随着我国城镇化率的不断提升，城市发展进入了从增量扩张到更新提升的重要时 期。城市作为一个复杂的社会机体，其运行系统十分庞大，安全风险防范尤其是涉及 地下管网体系的城市生命线风险管理，呈现出风险耦合、事故多变、灾害叠加等特点。 如何建立健全城市安全风险综合监测预警体系，开展跨部门、跨行业、系统性、综合 性风险防控，从而提升城市风险与突发事件的防控应对能力，守护城市健康运行，成 为一个重要的研究课题。
　　一、城市生命线监管面临的挑战 
　　燃气、排水、热力、电力等城市管网维系着居民的日常生活，这些纵横交错的管网被称之为城市生命线。然而，城市生命线监管面临多维度的挑战，主要可以归纳为以下四个方面：
　　1.系统化风险辨识评估有待提高
　　风险辨识是监测预警体系的基础，也是针对重点风险类型、设施、场所进行运行监测的前提。排水管网、燃气管网、供水管网等管网设施多埋于地下，覆盖范围广，所处环境复杂，还需结合具体的风险对象，通过业务调研、系统对接、关联物联传感数据等方式，设计风险可能性等级、后果严重性等级的评价指标项，赋予相应的权重，形成评估、管理、处置为一体的风险管理系统。
　　2.动态化风险运行监测有待完善
　　部分城市的行业管理部门和企业单位已针对管网运行情况进行感知监测，但由于监测对象本身呈现出分散、独立、碎片化的特点，基于当前物联技术应用越来越成熟广泛，可在城市安全风险普查、风险评估、隐患排查治理等工作基础上，进一步借助技术之力，更为精准、高效地选择需要监测的风险类型、设施、场所，并针对燃气泄漏、排水防涝等具体场景的特点，加强对人、物、环境等涉风险因素的全面感知、自动采集、监测分析。
　　3.综合性预警分析研判有待加强
　　由于城市生命线涉及的场景复杂多变，存在管网交织、风险交叉的情况，研判分析时更需要完整的信息支撑，从而助力决策的客观性、准确性和全面性。并且针对预警信息，结合周边的多维感知数据，叠加管线属性数据，运用风险评估模型，对预警事件进行多维度的融合研判，建立起更为完善的预测机制。
　　4.跨行业协同调度处置有待丰富
　　在出现城市生命线安全问题时，如燃气管网泄露、水管爆裂、城市内涝等应急事件，往往需要多部门的协同处置。因而还需根据事故类型和事态变化，调度相关部门及时赶赴现场开展联动处置，通过视频、语音等多种方式与中心进行远程协同会商，研判现场状况、跟进处置进展、提供决策建议。
　　二、智能物联在城市生命线的应用 效能
　　为有效应对城市生命线安全风险的新特征，需围绕各个专项领域的综合研判预警能力，拓展周边环境风险感知能力，打造风险评估、运行监测、综合研判、指挥调度为一体的智能物联应用体系，如图1所示。

图1 城市生命线运行安全监管设计思路示意图

　　基于风险评估矩阵的评价模型，确定风险辨识规则，确定导致管网风险的可能性和相应的后果严重性等级，立足管线普查数据、运行监测数据、业务事件等数据，并从点位、类别、区域三个维度进行安全风险指标评价。其中，点位风险是相对独立的设施设备或风险单元，如燃气管段、阀门井、排水管段、检查井等，一般具有明显的特征界限，有明确安全管理单位或组织，是风险评价的基础；类别风险是同一种类风险的集合，如燃气类风险；区域安全风险为对某一区域（如按区、街道等维度）的安全风险等级进行评价，可通过点位风险数量和等级、类别风险情况进行推算评价，并通过红、橙、黄、蓝四色分别代表重大、较大、一般、低风险，绘制管网安全风险四色分布图，形成风险评估的图上管理，实现系统化的隐患管理台账，如图2所示。

