智能供熱系統(tǒng)可以根據(jù)室外溫度和用戶需求，自動調(diào)節(jié)供熱設(shè)備的運(yùn)行功率，避免能源的過度消耗。另一方面，數(shù)字化技術(shù)有助于優(yōu)化城市資源配置，提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命和運(yùn)行效率。通過對基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)時監(jiān)測和維護(hù)管理，可以及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，減少設(shè)備故障和損耗，延長設(shè)施使用壽命，降低城市建設(shè)和運(yùn)營成本，為城市的長期可持續(xù)發(fā)展奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

2.4 增強(qiáng)城市應(yīng)急響應(yīng)能力

在面對自然災(zāi)害、公共衛(wèi)生事件等突發(fā)事件時，城市生命線數(shù)字化建設(shè)能夠顯著增強(qiáng)城市的應(yīng)急響應(yīng)能力。數(shù)字化平臺可以實(shí)時整合各類信息，包括基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)、人員分布、物資儲備等，為應(yīng)急決策提供全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。例如，在發(fā)生地震、洪水等自然災(zāi)害時，通過城市生命線數(shù)字化系統(tǒng)，能夠快速了解橋梁、道路、供排水等基礎(chǔ)設(shè)施的受損情況，及時制定救援方案，調(diào)配救援力量和物資。同時，數(shù)字化技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮的可視化和智能化，提高應(yīng)急指揮的效率和準(zhǔn)確性，保障城市在突發(fā)事件中的應(yīng)急處置能力，最大程度減少災(zāi)害損失。

2.5 提升居民生活質(zhì)量

城市生命線與居民的日常生活息息相關(guān)，數(shù)字化建設(shè)能夠?yàn)榫用裉峁└颖憬?、高效、安全的生活服?wù)。例如，在供水方面，通過水質(zhì)監(jiān)測傳感器和智能供水系統(tǒng)，居民可以實(shí)時了解家中的水質(zhì)情況，確保用水安全;智能水表的應(yīng)用還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表和繳費(fèi)，方便居民生活。在交通出行方面，通過對橋梁、隧道和道路的數(shù)字化監(jiān)測和智能管理，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理交通擁堵和安全隱患，保障居民出行的順暢和安全。此外，數(shù)字化建設(shè)還有助于提升城市的公共服務(wù)水平，如通過數(shù)字化平臺實(shí)現(xiàn)對城市公共設(shè)施的高效管理和維護(hù)，為居民創(chuàng)造更加舒適、宜居的生活環(huán)境。

03城市生命線數(shù)字化建設(shè)的目標(biāo)

城市生命線數(shù)字化建設(shè)旨在解決傳統(tǒng)管理模式下的諸多問題，提升城市生命線的運(yùn)行管理水平，保障城市的安全與可持續(xù)發(fā)展。其主要目標(biāo)包括：

3.1 提升城市安全韌性

增強(qiáng)城市應(yīng)對自然災(zāi)害、事故災(zāi)難等各類風(fēng)險的能力，通過實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患，降低事故發(fā)生的概率和影響程度。例如，在暴雨天氣下，通過排水管網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測和智能調(diào)度，有效預(yù)防城市內(nèi)澇的發(fā)生;對橋梁、隧道等關(guān)鍵設(shè)施進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，提前發(fā)現(xiàn)潛在的安全問題，保障交通的安全暢通。

3.2 提高管理效率與精細(xì)化水平

實(shí)現(xiàn)城市生命線管理的數(shù)字化、智能化，減少人工干預(yù)，提高管理效率。通過對設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時分析，精準(zhǔn)定位問題，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。比如，利用智能水表實(shí)現(xiàn)對供水管網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)漏水點(diǎn)，降低水資源浪費(fèi);通過對燃?xì)庥脩舻挠脷鈹?shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化燃?xì)夤?yīng)計劃，提高燃?xì)夤?yīng)的可靠性。

3.3 促進(jìn)資源優(yōu)化配置

基于數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，合理安排維護(hù)資源、能源供應(yīng)等，提高資源利用效率。例如，根據(jù)橋梁的實(shí)際狀況和維護(hù)需求，制定個性化的維護(hù)計劃，減少不必要的維護(hù)成本;通過對供熱管網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測和智能調(diào)控，實(shí)現(xiàn)按需供熱，降低能源消耗。

