燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警平臺設(shè)計與應(yīng)用研究

崔其文，解 福，王書濤，黃廣超

（1.中國電子系統(tǒng)技術(shù)有限公司，北京 100039；2.山東師范大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，濟南 250014）

自2020 年以來，全國燃?xì)馐鹿士偭窟B續(xù)7 個季度持續(xù)上升，較大級別以上事故呈抬頭趨勢[1]。2021 年連續(xù)發(fā)生湖北十堰“6·13”、遼寧沈陽“10·21”等多起較大及以上級別安全事故，造成人民群眾生命財產(chǎn)重大損失[2]。針對日趨嚴(yán)峻的燃?xì)獍踩蝿?，國?wù)院安委會、應(yīng)急部和住建部等接連發(fā)文[3-9]，要求貫徹落實習(xí)近平總書記重要指示精神，按照李克強總理等同志批示要求，部署在全國開展城鎮(zhèn)燃?xì)獍踩挪檎喂ぷ鳎七M城市安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警平臺建設(shè)，系統(tǒng)整治燃?xì)獍踩珕栴}，防范化解重大燃?xì)獍踩L(fēng)險，遏制城鎮(zhèn)燃?xì)獗ㄊ鹿矢甙l(fā)態(tài)勢。

1 燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警平臺設(shè)計背景

統(tǒng)計數(shù)據(jù)[10]表明，我國燃?xì)庑孤侗ㄊ鹿拾l(fā)生在室內(nèi)的居多，占比在60%以上，且呈現(xiàn)增長態(tài)勢。室內(nèi)燃?xì)馐鹿手?，居民用戶占比最高，飯店和酒店等工商用戶位居第二，其他場所?nèi)的事故發(fā)生率相對較低。另外，相較于室內(nèi)燃?xì)猓ㄔ睿┬孤侗ㄊ鹿?，由液化氣鋼瓶?dǎo)致的泄露爆炸事故占比更高，約占所有室內(nèi)事故的60%。對室外燃?xì)庑孤侗ㄊ鹿识裕谌绞┕て茐娜細(xì)夤芫€是導(dǎo)致事故的主要原因，占比高達84%；其次是由管道自身老化、腐蝕等所導(dǎo)致的泄露爆炸事故，占比約9%[11]。

因此，燃?xì)獗ㄊ鹿史婪缎枰覂?nèi)室外兩手抓：室內(nèi)居民用戶重點防范因閥門松動、膠管老化脫落所導(dǎo)致的泄漏爆炸事故[12-13]；飯店、商戶重點防范液化氣鋼瓶泄露爆炸事故[14]，并且要從源頭上遏制報廢、超期鋼瓶流入市場及非法充裝等現(xiàn)象，嚴(yán)厲打擊“黑氣、黑瓶、黑車及黑點”，消除液化氣鋼瓶運輸流轉(zhuǎn)、充裝及使用環(huán)節(jié)安全隱患。室外則要重點防范由第三方施工破壞[15]和管道自身老化腐蝕所導(dǎo)致的燃?xì)庑孤┍ㄊ鹿蔥16-17]。除了關(guān)注燃?xì)夤艿雷陨硎欠裼行孤┩猓€要特別關(guān)注燃?xì)庠谙噜彽叵驴臻g（燃?xì)夤艿栏浇娜細(xì)饩?、雨水井、污水井、電力井、自來水管道井和通信井等）積聚的情況[18]，這是導(dǎo)致重特大燃?xì)馐鹿实淖锟準(zhǔn)?。如圖1 所示。

圖1 燃?xì)獍踩O(jiān)管思維導(dǎo)圖

2 燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警平臺設(shè)計思路

圍繞燃?xì)鈨ε漭斔桶踩?、終端用戶用氣安全、液化氣鋼瓶全生命周期流轉(zhuǎn)安全和第三方施工破壞風(fēng)險防范4 方面內(nèi)容，借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)與人工智能等先進技術(shù)，打通政府各相關(guān)委辦局以及政府同企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通道，構(gòu)建燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警平臺，實現(xiàn)燃?xì)獍踩锫?lián)監(jiān)測接入、政企業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用系統(tǒng)集成應(yīng)用，對燃?xì)獍踩M行全時空、全方位安全運行監(jiān)測和全行業(yè)鏈條、全生命周期安全生產(chǎn)監(jiān)管，第一時間發(fā)現(xiàn)風(fēng)險、排查風(fēng)險和消除風(fēng)險，針對突發(fā)狀況快速做出應(yīng)急響應(yīng)和聯(lián)動處置，全面提升城市燃?xì)獍踩\行保障、安全生產(chǎn)監(jiān)管與突發(fā)事件應(yīng)急處置水平。

