數字賦能城市安全運行，提升城市發展本質安全水平

文｜楊文華 鄭家升

長沙市新型智慧城市和數字政府建設工作領導小組于2022年1 月4 日正式發布《長沙市城市生命線工程建設實施方案》，明確項目總體建設目標和工作任務。根據實施方案及新型智慧城市發展相關要求，到2025 年底全面構建城市生命線安全運行管理“1+1+N”模式，基于全市各行業已有安全監測設備和平臺的基礎上，擴大和增加前端探測和感知設備部署范圍，具備匯數據、能監測、會預警、快處置的效果，建立健全安全監測感知網絡，形成一系列配套制度和標準，完善監測預警運行機制，加強城市生命線前端數據監測能力，便于管理部門監管與決策，保障人民生命財產安全，為推動城市安全發展提供堅實保障。

長沙市城市生命線管理系統（基礎平臺部分）項目于2023年9 月啟動建設，充分利用物聯網、云計算、大數據、人工智能等先進信息技術，結合先進的城市安全管理理念，建立覆蓋全市、統籌利用、統一接入的城市生命線安全運行大數據平臺；建立科學、規范、系統、動態的城市生命線安全管理與保障長效機制；構建全方位物聯網監測、評估與精細化治理的立體化城市安全網；創新“統一高效、指揮可靠、快速協同”的生命線安全管理和風險主動防控新模式。

一、建設內容

長沙城市生命線安全管理系統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）和一個城市生命線數據倉庫，可實現對燃氣、排水、供水、路面塌陷、城市內澇等N 個專項應用數據匯聚、融合和分析，為各主管部門提供專項監測預警、分析研判、應急協同調度等功能。項目建成后將有效整合全市城市生命線工程現有前端感知數據，能夠實時監測到新型城市基礎設施的運行狀態，對城市安全風險進行預測和預判，為助推長沙市經濟朝著全面、健康、有序、穩定、可持續方向發展提供堅實保障。

圖1 長沙市城市安全運行一張圖

圖2 燃氣安全專項應用

圖3 排水安全專項應用

圖4 城市內澇專項應用

圖5 路面塌陷專項應用

1.打造城市生命線運行指揮中樞

建設城市生命線運行指揮中樞平臺（城市生命線管理系統），依托城市安全運行一張圖和城市安全管理系統，實現生命線各個單項實時監測監控數據的匯聚，進行綜合分析研判、展示與輔助應急處置決策等服務，實現城市生命線立體、精細化、實景化的城市場景數據展現、查詢、分析，實現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事件高效處置，同時也為各單項提供綜合分析研判支撐。

2.夯實城市生命線數據資源底座

全面匯聚燃氣、排水、供水、橋隧、特種設備、建筑施工、人員密集場所、路面塌陷、房屋安全、城市內澇、綜合管廊及消防安全等業務數據、物聯網數據和互聯網數據，通過對數據源、數據組織、數據流程、目標數據的分析，依托長沙超腦數據中臺通過數據融合治理，構建“安全可控訪問、邏輯一體”的城市生命線大數據資源池，深度挖掘數據價值，為及時發現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感知網絡

一是通過“一張網”匯聚城市生命線燃氣、供水、橋梁、排水等行業主管部門和權屬責任企業建設的監測感知網，接入氣象、交通、地質、人口等相關業務和社會數據，根據風險評估結果新建覆蓋一般風險及以上的監測感知網，實現對城市生命線運行風險的全方位、立體化動態監測。二是利用互聯網寬帶、GPRS 無線傳輸網絡、NB-IOT 窄帶物聯網通信技術等傳輸網絡，形成前端物聯網感知網絡及信息交換共享傳輸能力，為城市物聯網數據的流動、共享和共用提供基礎。

4.完善城市生命線風險監測應用

城市生命線風險監測應用主要是各專項應用系統建設，通過大數據、云計算、人工智能、邊緣計算等信息技術與公共安全專業模型的深度融合，調度各類數據服務、平臺服務和基礎設施服務，形成城市生命線風險監測預警和協同聯動體系。本項目目前建設了燃氣、排水、供水、橋隧、特種設備、建筑施工、人員密集場所、路面塌陷、房屋安全、城市內澇、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、城市內澇為重點新建應用，其余8 項為現有系統對接應用。

