实施市政基础设施智能化，提高运行效率和安全性能
时间：2023-04-24 13:50:06 来源：千叶帆 本文已影响人
文｜付明
城市市政基础设施是保障城市正常运行和健康发展的物质基础，也是实现经济转型的重要支撑、改善民生的重要抓手、防范安全风险的重要保障。党的二十大报告指出，加强城市基础设施建设，打造宜居、韧性、智慧城市，推动公共安全治理模式向事前预防转型。构建系统完备、高效实用、智能绿色、安全可靠的现代化城市基础设施体系，对更好地推进以人为核心的城镇化，推动高质量发展具有重大意义，是确保“十四五”时期城市社会经济全面、协调、可持续发展开好局起好步的重要基础。
城市市政基础设施是国民经济发展的“稳定器”。我国城镇化率已经超过65%，城市发展进入了从“增量扩张”转向“高质量发展”的新阶段。我国市政基础设施规模迅速扩张、类型多样化，2010年至今，其建设固定资产投资总额一直处于增长状态，一般占全社会固定资产投资的15%以上，2020年底投资额达到2.2 万亿元。在当前城市的新发展阶段，在“新基建”“新城建”的牵引下，融合物联网应用和智能化建设将促进城市市政基础设施这一经济“稳定器”稳定发挥作用，有力支撑智慧城市构建和社会治理能力提升。
城市市政基础设施安全是城市高质量发展的“里子”问题。城市市政基础设施安全风险呈现灾害耦合、事故连锁、单灾种监测难以应对、人口产业密集、事故危害大等新特征，
前期城市建设中“欠账”严重导致的管道“跑冒滴漏”、停水、停电等严重威胁市政基础设施安全运行。城市市政基础设施在城市地上与地下空间相互交叉耦合，各类安全风险相互交织，一旦发生灾害事故，容易形成大规模、复杂的次生衍生灾害。解决城市市政基础设施的“里子”问题，是增强城市安全韧性、建设安全发展城市的核心要务。
城市市政基础设施智能化改造涉及门类多样、权属交叉，是一项系统性工程。坚持人民至上、生命至上，按照“统筹规划、整合利旧、分步实施”建设思路，充分整合行业主管部门和燃气、供热、供水、排水等权属企业已有基础，在汇聚融合的基础上，面向城市安全风险重点防控对象，补齐规划建设和安全管理短板，创新常态化监测、动态化预警、协同化处置机制，实现城市市政基础设施运行的整体监测、动态体检、早期预警和高效应对。
——统筹推进、协同治理。处理好发展与安全、地上与地下、建设与管理的关系，结合城市体检、城市更新等工作，统筹好城市市政基础设施综合整治提升计划，合理安排工作重点与时序，因地制宜，逐步完善。
——问题导向，精准发力。从城市整体安全运行出发，以预防燃气爆炸、桥梁坍塌、城市内涝、管网泄漏及其导致的路面塌陷等重大安全事故为目标，构建系统立体、智慧化的城市市政基础设施安全“前置防线”，有效防范和坚决遏制重特大安全事故发生。
——科技引领，数字赋能。以场景应用为依托，以公共安全科技为核心，充分运用5G、建筑信息模型（BIM）、物联网、人工智能、大数据、云计算等技术，开展城市市政基础设施运行监测预警技术产品研发和迭代升级，提升管理效率和监测防控能力。
——试点先行，整合提升。充分整合城市安全管理现有成果、共享相关信息资源，整体谋划、系统推进、试点先行、集约建设。逐步推动跨部门、跨区域、跨层级业务应用和融合共享，建立健全城市市政基础设施统筹规划、协同建设、共同巡检等机制，构建权责清晰、齐抓共管的管理体制，搭建城市运行管理“一网统管”体系。