3.4 推動城市可持續(xù)發(fā)展

城市生命線數(shù)字化建設(shè)有助于減少環(huán)境污染、降低能源消耗，推動城市的綠色發(fā)展。例如，通過對排水管網(wǎng)的優(yōu)化管理，減少污水排放對環(huán)境的污染;利用智能照明系統(tǒng)對城市道路照明進(jìn)行智能控制，降低能源消耗。同時，數(shù)字化建設(shè)也為城市的未來發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持和技術(shù)保障，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

04城市生命線數(shù)字化建設(shè)的思路

城市生命線數(shù)字化建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從整體規(guī)劃、技術(shù)應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、安全保障等多個方面進(jìn)行綜合考慮，以確保建設(shè)的順利推進(jìn)和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4.1 整體規(guī)劃與統(tǒng)籌協(xié)調(diào)

市城市生命線數(shù)字化建設(shè)涉及多個部門和領(lǐng)域，需要進(jìn)行整體規(guī)劃和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。政府應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用，制定統(tǒng)一的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，明確各部門的職責(zé)和分工，建立跨部門的協(xié)調(diào)機(jī)制，促進(jìn)資源共享和協(xié)同合作。例如，成立專門的城市生命線數(shù)字化建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各部門的工作，制定建設(shè)方案和行動計劃，確保建設(shè)工作的順利進(jìn)行。

4.2 技術(shù)創(chuàng)新與融合應(yīng)用

積極引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，推動技術(shù)在城市生命線領(lǐng)域的融合應(yīng)用。鼓勵企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)開展技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)適合城市生命線數(shù)字化建設(shè)的新技術(shù)、新產(chǎn)品和新服務(wù)。例如，研發(fā)高精度的傳感器設(shè)備，提高對基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的感知能力;利用人工智能算法，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能分析和預(yù)測;通過數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建城市生命線的虛擬模型，為決策提供更加直觀和準(zhǔn)確的支持。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

建立健全城市生命線數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、應(yīng)用等各個環(huán)節(jié)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和安全性。加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂工作，及時跟進(jìn)技術(shù)發(fā)展和實(shí)際需求。例如，制定數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，確保不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)能夠無縫對接;制定數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對敏感數(shù)據(jù)的保護(hù);制定設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范傳感器、智能設(shè)備等的選型和應(yīng)用。

4.4 安全保障與風(fēng)險管理

高度重視城市生命線數(shù)字化建設(shè)中的安全保障工作，建立完善的安全管理體系，加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全和設(shè)備安全的防護(hù)。同時，強(qiáng)化風(fēng)險管理，制定風(fēng)險評估和預(yù)警機(jī)制，及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全風(fēng)險。例如，采用加密技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)的傳輸和存儲安全;建立網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)安全狀況;對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行定期檢測和維護(hù)，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

05城市生命線數(shù)字化建設(shè)的內(nèi)容

城市生命線數(shù)字化建設(shè)涵蓋多個方面，包括基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化改造、數(shù)據(jù)平臺建設(shè)、智能應(yīng)用開發(fā)、安全保障體系建設(shè)等。

5.1 基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化改造

5.1.1.傳感器部署

在燃?xì)?、供水、排水、供熱、橋梁、隧道、綜合管廊等基礎(chǔ)設(shè)施上廣泛部署各類傳感器，如壓力傳感器、流量傳感器、液位傳感器、位移傳感器、溫濕度傳感器等，實(shí)現(xiàn)對設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時感知。例如，在燃?xì)夤艿郎习惭b壓力傳感器和泄漏傳感器，實(shí)時監(jiān)測燃?xì)鈮毫托孤┣闆r;在橋梁上安裝位移傳感器和應(yīng)力傳感器，監(jiān)測橋梁的結(jié)構(gòu)變形和受力狀態(tài)。

