构建城市生命线监测预警体系

文｜吕军 宋克南 韦纯册

随着新型城镇化、工业化进程加快，一些地方相继发生重大的生产安全事故，暴露出部分城市安全风险底数仍然不清，安全风险辨识水平不高，安全监测预警系统尚不完善。因此，需要建立健全高效科学的城市安全风险综合监测预警体系，推进城市安全运行状态的多维及时感知、智能分析预警、综合风险评估和联动高效处置，以提升城市风险与突发事件的防控应对能力。

现状分析

城市生命线监管面临多维度的挑战：

1.感知监测缺少体系化汇聚整合。各行业部门已针对重点区域的管网运行进行感知监测，但监测对象呈现出分散、独立、碎片化的特点，感知监测系统也多为烟囱式建设，没有建立统一的感知终端标识体系，缺少统一编号和规范，没能实现终端的统一认证和有效识别，无法构建统一设备接入、统一数据共享的感知监测体系。

2.预警分析缺失多维度融合研判。城市生命线涉及的管理部门较多，存在一定的职能重叠和多头管理的情况，间接导致决策者没有及时的获得完整信息，影响了领导决策的客观性和准确性，管理工作仍偏向于事后行为，违规事件缺乏多维度的融合研判，还没有建立起完善的分析、预测机制，对于事前的预防工作较为薄弱，没有做到从源头着手、长效治理。

3.决策处置缺乏跨行业协同调度。在出现生命线安全问题时，如燃气管网泄露、水管爆裂、城市内涝等应急事件，往往需要多部门的协同处置。但如何根据事故类型和事态变化，调度相关部门及时赶赴现场开展联动处置，通过视频、语音等方式与中心进行远程协同会商，研判现场状况、跟踪处置进展、提供决策建议，尚未构建完善的管理体制和支撑平台。

应对之策

图1 城市生命线监测预警架构图

图2 智能感知联网平台示意图

立足燃气管网、供排水管网、桥梁等业务场景，面向应急、住建、城管等多行业用户，通过智能感知联网平台，实现可燃气体监测、流量、液位等物联设备的统一接入，标准汇聚和共享服务，构建城市生命线的物联底座；通过视频融合赋能平台，实现视频感知和算法资源的统一配置和调度分析，构建城市生命线的AI 底座；通过物信融合数据资源平台，实现多对象感知数据和多要素业务数据的融合分析，构建城市生命线的数据底座。

1.多维感知联网汇聚，实现风险综合监测

构建统一的物联标准规范体系，包括终端与平台、平台和应用间的接口规范、数据规范。物联标准规定了物联感知设备接入的传输、控制和安全的规范要求，以及传输和协议接口等技术规范要求，提供不同设备类型感知终端、感知数据分类接入要求，覆盖视频、水位、流量、压力、物联网关、环境控制等设备类型，通过标准规范指导物联感知终端基础设施的建设。

通过构建统一的设备模型，从属性、事件、操作等特征维度描述物联终端多维感知能力，从类型、领域、功能等业务角度组织设备编目，为不同类型、不同厂商、不同数据格式设备的互联互通提供技术条件，实现物联终端设备的统一、规范、快速接入。

2.智能分析预警研判，完善精细管理应用

从管理对象而言，城市生命线监管涉及燃气、供水、桥梁等多个专业领域，需要结合各业务管理部门的实际需要，在实现细分场景管理应用的基础上，融合新建的物联监测数据，对接多部门业务数据进行多维度融合研判。

针对排水监测，搭建“智慧排水”管理应用结合已建水利信息采集站网，完善构建全市水利监测感知网，共享水利、自然资源、气象、农业、城管、城建等行业相关数据，逐步推进涉水要素全域感知，通过气象监测、水情监测、排水监测、积水监测、工情采集、视频监测、遥感监测的建设，构建多层次的网络体系和智能感知设备的水位、流量、压力、视频等防洪排涝多要素监测站点，覆盖城市防洪排涝体系的河道、湖库、闸坝、管网、泵站、易涝区等重点部位。

图3 排水监管系统示意图

图4 燃气监管系统示意图

图5 桥梁AR 监测系统示意图

针对燃气管网监管，搭建“智慧燃气”管理应用，接入燃气公司建设的各类传感器设备，包括压力、温度、可燃气浓度报警、以及相关的报警信息，实现实时传输、监控、设置预警、处置流程等及时掌握；对接燃气公司现有的BIM 系统，实现全区域地埋管线与架空管线天然气泄漏浓度数据监管与预警；配合一张图对全市大型城市综合体，工商业用户天然气设备的使用情况及天然气泄漏的浓度进行监测监管，上报隐患记录到平台，有效提高政府监管部门的管理效率。

针对桥梁监测，构建“桥梁AR 监测”管理系统，对桥梁气象环境、交通荷载、结构变形、结构受力等具体监测数据进行集成处理，实时感知桥梁安全运行状态，科学设置报警阈值，一旦大于设定阈值，将会自动启动报警。在分析预警方面，当监测数据出现异常或超阈值情况时，可锁定报警事件发生点位，结合AR 实时视频，核实报警信息真实情况，如果确定是有效报警及时进行研判分析；在历史记录方面，可对异常情况和报警信息进行多维度统计分析，明确主要报警事项和事故原因，为后续强化监督管理提供依据。

3.数智融合辅助决策，助力风险协同处置

构建应急指挥信息化基础支撑体系，利用融合指挥调度平台，充分整合现有应急通讯手段。发生事故时，可在地图上通过框选或点选的方式显示事故附近半径范围内的现场视频点位、应急队伍、应急车辆等应急资源分布情况，并可按需对框选应急资源按类型全选或多选进行一键调度，包括电话呼叫、应急队伍语音视频通话、即时消息、视频资源实时预览/录像回放等，结合应急指挥体系管理创建通信群组，实现音视频指挥、快速调度、移动通讯，实现应急救援的统一指挥调度。依托一张图完成事件处置现场、指挥中心和相关部门的音视频会议，实现多方协同综合研判会商。

基于感知告警数据和智能分析数据的融合处理，助力行业领域耦合风险的预警研判，继而以“一张图”形式呈现城市生命线工程安全运行实况和风险态势，形成多主体、大联动的应急管理协同处置机制，提升城市生命线风险的治理水平。

为提升城市生命线的风险监测与突发事件的响应能力，围绕“体系化汇聚整合的感知监测、多维度融合研判的预警分析、跨行业协同调度的决策处置”，梳理设计思路，构建城市生命线预警监测系统，助力城市生命线管理的科学化、精细化、智能化水平。

图6 融合通信系统示意图

图7 城市生命线风险监测系统示意图