淺談智慧城市中應急體系基礎設施建設

張長娟

（作者單位：四川省廣播電視科學技術研究所）

1 智慧城市中應急體系基礎設施建設背景

隨著全球經濟的發展，如何預防以及快速處置重大突發應急事件的公共安全系統設施建設，成為國家和地方政府的重要政治課題。近年各類災害事故頻發，對人民生命財產安全造成了極大的威脅。伴隨全球持續推進一體化進程，城市在各種重大突發應急安全方面面臨著巨大壓力，公共應急措施需求旺盛，因此《應急管理信息化發展戰略規劃框架（2018-2022年）》提出構筑應急管理信息化發展“四橫四縱”總體架構，形成“兩網絡”“四體系”“兩機制”。

如何充分利用城市中的公共基礎設施，實現大量信息的實時采集和匯聚是智慧城市建設首先要解決的問題。本文重點分析基于城市燈桿實現智慧城市應急體系（見圖1）的基礎設施建設的可行性。

圖1 應急管理體系示意圖

2 智慧城市中應急體系基礎設施建設目標

為促進智慧城市建設，提升城市公共服務能力與水平，推動城市智慧燈桿建設運營，將單純的城市照明設施打造成集多種功能于一體的智慧城市基礎設施，推進城市基礎設施供給側結構性改革，促進新一代信息通信技術與新型智慧城市建設深度融合，全面提升城市管理能力和應急處置能力，各地政府都在積極探索智慧燈桿建設可行性（見圖2），并出臺了多項政策，以智慧燈桿為抓手來打造智慧城市。

圖2 智慧燈桿建設可行性分析圖

在智慧城市應急體系基礎建設中，以城市燈桿為載體，充分整合城市現有的通訊、市政管網、電力等基礎設施資源，深度感知城市態勢，建設形成數據互聯互通、可管可控、綜合覆蓋的城市智慧燈桿體系，為科學決策、指揮調度提供強有力的數據支撐，為城市居民提供包括城市應急和政務信息發布、政策宣講在內的服務，成為在城市應急體系建設中不可或缺的一環。

3 照明設施在城市應急管理的定位

智慧城市系統大致包括4個層次：感知層、網絡層、平臺層、應用層。

（1）感知層是智慧城市的“感官”，用來監測和搜集信息，其依托傳感技術，把感應設備嵌入城市各個角落，包括移動終端、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）、通信接口（GS）、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）、視頻采集設備等。

（2）網絡層是智慧城市的“神經系統”，負責信息的高效傳遞，涉及5G互聯網、物聯網（Internet of Things，IOT）等技術。

（3）平臺層是信息匯聚的“大腦”，包括大數據支撐體系，涉及信息數據的智能處理和分發。

（4）應用層是“四肢”，負責具體解決方案的落地，包括應急指揮、環境交通、城市安防、數字物流等多種應用場景。

以成都市為例，成都市四環內照明設施約9萬余柱，分布在市區主要道路和小街小巷，是感知層各類設施設備的最優搭載平臺。通過實時監控各種重大危險源、災害頻發區域、城市基礎關鍵設施設備以及其他各類城市災害因素，為防止災害發生和減少災害損失提供實時信息和決策依據。用燈桿來構建平安城市應急神經元，助力城市應急管理，成為城市末端安全文化知識宣傳的主要陣地，能提升宣傳能力及質量。其能夠適應“全災種”、構建“大應急”、實施“大救援”、確保“大安全”。

4 應用場景

城市燈桿在保障公益照明的同時，通過對傳統燈桿賦能，服務智慧城市多場景應用落地，可將傳統城市照明與智慧城市新基建深度融合，賦能城市治理智慧化。在5G技術的加持下，可以實現各項場景的數據采集，包括防汛、火災、聚集、擁堵、塌陷、環境、恐怖襲擊、能源（電氣）、水利、地震等各種場景，能夠為城市應急管理提供信息，將場景和管理打通，打造多部門協同的閉環的事件處置流程。