市政基础设施智能化建设从城市整体安全运行出发，以预防燃气爆炸、桥梁倒塌、城市内涝、路面塌陷、大面积停水停气等重大安全事故为目标，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，透彻感知城市运行状况，分析生命线风险及耦合关系，实现对市政基础设施的风险识别、透彻感知、分析研判、辅助决策，使市政基础设施管理实现“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”的根本性转变。
（一）建立城市市政基础设施风险评估体系
依托自然灾害综合风险普查和城市市政基础设施普查等工作基础，全面掌握燃气、供水、排水、热力、桥梁等城市市政基础设施建成年代、位置关系、运行现状等信息，汇聚多专业、多来源、多格式数据并统一交互格式，对具备条件的重点设施，利用BIM 作为数据基础，不断完善城市市政基础设施管理数据库。
摸清城市市政基础设施基础“底数”。充分运用前期已开展的地下管线普查等工作成果，按照住房和城乡建设部等相关行业技术规程，摸清市政基础设施种类、构成、规模等情况，梳理设施产权归属、建设年代、结构形式等情况，理清设施功能属性、位置关系、运行状况等信息，掌握设施周边水文、地质等外部环境，建立设施危险源及隐患管理台账。
夯实城市市政基础设施数据底座。对重点区域地下管网、桥梁、建筑物等开展BIM 三维建模，整合包括覆盖地上地下的市政基础设施数据、国土空间地理数据、BIM 数据、社会资源数据、物联感知数据等，统筹构建城市市政基础设施安全运行监测一网统管的数字底座。加强数据实时更新和互联共享，保障城市市政基础设施信息要素真实准确、高效利用。
开展城市市政基础设施风险评估。在城市市政基础设施数据收集和整理的基础上，针对燃气、供水、排水、热力、桥梁、隧道、综合管廊等重点领域，组织开展风险评估，制定风险评估标准，建立风险评估模型，结合城市体检等方法全面分析城市市政基础设施的风险源、风险事件及其原因和潜在后果，编制风险清单和绘制风险四色图，编制城市市政基础设施风险评估报告，明确重点监测区域、环节和监测对象。将风险评估结果作为基础设施智能化建设的重要依据。
（二）开展重点领域城市市政基础设施智能化改造
整合燃气、热力、供水、排水、桥梁等管理信息系统已有基础，开展重点领域城市市政基础设施智能化改造，结合城市市政基础设施运行特点，积极推进智能化感知设施建设，建设城市基础设施安全运行监测系统，全面掌握城市市政基础设施运行状况，对管网漏损、防洪排涝、燃气安全、桥梁垮塌等进行整体监测、及时预警和应急处置。
创新城市基础设施安全监测“1+2+3+N”设计模式。“1”是建设城市运行监测中心，为城市运行日常监测和城市安全报警处置提供支撑；
“2”是建设城市安全运行监测一张网和综合管理一张图，实现监测“一网控”、风险“一图览”；
“3”是建设城市安全大数据系统、安全保障体系和标准规范体系3 大基础支撑体系；
“N”是建设燃气、供热、供水、排水、桥梁、隧道、综合管廊等运行监测智慧应用。
城市运行监测中心依托已有物理场所等基础建设城市安全运行监测中心，实现7×24 小时值守，平时是城市安全实时监控、综合展示、预测预警、风险分析、热线服务、隐患排查的安全运行监测中心；
战时是信息报告、综合研判、辅助决策、资源协调、指挥调度的指挥中心。
城市安全运行监测“一张网”由延伸到风险点、危险源、重要基础设施、重点防护目标的物联网和数据传输网络共同构成，包含燃气、供热、供水、排水、桥梁、隧道、综合管廊等安全监测网，实现城市整体安全运行状态的实时监测和智能感知。“一张图”整合地下管线等城市规划建设管理信息资源，接入城市安全运行监测网实时数据、专业部门相关信息化系统数据，以一张图呈现城市安全运行情况，建立一套城市健康运行体征指标体系，以多角度、多维度清晰展现城市安全大数据画像，实现各个专项应用实时监测监控数据汇聚，为各专项应用提供综合分析研判支撑。
