智慧城市运行管理监测

一、智慧城市背景概述及运营关键技术

1.1 背景概述

城市生命线是指城市的燃气、‌桥梁、‌供水、‌排水、‌供热、‌综合管廊等与城市功能和民众生活密不可分的城市基础设施，‌这些设施就像人体的“神经”和“血管”，‌是城市安全运行的保障。‌城市生命线工程主要包括供水、‌排水系统的工程；‌电力、‌燃气及石油管线等能源供给系统的工程；‌电话和广播电视等情报通信系统的工程；‌大型医疗系统的工程以及公路、‌铁路等交通系统的工程等。‌这些工程对社会生活、‌生产有重大影响，‌被称为生命线工程。‌

城市生命线系统的安全保障是一项系统工程，‌需要依靠立法、‌行政、‌教育、‌工程技术和管理等多种手段进行综合管理。‌提高管理水平，‌完善城市生命线系统安全保障体制，‌包括部门分工、‌基础设施建设、‌资源整合、‌配置与调度等，‌需要在现有体制的基础上建立更高层次的领导和协调机制，‌实现制度创新，‌完善统筹应急体制，‌做到事前加强设施建设和防范工作，‌事中根据灾情动员和整合社会力量，‌做好抗灾救灾工作，‌事后迅速组织灾后抢修和恢复重建工作。‌

此外，‌加大生命线设施的地下化的比例，‌结合共同沟的建设，‌使大部分管线地下化、‌廊道化，‌也是城市生命线系统安全保障的重要措施。‌通过多源感知、‌平台使能，‌守护城市生命线安全，‌利用物联网、‌大数据、‌人工智能等技术，‌对城市生命线运行状况进行监测，‌开展风险评估，‌分析耦合风险，‌强化日常监管，‌实现对城市生命线安全工程的透彻感知、‌风险识别、‌研判预警、‌辅助决策及协同联动，‌使城市生命线安全管理完成从看不见向看得见、‌从事后调查处置向事前预警提示、‌从被动应对向主动防控的根本性转变。

智慧城市运行管理内容图

1.2 运营关键技术

智慧城市的运营和管理离不开一系列关键技术的支撑和应用。这些技术包括：

1、传感器技术： 传感器是智慧城市的数据采集和传输的重要工具，通过传感器安装地下、屋顶和其他有利位置，采集数据并转发到数据中心，再由数据中心进行存储、计算和分析。

2、云计算技术：过大量数据的处理和分析，需要建立庞大的计算机集群，这就需要云计算技术的支撑，可以实现远程处理和分析，大大降低成本，提高效率。

3、大数据与AI技术： 大数据分析技术可以对采集到的数据进行处理和分析，找到存在的问题和核心问题，提出科学合理化的建议。人工智能技术则可以通过大量数据和算法实现自主的决策和运营。

二、智慧城市应用场景

2.1 城市积水

城市积水是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力，‌导致城市内产生积水灾害的现象。‌这种现象不仅影响城市的正常运转，‌还可能对人们的生命财产安全造成威胁。‌城市积水的形成原因多样，‌主要包括以下几个方面：‌

1、降雨超过排水能力：‌当降雨强度超过城市的排水设计标准时，‌雨水无法及时排出，‌导致积水。‌例如，‌如果降雨量超过城市设计排水能力，‌或者区域内水面率减小，‌雨水缺少调蓄面积，‌也会出现积水现象。‌

2、排水设施不完善：‌城市扩张速度快，‌排水系统建设跟不上地区发展速度，‌部分排水系统未达规划标准或尚未完全建成，‌导致排水能力不足。‌

3、排水设施运行维护故障：‌排水设施的运行维护故障，‌如管道损坏或自然沉降等，‌也会导致排水不畅，‌引发积水。‌

城市积水的危害包括影响城市交通、‌造成经济损失，‌严重时还可能威胁到人们的生命安全。‌例如，‌积水可能导致涉水车辆熄火，‌形成交通堵塞，‌甚至使城市街道、‌民房等受到严重影响，‌造成直接经济损失巨大。‌

为了减轻城市积水问题，‌需要采取一系列措施，‌包括加强排水系统建设、‌提高排水设施的标准和效率、‌定期维护和修复损坏的排水设施等。‌此外，‌合理规划城市建设，‌增加绿地和水面面积，‌提高城市的渗水性，‌也是减轻城市积水问题的重要手段。

