近日，辰安科技党委书记、董事长郑家升，长沙数字集团有限公司党委副书记、总经理杨文华，在住房和城乡建设部主管的《中国建设信息化》杂志发表署名文章《数字赋能城市安全运行，提升城市发展本质安全水平》。
数字赋能城市安全运行
提升城市发展本质安全水平
一、建设背景
《国家第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出实施城市更新行动，建设韧性城市，构建系统完备、高效实用、智能绿色、安全可靠的现代化基础设施体系。2023年，习近平总书记在雄安新区建设座谈会上提出“要在充分利用地下空间上下功夫，着力打造一个没有城市病的未来之城，真正把高标准的城市规划蓝图变为高质量城市发展现实画卷。”
长沙市新型智慧城市和数字政府建设工作领导小组于2022年1月4日正式发布《长沙市城市生命线工程建设实施方案》，明确项目总体建设目标和工作任务。
根据实施方案及新型智慧城市发展相关要求，到2025年底全面构建城市生命线安全运行管理“1+1+N”模式，基于全市各行业已有安全监测设备和平台的基础上，扩大和增加前端探测和感知设备部署范围，具备汇数据、能监测、会预警、快处置的效果，建立建全安全监测感知网络，形成一系列配套制度和标准，完善监测预警运行机制，加强城市生命线前端数据监测能力，便于管理部门监管与决策，保障人民生命财产安全，为推动城市安全发展提供坚实保障。
长沙市城市生命线管理系统（基础平台部分）项目于2023年9月启动建设，充分利用物联网、云计算、大数据、人工智能等先进信息技术，结合先进的城市安全管理理念，建立覆盖全市、统筹利用、统一接入的城市生命线安全运行大数据平台；建立科学、规范、系统、动态的城市生命线安全管理与保障长效机制；构建全方位物联网监测、评估与精细化治理的立体化城市安全网；创新“统一高效、指挥可靠、快速协同”的生命线安全管理和风险主动防控新模式。
二、建设内容
长沙城市生命线安全管理系统依托一个核心管理平台（城市安全运行一张图+城市安全管理系统）和一个城市生命线数据仓库，可实现对燃气、排水、供水、路面塌陷、城市内涝等N个专项应用数据汇聚、融合和分析，为各主管部门提供专项监测预警、分析研判、应急协同调度等功能。项目建成后将有效整合全市城市生命线工程现有前端感知数据，能够实时监测到新型城市基础设施的运行状态，对城市安全风险进行预测和预判，为助推长沙市经济朝着全面、健康、有序、稳定、可持续方向发展提供坚实保障。
1、打造城市生命线运行指挥中枢
建设城市生命线运行指挥中枢平台（城市生命线管理系统），依托城市安全运行一张图和城市安全管理系统，实现生命线各个单项实时监测监控数据的汇聚，进行综合分析研判、展示与辅助应急处置决策等服务，实现城市生命线立体、精细化、实景化的城市场景数据展现、查询、分析，实现整个城市生命线的综合管理，全方位保障城市生命线日常运行管理和突发事件高效处置，同时也为各单项提供综合分析研判支撑。
（1）打造城市安全一张图
长沙市城市安全运行一张图的建设主要依托长沙市时空信息云平台、数字底图和长沙市城市信息模型（CIM）基础平台的地理信息数据、二维地图、三维模型、BIM模型、工程建设项目信息等基础数据服务及数据漫游、剖切、空间分析、模拟推演、二三维联动、三维视频融合等平台能力进行建设，以“一张图”形式呈现城市基础设施整体运行和风险态势，按行业、专题维度分级分类展示城市安全运行态势感知、
城市生命线风险评估、城市基础设施一张图等内容。
图1 长沙市城市安全运行一张图
（2）建设城市安全管理系统
城市安全管理系统通过全面整合城市运行、安全管理、风险防控数据资源，构建全链条和跨部门协同处置流程，增强对城市级各种事故灾难、城市安全综合风险的协同应对能力。
长沙市城市生命线管理平台为城市生命线安全事件提供日常监测预警、分析研判、应急协同调度等能力，在市级层面上实现3大业务闭环。
一是支撑单一部门业务处置。单一部门业务处置在生命线平台主管单位内部形成“小闭环”，针对全市各个燃气公司、市政设施中心、业务主管部门，直接通过城市生命线管理平台城市安全管理系统实现内部事件报警、分析、研判、处置、跟踪和结案的流程。
