趙原

清華大學(xué)合肥公共安全研究院，在城市生命線工程安全運行監(jiān)測研究和應(yīng)用上取得了積極進(jìn)展，為城市公共安全保駕護(hù)航。

2017年3月30日，全國安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管工作會在安徽省合肥市召開，會議期間，與會代表們來到清華大學(xué)合肥公共安全研究院（以下簡稱“合肥院”）參觀考察，了解了該院利用信息化手段強(qiáng)化城市安全防控的科研情況。

合肥院執(zhí)行院長、清華大學(xué)公共安全研究院副院長袁宏永向大家介紹了合肥院在城市生命線工程安全運行監(jiān)測研究工作上取得的進(jìn)展。

合肥院是安徽省政府與清華大學(xué)戰(zhàn)略合作協(xié)議精神的具體落實，由清華大學(xué)與合肥市政府于2013年12月30日正式簽約設(shè)立。其總體定位是面向國家公共安全重大需求，瞄準(zhǔn)世界公共安全科技前沿，研究公共安全科學(xué)理論、方法學(xué)、防控和應(yīng)急管理綜合集成等關(guān)鍵技術(shù)，并關(guān)注產(chǎn)業(yè)和技術(shù)落地，成果轉(zhuǎn)化和企業(yè)孵化。主要建設(shè)公共安全綜合實驗平臺和公共服務(wù)平臺。

合肥院的發(fā)展方向主要有兩個：聚焦國家應(yīng)急體系，發(fā)展城市公共安全。

其中國家應(yīng)急體系核心關(guān)鍵技術(shù)與裝備包括：國家應(yīng)急平臺體系與公共安全大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，應(yīng)急救援與人員防護(hù)裝備，國家應(yīng)急裝備檢驗檢測測試中心的建設(shè)，目標(biāo)是建立中國安全救援裝備標(biāo)準(zhǔn)體系和檢測中心，發(fā)展安全裝備產(chǎn)業(yè)集群。

城市公共安全關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)包括：城市生命線工程安全運行檢測技術(shù)與系統(tǒng)——重點是橋梁、燃?xì)夤芫W(wǎng)、供水管網(wǎng)、供熱、電網(wǎng)、通信網(wǎng)絡(luò)、綜合管廊、電梯；城市水安全污染溯源與大數(shù)據(jù)技術(shù)和工程系統(tǒng)；智慧人防、消防大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。其目標(biāo)是建立新型城市精細(xì)化管理模式，構(gòu)建智慧安全城市產(chǎn)業(yè)新模態(tài)。

為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，合肥院建立了8個綜合實驗平臺，包括：多災(zāi)種耦合作用多尺度實驗平臺、城市生命線監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險評估實驗平臺、災(zāi)害環(huán)境人員安全防護(hù)實驗平臺、大型移動災(zāi)害數(shù)據(jù)采集實驗平臺、下一代應(yīng)急平臺體系技術(shù)原型平臺、公共安全裝備產(chǎn)品檢驗測試平臺、人員行為分析及疏散實驗平臺、智慧安全社區(qū)研究示范平臺。這些實驗平臺將研究公共安全事故、災(zāi)害或事件成災(zāi)機(jī)理和演化規(guī)律，形成公共安全領(lǐng)域大跨度、多學(xué)科交叉融合的研究基礎(chǔ)，構(gòu)建系統(tǒng)的公共安全科學(xué)基礎(chǔ)理論體系和技術(shù)創(chuàng)新體系。

實驗平臺對城市風(fēng)險監(jiān)測的作用

多災(zāi)種耦合作用多尺度實驗平臺，是合肥院的重要實驗平臺之一，主要滿足公共安全學(xué)科基礎(chǔ)實驗研究和應(yīng)急裝備檢驗檢測的需求，可模擬各種常規(guī)和極端條件下（如強(qiáng)風(fēng)、暴雨、暴雪、冰凍、濃霧、強(qiáng)日照等多種惡劣氣象災(zāi)害環(huán)境）的多災(zāi)種耦合作用實驗平臺系統(tǒng)?！袄缒撤N應(yīng)急消防車，在哪些災(zāi)害模式和哪種災(zāi)害程度下，就失去了功能和效用，我們通過這個實驗平臺就可以檢測出來。”袁宏永說。

災(zāi)害環(huán)境人員安全防護(hù)實驗平臺，主要用于解決亞洲人種災(zāi)害環(huán)境適應(yīng)性和損傷模型，發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)防護(hù)裝備。該平臺可以模擬災(zāi)害環(huán)境中人體的各項參數(shù)，并采集數(shù)據(jù)；研究高溫、低溫冰凍、火災(zāi)濃煙、?；肥鹿?、爆炸及其復(fù)合作用等災(zāi)害環(huán)境下，人體損傷防護(hù)裝備的研制和評價。