1)燃?xì)鈱ｍ?/span>

我國燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)模龐大，據(jù)城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒統(tǒng)計，目前約 85 萬公里，其中 20 年以上的老舊管網(wǎng)仍有 8 萬多公里，各地累計存在 38.66萬處安全隱患。近年來，燃?xì)馐鹿暑l發(fā)，引發(fā)社會高度關(guān)注，70% 的燃?xì)獗ㄊ鹿视扇細(xì)馕⑿⌒孤U(kuò)散至密閉空間聚集產(chǎn)生。

為應(yīng)對這些問題，城市生命線燃?xì)鈱ｍ棙?gòu)建了多元化業(yè)務(wù)場景及綜合監(jiān)管應(yīng)用，形成全場景覆蓋、全鏈條聯(lián)動的燃?xì)獍踩O(jiān)測監(jiān)管產(chǎn)品體系。通過部署燃?xì)獍踩O(jiān)測感知網(wǎng)絡(luò)，包括相鄰地下空間監(jiān)測設(shè)備、管道施工全過程監(jiān)測設(shè)備以及工商業(yè)和居民戶燃?xì)庑孤┨綔y器等，實(shí)時捕捉燃?xì)獍踩\(yùn)行狀態(tài)，并通過城市燃?xì)獍踩C合監(jiān)管平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)展示與分析。這不僅提升了燃?xì)獍踩O(jiān)測監(jiān)管的信息化、智能化水平，更有效預(yù)防了燃?xì)庑孤?，減少了燃爆事故的發(fā)生。例如，在某城市的燃?xì)獍踩O(jiān)管項目中，通過數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)并處理了多起燃?xì)庑孤╇[患，保障了居民的生命財產(chǎn)安全。

2)橋梁專項

我國橋梁總數(shù)已達(dá) 109.2萬座，成為世界第一橋梁大國，但橋梁運(yùn)營管理面臨諸多挑戰(zhàn)。橋梁運(yùn)營范圍廣、結(jié)構(gòu)形式多樣，傳統(tǒng)檢測主要依賴管養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，對大型橋梁的狀況及安全隱患缺乏全面把握，信息反饋不及時。

為保障橋梁安全運(yùn)營，構(gòu)建了完善的橋梁安全運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)集基礎(chǔ)信息管理、實(shí)時監(jiān)測、監(jiān)測報警與安全評估四大核心功能于一體，通過安裝在橋梁結(jié)構(gòu)上的精密傳感器，實(shí)時感知橋梁狀態(tài)，利用前端監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合處理機(jī)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深度解析，并結(jié)合先進(jìn)的橋梁病害預(yù)警分析算法及識別模型，精確識別橋梁病害及潛在風(fēng)險事件。同時，系統(tǒng)設(shè)置動態(tài)與靜態(tài)雙重閾值，確保預(yù)警及報警的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)橋梁的實(shí)時在線監(jiān)測與風(fēng)險事件預(yù)警。例如，在某城市的橋梁監(jiān)測項目中，該系統(tǒng)成功預(yù)警了一起橋梁結(jié)構(gòu)異常事件，為橋梁維護(hù)管理提供了及時準(zhǔn)確的信息，保障了橋梁的安全運(yùn)行。

3)隧道專項

隨著城市化進(jìn)程的加快，隧道建設(shè)數(shù)量和規(guī)模持續(xù)攀升。截至 2023 年底，全國公路隧道達(dá) 27,297 處，總長度超過 3,023.18萬延米。然而，隧道在長期運(yùn)營中面臨地質(zhì)條件復(fù)雜、車輛荷載繁重、環(huán)境因素多變等問題，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、變形、腐蝕等安全隱患。

為確保隧道安全運(yùn)行，隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)深度融合 AIoT、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、5G通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理以及橋梁專業(yè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對隧道本體、環(huán)境、建設(shè)者及設(shè)備的全方位、實(shí)時感知。通過云計算技術(shù)的強(qiáng)大算力，對感知到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效融合、處理與分析，實(shí)時掌握隧道的施工及運(yùn)營狀態(tài)。同時，建立完善的監(jiān)測、評估與預(yù)測體系，即時發(fā)現(xiàn)并預(yù)警潛在風(fēng)險，為隧道的養(yǎng)護(hù)資源配置提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐，降低運(yùn)維成本。例如，在某隧道的監(jiān)測項目中，監(jiān)測系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)了隧道結(jié)構(gòu)的微小裂縫，并通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測了裂縫的發(fā)展趨勢，為隧道維護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)，保障了隧道的安全運(yùn)營。