二是支撑跨部门应急处置。出现应急事件需要跨部门应急处置时，通过城市安全管理系统对接市级应急指挥信息平台，由市应急局统一指挥调度，生命线平台及时进行跟踪反馈。
三是支撑跨部门跨层级事件处置。出现跨部门跨层级的事件处置，由城市安全管理系统上报城市运管服平台进行统一调度，生命线平台及时进行跟踪反馈。
2、夯实城市生命线数据资源底座
全面汇聚燃气、排水、供水、桥隧、特种设备、建筑施工、人员密集场所、路面塌陷、房屋安全、城市内涝、综合管廊及消防安全等业务数据、物联网数据和互联网数据，通过对数据源、数据组织、数据流程、目标数据的分析，依托长沙超脑数据中台通过数据融合治理，构建“安全可控访问、逻辑一体”的城市生命线大数据资源池，深度挖掘数据价值，为及时发现和化解城市生命线安全风险提供科学决策支撑。
3、织密城市生命线物联感知网络
一是通过“一张网”汇聚城市生命线燃气、供水、桥梁、排水等行业主管部门和权属责任企业建设的监测感知网，接入气象、交通、地质、人口等相关业务和社会数据，根据风险评估结果新建覆盖一般风险及以上的监测感知网，实现对城市生命线运行风险的全方位、立体化动态监测。二是利用互联网宽带、GPRS无线传输网络、NB-IOT窄带物联网通信技术等传输网络，形成前端物联网感知网络及信息交换共享传输能力，为城市物联网数据的流动、共享和共用提供基础。
（1）重点建设：燃气专项监测网
燃气专项监测网主要实现对燃气管网压力和流量、用气餐饮场所可燃气体浓度、燃气场站以及燃气管网地下相邻空间安全运行风险进行监测。其中地下相邻空间主要指与燃气管网相邻的雨、污、水、电、通信等地下管沟、窨井等附属设施。本项目燃气管网压力和流量、燃气场站的监测主要依托燃气公司已部署的前端感知设备，通过长沙市城域物联网管理平台进行接入。
在燃气公司现有的前端感知设备基础上，针对燃气管网地下相邻空间在重点区域增设200套的可燃气体智能监测仪，实现长沙市燃气管网及地下相邻空间运行状态实时感知，为燃气泄漏事故的监测报警、预测预警和决策调度提供数据支撑。
（2）重点建设：排水专项监测网
在现有的前端感知设备基础上，增设一定数量的流量计、液位计、电子水尺、视频监控等设备，并接入长沙市气象局自动气象站的监测数据（温度、风情、雨情）等气象预警数。实现长沙市排水管网运行状态实时感知，同时为排水管网溢流、淤积、渗漏，城市内涝事故的监测报警、预测预警和决策调度提供数据支撑；通过合理布设流量计、液位计、电子水尺等设备，结合模型算法和大数据算法技术为排水专
项应用提供数据支撑。
（3）现有感知网接入
对长沙市现有供水、桥梁、电梯、建筑施工、综合管廊等物联感知网络实现接入管理。
4、完善城市生命线风险监测应用
城市生命线风险监测应用主要是各专项应用系统建设，通过大数据、云计算、人工智能、边缘计算等信息技术与公共安全专业模型的深度融合，调度各类数据服务、平台服务和基础设施服务，形成城市生命线风险监测预警和协同联动体系。本项目目前建设了燃气、排水、供水、桥隧、特种设备、建筑施工、人员密集场所、路面塌陷、房屋安全、城市内涝、综合管廊及消防安全等12个专项应用，其中燃气、排水、路面塌陷、城市内涝为重点新建应用，其余8项为现有系统对接应用。
三、特色亮点
长沙市城市生命线管理系统，实现城市安全运行的整体监测、动态体检、早期预警和高效应对，使城市生命线管理“从看不见向看得见、从事后调查处置向事前事中预警、从被动应对向主动防控”根本转变，形成“监测-感知-预警-发布-处置”的闭环流程。
一是整合已有资源，打造韧性智慧示范城市。基本整合住建、城管、市监、气象、燃气公司、水业集团等领域城市生命线前端物联感知设备、业务系统和数据资源，作为城市运行管理服务平台中的安全监测预警平台实现对主城区重点领域城市生命线运行情况的统一接入和多维监测，形成精细前端感知、精准风险定位、专业评估研判、协同预警联动的城市生命线安全运行与精细管理模式，助推长沙打造韧性智慧示范城市。