2.1.1 系统简介

城市积水监测预警系统是在水利信息化和平安城市的基础上研发的一套利国利民的实时在线监测系统。系统自动实时监测城市下水管道、涵洞、易水浸点等监测位置的水位、图像、实时视频、降雨量等信息，当这些监测点出现险情时能够及时进行预警，通过系统管理平台、微信公众平台、APP、手机短信、现场LED显示屏、广播喇叭向城市管理者、广大市民通报险情，预防因内涝而发生生命财产损失。

利用传感器技术、信号传输技术、网络通信技术和计算机软件技术从宏观、微观相结合的全方位角度，全面监测城市的桥洞、地下车库、低洼地区的水位信息，实时监测降水情况、现场图像、视频等关键信息。运用大数据、云计算技术分析历史数据和现有数据，有效防范和遏制重特大事故发生，提升城市安全管理保障水平。

2.1.2系统架构

整套系统主要有以下几部分组成：

中心站点设计：

由数据采集服务器、视频服务器、内涝在线监测预警系统平台、手机APP、微信公众平台等组成；

现地监测站点设计：

采用高精度专用传感器（雨量计、水位计）采集数据，将采集的数据通过遥测终端RTU分析处理并上传到信息中心，通过现场LED显示屏对预警信息进行发布。有市电条件的地方可采用高清红外网络摄像机通过4G无线网络将视频传输到信息中心视频服务器。

通信网络设计：

通过移动通信网络，接入DTU或工业级4G无线路由器进行无线数据传输。

供电与防雷设计：

中心站点采用220V交流电供电；监测站采用单晶硅太阳能板供电，在有市电的情况下可接入220V交流电互备。防雷从系统接地、电源防雷及通信防雷三方面进行设计。

2.1.3主要设备

2.2城市窨井盖监测

2.2.1概述

城市窨井盖是城市基础设施的重要组成部分，‌承担着覆盖和维护地下管线的功能，‌同时也在设计和文化方面展现出多样性和创新性。‌

城市窨井盖的主要功能是屏蔽和维护地下管线的孔洞，‌确保其安全运行。‌它们在设计和材质上有着多样化的选择，‌包括金属井盖、‌高强度纤维水泥混凝土井盖、‌树脂井盖等，‌通常采用圆形设计以适应不同的使用环境，‌如绿化带、‌人行道、‌机动车道等。‌此外，‌随着技术的发展，‌出现了智能井盖，‌用于日常安全管理，‌如监测井盖的异动、‌雨水井的水位等，‌以提高城市管理的效率和安全性。‌

管理和维护方面，‌城市窨井盖的责任涉及多个单位，‌包括城市管理与综合执法局、‌交通运输局、‌水务和市政系统等。‌各单位通过数字城管系统、‌政府服务热线等渠道接受市民的反馈和建议，‌及时处理井盖问题，‌确保“脚下安全”。‌此外，‌一些创新技术如可调式井盖、‌智慧井盖等的应用，‌提高了城市管理的效率和安全性。‌

综上所述，‌城市窨井盖不仅是城市基础设施的一部分，‌也是城市文化和艺术的一部分，‌它们的设计和应用反映了城市的特色和管理水平。

2.2.2需求分析

由于对抗压强度要求较高，目前大部分道路检查井窨井盖由金属制作，同时为了施工维护方便，窨井盖的外形和结构设计使之很容易被开启，这些特点往往会引起违法犯罪人员的觊觎。针对检查井的违法行为一般表现为窨井盖偷盗和破坏城市地下线路。窨井盖因被盗等原因丢失、损坏，将成为公共安全的巨大隐患，对行人、车辆的安全构成严重威胁。各地因窨并吞人导致人员伤亡的事件频频见诸报端。

若要解决窨井盖实时监测面临的问题，必须采用成熟的物联网技术，基于物联网技术的道路检查井实施监控系统可实现对窨井盖的在线实时监测，对异常事件进行及时报警，报警信息实时上报至管理平台，便于管理部门实时监控窨并盖状况，并对异常事件进行迅速处置。通过建设基于物联网技术的道路检查井实时监控系统，可大大提升窨井盖安全管理水平，提高管理效率,有助于实现智能化的城市管理，对于构建和谐、平安的智慧城市起有效的支撑作用。