4)供水專項

我國城市供水管網(wǎng)普遍存在陳舊老化問題，全國供水管網(wǎng)平均漏損率達(dá)到 15.7%，部分地區(qū)甚至超過 30%，每年有超過 70億立方米的自來水白白流失，經(jīng)濟(jì)損失約 200
億元。管網(wǎng)老化、超期服役以及管理機(jī)制不完善，導(dǎo)致管網(wǎng)泄漏、突發(fā)性爆管事件頻發(fā)，引發(fā)路面塌陷等次生災(zāi)害，嚴(yán)重威脅城市公共安全。

為解決這些問題，建設(shè)了全面的供水安全風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成前端物聯(lián)網(wǎng)感知、實(shí)時監(jiān)測報警、風(fēng)險評估、事故預(yù)警和安全輔助決策等多項功能，提升從 “水源地”到 “水龍頭” 全鏈條、全要素的供水安全風(fēng)險監(jiān)測能力。通過提供 “基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理 - 風(fēng)險評估 - 監(jiān)測預(yù)警 - 研判分析 - 輔助決策”立體化的供水風(fēng)險防控應(yīng)用支撐，建立 “查 - 治 - 防”體系化的綜合防治工作機(jī)制，推動城市供水安全管理由應(yīng)急式防控向常態(tài)化防治轉(zhuǎn)變。同時，引入漏失在線監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造漏失在線監(jiān)測云服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對漏失的精準(zhǔn)識別和定位，降低供水管網(wǎng)漏損率。例如，在某城市的供水項目中，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，供水管網(wǎng)漏損率顯著降低，保障了城市供水的安全穩(wěn)定。

5) 排水專項

我國城市排水管網(wǎng)近年來發(fā)展迅速，總長度已達(dá) 93.36萬公里，但在長期使用過程中出現(xiàn)諸多問題。管道內(nèi)部存在破裂、變形、滲漏、腐蝕等結(jié)構(gòu)性缺陷，以及沉積、結(jié)垢、障礙物、浮渣等功能性缺陷，還普遍存在雨污混接及地下水入滲問題，影響排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，威脅城市安全，對污水廠運(yùn)行效能和河道水質(zhì)造成較大影響。

為有效解決這些問題，城市管網(wǎng)病害智能識別算法在排水專項中得到創(chuàng)新應(yīng)用。該算法通過對管網(wǎng)運(yùn)行大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，能夠快速識別和精準(zhǔn)定位管網(wǎng)錯接、雨污混接、管網(wǎng)淤堵、管網(wǎng)滲漏等病害。同時，建設(shè)城市內(nèi)澇監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，通過整合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和前端物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)，構(gòu)建“排水水文水動力 + AI” 的耦合模型，實(shí)現(xiàn)內(nèi)澇預(yù)測的實(shí)時在線、定時觸發(fā)和滾動計算，提前對城市內(nèi)澇積水場景進(jìn)行精細(xì)化預(yù)測，并建立完善的預(yù)警處置機(jī)制，貫穿“預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案”全過程，為城市防洪排澇工作提供重要決策依據(jù)。例如，在某城市的排水項目中，通過這些技術(shù)的應(yīng)用，有效避免了城市排水管網(wǎng)的安全風(fēng)險，提高了城市防洪排澇能力。

6)供熱專項

截至 2023 年末，全國集中供熱管道長度為 62.69萬公里，供熱管網(wǎng)作為高壓運(yùn)行管道，介質(zhì)溫度高，一旦發(fā)生泄漏，極易對道路行人等造成傷害。熱水管道漏水若無人發(fā)現(xiàn)，會造成泥土沖刷產(chǎn)生路面空洞，給城市交通和行人安全帶來隱患，同時周圍環(huán)境的電磁干擾、酸堿腐蝕等也威脅著供熱管網(wǎng)的安全運(yùn)行。

