1 城市生命线安全运行监测系统建设背景
随着经济的发展,我国城市生命线建设和运行面临着多方面的挑战。首先,城市化进程带来的快速人口增长使得城市的用水、用电、用地等资源供需矛盾日益突出,供应能力有限,而需求不断增加,这给城市生命线的稳定性和可持续性带来了巨大压力。其次,基础设施老化和缺乏更新也成为城市生命线建设的难题,许多城市的基础设施设备因年久失修、技术滞后而出现频繁故障,无法满足日益增长的需求。此外,气候变化带来的极端天气事件,如洪涝、干旱、风暴等,对城市生命线的影响也不容忽视。
目前全国多个城市均已开展城市生命线安全运行监测系统的建设工作,各地围绕本地城市生命线特征,开展了具有地方特点的设计工作。本文将围绕城市生命线监测系统设计为主题,以天长市城市生命线工程(一期)供水安全监测项目为例,介绍如何开展对监测数据进行分析、预警等设计工作,并达到风险管控的目的。
2 城市生命线安全监测系统总体架构
2.1 项目概况
本文以天长市城市生命线工程(一期)供水安全
监测项目为例,对系统设计进行全面解析。项目设计依据安徽省委办公厅、省政府办公厅印发《关于推广城市生命线安全工程“合肥模式”的意见(》皖办发〔2021〕22号)文件[2]要求统筹推进城市生命线安全工程建设的要求。按照统筹规划、顶层设计、资源共享、集约建设的总体建设原则“,点、线、面”相结合方式进行成果应用扩展,打造城市生命线工程公共基础设施安全运行综合支撑平台,创新管理模式,以全面提升城市生命线的安全运行水平。
本项目覆盖天长市主城区,在充分利用现有城市生命线信息感知载体的前提下,采用了1个监测中心、1个监测感知网、3个基础支撑和N项智慧应用的设计模式(见图1)。
图1 系统总体架构图
2.2 总体架构
系统整体架构设计如上图所示,系统按照“ 感、传、知、用”四个层级面向应用场景进行设计。
“感”主要指监测城市生命线各专线运行状态以及致灾因子和隐患特征等感知层数据采集。燃气管网及设施的监测内容主要包括燃气管道运行的压力、流量,相邻地下空间内的可燃气体浓度,腐蚀速率等;供水管网及设施的监测内容主要包括供水管道运行的压力、流量、水质以及漏失的特征声波;排水管网及设施的监测内容主要包括管道运行的液位、流量、水质,雨量,地面水位等;热力管网及设施的监测内容主要包括管道的流量、压力、温度和运行声波等;桥梁及设施的监测内容包括振动、应力、挠度、位移、沉降等;路灯的监测内容主要包括电流、电压等。
“传”是指网络传输,根据项目具体的需求,可以选择NB-IoT、5G和专线等网络通信方式。
“知”主要是对汇聚的监测数据进行整理、清洗、入库,并提供大数据模型算法以及物联网接入等基础能力支撑。
“用”是指应用平台和各类应用系统,包括综合应用系统、燃气安全专项应用系统、供水安全专项应用系统、排水安全专项应用系统、热力安全专项应用系统、桥梁安全专项应用系统等。
以上架构涵盖了城市生命线的排水管网、供水管网、燃气管网、综合管廊、供热管网、铁路桥梁、隧道、城区湖泊、超高层建筑等各类应用场景的安全监测,本次天长市城市生命线工程(一期)是以供水安全监测为主要内容,可以根据城市生命线监测管理需求扩展至其他应用场景监测。