2.2.3系统简介

窨井盖安全在线监测系统主要用于输电线路电缆沟沿线井盖安全的在线实时监测，为电缆线路井盖安全的智能化监测提供解决方案，亦可用于水务电信、交通等公共设施井盖的在线监测。具有报警成功率高、误报漏报率低、能耗低、容量大、距离远、范围大等特点。

2.2.4技术方案

系统主要由三部分组成：监测现场子系统（包括井盖监测终端、区域控制基站和辅助管理终端）、复合通讯传输子系统（可选GPRS传输或GPRS/LoWoT双模无线传输）与监控管理中心(包括系统监控平台和大数据分析平台)。井盖监测终端内置多参量报警监测装置，可对窨井盖的开启、倾斜角度、震动等进行实时监测并将报警信息传输至区域控制基站,区域控制基站对报警信息进行初步分析后通过通信网络上传至监控管理中心，监控管理中心可对每个井盖监测终端进行远程控制，监控管理中心发出的控制命令通过通信网络传输至区域控制基站，区域控制基站对命令进行判断后直接控制井盖监测终端。

根据井盖监测终端的监测方式与安装方式不同，我们提供两种可选方案。方案-中井盖监测终端集成行程开关,当窨井盖被非法开启时触发报警;方案二中井盖监测终端集成倾角传感器与加速度传感器，可对窨井盖的倾斜角度、震动等情况进行实时监测，当窨井盖被非法开启或翻转等事件发生时触发报警。两种方案的系统架构图分别如图1、图2所示。

图1 方案一系统架构图

图2 方案二系统架构图

2.2.5系统特点

终端：

窨井盖倾斜、被盗等异常情况实时报警与定位(报警延时<2s)；

窨井盖监测终端值守工作时间22年。

身份识别功能，可实现系统的智能布防与撤防，便于施工维护。

传输：

GPRS/LoWoT双模无线接入能力，施工布设简单，传输距离220km，无线模块值守工作时间2 5年( 20Ah)。

后台：

可扩展配置的系统监控平台，具有GIS信息监测显示功能，支持短信报警、手机页面访问，与水务、消防、信息化等部门信息共享，实现多部门门联动处理；大数据分析平台可实现：云架构大数据存储、处理，历史监测数据查询、统计；数据智能分析、趋势预警；应急预案辅助决策与制定；突发警情分级上报与分发等功能。

2.2.6主要设备

2.3城市路灯监测

2.3.1概述

城市路灯工程是城市基础设施的重要组成部分，‌旨在提高人民生活水平和对外开放的基本条件。‌

城市路灯工程，‌也称为城市亮化工程，‌基于政府责任和义务，‌为居民提供有偿或无偿的公共产品和服务，‌包括各种照明、‌亮化、‌设备等。‌这些设施一般属于国家的基础建设，‌是城市建设中的公共设施，‌对于城市的生存和发展至关重要。‌路灯工程不仅关乎照明基础设施建设，‌还是提高人民生活水平和促进对外开放的基本条件。‌

道路灯作为城市路灯的一种，‌专门设计用于夜间为车辆和行人提供必要的能见度。‌它们需要具备合理的配光、‌长寿命的光源、‌高光效、‌良好的显色性，‌以及能在超低温环境下正常工作的特点。‌道路灯的分类包括白炽灯、‌高压汞灯、‌高压钠灯、‌低压钠灯、‌无极灯、‌金卤灯、‌荧光灯等，‌其中高压钠灯是目前道路灯光源的主流产品。‌随着节能减排的提倡，‌无极灯作为一种新型光源，‌因其能提供更好的路面均匀度而受到青睐。‌

城市路灯的发展历史悠久，‌从早期的煤油灯到电灯，‌再到现代的LED路灯，‌技术不断进步，‌功能日益完善。‌LED路灯以其高效、‌安全、‌节能、‌环保、‌长寿命的优点，‌在城市照明中占据重要地位，‌对城市照明节能具有重要意义。‌

综上所述，‌城市路灯不仅是城市基础设施的一部分，‌也是城市文明和进步的标志，‌对于提升城市形象、‌保障交通安全、‌美化城市环境等方面发挥着不可或缺的作用。

2.3.2建设背景

目前，智慧城市建设正在全国如火如荼的进行，智慧城市通过物联网、大数据、云计算等技术，完善城市公共服务，改善城市生活环境，使城市变得更智慧。

智慧路灯是智慧城市概念下的产物。

随着“智慧城市”建设的日益推进，利用路灯逐步智慧升级打造的物联网信息化网络平台将发挥更大的作用，从而拓展城市智慧化的管理服务。作为智慧城市的基础设施，智慧照明是智慧城市的重要组成部分，而且智慧城市还处于初步阶段，系统构建太复杂，城市照明是最佳的一个落脚点。