图2 风险评估管理系统示意图

　　基于风险评估管理的结果，针对性增补智能物联监测设备，实现风险管线运行状态的动态监测。结合行业监管需求，对接多部门业务数据进行多维度融合研判。例如，针对排水管网的运行监测，可搭建“智慧排水”管理应用结合已建水利信息采集站网，完善构建全区域水利监测感知网，共享水利、自然资源、气象、农业、城管、城建等行业相关数据，逐步推进涉水要素全域感知，通过气象监测、水情监测、排水监测、积水监测、工情采集、视频监测、遥感监测的建设，构建多层次的网络体系和智能感知设备的水位、流量、压力、视频等防洪排涝多要素监测站点，覆盖城市防洪排涝体系的河道、湖库、闸坝、管网、泵站、易涝区等重点部位。
　　在运行监测的基础上，以各区域降水、河道水位为输入数据，结合地面高程数据，通过地表径流、管网汇聚模型对城市内涝场景进行模拟计算，形成预测模型。通过内涝模型可针对各区域开展内涝模拟，预测管网中的水流情况和溢流点，分析城市易积易涝点，模拟溢流后的淹没演进过程和淹没范围，为内涝预防和应急处置提供依据和支撑。
　　运行监测的事件上升至风险告警事故后，以风险点为中心，根据事故的影响半径进行风险研判和资源分析，支持应急物资、巡检人员、救援队伍、应急专家、应急预案等图层信息展示，从而构建跨行业应急指挥处置体系。调度处置时，可按需对框选应急资源按类型全选或多选进行一键调度，包括电话呼叫、应急队伍语音视频通话、即时消息、视频资源实时预览/录像回放等，结合应急指挥体系管理创建通信群组，实现音视频指挥、快速调度、移动通讯，实现应急处置的融合调度。
　　三、守好城市生命线的实践案例 
　　守好城市生命线, 海康威视在城市生命线综合监测预警项目中，为助力城市健康运行推出了智能化解决方案。基于感知告警数据和智能分析数据的融合处理，实现排水和燃气等多个领域耦合风险的预警研判，继而以“一张图”形式呈现城市生命线工程安全运行实况和风险态势，形成多主体联动的应急管理协同处置机制，提升城市生命线风险的治理水平，使城市管理更直观、更有条理。
　　例如，在四川某地的城市生命线综合监测预警项目中，结合系统化风险评估结果，对城市主干管网、老旧管道等重要点位进行常态化、智能化感知，助力管理部门实时监管决策。针对燃气管网及其相邻地下空间、燃气场站的附属设施，通过固定点式激光甲烷检测仪，实现相邻地下空间内甲烷气体浓度等运行监测；针对重点排水管网，通过流量、液位传感器设备，实现对雨水管网和泵站运行工况实时在线监测；针对城市内低洼易涝区域，通过水位观测球等设备，实现积水深度的实时感知和信息发布。
　　四、智能物联在城市生命线的应用 
　　展望未来的城市生命线风险治理会与四维时空地理信息技术、人工智能技术、大模型技术更深入融合，呈现如下几个趋势：
　　1.结合四维时空地理技术的系统化风险辨识评估
　　风险评估趋势会在风险评估管理系统的基础上，根据不同地区的评估实践，基于成熟的可视化表达与渲染能力，建设燃气管网、排水管网、泵站和业务数据的可视化模型，结合标号库对真实世界进行数字化映射，包括风险辨识评估治理管理活动的全过程。通过驱动管网虚拟对象的系统化运转，结合静态数据和动态数据，通过API耦合场景和模型进行物理驱动、实时渲染、动态视觉特效等，进而更真实、快速表达风险隐患扩散、演变的专业模型结果，实现城市生命线风险评估的历史数据及事件重现、实时同步仿真运行，以及模型算法预测结果的模拟。
　　2.叠加人工智能技术的动态化风险运行监测
　　依托智能物联的科学布建技术，基于数量有限的物联感知设备，通过运行状态反演等模型，可以实现管网的运行状态监测，但还不足以实现全局的态势感知。以排水管网监管为例，仅依靠液位、流量、流速等结构化数据，不足以为内涝灾害防控和调度提供全面、直观的决策依据。还需综合从空天地多个维度，运用无人机视频、城市高点视频、内涝周边视频等资源，结合人工智能技术对内涝积水的深度和面积，对周边通行的影响范围等做更为全面客观的分析。考虑到内涝的周期性因素和视频样本量不足的问题，基于人工智能视觉大模型技术，通过自监督预训练挖掘视觉信号的结构信息，通过多模态预训练挖掘视觉信号的语义信息，同时基于统一解码器引入细粒度监督信息，形成图像级、区域级和像素级的高质量视觉表征，同时包含细粒度识别、精细定位、OCR等丰富的能力，可有效解决传统人工智能深度学习模型往往存在数据样本依赖和场景泛化等问题。
　　3.基于预测大模型技术的综合性风险预警
　　研判预测大模型基于Transformer的Encoder-Decoder网络架构，利用自回归、序列重构和对比学习等技术进行大模型的预训练。随着智能物联监测的快速增长和感知处理能力的发展，海量的物联数据能够与非结构化视频数据、业务生产运行数据等逐步融合，形成多维序列数据。该类数据具有顺序性、季节性、趋势性、突变性，以及多序列关联等特点，其本质上反映的是变量随时间、空间不断变化的趋势和规律。预测大模型基于海量的物联监测数据，通过深入理解回归、分类的本质，挖掘数据中的潜在模式和规律，学习多样的回归、分类模式，利用少量类别、数值等标签信息进行有监督的微调，可以为城市生命线的综合预警研判提供更精确的状态预测、异常检测和决策支持。
　　五、结语 
　　为提升城市生命线的风险监测与突发事故的响应能力，可围绕“系统化的风险评估管理、动态化的风险运行监测、综合性的预警研判分析、跨行业的协同调度处置”进行总体分析设计。通过风险评估管理系统，梳理风险底数，形成系统化的隐患管理台账；面向高风险防控对象，实现多领域跨场景的风险监测应用，充分整合城管、住房城乡建设、交通运输、应急等主管部门和燃气、供水、排水等企业数据，在汇聚融合的基础上，进行态势分析和综合研判；风险事件如演变为事故，则以根据事故的影响半径进行风险研判和资源分析，实现跨行业应急指挥处置，从而构建城市生命线监测预警处置体系。未来的城市生命线风险治理会与四维时空地理信息技术、人工智能技术、大模型等技术更深入融合，从而让风险评估更直观、运行监测更全面、预警研判更精确，助力守护城市健康运行。

　　■ 文/吕军　杭州海康威视数字技术股份有限公司