構(gòu)建城市生命線監(jiān)測(cè)預(yù)警體系

文｜呂軍 宋克南 韋純冊(cè)

隨著新型城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程加快，一些地方相繼發(fā)生重大的生產(chǎn)安全事故，暴露出部分城市安全風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)仍然不清，安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)水平不高，安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)尚不完善。因此，需要建立健全高效科學(xué)的城市安全風(fēng)險(xiǎn)綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，推進(jìn)城市安全運(yùn)行狀態(tài)的多維及時(shí)感知、智能分析預(yù)警、綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和聯(lián)動(dòng)高效處置，以提升城市風(fēng)險(xiǎn)與突發(fā)事件的防控應(yīng)對(duì)能力。

現(xiàn)狀分析

城市生命線監(jiān)管面臨多維度的挑戰(zhàn)：

1.感知監(jiān)測(cè)缺少體系化匯聚整合。各行業(yè)部門(mén)已針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的管網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行感知監(jiān)測(cè)，但監(jiān)測(cè)對(duì)象呈現(xiàn)出分散、獨(dú)立、碎片化的特點(diǎn)，感知監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也多為煙囪式建設(shè)，沒(méi)有建立統(tǒng)一的感知終端標(biāo)識(shí)體系，缺少統(tǒng)一編號(hào)和規(guī)范，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)終端的統(tǒng)一認(rèn)證和有效識(shí)別，無(wú)法構(gòu)建統(tǒng)一設(shè)備接入、統(tǒng)一數(shù)據(jù)共享的感知監(jiān)測(cè)體系。

2.預(yù)警分析缺失多維度融合研判。城市生命線涉及的管理部門(mén)較多，存在一定的職能重疊和多頭管理的情況，間接導(dǎo)致決策者沒(méi)有及時(shí)的獲得完整信息，影響了領(lǐng)導(dǎo)決策的客觀性和準(zhǔn)確性，管理工作仍偏向于事后行為，違規(guī)事件缺乏多維度的融合研判，還沒(méi)有建立起完善的分析、預(yù)測(cè)機(jī)制，對(duì)于事前的預(yù)防工作較為薄弱，沒(méi)有做到從源頭著手、長(zhǎng)效治理。

3.決策處置缺乏跨行業(yè)協(xié)同調(diào)度。在出現(xiàn)生命線安全問(wèn)題時(shí)，如燃?xì)夤芫W(wǎng)泄露、水管爆裂、城市內(nèi)澇等應(yīng)急事件，往往需要多部門(mén)的協(xié)同處置。但如何根據(jù)事故類型和事態(tài)變化，調(diào)度相關(guān)部門(mén)及時(shí)趕赴現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展聯(lián)動(dòng)處置，通過(guò)視頻、語(yǔ)音等方式與中心進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)同會(huì)商，研判現(xiàn)場(chǎng)狀況、跟蹤處置進(jìn)展、提供決策建議，尚未構(gòu)建完善的管理體制和支撐平臺(tái)。

應(yīng)對(duì)之策

圖1 城市生命線監(jiān)測(cè)預(yù)警架構(gòu)圖

圖2 智能感知聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)示意圖

立足燃?xì)夤芫W(wǎng)、供排水管網(wǎng)、橋梁等業(yè)務(wù)場(chǎng)景，面向應(yīng)急、住建、城管等多行業(yè)用戶，通過(guò)智能感知聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)、流量、液位等物聯(lián)設(shè)備的統(tǒng)一接入，標(biāo)準(zhǔn)匯聚和共享服務(wù)，構(gòu)建城市生命線的物聯(lián)底座；通過(guò)視頻融合賦能平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)視頻感知和算法資源的統(tǒng)一配置和調(diào)度分析，構(gòu)建城市生命線的AI 底座；通過(guò)物信融合數(shù)據(jù)資源平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多對(duì)象感知數(shù)據(jù)和多要素業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合分析，構(gòu)建城市生命線的數(shù)據(jù)底座。

1.多維感知聯(lián)網(wǎng)匯聚，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)綜合監(jiān)測(cè)

構(gòu)建統(tǒng)一的物聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，包括終端與平臺(tái)、平臺(tái)和應(yīng)用間的接口規(guī)范、數(shù)據(jù)規(guī)范。物聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了物聯(lián)感知設(shè)備接入的傳輸、控制和安全的規(guī)范要求，以及傳輸和協(xié)議接口等技術(shù)規(guī)范要求，提供不同設(shè)備類型感知終端、感知數(shù)據(jù)分類接入要求，覆蓋視頻、水位、流量、壓力、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)、環(huán)境控制等設(shè)備類型，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范指導(dǎo)物聯(lián)感知終端基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一的設(shè)備模型，從屬性、事件、操作等特征維度描述物聯(lián)終端多維感知能力，從類型、領(lǐng)域、功能等業(yè)務(wù)角度組織設(shè)備編目，為不同類型、不同廠商、不同數(shù)據(jù)格式設(shè)備的互聯(lián)互通提供技術(shù)條件，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)終端設(shè)備的統(tǒng)一、規(guī)范、快速接入。

2.智能分析預(yù)警研判，完善精細(xì)管理應(yīng)用

從管理對(duì)象而言，城市生命線監(jiān)管涉及燃?xì)?、供水、橋梁等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，需要結(jié)合各業(yè)務(wù)管理部門(mén)的實(shí)際需要，在實(shí)現(xiàn)細(xì)分場(chǎng)景管理應(yīng)用的基礎(chǔ)上，融合新建的物聯(lián)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)接多部門(mén)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度融合研判。