智慧路灯可以融入信息交互系统和城市网络化管理的监控体系之中，而且作为重要的信息采集载体，路灯网络可以延伸到公共安全监控网、WIFI热点接入网、电子屏信息发布信息、道路拥堵监测网、停车综合管理网、环境监测网络、充电桩网络等，实现N+网络合一的智慧城市综合载体和智慧城市综合型管理平台。

2.3.3需求概述

智慧城市的建设中，智慧路灯不仅仅是灯，也是智能感知和网络服务的节点，它像城市的神经网络一样，是整个智慧城市的触角。

建设城市信息化网络平台。通过智慧路灯的光纤网络布局，实现整个规划区域的网络路路通光纤，成为道路附近的网络接入点，为以后的整个城市的网络搭建建立基础。同时，智慧路灯上的WiFi 热点实现整个区域无线覆盖的基础，实现“无线城市”、“网上城市”的建设；

建设以节能照明为理念的亮化工程。整个规划区域全部采用LED 路灯建设，实现路灯的智能调光、统一管理、节能照明，为整个规划区照明建设节省开支；

建设智慧城市信息发布系统。通过集成在智慧路灯上的LED 显示屏，相关部门能够实现相关政策在线宣传及即时消息推送、紧急情况警告等，商户能够实现广告营销，市民能够随时随地了解学校最新资讯，享受智慧城市带来的各类服务；

建设城市生活信息查询系统。通过集成在智慧灯杆上的触摸屏，市民有查询生活信息需求时，均可实现周边道路交通、商业、餐饮等信息的全面了解，多功能智慧灯杆将成为用户生活服务和沟通的桥梁。

建设智慧城市应急求助系统。针对突发情况时求助对讲，通过求助面板快速呼叫监控中心，请求帮助，安保人员在监控中心的管理主机上能实时看到求助者正脸图像和网点摄像机图像，并和群众可视对讲，实现对讲和实时监控的同步联动，确保对突发情况的处理无遗漏。

建设数码设备应急充电系统。出门在外，难免手机等数码设备没电，造成出行不便，工作无法继续等尴尬场面。有了它就可以为你解决燃眉之急。

建设智慧城市安防监控系统。通过360°无死角摄像头实现人流量、车流量的检测；带方向的路径跟踪与入侵检测；违章停车；摄像头保护等智能安防；

建设智慧城市信息采集平台。通过摄像头采集城市道路运行情况，集中控制器采集所有智能路灯的运行状况，无线WiFi探针对人流、人流量统计；停留时间统计；到访频率统计；热点区域统计；行走轨迹的查询，了解民生关注需求，通过智慧路灯网络平台，统一传送至监控中心，作为政府对城市道路管理、市政管理的数据来源，是智慧城市建设的基础。

建设智慧城市音乐广播管理系统。通过广播音响紧急呼叫，能够及时传达信息，比如：广播背景音乐，发布信息，播寻人，及消防广播等功能。运行没有局限性，在没有IP网络的地方，也可以通过局域网对它进行设置。

2.3.4设计原则

1) 技术先进：采用先进的处理、控制、通信配套设备及技术手段。

2) 高可靠性：软硬件均采用技术成熟。

3) 可扩展性强：无线化、模块化结构便于扩容和扩展。

4) 节省投资：系统设备具有高性能价格比。

5) 节省建设时间：采用一体化集中控制器，系统安装方便、调试时间短。

6) 项目实施简单：采用无线ZIGBEE，免布线快速安装及调试。

7) 节能、节约：智能控制实现节电节能及节约维修管理资源。

8) 标准化：所采用的产品均符合国内外通讯、电气标准

2.3.5主要设备

2.4城市公厕监测

2.4.1建设目标

随着我国城镇化建设步伐的不断加快，城市公共设施的智能化，已是智慧城市建设的重要标志。公共厕所是城市公共服务设施不可或缺的组成部分，是展示城市文明形象和公共服务水平的窗口。厕所虽小，却是社会文明和公共服务体系中的一大短板，也是事关百姓民生不容忽视的关键小事。全面铺开“厕所革命”，就是要不断提升城乡形象，推动社会文明进步，让人民群众有更多的获得感和幸福感。

