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

在城市化進程不斷加速的當下，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)展至關重要。城市生命線如同城市的 “血脈” 和“神經(jīng)”，涵蓋燃氣、供水、排水、供熱、橋梁、隧道、綜合管廊等關鍵基礎設施，是城市正常運轉(zhuǎn)和居民生活的基本保障。隨著信息技術的飛速發(fā)展，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為提升城市生命線管理水平、保障城市安全運行的關鍵路徑。城市生命線數(shù)字化建設，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，實現(xiàn)對城市生命線基礎設施的全面感知、實時監(jiān)測、智能分析和精準決策，為城市的安全穩(wěn)定運行提供了有力支撐。

01城市生命線數(shù)字化建設的概念

城市生命線數(shù)字化建設是指利用現(xiàn)代信息技術，對城市生命線基礎設施進行數(shù)字化改造和升級，實現(xiàn)設施狀態(tài)的實時感知、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 基礎設施的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

通過在燃氣管道、供排水管網(wǎng)、橋梁、隧道等基礎設施上部署大量傳感器、智能設備，將物理設施轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的信息模型，實時采集設施的運行參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，如燃氣壓力、管道流量、橋梁結構應力等，實現(xiàn)基礎設施狀態(tài)的數(shù)字化表達。

1.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動的管理決策

城市生命線數(shù)字化建設強調(diào)數(shù)據(jù)的核心地位。借助大數(shù)據(jù)技術，對采集到的海量數(shù)據(jù)進行存儲、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)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，預測管道泄漏風險、優(yōu)化橋梁維護計劃等。

1.3 智能技術的深度融合

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。物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通，確保數(shù)據(jù)的實時傳輸;人工智能用于數(shù)據(jù)的智能分析和預測，如利用機器學習算法識別設備故障模式;云計算提供強大的數(shù)據(jù)處理和存儲能力;GIS實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的可視化管理;數(shù)字孿生構建虛擬模型，模擬物理實體的運行狀態(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)字化建設促進了各部門之間的數(shù)據(jù)共享和業(yè)務協(xié)同，實現(xiàn)對城市生命線的統(tǒng)一管理和綜合調(diào)度。例如，在發(fā)生燃氣泄漏事故時，燃氣公司、消防部門、應急管理部門等能夠通過共享數(shù)據(jù)，快速響應、協(xié)同處置。

02城市生命線數(shù)字化建設的意義

2.1 保障城市安全運行

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)字化建設通過在各類基礎設施上部署大量傳感器，實現(xiàn)對設施運行狀態(tài)的實時、全方位監(jiān)測。一旦出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)能夠迅速發(fā)出預警，為相關部門采取措施爭取寶貴時間。例如，在燃氣領域，通過實時監(jiān)測燃氣管道的壓力、流量等參數(shù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)管道泄漏等安全隱患，并通知相關人員進行處理，有效避免燃氣爆炸等嚴重事故的發(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)測結構的應力、位移等指標，可提前預測結構病害，及時進行維修加固，確保交通運輸?shù)陌踩槙场?/p>

2.2 提升城市管理效率

數(shù)字化技術的應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設施運行信息的渠道有限，信息傳遞不及時，導致管理決策滯后。現(xiàn)在，借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術，城市管理者可以實時獲取大量準確的運行數(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、精準的決策。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，并進行精準調(diào)度和維修。同時，數(shù)字化平臺還能實現(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 促進城市可持續(xù)發(fā)展

城市生命線數(shù)字化建設對城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。一方面，通過對能源供應設施(如供熱、供電系統(tǒng))的數(shù)字化監(jiān)測和智能調(diào)控，可以實現(xiàn)能源的優(yōu)化配置和高效利用，降低能源消耗和浪費，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)供熱設備的運行功率，避免能源的過度消耗。另一方面，數(shù)字化技術有助于優(yōu)化城市資源配置，提高城市基礎設施的使用壽命和運行效率。通過對基礎設施的實時監(jiān)測和維護管理，可以及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，減少設備故障和損耗，延長設施使用壽命，降低城市建設和運營成本，為城市的長期可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎。