在城市應急場景上，智慧燈桿（見圖3）集成了人工智能識別、緊急報警，戶外應急廣播、報警對講設備、各種環境監測等設備，打通城市應急管理“最后一公里”，并通過多媒體屏幕，滾動播放城市應急安全視頻，面向民眾開展應急及其他知識科普宣傳。

圖3 智慧燈桿示意圖

4.1 內澇防汛

最近幾年，由強降雨引發的道路、立交橋和隧道內澇的現象時有發生，給居民的出行帶來極大不便，極端情況下會造成生命和財產的重大損失。

基于城市燈桿的積水監測預警系統，實時監控城市橋梁隧道以及低洼地段的積水深度，并根據其時間變化，整理分析積水深度的變化趨勢。當系統計算岀積水深度達到警戒值時，平臺產生報警，并通過4G/5G/物聯網窄帶技術（NB-IoT）/光纖網絡將報警、預警信息上報監控中心平臺，同時可聯動網格圖像系統彈屏顯示附近實時畫面，方便應急管理部門借助該系統對城市具體場景進行管理。通過對城市低洼地帶實時的水位監測、降雨量監測、視頻/圖像監控，數據自動預警提示來調度、管理；通過對汛期河道及易澇點水情實時監測來為應急調度提供支撐；獲取各下穿道路及橋梁隧道的實時積水水位，并通過各種媒體為城市居民提供出行指南，可以避免因大雨導致低洼路段積水，上報積水深度可以避免造成人員傷害。

4.2 火災監測

在日本，公共道路邊上設置了大量以路燈為載體的消火栓標識，僅東京地區就有大約25 000個站點。這些標識為消防隊或消防車指示附近的消火栓的位置，便于消防隊員迅速找到消火栓，快速撲滅火災。

重點易燃區域周邊路燈桿上設施包括帶室外護罩和長焦距鏡頭的高清熱攝像機、定位云臺、交換機以及煙火識別系統等。前端采集設備對重點易燃區域不間斷掃描，利用高性能光透霧攝像機和煙火識別系統，研判、分析廣域縱深火情，同時實時監測區域內的植被以及火情，成為遠程指揮撲滅火災的有力依據；對占用消防通道的情況進行實時監控，對消防通道區域內障礙物通過激光雷達的方式進行探測，當傳感器檢測到車輛在限定區域違停，會將報警信號回傳給平臺，并將報警信息推送給該區域責任人，責成處理，避免因消防通道占用而耽誤城市消防處置。

4.3 有害氣體監測

城市中許多工業生產部門在生產中排放到城市空氣中的有毒有害氣體，直接影響生產者的安全與健康，還會污染城市環境。傳統方式中使用人工手持氣體監測儀或安裝固定式的氣體檢測報警器，雖然可以達到監測效果，但費時費力且時效性差。傳統的監測設備借助物聯網通信手段，可以通過物聯網監控平臺實時分析氣體監測數據，定時檢測監測區域內的有害氣體濃度，并能根據有害氣體濃度的變化，計算分析出有害氣體濃度變化趨勢。計算分析有害氣體濃度達到警戒值時，會把結果推送給物聯網安全運行平臺并由平臺推送給相關的市政及應急服務單位，從而有效解決工業氣體監測當中的環保和安全問題。適用場景有石油化工工業周邊、油庫、汽車造船工業等用氣場所及其他存在可燃氣體的場所。

4.4 交通擁堵監測

近年來，成都的發展速度和成就有目共睹，其未來發展的潛力和提升空間也是相當大的，但是還有很多重大問題亟待解決，城市交通擁堵問題就是其中之一。中心城區交通擁堵主要集中在上下班時段，市區主要十字路口很多都處于交通飽和或接近飽和狀態，時速15 km/h以下。根據交管部門的最新數據，截至目前成都市機動車保有量超過500萬輛，已居全國第二，并且每天仍以1500輛左右的速度增加，而成都市城區道路，特別是老城區的道路網已基本形成，雖然政府極力通過各種措施改善，但擴容的余地不大，城區居民巨大的交通需求與現實有限的道路供給矛盾不斷加大。百度地圖和高德地圖通過獲取道路狀況信息，為其手機客戶端用戶提供道路指引和路況信息。道路上不使用App導航的交通參與者被忽略，且雙方數據未互通，不能全面地反映實時路況信息。以路燈為搭載平臺部署交通監控系統，通過視頻監控實時向政府機關提供路況信息。