2.4.2建设原则

智慧厕所是智慧城市的产物，结合了物联网、大数据、云计算、网络传输、传感器等技术，使传统厕所具备即时感知、准确判断和精确执行的能力，解决了传统厕所服务过程中有关异味控制、节水节能、人性化服务等方面的问题，实现了对城市厕所的精细化管理，提升城市形象，能够为市民和游客提供优质、高端、舒适的服务。

1、疏散人流，提供安全性

公厕门口架设电子显示屏，显示天气、温湿度及厕所厕位实际使用情况，市民和游客通过这种直观的方式就可以了解、判断哪个厕位可用，可有效的疏导人流，提高卫生间的使用效率，防止人群过于集中发生意外。

2、智能环保，提高用户体验

智慧厕所作为先机技术的代表，不仅能够给进入厕所的市民和游客提供便利，还可以使得厕所的服务更先进、更智能化、更人性化。市民和游客可通过客户评价系统，对厕所的整体环境进行评价。结合气体传感器，实时监控厕所内有害气体空气含量，智能喷洒空气净化剂，为市民和游客提供更优质的如厕环境。清洁人员也可以通过显示屏知道卫生间是否有人，方便卫生打扫，避免与市民和游客产生不必要的尴尬和矛盾。

3、实用与宣教相结合

为市民和游客提供良好如厕环境的同时，还为宣教工作提供一个展示播放平台，可以播放城市宣传及政府教育公益片等。同时还可以投放第三方广告商的广告，带来一定经济效益。

4、数据汇总监控，便于管理

为公共设施管理者提供监控管理平台，显示管辖区域内智慧厕所的服务人员调度信息和清洁打扫记录，便于管理公厕服务人员，合理安排公厕清洁工作。同时实时监控分析管辖区域内智慧厕所的人流量、空气质量（氨气和硫化氢含量）等数据，并提供预警功能。

2.4.3整体规划

针对目前公共厕所所面临的实际情况，根据当下最热门的运营概念“互联网+”，结合最前沿的互联网、物联网、人工智能、生物智能、光伏发电等先进的技术，着眼于公共智慧厕所未来以实现智能化识别、定位、监控和管理的发展趋势，推出智慧厕所整体解决方案。智慧厕所以更方便体贴的体验服务大众，提高智慧厕所管理单位的经营效益，更加方便于智慧厕所服务单位的日常管理。我们要做的努力就是提高城市公共服务水平，提升城市的品牌形象。

2.4.4主要设备

2.5城市交通监测

2.5.1概述

城市交通系统是一个复杂的网络，‌包括城市道路交通、‌城市轨道交通、‌城市水上交通等多种形式，‌以适应城市内部及城市与外部的交通需求。‌

城市交通系统是城市社会、‌经济和物质结构的基本组成部分，‌它直接关系到城市的经济发展和居民生活。‌城市交通系统可以分为广义和狭义两种。‌广义的城市交通系统包括城市道路交通系统、‌城市轨道交通系统、‌城市水运系统、‌城市航空运输系统等；‌狭义的城市交通系统则主要指城市道路系统。‌城市道路交通系统主要由路网系统、‌交通流和交通监测、‌控制系统构成，‌其中路网系统是交通流运行的载体，‌而交通监测和控制系统指导车流有序通过路网中的冲突点。‌

城市公共交通是城市基础设施的重要组成部分，‌包括公共汽车（‌电车）‌、‌有轨电车、‌城市轨道交通等，‌按照核定的线路、‌站点、‌时间、‌票价运营，‌为公众提供基本出行服务。‌城市轨道交通运营管理涉及多个方面，‌包括但不限于列车运行、‌站点管理、‌票务系统等。‌

城市交通的发展水平主要通过几个方面来评价，‌包括公共交通和货物专业运输事业的发展水平、‌交通秩序和交通安全状况、‌与交通结构相适应的道路建设状况、‌交通通畅程度以及交通公害情况等。‌此外，‌城市交通系统还可以按运输性质分为客运交通和货运交通两大类型，‌以及按地理位置分为地上交通、‌地下交通等。‌