二是加强城市路面塌陷风险评估，助力风险防范。结合供排水管网隐患和监测数据、深基坑监测数据、探地雷达检测数据、隐患排查数据等多维数据，实现区域内路面塌陷风险评估。分析结果将以热力图的形式进行可视化展示，输出风险隐患分级防范图，对相关职能部门划分路面雷达探测重点区域给出指导建议，从而降低事故损失和控制事故影响范围。
三是强化内涝专项监测，实现城市内涝预警。实时感知前端管网运行状态、积水点情况等，对城市内涝、洪水风险、管网堵塞等进行发现和预警。依托管网水动力模型、气象精准预报数据、短临降雨数据、管网实时监测数据等，以BIM+GIS模型数据为核心，搭建城市内涝模型，实现局部地区城市内涝在线分析、预测预警等。
四是探索AR+管线巡检，解决管线现场定位。利用北斗技术与精准位置服务，解决现场巡检终端精准定位难题。管线巡检人员在现场获取精确位置后，快速将管线、井盖及阀门等设施数据投射至真实场景，提高巡检的准确度，节省时间，减少损失。
1、AR巡检应用亮点
AR地图可视化可以把长沙市地下三维管线投射到真实场景的物体表面，辅助管线巡检、维修、开挖施工。当管线权属单位派遣人员到现场执行检修任务时，现场管线情况一览无余。
图6 AR管线巡检
2、路面塌陷监测应用亮点
通过多类型数据图层叠加形成综合路塌数据融合成果，加强城市路面塌陷风险评估，助力路面塌陷风险防范借助遥感卫星毫米级的测量技术，对城市重点区域进行全域覆盖的地表沉降监测，及时跟踪监测城市的地表、路面、桥梁、建筑等设施的沉降情况，可以实现城市级基础设施的风险排查。
3、城市内涝监测应用亮点
汇集气象、雨量雷达结合城市内涝监测等数据，以BIM+GIS模型数据为核心，利用数据模型算法综合分析，打造形成国内领先的城市排水BIM数据库，为城市排水治理提供有力的数据支撑，强化内涝监测，实现城市内涝预警。
图7 城市内涝水位模拟图
4、燃气管网地下相邻空间预警应用亮点
基于监测数据，根据泄漏扩散模型、泄漏溯源模型、爆炸风险分析模型预测可能发生泄漏的管道位置，实现燃气管线相邻地下空间可燃气体在线监控，微小泄漏实时发现和及时预警；同时通过泄漏快速溯源及泄漏影响分析，减少或避免重特大燃气泄漏爆炸事故的发生。
图8 燃气泄露扩散处置
四、推广价值
作为城市生命线安全发展体系的信息枢纽和分析大脑，长沙市城市生命线管理系统通过专业数据分析和深度挖掘城市生命线运行规律，为政府、应急、住建、交通等政府部门以及燃气、供排水、桥梁等权属责任单位提供城市安全运行监测和辅助决策支持，实现城市运行的全面感知、实时监测、预测预警和有效处置。
目前，已安装的200套可燃气体智能监测仪设备监测到4起报警信息并成功完成处置，有效避免燃气安全事故发生，助力保障用户生命财产安全。该项目整体建成后，将形成“监测-感知-预警-发布-处置”的闭环流程，整体提升城市安全风险预警防控能力，提高相关部门对城市应急事件的快速反应和协同应急能力，以创新科技力量助力城市高质量可持续发展。
2024年1月11日，湖南省住建厅领导到长沙城市生命线项目现场观看了平台演示。他指出，长沙城市生命线系统数据打通和联动机制效果好，要把工作成果复刻到全省。
图9 湖南省住建厅领导考察长沙城市生命线建设成果
未来，城市生命线工程将从深度上进一步拓展长沙市城市生命线应用内容，丰富城市生命线安全运行监测网种类，从广度上扩大物联网监测覆盖范围，完善和提升长沙城市生命线平台整体技术框架，运用大数据分析和人工智能技术，建立不同维度的城市生命线安全应用模型，满足更多城市生命线灾害的风险防范和灾害防治，不断优化完善合各部门协同联动和应急处置机制，全面发挥“长沙城市生命线平台”建设效果，以“长沙模式”打造全国城市生命线示范城市新标杆。
辰安科技是2005年由清华大学创立并控股的高科技企业，是清华大学在公共安全领域的科技成果转化单位。公司于2016年在深交所上市，经校企改革后，现由中国电信控股。公司始终专注于公共安全领域，向国内外用户提供城市安全、应急管理、消费者业务、装备与消防、安全文教、海外公共安全等领域的成熟应用与产品服务，荣获了“国家科学技术进步一等奖”、“国家科学技术进步二等奖”、“2022年度中国标准创新贡献一等奖”等众多奖项，得到用户高度评价，具有极大的社会价值。