1.引言
随着我国城市化进程的加快,城市运行系统日益复杂,各类风险易发多发,城市基础设施的安全与稳定运行变得尤为重要。城市生命线涵盖燃气、桥梁、隧道、供水、排水、供热、综合管廊等与城市功能和民众生活密不可分的城市基础设施,其重要性不言而喻[1]。运用现代信息技术对城市生命线运行状况进行实时监测、动态预警、精准溯源、协同处置,能够及早识别和管控风险隐患,有效防范事故发生[1],对于确保城市基础设施生命线安全、稳定、高效运行具有深远意义。在此背景下,构建一套完善的城市生命线数字化标准体系,以规范化、标准化的方式推进城市生命线工程建设,将为这一目标的实现提供更为坚实的技术支撑与制度保障。
2024年住房城乡建设部等印发的《城市运行管理服务平台标准体系建设指南》[2]《城市数字公共基础设施标准体系》[3],分别侧重于城市运行管理服务平台的全方位标准构建、城市数字公共基础设施领域的建设与运行标准,二者所涉及的范围在广度上均超越了城市生命线数字化的领域。此外,关于城市生命线数字化标准体系的研究,多聚焦于综合监测技术、运行监测、监测运营服务以及标准需求等局部领域,仅从城市生命线数字化的某些方面入手,缺乏从全生命周期视角的系统性分析[4-8]。
本研究试图通过系统梳理并分析城市生命线数字化标准化现状,紧密结合城市生命线数字化特点和标准需求,探索构建城市生命线数字化标准体系框架,并提出针对性的标准化工作建议,为我国城市生命线领域的数字化标准化建设提供依据和参考,推动城市生命线工程建设向数字化、智能化方向不断迈进。
2.标准化现状
2.1国际标准
与城市生命线数字化相关国际标准化组织 ISO/TC268(城市可持续发展标准化技术委员会)围绕智慧城市、韧性城市的建设,已制定一系列城市生命线数字化相关标准,主要涉及城市基础设施运行监测、城市数据集成、综合管廊等。其中,在 ISO 37122:2019《可持续城市与社区——智能城市指标》衡量智慧城市发展的指标体系中,包含通过智能化系统实时监测城市基础设施运行状态的能力指标,
涉及管网、传感器设置等方面。ISO 37166:2022《智慧城市基础设施——智慧城市规划(SCP)城市数据集成框架》侧重于整合和管理城市各类基础设施系统异构数据,实现标准化的数据集成,确保数据安全。ISO 37175:2024《智慧城市基础设施——综合管廊运维》明确了综合管廊智慧运维管理平台(OMMP)技术架构,提出综合管廊运维可持续评价体系,从实用、安全、节能、技术先进和经济合理等方面指导综合管廊智慧运维和城市可持续发展。国际电工委员会(IEC)和国际电信联盟(ITU)作为专业领域的国际标准化组织,通过制定电力系统安全、基础设施自动化控制、建筑与消防安全、信息通信技术环境等方面的标准,间接推动城市生命线领域的标准化工作,以确保城市基础设施建设的安全性和可靠性。
2.2国家标准
我国 SAC/TC351(公共安全基础)、SAC/TC426(智能建筑及居住区数字化)、SAC/TC434(城镇给水排水)、 SAC/TC455(城镇供热)、SAC/TC537(城市公共设施服务)、 SAC/TC567(城市可持续发展)等全国专业标准化技术委员会,活跃于公共安全、城市运行管理服务平台、给排水、供热、公共设施服务以及可持续发展等多个城市生命线数字化相关专业领域,积极推进基础业务和信息技术标准化工作。尤为值得一提的是,全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会(SAC/TC426,简称“全国智标委”),作为住房城乡建设领域内唯一专注于信息化与数字化标准制定的全国专业标准化技术委员会,正全力投身于城市生命线数字化的国家标准制修订工作。由其归口管理的 GB/ T 30428《数字化城市管理信息系统》系列标准,在实际应用中充分发挥了引领和指导的重要作用,并正逐步向城市运行管理服务平台的方向升级与拓展,将为城市生命线数字化提供基础性和总体性的指导。此外,工程建设标准为城市生命线工程的设计、施工、验收及运行维护等关键环节提供了规范与指导,从而确保了城市生命线工程的稳定、安全与高效运行。
2.3行业标准
在住房城乡建设领域,住房城乡建设部主导成立了信息技术应用、市政给水排水、燃气、供热、道路与桥梁等行业标准化技术委员会,负责信息化、市政给排水、燃气、供热、道路与桥梁等领域的工程建设标准及相关产品标准的制修订工作,其业务范围同样紧密交织于城市生命线的多个维度。如 CJJ/T34—2022《城镇供热管网设计标准》、
JT/T 1037—2022《公路桥梁结构监测技术规范》、CJJ/T 269—2017《城市综合地下管线信息系统技术规范》等。
2.4地方标准
在地方层面,各省市积极响应国家标准与行业标准的引领,紧密结合当地实际情况,积极制定并推行城市生命线数字化相关地方标准。相较于国家与行业标准,地方标准在探索和实践上展现出更为活跃和前瞻的态势。不仅出台了各种指南、指导书及导则,为实际建设提供了详尽的指引,还迅速推进了地方标准的编制工作,以深化指导效果。例如,安徽省现行实施的 DB34/T 4021—2021《城市生命线工程安全运行监测技术标准》开创先河,成为我国首个专注于城市生命线安全运行的监测技术标准。江苏省制定的 DB32/T 4784—2024《城市基础设施安全运行智慧监管系统数据标准》,在全国范围内率先实现了城市基础设施安全运行基础数据、监管数据和监测数据的系统化融合,统一了行业监管协同和数据共享共用等方面的技术要求,填补了现有标准空白。