随着城市化进程的加速，‌城市交通面临着诸多挑战，‌如道路容量不足、‌交通拥堵、‌环境污染等。‌因此，‌优化城市交通系统，‌提高交通运输效率，‌减少交通拥堵和环境污染，‌成为城市规划和管理的重点任务之一。

2.5.2建设目的

随着城市化进程的加速和人口数量的增加，城市交通问题也逐渐愈发突出。交通拥堵现象不断恶化，严重影响了城市居民的通行效率，给城市的经济、社会和环境带来了诸多负面影响。为了有效解决这些问题，我们需要建立起一个基于传感器网络的城市交通监测系统。

基于传感器网络的城市交通监测系统主要用来实现对城市交通情况的实时监测和管理，旨在全面了解城市道路交通流量、交通设施情况、交通拥堵情况等交通信息，并将这些信息通过网络传输回府，供交通管理部门、居民和企业使用，从而达到优化城市交通流量、提高城市交通效率的目的。

传感器节点是系统的核心部分。它们主要安装在城市的主要交通路段、交叉口等车辆经过的关键位置，采集有关车辆数量、车辆速度、拥堵情况等交通信息，在采集到信息后通过无线网络传输到监测控制中心。

监测控制中心是系统中重要的信息处理中心，主要负责对采集到的交通信息进行分析和处理，包括交通流量的计算、拥堵情况的判断、交通路段的压力与道路流量等级的评估等等。监测控制中心通过分析这些信息，可以为交通管理部门和居民提供实时有效的数据支持。

数据处理和管理平台是系统中的另一个重要组成部分，用于存储和管理监测控制中心分析处理后的各种交通信息。这里，关键是要建立一个高效的数据管理平台，为应急情况提供更加全面和准确的交通信息。

2.5.3系统优点

1. 实时性好

基于传感器网络的城市交通监测系统可以随时随地地对城市交通信息进行数据采集，监测和管理。 数据采集和管理过程是即时实时的，系统支持快速数据推送功能，更好地做到了监测和应对交通拥堵。

2. 精度更高

和传统的交通监测手段相比，基于传感器网络的城市交通监测系统可以通过更加精细的车流量、车速等信息来判断交通拥堵情况，从而提高数据的准确性和判断的精度。在交通诱导、疏导和应急管理等方面具有更高的可控性。

3. 成本更低

相较于其他传统的监测手段，基于传感器网络的城市交通监测系统不仅数据采集与处理成本更低，而且还避免了传统监测方法对城市环境的破坏和固定设备损坏后的更易损坏维修费用。系统整体节省成本的同时展现了更高的效率和数据准确度。

2.5.4主要设备

2.6城市地下综合管廊监测

2.6.1概述

城市地下管廊是城市基础设施的重要组成部分，‌主要负责收纳和保护城市的各种市政管线，‌如电力、‌通信、‌给水、‌排水等，‌以提高城市的运行效率和韧性。‌

城市地下管廊，‌也称为共同沟或综合管廊，‌是一种集约化的城市基础设施。‌它通过将各类管线集中在一个构筑物中，‌有效地减少了因管线维护而频繁挖掘道路的情况，‌从而减少了交通拥堵和对市民生活的干扰。‌此外，‌地下管廊还能增强城市的安全性、‌可靠性和美观性，‌是现代城市规划和管理的重要手段之一。‌

地下管廊的建设和发展经历了漫长的历史过程，‌最早可以追溯到19世纪。‌随着城市化进程的加快和科技的发展，‌地下管廊的建设在全球范围内得到了广泛的关注和应用。‌特别是在日本、‌德国、‌美国等发达国家，‌地下管廊的建设已经相当成熟，‌形成了较为完善的法律法规和标准规范体系。‌这些国家的经验表明，‌地下管廊不仅是城市运行的“生命线”，‌还在防灾减灾、‌提高城市安全性方面发挥着重要作用。‌

2.6.2建设必要性

国务院高度重视推进城市地下综合管廊建设，2013年以来先后印发了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》、《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，部署开展城市地下综合管廊建设试点工作。政府规划部门作为地下管线工程规划的综合协调机构，大力推动共同沟的建立及实施，共同沟的建设将成为城市建设规划的一部分。

城市地下管道综合走廊又称“共同沟”，就是在城市的地下建造一个隧道空间，将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。