為提升供熱管網(wǎng)安全管理水平，智能化監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)在供熱專項中得到深度應(yīng)用。該系統(tǒng)通過在管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部署高精度傳感器，實(shí)時捕獲溫度、壓力、流量、振動等關(guān)鍵參數(shù)，為管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)判斷提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)分析平臺整合歷史與實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識別異常模式，預(yù)測故障趨勢，為決策提供科學(xué)依據(jù)。智能預(yù)警系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測管網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測到異常立即觸發(fā)預(yù)警，通知相關(guān)人員及時處理。例如，在某城市的供熱項目中，該系統(tǒng)成功預(yù)警并及時處理了一起供熱管網(wǎng)泄漏事件，保障了供熱的安全穩(wěn)定，減少了事故損失。

7)綜合管廊專項

截至 2022 年 6 月底，全國累計開工建設(shè)管廊項目 1647 個，形成廊體 3997公里。隨著城市規(guī)模擴(kuò)大和綜合管廊系統(tǒng)復(fù)雜化，其管理難度不斷攀升，傳統(tǒng)的人工巡檢和簡單監(jiān)控設(shè)備已難以滿足管理需求。

為解決這一問題，構(gòu)建了全周期、多場景、高感知的綜合管廊監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成先進(jìn)的傳感、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對管廊整體結(jié)構(gòu)、內(nèi)部環(huán)境及附屬設(shè)施的實(shí)時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析。通過精確獲取溫度、濕度、氣體濃度及結(jié)構(gòu)健康狀況等核心參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險，并借助大數(shù)據(jù)及人工智能算法進(jìn)行預(yù)警。這一智慧化運(yùn)維與巡檢模式提升了管理效率，降低了巡檢成本與風(fēng)險，使監(jiān)控中心人員能夠直觀掌握各條管廊的“健康狀態(tài)”，實(shí)現(xiàn)對地下空間的全面掌控。例如，在某城市的綜合管廊項目中，該監(jiān)測系統(tǒng)有效提高了管廊運(yùn)行的安全性和運(yùn)維管理水平，為城市生命線綜合管廊的專項建設(shè)注入了新活力。

5.1.2.通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

構(gòu)建高速、穩(wěn)定、安全的通信網(wǎng)絡(luò)，確保傳感器采集的數(shù)據(jù)能夠及時、準(zhǔn)確地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺。可采用有線通信、無線通信(如4G/5G、LoRa等)等多種方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。例如，利用4G/5G網(wǎng)絡(luò)的高速率和低延遲特性，實(shí)現(xiàn)對實(shí)時性要求較高的數(shù)據(jù)傳輸;通過 LoRa技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對偏遠(yuǎn)地區(qū)或布線困難區(qū)域的傳感器數(shù)據(jù)傳輸。

5.1.3.智能設(shè)備升級

對傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行智能化升級，提高設(shè)備的自動化和智能化水平。例如，將傳統(tǒng)的水表、電表升級為智能水表、智能電表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集和遠(yuǎn)程傳輸;對供熱系統(tǒng)的閥門、泵等設(shè)備進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和智能調(diào)節(jié)。

5.2 數(shù)據(jù)平臺建設(shè)

5.2.1、數(shù)據(jù)采集與匯聚

建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集平臺，整合各類傳感器、智能設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，以及其他相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中匯聚。同時，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、去噪、轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量。例如，通過數(shù)據(jù)采集平臺，實(shí)時采集燃?xì)狻⒐┧?、排水等?shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和預(yù)處理，去除異常數(shù)據(jù)和重復(fù)數(shù)據(jù)。

5.2.2、數(shù)據(jù)存儲與管理

構(gòu)建高效的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，采用分布式存儲、云計算等技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和管理。建立數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)湖，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲和管理，方便數(shù)據(jù)的查詢和分析。例如，利用分布式存儲技術(shù)，將數(shù)據(jù)存儲在多個節(jié)點(diǎn)上，提高數(shù)據(jù)的存儲容量和可靠性;通過數(shù)據(jù)倉庫，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，為數(shù)據(jù)分析提供支持。

