智慧让城市更安全 ——智慧城市建设的长三角实践
2022-09-28来源:中国安全生产 作者:安徽省应急管理宣传教育中心 丁斌
党的十八大以来,习近平总书记立足治国理政全局,科学把握世界局势和我国面临的风险形势,强调要始终保持清醒的风险意识,把风险治理提高到了前所未有的战略位置。
习近平总书记高度重视风险社会的规律特点,站在实现中华民族伟大复兴的战略高度,深刻洞察国内国际形势,对风险治理的根本性、战略性、方向性、原则性问题作出科学阐述,提出一系列新思想、新论断、新举措。习近平总书记指出:“风险挑战如果应对不好,或者发生系统性风险、犯颠覆性错误,就会延误甚至中断全面建成小康社会的进程。如果发生重大风险又扛不住,国家安全就可能面临重大威胁,全面建成小康社会进程就可能被迫中断。”习近平总书记关于风险治理的重要论述,深化了中国共产党对于风险治理的规律性认识,为我国应对包括新冠肺炎疫情在内的各种风险挑战提供了科学指南。
2019年11月29日,中共中央政治局就我国应急管理体系和能力建设进行第十九次集体学习,习近平总书记指出:“应急管理是国家治理体系和治理能力的重要组成部分,承担防范化解重大安全风险、及时应对处置各类灾害事故的重要职责,担负保护人民群众生命财产安全和维护社会稳定的重要使命。要发挥我国应急管理体系的特色和优势,借鉴国外应急管理有益做法,积极推进我国应急管理体系和能力现代化。要健全风险防范化解机制,坚持从源头上防范化解重大安全风险,真正把问题解决在萌芽之时、成灾之前。要加强风险评估和监测预警,加强对危化品、矿山、道路交通、消防等重点行业领域的安全风险排查,提升多灾种和灾害链综合监测、风险早期识别和预报预警能力。要加强应急预案管理,健全应急预案体系,落实各环节责任和措施。要实施精准治理,预警发布要精准,抢险救援要精准,恢复重建要精准,监管执法要精准。”
智慧城市建设的背景
随着我国城市化进程明显加快,城市人口、功能和规模不断扩大,发展方式、产业结构和区域布局发生了深刻变化,新材料、新能源、新工艺广泛应用,新产业、新业态、新领域大量涌现,城市运行系统日益复杂,安全风险不断增大。一些城市安全基础薄弱,安全管理水平与现代化城市发展要求不适应、不协调的问题日益突出。“高风险的城市、不设防的农村”成为影响当代中国现代化建设的突出矛盾和现实问题。
从现实的风险挑战看,近年来一些城市甚至特大型城市相继发生重特大生产安全事故、严重的自然灾害,给人民群众生命财产安全造成重大损失,暴露出城市安全管理、特别是防灾减灾救灾方面存在不少漏洞和短板。
2012年7月21-22日8时左右,北京市及其周边地区遭遇61年来最强暴雨及洪涝灾害,79人死亡,直接经济损失116.4亿元。2015年12月20日,位于深圳市光明新区的红坳余泥渣土受纳场发生特别重大滑坡事故,造成73人死亡、4人失踪,直接经济损失人民币8.8亿余元。2021年 7月17日至23日,河南省遭遇历史罕见特大暴雨,发生严重洪涝灾害,导致郑州市死亡380 人、直接经济损失409 亿元。
从政策保障层面看,2018年1月7日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于推进城市安全发展的意见》(以下简称《意见》),要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实。