針對(duì)排水監(jiān)測(cè)，搭建“智慧排水”管理應(yīng)用結(jié)合已建水利信息采集站網(wǎng)，完善構(gòu)建全市水利監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)，共享水利、自然資源、氣象、農(nóng)業(yè)、城管、城建等行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，逐步推進(jìn)涉水要素全域感知，通過(guò)氣象監(jiān)測(cè)、水情監(jiān)測(cè)、排水監(jiān)測(cè)、積水監(jiān)測(cè)、工情采集、視頻監(jiān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)的建設(shè)，構(gòu)建多層次的網(wǎng)絡(luò)體系和智能感知設(shè)備的水位、流量、壓力、視頻等防洪排澇多要素監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，覆蓋城市防洪排澇體系的河道、湖庫(kù)、閘壩、管網(wǎng)、泵站、易澇區(qū)等重點(diǎn)部位。

圖3 排水監(jiān)管系統(tǒng)示意圖

圖4 燃?xì)獗O(jiān)管系統(tǒng)示意圖

圖5 橋梁AR 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

針對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)管，搭建“智慧燃?xì)狻惫芾響?yīng)用，接入燃?xì)夤窘ㄔO(shè)的各類傳感器設(shè)備，包括壓力、溫度、可燃?xì)鉂舛葓?bào)警、以及相關(guān)的報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸、監(jiān)控、設(shè)置預(yù)警、處置流程等及時(shí)掌握；對(duì)接燃?xì)夤粳F(xiàn)有的BIM 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域地埋管線與架空管線天然氣泄漏濃度數(shù)據(jù)監(jiān)管與預(yù)警；配合一張圖對(duì)全市大型城市綜合體，工商業(yè)用戶天然氣設(shè)備的使用情況及天然氣泄漏的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)管，上報(bào)隱患記錄到平臺(tái)，有效提高政府監(jiān)管部門(mén)的管理效率。

針對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)，構(gòu)建“橋梁AR 監(jiān)測(cè)”管理系統(tǒng)，對(duì)橋梁氣象環(huán)境、交通荷載、結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)受力等具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成處理，實(shí)時(shí)感知橋梁安全運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)設(shè)置報(bào)警閾值，一旦大于設(shè)定閾值，將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警。在分析預(yù)警方面，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常或超閾值情況時(shí)，可鎖定報(bào)警事件發(fā)生點(diǎn)位，結(jié)合AR 實(shí)時(shí)視頻，核實(shí)報(bào)警信息真實(shí)情況，如果確定是有效報(bào)警及時(shí)進(jìn)行研判分析；在歷史記錄方面，可對(duì)異常情況和報(bào)警信息進(jìn)行多維度統(tǒng)計(jì)分析，明確主要報(bào)警事項(xiàng)和事故原因，為后續(xù)強(qiáng)化監(jiān)督管理提供依據(jù)。

3.數(shù)智融合輔助決策，助力風(fēng)險(xiǎn)協(xié)同處置

構(gòu)建應(yīng)急指揮信息化基礎(chǔ)支撐體系，利用融合指揮調(diào)度平臺(tái)，充分整合現(xiàn)有應(yīng)急通訊手段。發(fā)生事故時(shí)，可在地圖上通過(guò)框選或點(diǎn)選的方式顯示事故附近半徑范圍內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)視頻點(diǎn)位、應(yīng)急隊(duì)伍、應(yīng)急車輛等應(yīng)急資源分布情況，并可按需對(duì)框選應(yīng)急資源按類型全選或多選進(jìn)行一鍵調(diào)度，包括電話呼叫、應(yīng)急隊(duì)伍語(yǔ)音視頻通話、即時(shí)消息、視頻資源實(shí)時(shí)預(yù)覽/錄像回放等，結(jié)合應(yīng)急指揮體系管理創(chuàng)建通信群組，實(shí)現(xiàn)音視頻指揮、快速調(diào)度、移動(dòng)通訊，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援的統(tǒng)一指揮調(diào)度。依托一張圖完成事件處置現(xiàn)場(chǎng)、指揮中心和相關(guān)部門(mén)的音視頻會(huì)議，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同綜合研判會(huì)商。

基于感知告警數(shù)據(jù)和智能分析數(shù)據(jù)的融合處理，助力行業(yè)領(lǐng)域耦合風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警研判，繼而以“一張圖”形式呈現(xiàn)城市生命線工程安全運(yùn)行實(shí)況和風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)，形成多主體、大聯(lián)動(dòng)的應(yīng)急管理協(xié)同處置機(jī)制，提升城市生命線風(fēng)險(xiǎn)的治理水平。

為提升城市生命線的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)與突發(fā)事件的響應(yīng)能力，圍繞“體系化匯聚整合的感知監(jiān)測(cè)、多維度融合研判的預(yù)警分析、跨行業(yè)協(xié)同調(diào)度的決策處置”，梳理設(shè)計(jì)思路，構(gòu)建城市生命線預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，助力城市生命線管理的科學(xué)化、精細(xì)化、智能化水平。

圖6 融合通信系統(tǒng)示意圖

圖7 城市生命線風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