数字技术集成创新推动综合管廊风险监测预警体系构建
作者：宫大庆 刘世峰
出版时间：2023-03-28
综合管廊是集电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线于一体，设有检修、吊装和监测等设施，实施统一规划、统一设计、统一建设、统一管理的地下隧道空间类重要基础设施，其运营管理对“城市生命线系统”安全运行至关重要。党的二十大报告从全局和战略层面提到了“重大基础设施的风险监测预警体系建设”的要求。北京交通大学信息管理理论与技术国际研究中心（ICIR）研究认为，综合管廊风险监测预警体系应采用“以数据为中心、以知识库为支撑、以技术集成为依托，面向应用服务”的实现路径，借助先进的物联网、人工智能、大数据等技术，目标是研发涵盖风险识别、风险度量和风险应对多维度全生命周期一体化的综合管廊综合监控、巡检维护、隐患排查、运维管理、应急处置等方面的关键技术，解决综合管廊集中监管、常态监控、智慧预警和协同应急中的关键问题，形成基于大数据、物联网、传感技术的多层级协同监管统一技术架构标准，致力于打造智慧化管廊，为综合管廊智慧协同监管及应急预警的关键技术环节提供整体协同的解决方案，提升运行效率。
综合管廊风险监测尚“不智慧”
“不智慧”因素众多，综合管廊日常管控难度大。其在空间上往往区域跨度大，服务的面积较广，内外部环境复杂多样；同时综合管廊内部系统多、入廊管线种类多、进入人员多，因此其危险源也较为复杂；综合管廊集多种管线于一体，一条管线的问题很可能影响其他管线的安全，会产生“蝴蝶效应”，给综合管廊的运行、城市安全带来巨大隐患；廊内管线施工主体单位多样，形成多主体单位并行施工、交叉作业、协同管理的局面，对施工过程的风险管控提出了严格要求；综合管廊空间密闭环境恶劣，廊体及管线监测设备种类多，入廊巡检、维护维修任务重，存在安全隐患探测难度大、设备财物管控难度大等问题。亟待突破日常运维过程中的设备管理、环境监测及管控技术难题。
环境复杂，应急管理需求迫切。综合管廊内附属设施各系统基本上是独立运行的，但综合管廊内管线类型复杂、环境复杂，其安全形势也较为复杂，往往需要各系统之间实现应急联动，以应对各类复杂耦合突发事件。管线入廊后，其风险处置方法与直埋不同，随着后期高速公路等地下空间建设类型的增多，新的风险和隐患不断增加，应急响应涉及的部门越来越多（如供水爆管、燃气泄漏、电缆火灾等），应急响应和调度问题突出，应急联动复杂，加上综合管廊自身的实践积累少，应急管理难度不断增加。亟须研究多元复合式的综合管廊突发事件应急抢险智能辅助支持技术和应急管理体系。
主体多样，监管要求更高。随着综合管廊大规模建成并投入使用，综合管廊的运营主体逐渐增多、相关设备也逐渐增多，其管理模式差异较大；综合管廊涉及多家管线单位，各综合管廊运营公司、各管线单位管理的体制机制多样，导致数据不统一、信息不互通、综合协调难度大；综合管廊对数据存证、数据确权的要求更高；综合管廊对不同项目、不同单位和不同层级之间的跨级通信和调度要求更高。亟待探索多元复合式的综合管廊集中化监管体系平台。
数字技术何以“破局”？
一方面，搭建融合通信系统，扩展综合管廊运维管理平台应用。融合通信平台是基于公有云或私有云平台的全IP构架系统，与5G、有线网以及各类专网技术完美融合后，可轻松完成大范围不同人员的统一通信指挥，实现全员协同通信、实时视频指挥、资源GIS管控和图形化任务交互；系统具有良好的兼容性、实用性、安全性和可靠性，在异地异网情况下实现全部功能的统一部署和管理。系统可以实现综合管廊平战结合，为应急指挥提供了最广泛的通信能力、最丰富的基础决策信息、最有力的执行手段。
另一方面，构建大数据中心，实现各类信息的集中存储、融合处理、分析挖掘、发布共享等服务。平台集“智能监控、数据采集、预警报警”等多种功能于一体，与各附属设施系统进行联动，同时融合了“标准、制度、流程、预案”等相关内容，并与手机APP移动终端、融合通信等系统进行有机整合，实现了综合管廊日常运维管理的精细化，实现了“智慧感知、智慧管理、智慧决策”的运维目标。平台通过集成整合“环境探测和控制”“安防监控”“应急防灾”“通信传输”“移动终端”“人员定位”等系统，构建全方位的管廊传感网，打破不同系统间的信息壁垒，实现信息互通，完成综合管廊基础设备设施的信息采集、信息交互和设备控制。
多方位打造风险监测预警体系
首先，构建综合管廊多层级协同监管的顶层设计。针对综合管廊运行管理多元主体、多重要素的特点，以目标协同为前提、组织协同为保障并以主体互动、要素整合为发展策略，确定常态运维和非常态（应急预警）下各层级的管理主体、管理对象、功能定位、管理职责、工作流程等内容，建立各层级管理主体之间的业务衔接和协调机制，形成协同监管工作规范。从制度协同、技术协同、流程协同和资源协同四个方面促进综合管廊协同监管模式的建设及应用。综合管廊多层级协同监管旨在通过完善信息共享机制、创新监管手段，推动形成“多方合作、各司其职”的治理格局，从而确保综合管廊安全运行，提高运行管理水平。
其后，解决综合管廊运维过程中的数据管理问题。设计高效的数据存取、调度、渲染机制以及并行化的管廊建模技术和处理算法，实现大规模虚拟综合管廊的实时化模拟和仿真；研究综合管廊运维信息在监管部门、运维单位和管线单位之间的多级传递机制，实现不同单位的信息精准汇集和分发机制；研发稳定高效的综合管廊智能传感设备和基于物联网的融合通信技术，满足廊内人员的通信、巡检、定位等业务需要以及各类管线设备数据和环境参数的实时采集与传输需求。
同时，建立满足综合管廊运维管理需求的风险体系。对综合管廊各监测点的数据进行分析，判定是否存在潜在风险，进行风险状态监测、检查风险传递情况；通过对综合管廊实体进行模拟化，将其内部结构通过图像的方式展现，得到危险事件发生传播的主要规律；建立综合管廊风险评估模型，研究综合管廊风险分布规律和特点，实现风险分布透明化展示和精准管控。
此外，搭建综合管廊一体化的运维监管平台。利用集中化数据管理平台、模型库与推演技术，实现综合管廊应急状态下的可视化调度与处置、模拟演练、指挥部署、态势展现和推演等；以链式耦合效应为主线构建综合管廊典型事故情景及推演模型，实现链式耦合致灾演化过程的自动推演与可视化呈现。通过融合多源异构的系统信息构建一体化运维监管，实现综合管廊状态监测、故障报警、辅助策略生成及自动化处置，实现综合管廊全生命周期智慧化运维管理。
（本文系“交大评论”特约稿）