橋梁安全監(jiān)測與診斷實驗平臺，用于建立城市高架橋梁安全運行監(jiān)測預(yù)警技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展實時預(yù)警系統(tǒng)?？砷_展橋梁運行狀態(tài)監(jiān)測、橋梁監(jiān)測特征要素及風(fēng)險模型研究、橋梁監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)傳感系統(tǒng)研究，建立城市橋梁監(jiān)測物聯(lián)大數(shù)據(jù)模型。“橋梁垮塌會造成城市重大人員傷亡，所以我們利用這個平臺建立一個橋梁從損傷到垮塌的模型，使得我們能夠?qū)崟r監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)橋梁安全隱患。目前傳統(tǒng)的監(jiān)測方式是靠人員一年檢查兩次，但是這期間如果發(fā)生損傷則難以知曉，我們期望的是以后給每一座橋梁裝上幾個傳感器，就能保證只要有損傷立即報警，避免坍塌事故發(fā)生?！痹暧澜榻B說。

燃?xì)夤芫W(wǎng)及相鄰空間監(jiān)測與診斷實驗平臺，用于發(fā)展城市地下相鄰空間燃?xì)庑孤┧菰磁c爆炸風(fēng)險監(jiān)測技術(shù)與裝備，建立城市重大燃?xì)獗ūO(jiān)測預(yù)警技術(shù)和監(jiān)測機(jī)制?？砷_展燃?xì)庑孤┰诰€監(jiān)測（包括微小泄漏）、地下密閉空間積聚規(guī)律研究、燃?xì)庠诠芫W(wǎng)擴(kuò)散規(guī)律研究、大氣環(huán)境對濃度擴(kuò)散影響研究、腐蝕環(huán)境對燃?xì)獍踩O(jiān)測系統(tǒng)影響研究等。袁宏永說：“通過我們的研究發(fā)現(xiàn)，70%的燃?xì)夤芫W(wǎng)爆炸事件都是從微小泄漏起源的，并且泄漏到地下相鄰空間，如排污管道、排水管道等進(jìn)行積聚，最后釀成爆炸事故。微小泄漏很難及時發(fā)現(xiàn)，我們要研究通過非接觸式探測發(fā)現(xiàn)微小泄漏，以及發(fā)現(xiàn)泄漏規(guī)律，找到城市地下所有燃?xì)夥e聚區(qū)域，裝上傳感器，避免發(fā)生重大爆炸事件。”

供水管網(wǎng)監(jiān)測與診斷實驗平臺，用于發(fā)展供水管網(wǎng)安全運行監(jiān)測與漏水引發(fā)的路面塌陷監(jiān)測技術(shù)與裝備，建立供水安全及次生災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)與機(jī)制。袁宏永告訴我們：“城市地下供水管網(wǎng)泄漏經(jīng)常會沖刷出地下空洞，引起地面的大面積塌陷，如果空洞處有燃?xì)夤芫W(wǎng)，還會引起燃?xì)庑孤?，進(jìn)而引起爆炸。所以我們要研究城市里的地下管網(wǎng)有多少泄漏會引起地面塌陷，進(jìn)一步引起橋梁、建筑物坍塌，以及供電、供氣等次生衍生災(zāi)害，從而及時采取防范措施?！?/p>

關(guān)鍵技術(shù)突破與成果應(yīng)用

城市生命線是城市發(fā)展的基礎(chǔ)，保障城市生命線的安全運行是保證城市快速發(fā)展和人民群眾生活穩(wěn)定的前提。以合肥市為例，目前城市擁有重要橋梁224座，地下管線總長2.4萬余km。

為了保證城市生命線的安全運行，圍繞“大產(chǎn)業(yè)、大安全”推動實施安全科技發(fā)展戰(zhàn)略，根據(jù)合肥市市委書記、市長等市領(lǐng)導(dǎo)的指示，聯(lián)合合肥市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會等多個部門，成立了合肥市城市生命線工程安全運行監(jiān)測領(lǐng)導(dǎo)小組，開展合肥市城市生命線工程安全運行監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)和運維工作。項目整體依據(jù)統(tǒng)籌規(guī)劃、頂層設(shè)計、資源共享、集約建設(shè)的原則，打造合肥城市生命線公共基礎(chǔ)設(shè)施安全運行綜合支撐平臺，創(chuàng)新城市管理模式，做到3個“統(tǒng)一”：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一監(jiān)管、統(tǒng)一服務(wù)；4個“全面”：全面感知、全面接入、全面監(jiān)控、全面預(yù)警；5個“落地”：風(fēng)險可視化、監(jiān)管規(guī)范化、運行透明化、管理精細(xì)化、保障主動化。

目前建設(shè)內(nèi)容包括多個安全運行監(jiān)測系統(tǒng)，即橋梁安全運行健康診斷系統(tǒng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)相鄰地下空間安全監(jiān)測系統(tǒng)、供水管網(wǎng)安全監(jiān)測系統(tǒng)、排水管網(wǎng)安全運行監(jiān)測系統(tǒng)、熱力管網(wǎng)安全監(jiān)測系統(tǒng)、綜合管廊安全運行監(jiān)測系統(tǒng)等。未來依托合肥市城市生命線工程安全運行監(jiān)測中心，將進(jìn)一步開展水環(huán)境安全、電梯安全、重大危險源、預(yù)警信息和開挖管理等多類公共安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警。