2.4 增強城市應急響應能力

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

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，數(shù)字化建設能夠為居民提供更加便捷、高效、安全的生活服務。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)，居民可以實時了解家中的水質(zhì)情況，確保用水安全;智能水表的應用還能實現(xiàn)遠程抄表和繳費，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)字化建設還有助于提升城市的公共服務水平，如通過數(shù)字化平臺實現(xiàn)對城市公共設施的高效管理和維護，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)字化建設的目標

城市生命線數(shù)字化建設旨在解決傳統(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。其主要目標包括：

3.1 提升城市安全韌性

增強城市應對自然災害、事故災難等各類風險的能力，通過實時監(jiān)測和預警，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)的實時監(jiān)測和智能調(diào)度，有效預防城市內(nèi)澇的發(fā)生;對橋梁、隧道等關鍵設施進行結構健康監(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化水平

實現(xiàn)城市生命線管理的數(shù)字化、智能化，減少人工干預，提高管理效率。通過對設施運行數(shù)據(jù)的實時分析，精準定位問題，實現(xiàn)精細化管理。比如，利用智能水表實現(xiàn)對供水管網(wǎng)的實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)漏水點，降低水資源浪費;通過對燃氣用戶的用氣數(shù)據(jù)進行分析，優(yōu)化燃氣供應計劃，提高燃氣供應的可靠性。

3.3 促進資源優(yōu)化配置

基于數(shù)據(jù)分析和預測，合理安排維護資源、能源供應等，提高資源利用效率。例如，根據(jù)橋梁的實際狀況和維護需求，制定個性化的維護計劃，減少不必要的維護成本;通過對供熱管網(wǎng)的實時監(jiān)測和智能調(diào)控，實現(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)對城市道路照明進行智能控制，降低能源消耗。同時，數(shù)字化建設也為城市的未來發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持和技術保障，促進城市的可持續(xù)發(fā)展。

04城市生命線數(shù)字化建設的思路

城市生命線數(shù)字化建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要從整體規(guī)劃、技術應用、標準體系建設、安全保障等多個方面進行綜合考慮，以確保建設的順利推進和目標的實現(xiàn)。

4.1 整體規(guī)劃與統(tǒng)籌協(xié)調(diào)

市城市生命線數(shù)字化建設涉及多個部門和領域，需要進行整體規(guī)劃和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。政府應發(fā)揮主導作用，制定統(tǒng)一的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，明確各部門的職責和分工，建立跨部門的協(xié)調(diào)機制，促進資源共享和協(xié)同合作。例如，成立專門的城市生命線數(shù)字化建設領導小組，負責統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各部門的工作，制定建設方案和行動計劃，確保建設工作的順利進行。

4.2 技術創(chuàng)新與融合應用

積極引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等先進技術，推動技術在城市生命線領域的融合應用。鼓勵企業(yè)和科研機構開展技術創(chuàng)新，研發(fā)適合城市生命線數(shù)字化建設的新技術、新產(chǎn)品和新服務。例如，研發(fā)高精度的傳感器設備，提高對基礎設施運行狀態(tài)的感知能力;利用人工智能算法，實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能分析和預測;通過數(shù)字孿生技術，構建城市生命線的虛擬模型，為決策提供更加直觀和準確的支持。

4.3 標準體系建設

建立健全城市生命線數(shù)字化標準體系，規(guī)范數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、應用等各個環(huán)節(jié)，確保數(shù)據(jù)的準確性、一致性和安全性。加強標準的制定和修訂工作，及時跟進技術發(fā)展和實際需求。例如，制定數(shù)據(jù)接口標準，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)安全標準，加強對敏感數(shù)據(jù)的保護;制定設備性能標準，規(guī)范傳感器、智能設備等的選型和應用。

4.4 安全保障與風險管理

高度重視城市生命線數(shù)字化建設中的安全保障工作，建立完善的安全管理體系，加強數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡安全和設備安全的防護。同時，強化風險管理，制定風險評估和預警機制，及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全風險。例如，采用加密技術保護數(shù)據(jù)的傳輸和存儲安全;建立網(wǎng)絡安全監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測網(wǎng)絡安全狀況;對關鍵設備進行定期檢測和維護，確保設備的安全運行。