5.2.3、數(shù)據(jù)分析與挖掘

運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，對匯聚的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和挖掘，提取有價值的信息。通過數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的評估、故障預(yù)測、風(fēng)險預(yù)警等功能。例如，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對燃?xì)庠O(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測設(shè)備故障的發(fā)生概率;通過數(shù)據(jù)分析，評估排水管網(wǎng)的運(yùn)行效率，發(fā)現(xiàn)潛在的堵塞風(fēng)險。

5.3 智能應(yīng)用開發(fā)

5.3.1、監(jiān)測預(yù)警應(yīng)用

開發(fā)實(shí)時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，對城市生命線基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行 24 小時不間斷監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時發(fā)出預(yù)警信息。預(yù)警信息可通過短信、郵件、APP
推送等多種方式通知相關(guān)人員，以便及時采取措施進(jìn)行處理。例如，當(dāng)燃?xì)庑孤┍O(jiān)測系統(tǒng)檢測到燃?xì)庑孤r，立即向燃?xì)夤镜倪\(yùn)維人員和周邊居民發(fā)送預(yù)警信息，提醒他們采取相應(yīng)的安全措施。

5.3.2、智能調(diào)度應(yīng)用

基于數(shù)據(jù)分析和預(yù)測結(jié)果，開發(fā)智能調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對城市生命線資源的優(yōu)化配置和智能調(diào)度。例如，在供水系統(tǒng)中，根據(jù)用水需求和管網(wǎng)壓力情況，智能調(diào)度水泵的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗;在供熱系統(tǒng)中，根據(jù)室外溫度和用戶需求，智能調(diào)節(jié)供熱閥門，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供熱。

5.3.3、應(yīng)急處置應(yīng)用

建立應(yīng)急處置平臺，制定應(yīng)急預(yù)案，提高城市應(yīng)對突發(fā)事件的能力。在發(fā)生突發(fā)事件時，應(yīng)急處置平臺能夠迅速整合相關(guān)信息，為應(yīng)急決策提供支持，實(shí)現(xiàn)對突發(fā)事件的快速響應(yīng)和有效處置。例如，在發(fā)生地震等自然災(zāi)害時，應(yīng)急處置平臺能夠?qū)崟r獲取橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施的受損情況，為救援工作提供決策依據(jù)，同時協(xié)調(diào)各方資源，開展救援行動。

5.4 安全保障體系建設(shè)

5.4.1、數(shù)據(jù)安全保障

采取數(shù)據(jù)加密、訪問控制、數(shù)據(jù)備份等措施，保障數(shù)據(jù)的安全。對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，防止數(shù)據(jù)泄露;建立嚴(yán)格的訪問控制機(jī)制，確保只有授權(quán)人員能夠訪問數(shù)據(jù);定期對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，防止數(shù)據(jù)丟失。例如，采用加密算法對燃?xì)庥脩舻男畔⑦M(jìn)行加密存儲，防止用戶信息被竊取;通過設(shè)置用戶權(quán)限，限制不同人員對數(shù)據(jù)的訪問范圍。

5.4.2、網(wǎng)絡(luò)安全保障

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，包括防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、防病毒系統(tǒng)等，防范網(wǎng)絡(luò)攻擊和惡意軟件的入侵。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測和預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)和處理網(wǎng)絡(luò)安全事件。例如，安裝防火墻，阻止外部非法網(wǎng)絡(luò)訪問;部署入侵檢測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)流量，發(fā)現(xiàn)異常流量及時報警。

5.4.3、設(shè)備安全保障

加強(qiáng)對傳感器、智能設(shè)備等硬件設(shè)備的安全管理，定期進(jìn)行設(shè)備檢測和維護(hù)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。對設(shè)備進(jìn)行身份認(rèn)證和授權(quán)管理，防止設(shè)備被非法接入和控制。例如，定期對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)，確保傳感器的測量精度;采用設(shè)備身份認(rèn)證技術(shù)，防止非法設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。

06城市生命線數(shù)字化建設(shè)的實(shí)踐案例

6.1 太原城市生命線安全工程建設(shè)