《意见》确定了城市安全发展的总体目标:到2020年,城市安全发展取得明显进展,建成一批与全面建成小康社会目标相适应的安全发展示范城市;在深入推进示范创建的基础上,到2035年,城市安全发展体系更加完善,安全文明程度显著提升,建成与基本实现社会主义现代化相适应的安全发展城市。《意见》的第十六条明确提出,强化安全科技创新和应用。加大城市安全运行设施资金投入,积极推广先进生产工艺和安全技术,提高安全自动监测和防控能力。深入推进城市生命线工程建设,积极研发和推广应用先进的风险防控、灾害防治、预测预警、监测监控、个体防护、应急处置、工程抗震等安全技术和产品。
从实践做法上看,2019年12月12-13日,首届中国国际城市安全发展研讨会在浙江省杭州市举行。研讨会以“安全城市,美好生活”为主题,内容涵盖城市安全管理、韧性城市建设、安全科技和安全文化等多个方面。中国工程院院士范维澄、国际劳动监察协会秘书长何祥兴等国内外近40位嘉宾,重点围绕现代城市安全保障与应急管理、先进科技构筑安全城市、国家安全发展示范城市创建等议题发表了演讲,交流国内外城市安全管理领域新理念、新技术、新经验。有关专家还分享了大数据、云计算、人工智能、物联网及5G等先进科技在保障城市安全方面的创新应用。
2021年9月24日,国务院安委会办公室在安徽合肥召开城市安全风险监测预警工作现场推进会,深入学习贯彻习近平总书记重要指示精神,总结交流推广城市安全工作经验做法,部署推进城市安全风险监测预警工作。会议强调,城市安全风险监测预警是城市安全治理体系和能力现代化的重要标志。要坚持规划引领,分两阶段在城市生命线工程、公共安全、生产安全、自然灾害防治4个板块建设城市安全风险综合监测预警平台。要坚持探索创新,因地制宜开展监测预警工作建设试点,以点带面提高城市安全风险防范能力。与会人员现场观摩了合肥市城市生命线工程安全运行监测系统,合肥、南京、成都、佛山、上海黄浦5个市(区)政府主要负责人在会上作了经验交流。
智慧城市建设的功能及主要目标
智慧城市建设的核心问题是如何做到对城市的风险、隐患做到早发现、早预警、早处置。新冠肺炎疫情的突然降临,加速暴露了我国在城市应急管理体系建设上的一些短板,加之城市高速扩张,城镇化率快速增长,各类事故隐患和安全风险交织叠加,通过构建完善的智慧应急体系,掌握各类风险动态,充分利用互联网、大数据、云计算等创新技术来提高城市抗风险能力,势在必行。
新型智慧城市建设,对公共安全与应急管理体系建设提出了更高的要求。运用云计算、大数据、互联网、人工智能等信息化技术,将大大提高城市重大风险感知的灵敏度、风险研判的准确度和应急反应的及时度,逐步实现风险监测预警、应急指挥保障、智能决策支持等应急管理能力的快速提高,成为新型智慧城市高质量发展的“智慧防线”和有力保障。
加强应急管理体系和能力建设,既是一项紧迫任务,又是一项长期任务。构建智慧城市应急体系可以从以下5个方面入手。
灾害耦合环境实验平台
可视化管理(眼睛):不管是事前预警系统、事中应急处置系统,还是事后完善恢复系统,“城市之眼”——视频监控都是城市应急管理系统中的核心环节,起到“眼观六路”的作用,基于此,城市应急管理工作的关键环节——可视化管理应运而生。
大数据平台(大脑):应急管理大数据平台将网络空间和传统应急数据融合,能够实现海量数据的汇聚处理、各类安全隐患的监测预警、实时掌握安全态势、突发事件指挥调度、指挥救援等等,在应急管理方面发挥着重要作用。