05城市生命線數(shù)字化建設的內(nèi)容

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

5.1 基礎設施數(shù)字化改造

5.1.1.傳感器部署

在燃氣、供水、排水、供熱、橋梁、隧道、綜合管廊等基礎設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，實現(xiàn)對設施運行狀態(tài)的實時感知。例如，在燃氣管道上安裝壓力傳感器和泄漏傳感器，實時監(jiān)測燃氣壓力和泄漏情況;在橋梁上安裝位移傳感器和應力傳感器，監(jiān)測橋梁的結構變形和受力狀態(tài)。

1)燃氣專項

我國燃氣管網(wǎng)規(guī)模龐大，據(jù)城市建設統(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，燃氣事故頻發(fā)，引發(fā)社會高度關注，70% 的燃氣爆炸事故由燃氣微小泄漏擴散至密閉空間聚集產(chǎn)生。

為應對這些問題，城市生命線燃氣專項構建了多元化業(yè)務場景及綜合監(jiān)管應用，形成全場景覆蓋、全鏈條聯(lián)動的燃氣安全監(jiān)測監(jiān)管產(chǎn)品體系。通過部署燃氣安全監(jiān)測感知網(wǎng)絡，包括相鄰地下空間監(jiān)測設備、管道施工全過程監(jiān)測設備以及工商業(yè)和居民戶燃氣泄漏探測器等，實時捕捉燃氣安全運行狀態(tài)，并通過城市燃氣安全綜合監(jiān)管平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)展示與分析。這不僅提升了燃氣安全監(jiān)測監(jiān)管的信息化、智能化水平，更有效預防了燃氣泄漏，減少了燃爆事故的發(fā)生。例如，在某城市的燃氣安全監(jiān)管項目中，通過數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)并處理了多起燃氣泄漏隱患，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 109.2萬座，成為世界第一橋梁大國，但橋梁運營管理面臨諸多挑戰(zhàn)。橋梁運營范圍廣、結構形式多樣，傳統(tǒng)檢測主要依賴管養(yǎng)經(jīng)驗，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。

為保障橋梁安全運營，構建了完善的橋梁安全運行監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)集基礎信息管理、實時監(jiān)測、監(jiān)測報警與安全評估四大核心功能于一體，通過安裝在橋梁結構上的精密傳感器，實時感知橋梁狀態(tài)，利用前端監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合處理機對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行深度解析，并結合先進的橋梁病害預警分析算法及識別模型，精確識別橋梁病害及潛在風險事件。同時，系統(tǒng)設置動態(tài)與靜態(tài)雙重閾值，確保預警及報警的精準性，實現(xiàn)橋梁的實時在線監(jiān)測與風險事件預警。例如，在某城市的橋梁監(jiān)測項目中，該系統(tǒng)成功預警了一起橋梁結構異常事件，為橋梁維護管理提供了及時準確的信息，保障了橋梁的安全運行。

3)隧道專項

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

為確保隧道安全運行，隧道結構健康監(jiān)測系統(tǒng)應運而生。該系統(tǒng)深度融合 AIoT、北斗衛(wèi)星導航、5G通信技術、大數(shù)據(jù)處理以及橋梁專業(yè)技術，實現(xiàn)對隧道本體、環(huán)境、建設者及設備的全方位、實時感知。通過云計算技術的強大算力，對感知到的海量數(shù)據(jù)進行高效融合、處理與分析，實時掌握隧道的施工及運營狀態(tài)。同時，建立完善的監(jiān)測、評估與預測體系，即時發(fā)現(xiàn)并預警潛在風險，為隧道的養(yǎng)護資源配置提供精準數(shù)據(jù)支撐，降低運維成本。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)了隧道結構的微小裂縫，并通過數(shù)據(jù)分析預測了裂縫的發(fā)展趨勢，為隧道維護提供了科學依據(jù)，保障了隧道的安全運營。