4.5 雨量和大風監測

以路燈桿為搭載平臺在全市均勻部署氣象監控設備，監測系統主要由小型氣象站、數據傳輸技術、環境監測云平臺、通訊服務器、LED顯示屏組成。通過景區氣象站采集空氣溫濕度、風速、風向、PM2.5、PM10、大氣壓力、雨量、負氧離子濃度等的數據，再將采集的監測數據通過GPRS/4G信號上傳至環境監測云平臺。該平臺具有自動氣象監測、實時數據顯示、智能遠程管理、數據分析存儲的功能，為政府部門實時提供氣象信息。在氣象災害發生前，提前預警，啟動應急預案，可以減少財產損失，避免安全事故發生。

4.6 人群聚集

由于城市特別是大城市對人口的虹吸效應，城市人口越來越多，導致城市的公共交通、生活設施等時常面臨間歇性的人流高峰。若這種間歇的人群高峰不能得到及時有效的疏導，就會存在巨大的安全隱患。而且隨著城市人口不斷增加，也容易引發一些群體性突發聚集事件，對城市的穩定、居民的安全造成較大的威脅。因此，如何有效監控并應對間歇性、突發性人群匯集、聚集事件，是各級政府重點關注的課題。

智能圖像監控識別技術是采用圖像序列處理技術對特定的視頻運動對象進行自動檢測、識別、跟蹤，實時監測監控區域內人員異常行為，能夠有效防止因疏忽造成意外事故，避免潛在安全事故，提高監管效率。全天24小時多點位監控，真實反映監控區域實況，可以避免人員異常聚集情況發生，保護人員人身財產 安全。

4.7 應急廣播、疫情宣傳及緊急呼救

智慧燈桿通過多功能屏幕向大眾傳遞疫情防控的重要性，可以在防疫工作中起到良好作用；通過一鍵緊急報警求助對講設備，以完善“人防、技防、物防”相結合的安全防控體系為出發點，集合一鍵緊急報警、視頻聯動、警燈威懾、音視頻會議、廣播喊話、監聽監視、視頻回溯、本地社區緊急廣播及移動指揮等多種技術，構建集安全高效的報警定位、語音對講和音視頻錄像功能于一體的報警平臺，實現了應急廣播、疫情宣傳和智慧緊急報警求助。這些數據通過指揮信息管理指揮中心聯結起來，可以實現對城市基礎設施24小時自動監控，并將責任落實到職能部門。

5 結語

在智慧城市應急體系的基礎設施建設中，可以根據不同需要，逐步實現“多桿合一、多箱合一、纜線共廊、統一平臺”。可以充分利用城市已有照明設施設備，基于燈桿將其升級改造，打造成集環境監控、智慧照 明、公共信息交互、交通管理、應急及疫情宣傳、緊急呼救、視頻監控及無線通信等多功能于一體的智慧燈桿，減少基礎設施重復建設，逐步完善城市感知網絡體系。還可以構建城市智慧燈桿大數據管理平臺，并將其與智慧城市運營管理平臺相融合，為實現智慧化城市治理，加快智慧城市建設作出應有的貢獻。在國家應急管理體系總體框架下，打通城市應急信息“最后一公里”，充分利用各種傳播資源，實現應急信息及時匯聚、快速制作發布、信號精準覆蓋、終端實時響應以及效果監測評估，能夠提高應對各類突發事件的應急信息采集能力、發布能力及調度指揮能力。