3 燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警平臺總體設(shè)計

燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警平臺基于“13612”總體架構(gòu)，打造燃?xì)獍踩耙粡埦W(wǎng)絡(luò)、三大支撐、六項應(yīng)用、一個駕駛艙、兩個配套體系”，如圖2 所示。

圖2 燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警平臺架構(gòu)圖

3.1 一張網(wǎng)絡(luò)

“一張網(wǎng)絡(luò)”，即燃?xì)獍踩\行監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)。重點開展5 大場景的監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)：①燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)測包括針對燃?xì)夤艿缐毫?、流量監(jiān)測、燃?xì)饩?、儲氣站和調(diào)壓站等的燃?xì)鉂舛缺O(jiān)測[19]；②燃?xì)夤芫W(wǎng)相鄰空間監(jiān)測，主要針對燃?xì)夤芫W(wǎng)相鄰的雨、污、水、電和通信等地下管溝、窨井等附屬設(shè)施開展燃?xì)鉂舛取h(huán)境溫度、濕度及水位等的監(jiān)測；③終端用戶監(jiān)測，主要對居民用戶、工商用戶廚房內(nèi)的燃?xì)鉂舛?、一氧化碳濃度進行監(jiān)測，并附帶監(jiān)測泄漏預(yù)警聯(lián)動的電磁閥裝置，控制自動關(guān)閉燃?xì)忾y門；④液化氣鋼瓶泄漏監(jiān)測，通過在液化氣鋼瓶上安裝泄漏監(jiān)測儀，實現(xiàn)泄漏預(yù)警后聯(lián)動關(guān)閥；⑤第三方施工智能監(jiān)測，通過對“雪亮工程”“天網(wǎng)工程”和“智慧交通”等的視頻監(jiān)控進行接入和智能分析，實現(xiàn)對挖掘機作業(yè)等的自動識別和異常監(jiān)測。

3.2 三大支撐

“三大支撐”，指云網(wǎng)服務(wù)支撐、數(shù)據(jù)治理支撐和應(yīng)用服務(wù)支撐。其中：①云網(wǎng)服務(wù)支撐，主要依托政務(wù)云、政務(wù)外網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)專線等云網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，提供基礎(chǔ)計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)傳輸資源等的支撐服務(wù)；②數(shù)據(jù)治理支撐，通常依托政務(wù)共享大數(shù)據(jù)平臺或數(shù)據(jù)中臺，對燃?xì)獍踩嚓P(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)監(jiān)測數(shù)據(jù)等進行統(tǒng)一匯聚和數(shù)據(jù)治理，為上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)調(diào)用、數(shù)據(jù)計算及數(shù)據(jù)分析挖掘服務(wù)；③應(yīng)用服務(wù)支撐，主要為上層應(yīng)用提供GIS 地圖、可視化展示、BIM建模、物聯(lián)信息采集、視頻融合、融合通信和模型工廠等的共性服務(wù)支撐。