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)濟損失約 200
億元。管網(wǎng)老化、超期服役以及管理機制不完善，導致管網(wǎng)泄漏、突發(fā)性爆管事件頻發(fā)，引發(fā)路面塌陷等次生災害，嚴重威脅城市公共安全。

為解決這些問題，建設了全面的供水安全風險預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成前端物聯(lián)網(wǎng)感知、實時監(jiān)測報警、風險評估、事故預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險監(jiān)測能力。通過提供 “基礎數(shù)據(jù)管理 - 風險評估 - 監(jiān)測預警 - 研判分析 - 輔助決策”立體化的供水風險防控應用支撐，建立 “查 - 治 - 防”體系化的綜合防治工作機制，推動城市供水安全管理由應急式防控向常態(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，打造漏失在線監(jiān)測云服務，實現(xiàn)對漏失的精準識別和定位，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 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、腐蝕等結構性缺陷，以及沉積、結垢、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)正常運行，威脅城市安全，對污水廠運行效能和河道水質(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)新應用。該算法通過對管網(wǎng)運行大數(shù)據(jù)進行智能分析，能夠快速識別和精準定位管網(wǎng)錯接、雨污混接、管網(wǎng)淤堵、管網(wǎng)滲漏等病害。同時，建設城市內(nèi)澇監(jiān)測預警系統(tǒng)，通過整合基礎數(shù)據(jù)和前端物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)，構建“排水水文水動力 + AI” 的耦合模型，實現(xiàn)內(nèi)澇預測的實時在線、定時觸發(fā)和滾動計算，提前對城市內(nèi)澇積水場景進行精細化預測，并建立完善的預警處置機制，貫穿“預報、預警、預演、預案”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，通過這些技術的應用，有效避免了城市排水管網(wǎng)的安全風險，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)的安全運行。

為提升供熱管網(wǎng)安全管理水平，智能化監(jiān)測與預警系統(tǒng)在供熱專項中得到深度應用。該系統(tǒng)通過在管網(wǎng)關鍵節(jié)點部署高精度傳感器，實時捕獲溫度、壓力、流量、振動等關鍵參數(shù)，為管網(wǎng)運行狀態(tài)判斷提供精準數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)分析平臺整合歷史與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，運用機器學習算法識別異常模式，預測故障趨勢，為決策提供科學依據(jù)。智能預警系統(tǒng)實時監(jiān)測管網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測到異常立即觸發(fā)預警，通知相關人員及時處理。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，全國累計開工建設管廊項目 1647 個，形成廊體 3997公里。隨著城市規(guī)模擴大和綜合管廊系統(tǒng)復雜化，其管理難度不斷攀升，傳統(tǒng)的人工巡檢和簡單監(jiān)控設備已難以滿足管理需求。

為解決這一問題，構建了全周期、多場景、高感知的綜合管廊監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成先進的傳感、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡通信技術，實現(xiàn)對管廊整體結構、內(nèi)部環(huán)境及附屬設施的實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析。通過精確獲取溫度、濕度、氣體濃度及結構健康狀況等核心參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)潛在風險，并借助大數(shù)據(jù)及人工智能算法進行預警。這一智慧化運維與巡檢模式提升了管理效率，降低了巡檢成本與風險，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)有效提高了管廊運行的安全性和運維管理水平，為城市生命線綜合管廊的專項建設注入了新活力。

5.1.2.通信網(wǎng)絡建設

構建高速、穩(wěn)定、安全的通信網(wǎng)絡，確保傳感器采集的數(shù)據(jù)能夠及時、準確地傳輸?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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。例如，利用4G/5G網(wǎng)絡的高速率和低延遲特性，實現(xiàn)對實時性要求較高的數(shù)據(jù)傳輸;通過 LoRa技術，實現(xiàn)對偏遠地區(qū)或布線困難區(qū)域的傳感器數(shù)據(jù)傳輸。

5.1.3.智能設備升級

對傳統(tǒng)的基礎設施設備進行智能化升級，提高設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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集和遠程傳輸;對供熱系統(tǒng)的閥門、泵等設備進行智能化改造，實現(xiàn)遠程控制和智能調(diào)節(jié)。