移动应急系统(嘴巴和耳朵):一套完整的移动应急系统包括应急值守、综合信息、应急协调、信息接报的功能,通过这些功能实现应急处置全过程、全地点、多方参与。
灾情救援平台(四肢):通过建立灾情救援实战平台,可利用大数据、智能辅助决策等技术,根据灾情类型、规模及时自动生成人员装备调配方案及灾情处置方案,实现备战救助人员、储备物资及各类资源的及时派发和调配,加快应急反应及时度,提高应急救援实战能力。
应急救援装备(工具和手段):围绕应急救援与管理,研发各类应急救援装备,推动应急救援管理建设,如智能安保机器人、应急通信保障车、多旋翼无人机等。以应急通信一体化、防灾救灾一体化、应急指挥一体化为主要内容,构建应急管理“业务一张网、数据一张图、管理一盘棋”的发展蓝图。
通过近年来的实践探索,以合肥、南京、上海市黄浦区为代表的长三角区域城市在以下几方面摸索出一系列贴近实际需要的科研平台。
灾害耦合环境实验平台。多灾耦合实验平台以气候风洞为主体结构,内部集成多种灾害环境模拟装置,具备大范围的温湿度调节能力,可模拟实现台风、暴雨、暴雪、高温高湿、冰冻和强日照等多种极端灾害环境及其耦合作用的综合环境。清华大学合肥公共安全实验室已建成国内公共安全应急领域首个实现多灾种及其耦合作用的大型实验装置,也是亚洲规模最大、灾害模拟种类最多的灾害实验装置。
城市生命线安全实验平台。市政建设中,各种管网线缆往往交叉或平行布置而在空间上形成耦合,当一种管网破损泄漏时,极易影响周边其他管网,造成严重的次生灾害。城市生命线工程安全技术研究实验平台突破单一管线模拟和缩比实验的局限性,建立首个等比例全尺寸综合埋地管线安全耦合实验平台。
轨道交通安全科技中心。轨道交通安全科技平台针对轨道交通技术创新、运营安全保障等面临的行业共性和前沿问题,展开全周期风险防控与安全一体化工程技术、体系框架和标准规范研究以及示范应用,为构建信息化、网络化、智能化轨道交通安全保障系统提供科技支撑。
城市生命线桥梁安全解决方案:据不完全统计,目前我国公路路网中,约40%在役桥梁服役超过20年,技术等级为三四类的带病桥梁达30%,超过10万座桥梁为危桥,事故频发。通过智能传感技术,实时获取桥梁结构静态、结构动态、环境、车辆荷载等信息,可以实现对桥梁结构的实时监测与预测预警,以及全生命周期的监测和管理。
城市燃气公共安全问题解决方案:实时动态监测、风险分析,高风险区域提前部署巡检力量;报警统计,精准巡检。提前预警燃气爆炸风险,变被动应对为主动防控、科学应急、精准处理。
人员行为分析及疏散实验平台。人员行为分析与疏散实验室紧跟科学研究前沿,注重跨学科交叉,结合世界一流的VR场景搭建技术、人员轨迹采集技术、动作捕捉技术、心理/生理信息采集技术,拓宽传统疏散实验采集数据的范围,致力建成符合我国特征的分类明晰的人员行为特征和人员疏散行为特征数据库,探索新型疏散实验组织方式,打造国际领先的综合性疏散行为及实验研究平台。
智慧城市建设取得的进展
以国内首个大型城市规模级应用——合肥市城市生命线项目为例。燃气、桥梁、供水、排水、热力、电力、综合管廊、输油管线等,是维系城市正常运行、满足群众生产生活需要的重要基础设施,被形象地称为“城市生命线”。然而,管网深埋在地下,桥梁矗立于空中,应当如何及时感知其异常,将风险消灭于萌芽,确保城市生命线无虞呢?