城市安全运行大数据在现有信息化系统数据交换与共享的基础上，整合接入已有平台数据，构建城市安全运行大数据服务系统，实现城市基础数据、运行实时监测数据、管理部门业务数据、社会数据等的汇聚和大数据挖掘。安全保障体系为系统平台运行提供安全的网络运行环境和应用安全支撑，确保信息传输、交换和存储处理等信息安全。建立城市安全标准规范体系，规范各部门系统数据报送格式、城市安全监测系统建设和运行管理流程，构建城市基础设施运行监测标准体系。
运行监测智慧应用整合已有城市安全相关数据，同时汇聚新建的城市监测数据，结合各业务管理部门实际需求，对实际管理的城市单元进行应用专项感知网建设，以满足城市精细化管理需要。根据需求建设燃气、供热、供水、排水、桥梁、隧道、综合管廊等应用场景，并充分考虑未来的可扩展性。加快燃气、热力智能化建设与改造，针对燃气管网及其相邻地下空间、用气餐饮场所等关键部位安装监测设备，强化燃气和热力管线运行监测、泄漏检测和排放监管。加快供水、排水基础设施智能化建设与改造，构建供排水系统运行监测物联网，加快管网调度、漏损控制、内涝预警、水质预警等模型应用。加快桥梁、隧道智能化建设与改造，强化探地雷达、卫星遥感、北斗及智能传感器应用，对特殊结构、长大跨、交通流量大、桥面易结冰等高风险桥梁的关键部位进行安全监测。结合城市地下综合管廊建设，同步加强对廊体结构和廊内环境与设备等监测数据的采集和应用。
（三）构建城市运行管理“一网统管”体系
按照集约化、科学化、实用化原则，建立数据汇集、系统集成、联勤联动、共享开放机制，构建城市运行管理“一网统管”体系，增强城市风险防控统筹协调能力，提升城市安全运行管理的科学化、精细化、智能化水平。
建立城市运行监测运营机制。探索社会化服务模式，依托第三方专业力量，形成以住建（城管）部门为牵头负责，以政府相关部门为行业监管，以风险所属单位为责任主体，以第三方专业力量为运营机构的运营机制，实现城市运行监测中心持续良好运营。
推进城市运行管理流程再造。实现管理要求、技术运用和处置流程的紧耦合，逐步形成动态感知敏锐、任务生成智能、指令派发扁平、承接处置高效、评估考核科学的管理闭环。从传统人工处理向“机器派单、智能管理”转变，实现“指令到人”，做好内部事项处理“小闭环”，实现“发现、立案、派单、处置、核查、结案”闭环管理。
健全城市运行协调联动体系。以城市基础设施安全运行监测系统为抓手，建立横向联通各部门，纵向贯穿市、区、街（镇）网格、社区五级的常态化监督、指挥和协调管理体系，推动跨部门、跨区域、跨层级应用，强化城市的综合治理、统筹协调、指挥监督和综合评价，提升城市管理精细化水平。
构建城市运行评价指标体系。依托城市运行监测中心，对城市基础设施运行进行运行态势分析和综合研判，定期发布城市安全运行综合指数和各行业健康指标。健全细化定量考核与定性评价相结合、分区域考核与分行业考核相结合的城市基础设施安全运行监测考核评价机制，深化政府引导、市场运作、社会协同、市民参与的城市基础设施安全运行监测格局。
（四）创新城市基础设施智能化建设和运行模式。
围绕城市基础设施安全运行监测系统的建设需求，不断创新管理理念、手段和模式，鼓励和引导社会资本通过公开、公平、公正方式参与市政基础设施建设和运营维护，探索政府和社会资金合作建设模式，推动形成政府主导、市场运作、多方参与、共建共赢的新模式。