3.3 六項應(yīng)用

“六項應(yīng)用”包括燃?xì)獍踩珨?shù)字檔案系統(tǒng)、燃?xì)獍踩a(chǎn)監(jiān)督管理系統(tǒng)、燃?xì)鈶?yīng)急協(xié)同聯(lián)動系統(tǒng)、液化氣鋼瓶全生命周期安全監(jiān)管系統(tǒng)、第三方違法施工智能化監(jiān)管系統(tǒng)和燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。其中：①燃?xì)獍踩珨?shù)字檔案系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)燃?xì)夤芫W(wǎng)、相鄰空間、燃?xì)庥脩?、危險源和防護目標(biāo)數(shù)等的電子臺賬信息的管理維護和可視化展示；②燃?xì)獍踩a(chǎn)監(jiān)督管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)燃?xì)馄髽I(yè)及安全許可、管線巡檢、入戶巡檢、風(fēng)險分級管控和隱患排查治理等的監(jiān)督管理；③燃?xì)鈶?yīng)急協(xié)同聯(lián)動系統(tǒng)，主要用于支撐對燃?xì)馐鹿实膽?yīng)急響應(yīng)與協(xié)同聯(lián)動處置，功能包括預(yù)案數(shù)字化管理、事故信息接報、現(xiàn)場狀況監(jiān)測監(jiān)控、事故研判分析、人員物資調(diào)度、協(xié)同聯(lián)動處置和模擬演練，以及應(yīng)急物資、裝備、救援隊伍和專家等的管理；④液化氣鋼瓶全生命周期安全監(jiān)管系統(tǒng)，借助電子臺賬、電子標(biāo)簽及充裝控制等手段，實現(xiàn)液化氣瓶從生產(chǎn)、銷售、運輸、充裝、使用、檢測和報廢全過程安全流轉(zhuǎn)控制，對“漏氣、黑氣、黑瓶、黑車、黑點和非法充裝”進行自動報警，確保液化氣鋼瓶底數(shù)清、狀態(tài)明、安全流轉(zhuǎn)與合規(guī)使用；⑤第三方違法施工智能化監(jiān)管系統(tǒng)，燃?xì)夤九c住建、城管與交通等部門對接第三方施工登記信息，借助視頻融合與智能分析手段，對“雪亮工程”“智慧交通”等視頻監(jiān)控信息進行分析研判，智能識別挖掘機、打樁機及頂管機等施工作業(yè)事件，并對違法施工進行篩選與報警，提醒燃?xì)夤咀龊檬┕ぶ苓吂芫€巡檢盯防，防范因第三方施工破壞導(dǎo)致的管線泄漏爆炸事故；⑥燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)對燃?xì)夤芫W(wǎng)燃?xì)庑孤┍O(jiān)測、相鄰空間燃?xì)鉂舛?、溫度水位監(jiān)測、終端用戶燃?xì)庑孤┍O(jiān)測、液化氣鋼瓶泄漏監(jiān)測、黑氣、黑瓶、黑車、黑點預(yù)警及第三方施工監(jiān)測等的預(yù)警模型管理、指標(biāo)配置，以及預(yù)警聯(lián)動流程、信息發(fā)布流程設(shè)置、實時在線監(jiān)測和預(yù)警可視化展示等功能。

3.4 一個駕駛艙

“一個駕駛艙”，即燃?xì)獍踩{駛艙，包括燃?xì)獍踩\行綜合態(tài)勢、燃?xì)獍踩L(fēng)險分布四色圖、燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警一張圖和燃?xì)鈶?yīng)急輔助決策一張圖4 個子系統(tǒng)。其中：①燃?xì)獍踩\行綜合態(tài)勢，以GIS 和圖表可視化相結(jié)合的方式，來綜合展示城市燃?xì)廨斉涔?yīng)、液化氣鋼瓶流通使用的運行狀況、覆蓋用戶及用氣量情況，以及日常巡檢維護、風(fēng)險管控與隱患排查發(fā)現(xiàn)的突出風(fēng)險、重大隱患和歷史事故等的統(tǒng)計分析情況、安全運行態(tài)勢與發(fā)展趨勢研判等狀況，以便城市主官快速全面掌控城市安全運行狀況，為城市燃?xì)獍踩L(fēng)險防控和專項整治提供輔助決策支撐；②燃?xì)獍踩L(fēng)險分布四色圖，基于燃?xì)鈨ε漭斔?、液化氣鋼瓶全生命周期流轉(zhuǎn)所涉及的危險源信息、日常燃?xì)夤艿?、場站巡檢發(fā)現(xiàn)的問題、風(fēng)險分級管控數(shù)據(jù)、隱患排查治理數(shù)據(jù)、燃?xì)夤芫W(wǎng)及相鄰空間預(yù)警信息、液化氣鋼瓶監(jiān)管異常信息和第三方施工破壞報警信息等進行綜合風(fēng)險評估和研判分析，借助GIS 構(gòu)建燃?xì)獍踩L(fēng)險“紅、橙、黃、綠”四色分布圖，刻畫城市各片區(qū)風(fēng)險分布及風(fēng)險等級狀況；③燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警一張圖，借助物聯(lián)信息采集系統(tǒng)實現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)及相鄰空間、終端用戶、液化氣鋼瓶和第三方施工破壞等監(jiān)測預(yù)警信息的接入?yún)R聚后，基于GIS 和圖表可視化工具實現(xiàn)對各類監(jiān)測預(yù)警信息的一張圖分布展示、調(diào)取、分類分級統(tǒng)計分析和趨勢研判，支撐燃?xì)獍踩凳乇O(jiān)測和快速預(yù)警響應(yīng)工作開展，并為故障、事故應(yīng)急處置提供在線監(jiān)測監(jiān)控信息支撐；④燃?xì)鈶?yīng)急輔助決策一張圖，服務(wù)于燃?xì)馐鹿蕬?yīng)急指揮與救援處置，實現(xiàn)對燃?xì)庑孤┍ㄊ鹿实目焖俣ㄎ弧⑿孤┧菰捶治?、泄漏爆炸影響分析、次生衍生事故耦合分析和周邊可調(diào)用人員物資裝備分布分析等功能，為做好事故影響范圍劃定、周邊人員遷移、燃?xì)夤芫W(wǎng)搶修、應(yīng)急資源快速調(diào)度及事故損失評估等提供輔助決策。