5.2 數(shù)據(jù)平臺建設

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、智能設備采集的數(shù)據(jù)，以及其他相關業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中匯聚。同時，對采集到的數(shù)據(jù)進行清洗、去噪、轉(zhuǎn)換等預處理，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量。例如，通過數(shù)據(jù)采集平臺，實時采集燃氣、供水、排水等數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行清洗和預處理，去除異常數(shù)據(jù)和重復數(shù)據(jù)。

5.2.2、數(shù)據(jù)存儲與管理

構建高效的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，采用分布式存儲、云計算等技術，對海量數(shù)據(jù)進行存儲和管理。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，將數(shù)據(jù)存儲在多個節(jié)點上，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

運用大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術，對匯聚的數(shù)據(jù)進行深度分析和挖掘，提取有價值的信息。通過數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對設施運行狀態(tài)的評估、故障預測、風險預警等功能。例如，利用機器學習算法，對燃氣設備的運行數(shù)據(jù)進行分析，預測設備故障的發(fā)生概率;通過數(shù)據(jù)分析，評估排水管網(wǎng)的運行效率，發(fā)現(xiàn)潛在的堵塞風險。

5.3 智能應用開發(fā)

5.3.1、監(jiān)測預警應用

開發(fā)實時監(jiān)測預警系統(tǒng)，對城市生命線基礎設施的運行狀態(tài)進行 24 小時不間斷監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時發(fā)出預警信息。預警信息可通過短信、郵件、APP
推送等多種方式通知相關人員，以便及時采取措施進行處理。例如，當燃氣泄漏監(jiān)測系統(tǒng)檢測到燃氣泄漏時，立即向燃氣公司的運維人員和周邊居民發(fā)送預警信息，提醒他們采取相應的安全措施。

5.3.2、智能調(diào)度應用

基于數(shù)據(jù)分析和預測結果，開發(fā)智能調(diào)度系統(tǒng)，實現(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)度水泵的運行，實現(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，實現(xiàn)精準供熱。

5.3.3、應急處置應用

建立應急處置平臺，制定應急預案，提高城市應對突發(fā)事件的能力。在發(fā)生突發(fā)事件時，應急處置平臺能夠迅速整合相關信息，為應急決策提供支持，實現(xiàn)對突發(fā)事件的快速響應和有效處置。例如，在發(fā)生地震等自然災害時，應急處置平臺能夠?qū)崟r獲取橋梁、隧道等基礎設施的受損情況，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

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)進行加密處理，防止數(shù)據(jù)泄露;建立嚴格的訪問控制機制，確保只有授權人員能夠訪問數(shù)據(jù);定期對數(shù)據(jù)進行備份，防止數(shù)據(jù)丟失。例如，采用加密算法對燃氣用戶的信息進行加密存儲，防止用戶信息被竊取;通過設置用戶權限，限制不同人員對數(shù)據(jù)的訪問范圍。

5.4.2、網(wǎng)絡安全保障

構建網(wǎng)絡安全防護體系，包括防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、防病毒系統(tǒng)等，防范網(wǎng)絡攻擊和惡意軟件的入侵。加強網(wǎng)絡安全監(jiān)測和預警，及時發(fā)現(xiàn)和處理網(wǎng)絡安全事件。例如，安裝防火墻，阻止外部非法網(wǎng)絡訪問;部署入侵檢測系統(tǒng)，實時監(jiān)測網(wǎng)絡流量，發(fā)現(xiàn)異常流量及時報警。

5.4.3、設備安全保障

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

06城市生命線數(shù)字化建設的實踐案例

6.1 太原城市生命線安全工程建設

6.1.1、項目概況

太原市委、市政府積極響應國家 “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方向和內(nèi)容。太原市市政公共設施建設管理中心承擔了具體的建設工作，旨在通過物聯(lián)網(wǎng)和信息化技術，提升城市的安全韌性和運行效率。

6.1.2、建設內(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、供熱管線等設施上加裝了 366套智能物聯(lián)監(jiān)測設備。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 座地下通道設施進行結構健康監(jiān)測，累計布設 2860套傳感器，搭建全市橋隧設施生命線監(jiān)測網(wǎng)。此外，還建設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施數(shù)智化監(jiān)管平臺，實現(xiàn)了市政公共設施的全流程管理。