统筹安排城市更新资金，发行实施专项债券，用于支持城市基础设施智能化建设工作。充分发挥国有企业在城市基础设施智能化建设中的引领作用，形成多元化投融资体系，鼓励发展股权投资基金。鼓励积极利用国家政策性金融对城市基础设施运行监测的支持政策筹集资金。引导商业金融机构创新服务产品，支持城市基础设施运行监测资金筹措。
（一）科学制定建设总体规划和协同联动机制
在党的二十大报告精神和国家“十四五”规划指导下，参考借鉴先行探索城市的经验做法，编制市政基础设施发展总体规划和协调联动机制。
从总体规划上，将市政基础设施智能化建设分为应用层、平台层、网络层和感知层四个层级。在应用层面，首先明确市政基础设施监测总体需求，合理划分重点监测区域；
其次，根据需求和重点区域，研究搭建智能感知与监测网络的技术路线和解决思路；
再次，在网络层解决数据传输、数据融合、数据安全等问题，提高监测网络功能的及时性、准确性与可靠性；
最后在感知层面，重点关注监测传感器的质量、数量与布设方式，优化传感器在整个城市的布设网络设计和底层感知方法，逐步实现城市市政基础设施监测全覆盖。
从联动机制上，建议当地政府设立领导小组，构建统一领导、统筹调度、部门联动、机制健全的城市市政基础设施安全运行监测工作体系，加强城市基础设施运行监测工作统筹和顶层设计，落实各项重点任务分工和各方责任，协调解决有关重大问题，逐步提升市政基础设施监测智能化水平。
（二）构建共性技术平台和标准规范体系
抓住城市高质量发展契机，依托国内优势科研院所和高端智库建立“城市基础设施运行创新发展研究中心”，采取多种形式引导产、学、研、用企业及机构开展城市基础设施安全监测关键技术、基础软件及重大装备的研究开发，提供专家智库支持、标准规范研究、关键技术引进、转化及产业化应用，构筑自主创新技术产业和标准规范体系。
物联网技术是搭建整个智能化监测网络的重要基础，直接影响到市政基础设施监测质量和效益。将研发新一代高精度、低时延的传感器作为发展重点，以基础技术支撑顶层设计，以顶层设计指导基础技术的应用方向，形成相互促进、相互依存的迭代升级氛围。以精准全面的风险研判和智能预警平台为依托，持续突破市政基础设施智能监测预警技术，为城市管理者对潜在风险进行排查和防控提供决策支撑。
针对城市市政基础设施各类高风险对象，组织多学科多专业人员梳理现行安全技术标准、管理规范，增加规范种类，更新技术内容，重点评估各类标准、规范的可行性，指导和规范市政基础设施智能感知实施。创新“工业互联网+”的模式，将技术标准、规范嵌入到平台中，建立完善市政基础设施智能化改造的标准规范体系。
（三）着力培育发展城市基础设施产业集群
搭建城市基础设施产业生态合作平台，结合城市更新、基础设施智能化改造，以市政基础设施智能化建设为牵引，不断丰富智能建造应用场景供给，引领和驱动风险评估、监测监控、预测预警、应急通信、指挥调度、救援装备、大数据、物联网等相关技术、产品和服务发展，构建城市基础设施建设运行管理的新模式、新业态。
充分发挥新一代信息技术和产业优势，促进5G、人工智能、物联网等新兴产业与城市基础设施应用场景的深度融合，提升城市基础设施监测设备的设计研发和集成能力，实现物联网监测、大数据分析、防损评估服务、标准规范输出、保险保障服务的全产业链打通，带动城市基础设施的生产、检测、检验、维修产业和服务的发展，为提高社会治理能力、抢占“产业物联网”制高点注入新动力。
瞄准城市基础设施风险防控和应急处置各个环节，研发救援处置特种装备与通用设备，构建检测报警装备、防爆设施、工业防灭火设施、泄压止逆装置、紧急处置装备等系列装备，带动智能建造和智能制造关联产业协同发展。
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