在网络空间搭建起一套城市生命线的数字孪生系统,每一座桥梁、每一条管道、每一处地下管网相邻空间都一一对应,城市的“血液运转”尽在掌握。在合肥市,这个科幻场景正逐步成为现实。
合肥市委、市政府坚持科技赋能,近年来统筹推进地下管网地理信息系统、“1+2+3+N”城市生命线安全工程体系等建设。通过整体监测、动态体检、早期预警、高效应对,推动城市安全治理日益精细化。2021年7月,安徽省委办公厅、省政府办公厅印发文件,将合肥市的探索定义为以场景应用为依托、以智慧防控为导向、以创新驱动为内核、以市场运作为抓手的城市生命线安全工程“合肥模式”,要求在全省推广,打造城市生命线安全工程“1+16”运行体系,形成全省城市生命线安全工程监测网。
合肥市五里墩立交桥是安徽省第一座高标准公路立交桥,实现了4层互通式立交,解决了17个流向的交通,建成以来的27年间,车水马龙,也是合肥市区最重要的交通枢纽。2013年12月31日,一名市政设施养护人员在巡查中发现,立交桥最上层桥面与桥墩间发生位移,一旦出现意外,后果不堪设想。合肥市立刻管制交通,封闭施工,加固除险。
城市快速发展,看不见、想不到的风险越来越多,万一哪个被漏掉呢?这样的担忧让合肥市开始探寻城市安全治本之策。2015年,合肥市政府成立了城市生命线安全运行监测工作领导小组,统筹推进城市生命线安全工程建设,针对桥梁、燃气、供水、排水、热力等系统,以物联网、云计算、大数据等手段,探索监测预防燃气爆炸、桥梁垮塌、城市内涝、管网泄漏等突发事件。
合肥市城市生命线安全工程已完成一期、二期建设,建成桥梁、燃气、供水、排水、热力、地下管廊六大专项,布设100多种、8.5万套前端监测设备,实时监测51座桥梁、822公里燃气管网、760公里供水管网、254公里排水管网、201公里热力管网、14公里中水管网、58公里综合管廊,打造监测感知“一张网”,以“一张图”形式立体呈现城市生命线运行状态。
依托前端监测设备,系统对重点桥梁、地下主干管网及相邻空间、下穿桥、易涝点等进行实时监测,一旦发现异常情况便会预警。如今,在监测中心,这是每天都在上演的场景,以往看不见的风险,成为智能大屏上看得见的预警信息。环巢湖大道兆河大桥是合肥市庐江县与巢湖市的交通要道,也是桥梁专项监测的重点桥梁之一。2021年4-5月,监测中心监测到,短短一个多月,通过大桥的超载车辆达4700余辆,且多从大桥西侧上桥、东侧下桥,对桥梁形成严重偏载,对桥梁安全造成较大威胁。监测中心遂以简报形式上报合肥市城乡建设局。后经相关部门加强管控,2021年8月以来的超载车辆明显减少。
通过布设的24739个前端监测设备,燃气专项重点监测中低压燃气管网微小泄漏造成地下管网相邻空间燃气浓度超标的情况。根据燃气集团制定的管网分级巡线标准,每天都有巡线员巡线监测,不过人工监测无法做到“全天候且实时”,燃气专项的实时感知与人工的巡线监测互为补充,形成更加全方位、立体化的监测网络。
供水专项实时对供水管网进行“体检”,防范因高压供水管网泄漏形成的水流冲击地下,造成地面塌陷等事故,借助管道漏失定位智能检测球,可在25公里范围内将泄漏定位精度锁定在2米内,改变了传统人工听漏模式。2020年初,在抗击新冠肺炎疫情期间,合肥市供水集团使用智能检测球对80公里长的高危水泥供水管道进行监测,发现漏水27处。
窨井、箱涵、暗河等属于封闭的有限空间,一旦滋生沼气等有毒可燃气体,不仅可能造成检修人员、掉落行人等中毒,而且达到一定浓度后还有爆炸危险。合肥市排水管理办公室排水专项已布设69套有毒可燃气体检测设备,监测位于居民密集区的合流制污水管网,还在重点地区布设井盖智能监测设备,投用以来已预警沼气超标、井盖位移等273次。