6.1.3、建設成效

迎澤大街智慧管網(wǎng)和物聯(lián)一體化項目實現(xiàn)了對沿線基礎設施的全面監(jiān)測，提升了設施安全運行能力。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”，實現(xiàn)了實時監(jiān)測預警，保障了城市基礎設施的運行安全。數(shù)智化建管平臺推進了業(yè)務工作的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高了決策的科學性和精準性，加強了市政設施養(yǎng)護過程監(jiān)管，提升了城市基礎設施運行管理水平。雨污水混接點改造智慧管網(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)建設局積極探索城市生命線安全工程試點建設，按照《江蘇省城市生命線安全建設一期工程技術指導書》要求，在多個風險場景開展智慧監(jiān)測和綜合監(jiān)管，旨在保障城市生命線在各種風險面前的穩(wěn)定運行。

6.2.2、建設內(nèi)容

昆山市注重市政設施普查、風險識別和數(shù)據(jù)對接，為綜合監(jiān)管提供支撐。城市生命線綜合監(jiān)管服務平臺突出服務功能，實現(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、建設成效

昆山市城市生命線安全綜合監(jiān)管平臺自試運行以來，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，實現(xiàn)了業(yè)務流程的閉環(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，實現(xiàn)了城市基礎設施安全運行的精細化閉環(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作效率的提升。昆山市的建設成果充分體現(xiàn)了城市生命線數(shù)字化建設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。

6.3 杭州市城市天然氣管道風險監(jiān)測預警及應急處置一體化系統(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)開展燃氣管網(wǎng)風險監(jiān)測預警及應急處置研究項目。該項目施工地點位于富陽區(qū)靈橋鎮(zhèn)江濱南大道，全長約
1.73 公里，采用 PE315 型號燃氣管道。項目實現(xiàn)了從第三方施工破壞預警監(jiān)測、管道泄漏爆管監(jiān)測、地質(zhì)災害監(jiān)測預警等多方面的一體化閉環(huán)管理目標。

6.3.2、建設內(nèi)容

在非開挖、無開孔的前提下，項目工作組在燃氣管道上植入分布式光纖振動傳感器，并安裝信號解調(diào)儀，建成全光型城市天然氣管道風險監(jiān)測預警及應急處置一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由感知層、網(wǎng)絡層、平臺層和應用層組成，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)了多項關鍵技術和標準，擁有多項知識產(chǎn)權成果。

6.3.3、建設成效

項目開發(fā)了適合燃氣管道內(nèi)敷設的分布式光纖傳感器及相關施工工藝，研發(fā)了管道光纖傳感器密封連接件和一體化平臺，提高了報警準確率。在社會效益方面，為城市生命線安全提供技術支持，實現(xiàn)技防替代人防，為建設“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)濟價值方面，變被動搶險為主動預防，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創(chuàng)新和應用成效上表現(xiàn)突出，為城市天然氣管道安全管理提供了先進的解決方案。

6.4 北京市地下管線運行安全防護平臺項目

6.4.1、項目概況

城市地下管線的安全運行對北京城市發(fā)展至關重要。北京市領導多次指示加強地下管線管理信息化，市城市管理委負責構建地下管網(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的地下管線運行綜合管理能力和模式。

6.4.2、建設內(nèi)容

平臺應用系統(tǒng)建設包含管線信息查詢子系統(tǒng)、管線安全防護子系統(tǒng)、井蓋運行監(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，實現(xiàn)了信息查詢、安全防護、運行監(jiān)管、態(tài)勢分析、應急調(diào)度等功能。

6.4.3、建設成效

平臺上線運行后，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)濟效益方面，降低了事故災害經(jīng)濟損失、人員傷亡和應急管理成本。在社會效益方面，為北京市地下管線管理體系建設打下堅實基礎，全面提升了地下管線安全監(jiān)管、運營監(jiān)管和應急指揮能力，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雜性，構建了全面的管理平臺，為保障城市地下管線安全運行提供了有力支持。