圖6 AR 管線巡檢

二、特色亮點

長沙市城市生命線管理系統，實現城市安全運行的整體監測、動態體檢、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、從事后調查處置向事前事中預警、從被動應對向主動防控”根本轉變，形成“監測-感知-預警-發布-處置”的閉環流程。

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、氣象、燃氣公司、水業集團等領域城市生命線前端物聯感知設備、業務系統和數據資源，作為城市運行管理服務平臺中的安全監測預警平臺實現對主城區重點領域城市生命線運行情況的統一接入和多維監測，形成精細前端感知、精準風險定位、專業評估研判、協同預警聯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。結合供排水管網隱患和監測數據、深基坑監測數據、探地雷達檢測數據、隱患排查數據等多維數據，實現區域內路面塌陷風險評估。分析結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，對相關職能部門劃分路面雷達探測重點區域給出指導建議，從而降低事故損失和控制事故影響范圍。

三是強化內澇專項監測，實現城市內澇預警。實時感知前端管網運行狀態、積水點情況等，對城市內澇、洪水風險、管網堵塞等進行發現和預警。依托管網水動力模型、氣象精準預報數據、短臨降雨數據、管網實時監測數據等，以BIM+GIS 模型數據為核心，搭建城市內澇模型，實現局部地區城市內澇在線分析、預測預警等。

四是探索AR+管線巡檢，解決管線現場定位。利用北斗技術與精準位置服務，解決現場巡檢終端精準定位難題。管線巡檢人員在現場獲取精確位置后，快速將管線、井蓋及閥門等設施數據投射至真實場景，提高巡檢的準確度，節省時間，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。當管線權屬單位派遣人員到現場執行檢修任務時，現場管線情況一覽無余。

圖7 城市內澇水位模擬圖

圖8 燃氣泄露擴散處置

2.路面塌陷監測應用亮點

通過多類型數據圖層疊加形成綜合路塌數據融合成果，加強城市路面塌陷風險評估，助力路面塌陷風險防范 借助遙感衛星毫米級的測量技術，對城市重點區域進行全域覆蓋的地表沉降監測，及時跟蹤監測城市的地表、路面、橋梁、建筑等設施的沉降情況，可以實現城市級基礎設施的風險排查。

3.城市內澇監測應用亮點

匯集氣象、雨量雷達結合城市內澇監測等數據，以BIM+GIS 模型數據為核心，利用數據模型算法綜合分析，打造形成國內領先的城市排水BIM 數據庫，為城市排水治理提供有力的數據支撐，強化內澇監測，實現城市內澇預警。

4.燃氣管網地下相鄰空間預警應用亮點

基于監測數據，根據泄漏擴散模型、泄漏溯源模型、爆炸風險分析模型預測可能發生泄漏的管道位置，實現燃氣管線相鄰地下空間可燃氣體在線監控，微小泄漏實時發現和及時預警；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生。

三、推廣價值

作為城市生命線安全發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通過專業數據分析和深度挖掘城市生命線運行規律，為政府、應急、住建、交通等政府部門以及燃氣、供排水、橋梁等權屬責任單位提供城市安全運行監測和輔助決策支持，實現城市運行的全面感知、實時監測、預測預警和有效處置。

圖9 唐道明廳長考察長沙城市生命線建設成果

目前，已安裝的200 套可燃氣體智能監測儀設備監測到4起報警信息并成功完成處置，有效避免燃氣安全事故發生，助力保障用戶生命財產安全。該項目整體建成后，將形成“監測-感知-預警-發布-處置”的閉環流程，整體提升城市安全風險預警防控能力，提高相關部門對城市應急事件的快速反應和協同應急能力，以創新科技力量助力城市高質量可持續發展。

2024 年1 月11 日，湖南省住建廳唐道明廳長到長沙城市生命線項目現場觀看了平臺演示，指出長沙城市生命線系統數據打通和聯動機制效果好，要把工作成果復刻到全省。

接下來，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的應用內容，豐富城市生命線安全運行監測網的種類，從廣度上擴大物聯網監測覆蓋范圍，完善和提升長沙城市生命線平臺整體技術框架，運用大數據分析和人工智能技術，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，不斷優化完善各部門協同聯動和應急處置機制，全面發揮“長沙城市生命線平臺”的建設效果，以“長沙模式”打造全國城市生命線示范城市新標桿。