3.5 兩個配套體系

“兩個配套體系”，即標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和運行保障體系。其中：①標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系旨在為平臺的建設(shè)、運行和維護提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括物聯(lián)信息采集、數(shù)據(jù)接入、應(yīng)用集成、服務(wù)調(diào)用、應(yīng)用管理及安全運維等的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；②運行保障體系旨在為平臺提供安全可靠的運行保障能力，包括安全防護體系和運維管理體系2部分。安全防護體系包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、管理和使用安全制度等；運維管理體系涵蓋運維模式、運維服務(wù)團隊、運維管理系統(tǒng)及運維管理制度等。

4 燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警平臺應(yīng)用價值

一是能夠有效防控城市燃?xì)庑孤端鶎?dǎo)致的重特大爆炸“黑天鵝”事故。通過對與燃?xì)夤芫W(wǎng)相鄰的窨井進行燃?xì)庑孤┍O(jiān)測，補齊燃?xì)夤芫W(wǎng)相鄰空間“安全監(jiān)管死角”短板，有效防控因燃?xì)馕⑿⌒孤对谙噜徔臻g積聚所導(dǎo)致的重特大燃?xì)獗ㄊ鹿?；通過對接第三方施工登記信息并對挖掘機作業(yè)行為進行智能分析與識別，有效防控因第三方施工破壞管線所導(dǎo)致的重特大燃?xì)獗ㄊ鹿?，整體提升地下管網(wǎng)和城市空間安全水平。

二是能夠有效降低終端用戶燃?xì)獗ā案哳l”事故發(fā)生概率。通過對燃?xì)饨K端用戶和液化氣鋼瓶進行安全監(jiān)測、異常預(yù)警、違規(guī)報警和自動關(guān)閥干預(yù)控制，掐斷風(fēng)險隱患苗頭，大幅消減室內(nèi)燃?xì)獗ㄊ鹿?，保障終端用戶用氣安全。

三是提升燃?xì)馐鹿蕬?yīng)急響應(yīng)與救援處置水平。借助溯源分析、擴散分析、爆炸分析和影響分析等模型算法，對事故進行精準(zhǔn)定位、智能研判與快速救援處置，解決事故處置無頭緒、無章法的問題，強化事故應(yīng)急輔助決策支撐。

四是政企協(xié)同提升燃?xì)獍踩O(jiān)管效能。通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)融合共享，打通政府與企業(yè)間的數(shù)字通道，實現(xiàn)燃?xì)獍踩O(jiān)管在線聯(lián)動與協(xié)同治理，合力推動燃?xì)怙L(fēng)險防控與隱患排查落實，保障城市燃?xì)廨斉?、儲存與使用全過程安全。

5 結(jié)束語

本文從影響燃?xì)獍踩闹卮箫L(fēng)險入手，基于“一張網(wǎng)絡(luò)、三大支撐、六項應(yīng)用、一個駕駛艙、兩個配套體系”總體架構(gòu)，提出燃?xì)獍踩O(jiān)測預(yù)警平臺的建設(shè)思路、建設(shè)內(nèi)容，對燃?xì)夤芫W(wǎng)、相臨空間、終端用戶、第三方施工及液化氣鋼瓶等的安全運行狀況進行物聯(lián)監(jiān)測、自動預(yù)警和全生命周期安全監(jiān)管，借助物聯(lián)科技和智能化手段，全面提升城市燃?xì)獍踩L(fēng)險防范水平，保障城市燃?xì)獍踩\行。