目前城市生命線工程安全運行監(jiān)測，在合肥市5座最大的橋梁、西一環(huán)2.5 km的燃?xì)夤芫W(wǎng)和24.889 km的供水管網(wǎng)開展了一期試點應(yīng)用，取得了一系列技術(shù)突破。

首先，實現(xiàn)城市生命線綜合風(fēng)險識別與耦合分析。完成了首張融合自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境的合肥市城市安全綜合風(fēng)險圖。袁宏永介紹：“一個大型城市中往往存在大量風(fēng)險，不僅上述所說的地下風(fēng)險，還有地上人群密集場所等風(fēng)險，經(jīng)過風(fēng)險分析將這張全市風(fēng)險圖描繪出來之后，我們就知道城市當(dāng)中有哪些重大或較大風(fēng)險需要重點防控?！?/p>

第二，解決了前端數(shù)據(jù)采集的難題。通過大系統(tǒng)多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)融合集成技術(shù)，攻克了每天30億條多源、異構(gòu)大數(shù)據(jù)的上傳、融合處理難題。“監(jiān)測到風(fēng)險后，我們在中心將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，發(fā)送到市安監(jiān)局，以及橋梁、燃?xì)狻⒐┧瘓F(tuán)等單位，可以提醒相關(guān)人員及時進(jìn)行現(xiàn)場處置，將事故遏制在萌芽狀態(tài)。目前平均每兩天就會發(fā)出一條預(yù)警信息。”袁宏永說。

第三，構(gòu)建了綜合性橋梁安全分析技術(shù)與預(yù)警、地下空間可燃?xì)怏w泄漏溯源與預(yù)警分析等模型。“例如橋梁方面，不僅能夠監(jiān)測每一個指標(biāo)，還可以通過多個指標(biāo)監(jiān)測對橋梁總體的‘健康狀況進(jìn)行綜合評估。燃?xì)夥矫?，通過一個小孔發(fā)生泄漏后，可能影響到哪些管線、多大范圍，如果發(fā)生爆炸可能需要疏散多大區(qū)域面積內(nèi)的人群等，從點、線、面到整體的溯源、預(yù)防和應(yīng)急方案，我們均能夠進(jìn)行科學(xué)計算和預(yù)測?！痹暧勒f。

目前，城市生命線工程安全監(jiān)測系統(tǒng)累計申請了12個專利，取得了4個軟件著作權(quán)，建成了2條產(chǎn)品生產(chǎn)線，培育了4支專業(yè)化技術(shù)團(tuán)隊。

從系統(tǒng)驗收至2017年3月底，3個月的時間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了多起城市生命線工程風(fēng)險隱患，有效避免了事故的發(fā)生，保障了生命線工程的安全運行。

第四，探索城市生命線工程安全管理創(chuàng)新機(jī)制。成立了合肥市城市生命線工程安全運行監(jiān)測中心，為市屬事業(yè)單位。主要職能是向政府和相關(guān)部門提供監(jiān)測預(yù)警、安全運行分析、輔助決策支持等。解決安全監(jiān)測信息權(quán)屬復(fù)雜、條塊分割、多頭管理等難題，構(gòu)建系統(tǒng)性、現(xiàn)代化的城市安全保障體系。與相關(guān)部門已建立互聯(lián)互通對接機(jī)制，與合肥市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會等有關(guān)部門形成了良性協(xié)同模式。

“我們解決了信息孤島、條塊分割的問題，以往城市各行業(yè)主管部門都是各司其職，信息互不相通，而我們作為一個第三方機(jī)構(gòu)，將這些信息進(jìn)行了互聯(lián)互通，做到了城市安全的大數(shù)據(jù)共享?！痹暧勒f。

第五，集成創(chuàng)新電梯安全運行監(jiān)測技術(shù)與模式。對電梯進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)管，解決維修不及時、帶病運行等問題，實現(xiàn)全面有效監(jiān)管、綜合應(yīng)急救援、實時監(jiān)測與預(yù)警。

第六，物聯(lián)網(wǎng)人防、消防設(shè)施管理技術(shù)獲得重大進(jìn)展。智慧人防綜合信息系統(tǒng)已經(jīng)由國家人防辦發(fā)文向全國推廣。消防大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用系統(tǒng)已成功應(yīng)用于廣西省南寧市。

第七，應(yīng)急技術(shù)與裝備已出口南美多國，在2個國家中心、7個區(qū)域中心、16個省中心進(jìn)行了應(yīng)用?，F(xiàn)場應(yīng)急裝備包括：移動應(yīng)急平臺、低空旋翼復(fù)合飛行器、社區(qū)警務(wù)站、手持終端等。

編輯 趙 原