2.5团体标准
在团体层面,中国信息产业商会、北京城市管理科技协会、江西省公共安全科技创新联合会等社会团体组织也积极参与城市生命线数字化的标准制定工作,编制了多项团体标准,如 T/CIITA 602—2022《城市生命线工程监测系统通用规范》、T/BSTAUM 001—2023《城市生命线监测数据分析指南》等。
3.标准体系构建
3.1需求分析
我国城市生命线数字化领域虽已初步搭建起四级标准体系的基本框架,但在国家及行业层面上仍面临诸多亟待解决的问题。具体而言,尚缺乏统一的监测系统建设标准,
运行监测所依赖的装备设备亦无标准化规范可循,风险预警联动响应管理机制缺乏标准化指导,城市生命线工程交叉与耦合风险的防控标准规范亦不健全,全面、系统、完整监测服务的标准化体系尚待完善。因此,构建一套目标明确、层次清晰、结构合理且内容全面的城市生命线数字化标准体系显得尤为迫切与重要。该体系需全面覆盖生命线工程的各个建设运营环节,包括风险评估、监测布点、系统构建、报警解析、预警联动、运维管控以及监督评价等,形成一条完整的业务链条。同时还需从全域信息化的全新视角出发,深度融合物联网、人工智能、大数据等前沿技术,对城市生命线技术系统、平台架构及其功能要求进行全方位、深层次的规范与指导,为城市生命线工程的安全、稳定运行提供科学、实用的指导依据。
3.2构建思路
城市生命线数字化标准体系框架构建,综合运用了系统论、控制论、模块化理论的方法。在遵循 GB/T 13016—2018《标准体系表编制原则和要求》的基础上,依据《住房城乡建设部关于推进城市基础设施生命线安全工程的指导意见》等政策文件,紧密围绕城市生命线工程“感知网”“数据库”“平台系统”等重点建设任务,对安徽、江苏、山东、河南等多个省市的城市生命线数字化建设实际状况展开深入调研。同时,充分参考并汲取了《城市运行管理服务平台标准体系建设指南》《城市数字公共基础设施标准体系》《物联网标准体系建设指南(2024版)》[9]《自然资源数字化治理标准体系及标准研制三年行动计划(2024—2026年)》[10]等已有标准体系在结构划分、类别设置以及标准选取等方面的先进理念和经验,为城市生命线数字化标准体系框架的构建奠定了坚实基础,确保其科学性、合理性与实用性。
3.3标准体系框架
城市生命线数字化标准体系框架如图1所示。包括基础通用、智能感知、数据融通、系统平台、应用场景、安
图 1 城市生命线数字化标准体系框架
全与运维6个子体系。
3.3.1基础通用子体系
基础通用标准包括术语和符号、分类和编码、通用技术、评估评价,为其他各部分标准的制定提供支撑。术语和符号标准统一城市生命线数字化建设的相关概念认知。分类和编码标准为城市生命线实体对象进行统一标识编码,构建统一空间定位体系。通用技术明确物联网(IoT)、建筑信息模型(BIM)、GIS(遥感与地理信息系统)、城市信息模型(CIM)、北斗等在相关领域的应用规范。评估评价标准针对燃气、桥梁、隧道、供水、排水、热力、综合管廊等领域,制定风险评估和考核评价的详细要求。
3.3.2智能感知子体系
智能感知标准包括物联设备、传输网络、边缘计算三部分。物联设备标准涉及性能、测试、选型、安装、使用、维护规范等。传输网络标准包括传输协议、传输速度、带宽、延迟、可用性和容错性。边缘计算规范物联网边缘数据采集与处理、边缘设备、边缘平台及云边端协同等。
3.3.3数据融通子体系
数据融通标准包括数据规范、汇聚治理、融合应用、共享交换。数据规范标准定义元数据、主数据、数据目录、数据模型等要求。汇聚治理标准规范数据获取、建库管理、数据质量、数据销毁等。融合应用标准涉及数据开放、数据开发利用、数据交易流通等方面。共享交换标准规范跨部门、跨层级、跨区域数据共享交换的内容、通信协议、接口、流程等。
3.3.4系统平台子体系
系统平台标准包括平台建设、算法模型、互联互通、移动应用。平台建设标准规范各专题领域的监测系统建设、跨专题的综合监管系统建设、融合通信系统建设。算法模型标准规范算法设计、开发、验证和应用流程等。互联互通标准明确接口协议、类型及信息交互规范等。移动应用标准规范应用功能、接口对接等。
3.3.5应用场景子体系
应用场景标准包括燃气、桥梁、隧道、供水、排水、供热、综合管廊、综合应用。燃气、桥梁、隧道、供水、排水、供热、综合管廊标准规定各领域规划设计、部署实施、行业监管、公众服务、风险分析预警、分级响应等方面的要求。综合应用标准规范综合监督管理、综合风险研判、应急联动处置、多场景耦合、社会公众服务等。
3.3.6安全与运维子体系
安全与运维标准包括安全韧性、运行维护。安全韧性标准规范基础安全防护、设备安全、数据安全、平台安全等。运行维护标准规范设备、平台运行维护及运行机制等。