6.1.1、項目概況

太原市委、市政府積極響應(yīng)國家 “城市生命線安全工程” 戰(zhàn)略，在太原市 “兩會”
報告中明確了城市生命線安全工程的建設(shè)方向和內(nèi)容。太原市市政公共設(shè)施建設(shè)管理中心承擔(dān)了具體的建設(shè)工作，旨在通過物聯(lián)網(wǎng)和信息化技術(shù)，提升城市的安全韌性和運(yùn)行效率。

6.1.2、建設(shè)內(nèi)容

太原在迎澤大街維修改造工程中，太原市政建管中心在橋梁、排水管線、井蓋、供熱管線等設(shè)施上加裝了 366套智能物聯(lián)監(jiān)測設(shè)備。同時，開展橋梁、隧道健康監(jiān)測項目，對全市 12 座跨汾河橋梁和 16 座地下通道設(shè)施進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，累計布設(shè) 2860套傳感器，搭建全市橋隧設(shè)施生命線監(jiān)測網(wǎng)。此外，還建設(shè)了太原市市級城市生命線綜合監(jiān)測系統(tǒng)，匯聚了多個市政設(shè)施行業(yè)管理單位的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并打造了太原市市政設(shè)施數(shù)智化監(jiān)管平臺，實(shí)現(xiàn)了市政公共設(shè)施的全流程管理。

6.1.3、建設(shè)成效

迎澤大街智慧管網(wǎng)和物聯(lián)一體化項目實(shí)現(xiàn)了對沿線基礎(chǔ)設(shè)施的全面監(jiān)測，提升了設(shè)施安全運(yùn)行能力。城市生命線橋梁道路健康監(jiān)測項目打造了“數(shù)據(jù)底座”，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時監(jiān)測預(yù)警，保障了城市基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行安全。數(shù)智化建管平臺推進(jìn)了業(yè)務(wù)工作的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高了決策的科學(xué)性和精準(zhǔn)性，加強(qiáng)了市政設(shè)施養(yǎng)護(hù)過程監(jiān)管，提升了城市基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行管理水平。雨污水混接點(diǎn)改造智慧管網(wǎng)監(jiān)測和物聯(lián)一體化項目建立了排水管網(wǎng)監(jiān)測、預(yù)警、診斷管理體系，提升了城市水環(huán)境治理水平。

6.2 昆山市城市生命線安全工程項目

6.2.1、項目概況

昆山市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局積極探索城市生命線安全工程試點(diǎn)建設(shè)，按照《江蘇省城市生命線安全建設(shè)一期工程技術(shù)指導(dǎo)書》要求，在多個風(fēng)險場景開展智慧監(jiān)測和綜合監(jiān)管，旨在保障城市生命線在各種風(fēng)險面前的穩(wěn)定運(yùn)行。

6.2.2、建設(shè)內(nèi)容

昆山市注重市政設(shè)施普查、風(fēng)險識別和數(shù)據(jù)對接，為綜合監(jiān)管提供支撐。城市生命線綜合監(jiān)管服務(wù)平臺突出服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息共享、綜合研判和專業(yè)交叉溝通。

6.2.3、建設(shè)成效

昆山市城市生命線安全綜合監(jiān)管平臺自試運(yùn)行以來，在多個場景發(fā)布告警 300多條，通過工單處置流程解決了諸多問題和隱患，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)流程的閉環(huán)管控。該項目降低了城市綜合監(jiān)管數(shù)據(jù)采集成本和日常巡查管理成本，提高了城市綜合監(jiān)管聯(lián)勤聯(lián)動能力，實(shí)現(xiàn)了城市基礎(chǔ)設(shè)施安全運(yùn)行的精細(xì)化閉環(huán)管理。在社會效益方面，提升了城市生命線安全管理水平，減少了安全事故的發(fā)生，保障了民眾的生命財產(chǎn)安全，推動了城市治理理念和運(yùn)作效率的提升。昆山市的建設(shè)成果充分體現(xiàn)了城市生命線數(shù)字化建設(shè)在提升城市安全管理水平、優(yōu)化資源配置和保障民生方面的重要作用，為其他城市提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

