我国城市安全形势严峻,燃气爆炸、地面塌陷、城市内涝、桥梁垮塌等灾害事故多发频发,严重影响城市安全运行和人民生命财产安全。城市生命线安全工程是保障城市燃气、供水、排水、桥梁等系统安全运行的国家重大民生工程,以公共安全科技为核心,以物联网、云计算、大数据等信息技术为支撑,实现对城市生命线工程的整体监测、动态体检、早期预警和高效应对。本文从技术装备、监测系统、模式创新、标准规范4个方面总结城市生命线安全工程重大突破,并介绍合肥市及安徽省的城市生命线安全工程实践成效,为全国城市生命线安全工程推广应用提供参考。
着城市人口、功能和规模的不断扩大,城市运行日益复杂,城市基础设施安全风险不断增多,早期城市大建设中遗留的历史欠账、积累的问题隐患不断显现,各类承灾体暴露度、集中度、脆弱性大幅增加。同时由于城市生命线与城市地上、地下空间存在着高度复杂的交叉耦合关系,一旦发生事故,易造成次生衍生灾害,对城市安全造成严重影响。因此,保障城市生命线安全是城市健康、高质量发展的必由之路。
近年来,随着人工智能、物联网、大数据和云计算等前沿技术的快速发展,传统基础设施的数智赋能建设在系列技术的普及推动下蓬勃发展。构建城市生命线在线监测预警体系,需要从监测技术装备攻关、监测预警系统研发、安全运行模式创新、技术标准规范构建4个方面系统性突破,全面提升城市生命线信息化水平和资源管理、运维养护、应急处置的能力,为城市安全运行提供有力保障。
城市生命线监测技术装备攻关
城市生命线工程点多面广,地下空间错综复杂,各类风险耦合交错,需要通过实时化、智能化的监测预警技术应对风险,如在燃气管网相邻地下空间安装燃气监测设备来实时感知燃气泄漏的监测预警技术,基于声学/振动信号识别施工威胁的燃气管网第三方施工破坏监测预警技术,针对桥梁平稳单一指标的响应超限预警技术,
针对桥梁监测数据进行深度挖掘的算法模型预警技术,基于瞬态流量压力分析和漏失声波监测的供水管网泄漏监测预警技术,基于降雨实测数据、预报数据、排水管网能力分析的城市内涝预测技术等。在装备研发方面,针对燃气相邻地下空间恶劣环境,研制出高精度、防水抗腐蚀和长寿命免校准的可燃气体监测设备(见图1);针对安全监测传感芯片受制于发达国家的问题,成功研发出具有良品率高、一致性高、线性度高、光学噪声小、环境影响小等优势的可燃气体探测激光芯片(见图2),实现激光可燃气体探测核心器件自主可控。