一旦报警声响起,就意味着城市安全可能受到威胁。城市生命线安全工程投用以来,平均每天处理数据500亿条,已成功预警燃气管道泄漏216起、供水管网泄漏64起、水厂泵站运行异常45起、重型车辆超载4705起,推动城市安全运行管理“从看不见向看得见、从事后调查处理向事前事中预警、从被动应对向主动防控”转变。
预警之后的响应处置环节是避免事故发生的最后一道防线,不同的风险需要与之相应的响应处置流程,否则不仅无法消除风险,甚至会加重后果。合肥市出台《合肥市城市生命线工程安全运行监测预警联动工作机制》,建立以监测中心为预测预警、分析研判中枢,以桥梁、燃气、供排水、热力等权属单位为风险处置单位的联动组织架构,形成市政府领导、多部门联合、统一监测服务的机制。
据统计,2017年以来,多部门联合开展风险处置308次,排除风险492项。目前,合肥市已启动城市生命线安全工程三期建设,拟新增6万余个高风险监测点,推进主城区和新建城区监测预警全覆盖,延伸至区(县)重点区域,向电梯、消防、轨道交通等领域拓展。
智慧城市建设的启示
城市治理是国家治理体系和治理能力现代化的重要内容。随着城镇化、工业化快速发展,城市运行系统日益复杂,新情况、新问题大量涌现,高风险、脆弱性越来越凸显。只有科学把握城市运行规律,才能有效防止城市安全发展失调、失衡、失序。
在合肥市,平均每天500亿条数据,是城市生命线安全工程深度挖掘城市安全运行规律的基石。生命线安全工程实时监测城市生命线安全运行状态,根据监测报警和日常积累数据,分析辨识城市生命线运行的交叉耦合风险,描绘城市生命线安全运行画像,做到“监测、发现、分析、预警、处置、反馈、总结、提升”的风险防控闭环管理,让源头治理更加精准有效。
合肥市以往的城市建设工程,由于不了解地下管线情况,经常发生误挖管线、“马路拉链”等情况。如今,城市地下管网地理信息系统为城市建设提供管线信息,不仅节约探测费,还能避免重复开挖和安全风险。骆岗中央公园、南淝河污染源治理、十五里河治理等项目建设中,施工方根据大数据科学设计施工方案,精准避开了各类管线。
目前,安徽省正紧锣密鼓推进城市生命线安全工程建设,重点完成数据库建设、技术规范体系制定、省级监管平台建设、监测网建设、培育发展安全产业集群5项任务。届时,可以加强对风险集中、隐患多发、事故易发领域和区域的分析研判,有针对性地强化监管,不断提高城市生命线治理科学化、精细化、智能化水平。2021年9月,安徽省安委会办公室主任,安徽省应急管理厅党委书记、厅长张海阁在接受中央媒体采访时表示:“城市生命线安全工程为解决安全治理难题提供了新手段。在统筹推进中,我们要运用系统思维探索城市安全发展路径,用‘绣花功夫’织牢城市安全防护网。”
加快推进智慧城市建设与应急产业发展,是完善国家治理体系、实现城市治理能力现代化的重要举措。智慧应急产业的发展能够有效地保障和改善民生服务、创新社会管理、维护公共安全、提高突发事件应对能力。
城市风险治理是极为艰巨复杂的重大任务。加强系统治理、依法治理、综合治理、源头治理,把我国制度优势更好转化为治理效能。合肥市及南京市、杭州市、上海市黄浦区等长三角区域部分城市的实践表明,在推进智慧城市与智慧社区建设过程中,要从城市与社区公共安全与应急管理角度出发,充分利用互联网、大数据、云计算等创新技术,通过对城市与社区的整体感知,增强物与物、人与物之间的联系,全面、精确、实时地掌握各类风险动态,提前预防、控制可能发生的危险事故和突发事件,在危机事件发生后,能够做到信息共享与协调联动,实现人与技术的充分融合,使城市与社区的应急管理更智慧、更高效、更安全。