6.3 杭州市城市天然氣管道風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處置一體化系統(tǒng)項目

6.3.1、項目概況

浙江省市區(qū)三級政府對地下管網(wǎng)安全高度重視，杭州市富陽區(qū)開展燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處置研究項目。該項目施工地點(diǎn)位于富陽區(qū)靈橋鎮(zhèn)江濱南大道，全長約
1.73 公里，采用 PE315 型號燃?xì)夤艿馈ｍ椖繉?shí)現(xiàn)了從第三方施工破壞預(yù)警監(jiān)測、管道泄漏爆管監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警等多方面的一體化閉環(huán)管理目標(biāo)。

6.3.2、建設(shè)內(nèi)容

在非開挖、無開孔的前提下，項目工作組在燃?xì)夤艿郎现踩敕植际焦饫w振動傳感器，并安裝信號解調(diào)儀，建成全光型城市天然氣管道風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處置一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層組成，具備振動信號解調(diào)、異常事件報警、數(shù)據(jù)處理與分析、與其他平臺交互等多種功能，并研發(fā)了多項關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，擁有多項知識產(chǎn)權(quán)成果。

6.3.3、建設(shè)成效

項目開發(fā)了適合燃?xì)夤艿纼?nèi)敷設(shè)的分布式光纖傳感器及相關(guān)施工工藝，研發(fā)了管道光纖傳感器密封連接件和一體化平臺，提高了報警準(zhǔn)確率。在社會效益方面，為城市生命線安全提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)技防替代人防，為建設(shè)“智能管道、智慧管網(wǎng)”提供數(shù)字底座，有利于管網(wǎng)路由透明化和政府決策。在經(jīng)濟(jì)價值方面，變被動搶險為主動預(yù)防，有利于管網(wǎng)公司資產(chǎn)管理，降低巡線成本，拉動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。杭州市的項目在技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用成效上表現(xiàn)突出，為城市天然氣管道安全管理提供了先進(jìn)的解決方案。

6.4 北京市地下管線運(yùn)行安全防護(hù)平臺項目

6.4.1、項目概況

城市地下管線的安全運(yùn)行對北京城市發(fā)展至關(guān)重要。北京市領(lǐng)導(dǎo)多次指示加強(qiáng)地下管線管理信息化，市城市管理委負(fù)責(zé)構(gòu)建地下管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，歸集完善地下管線信息并向社會公開。該平臺的建設(shè)旨在提升政府大數(shù)據(jù)決策支撐能力，形成符合首都功能定位和超大城市特點(diǎn)的地下管線運(yùn)行綜合管理能力和模式。

6.4.2、建設(shè)內(nèi)容

平臺應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)包含管線信息查詢子系統(tǒng)、管線安全防護(hù)子系統(tǒng)、井蓋運(yùn)行監(jiān)管子系統(tǒng)、管理態(tài)勢監(jiān)察子系統(tǒng)、綜合統(tǒng)計分析子系統(tǒng)、信息資訊管理子系統(tǒng)、管線應(yīng)急調(diào)度子系統(tǒng)等七大部分，涵蓋了地下管線管理的各個方面，實(shí)現(xiàn)了信息查詢、安全防護(hù)、運(yùn)行監(jiān)管、態(tài)勢分析、應(yīng)急調(diào)度等功能。

6.4.3、建設(shè)成效

平臺上線運(yùn)行后，注冊用戶眾多，發(fā)布了大量工程信息，且未發(fā)生挖斷管線事故，有效降低了施工破壞事故發(fā)生率。在經(jīng)濟(jì)效益方面，降低了事故災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和應(yīng)急管理成本。在社會效益方面，為北京市地下管線管理體系建設(shè)打下堅實(shí)基礎(chǔ)，全面提升了地下管線安全監(jiān)管、運(yùn)營監(jiān)管和應(yīng)急指揮能力，提高了整體地下管線信息化管理水平。北京市的項目針對超大城市地下管線管理的復(fù)雜性，構(gòu)建了全面的管理平臺，為保障城市地下管線安全運(yùn)行提供了有力支持。