城市地下管廊作为城市的主要命脉之一，覆盖范围广，维护频率低，设备种类多，地下环境恶劣，空气不流通等特点，很难靠传统方式进行排查，通过各类型传感器的长期监测，确保工作人员的身体安全的同时，能够降低设备损坏率，实现集中化管理，更高效。

城市地下管廊监测通过安置各类型传感器来对环境内的各种气体指标进行测定，监测数据主动上传至云平台进行监测，一旦超出指定气体范围，立刻发出警报，让工作人员立马能知晓超标含量已经超标气体种类，根据数据进行相关措施，避免造成人员及财产损失。

2.6.3地下管廊存在问题

(1) 积水严重

(2) 管廊密集，维护艰难

(3) 全封闭，空气不流通

(4) 有毒气体，含氧量低

2.6.4设计原理

2.6.4.1环境状态监测

通过温湿度传感器，严格监控地下管道内的温湿度，避免因为温湿度指数超标给设备造成加快老化，维护频率加速以及更换大型设备所带来的经济损失。

2.6.4.2气体环境监测

由于地下管廊属于半密封式，很难进行通风换气，污水发酵产生各类有毒气体，当工作人员下廊检查时，如未注意含氧量或有毒气体含量，极易造成缺氧昏阙等事故，甚至于脑死亡。

2.6.4.3设备监测

地下综合管廊内的各项设备，如供暖管道、燃气管道、通信管道等，通过设备监测系统进行正常运作监测，减少了维修频率和检修频率，同时当设备损坏时，可第一时间收到通知，进行维护。

2.6.5主要设备

2.7城市智慧电气监测

2.7.1概述

城市智慧电气是智慧城市建设的重要组成部分，‌通过智能电网系统和智能配电网络的运用，‌实现能源的高效利用和管理的智能化，‌从而提高城市的能源利用效率和居住环境的舒适度。‌

城市智慧电气的核心在于智能电网系统和智能配电网络的应用，‌这些系统通过实时监测、‌数据采集和智能分析等手段，‌实现对电力系统的全面管理和优化。‌智能电网系统具有可视化管理、‌主动调节能源供需平衡、‌高效节能和安全可靠等特点，‌能够满足日益增长的电能需求。‌智能配电网络则通过自动化运行和远程监控，‌降低了运行成本，‌提高了响应速度，‌实现了环保节能的目标，‌同时提升了用户体验，‌满足了用户对电力服务的个性化需求。‌

在未来，‌随着科技的不断进步和智慧城市建设的深入推进，‌智能配电网络将呈现出几个发展趋势：‌5G技术的应用将提供更快速、‌更稳定的通信网络；‌大数据和人工智能的深度融合将进一步提升电力系统的智能化水平；‌可再生能源的大规模接入将带来更大的挑战和机遇；‌电力系统的互联互通将构建起智慧城市综合管理平台；‌安全可靠性的提升将保障城市电力供应的稳定性。‌

此外，‌智慧城市中的电气自动化研究还涉及到医疗建筑中的排线系统构建、‌办公系统自动化等方面，‌通过使用电气自动化技术，‌能够提高工作效率，‌减轻人力负担，‌为智慧城市的建设提供科技支持。

2.7.2建设目标

随着智能建筑的发展，电力监控系统逐渐得到了广泛应用。这是因为电力监控系统可以帮助建筑物管理人员实现对电力供应和消耗的精细化监测和管理，提高能源利用效率并且对于提高建筑物的安全性和可靠性也具有非常重要的意义。

通过实时监测商铺、作坊等场所的用电情况，快速识别漏电、过载和短路等电气问题，并自动通知人员进行处理，以预防电气火灾。系统安装在配电箱内，具备电能计量、谐波分析、温度监控等功能，通过RS485或GPRS无线通讯，确保用电安全，减少潜在经济损失。

2.7.2.1节能管理

随着能源危机的加剧，节能逐渐成为人们关注的焦点。电力监控系统可以帮助建筑物管理人员实时监控建筑物内各个用电设备的能耗情况，了解各种设备的耗电情况，更好地管理建筑物内的电力消耗。通过精准的数据采集和分析，可以快速找到能源浪费的症结，并及时制定相应的方案进行改进和优化，从而达到节能减排的目的。

2.7.2.2设备安全

电力监控系统可以通过实时监测建筑物内各个用电设备的状态，以及对相关设备的监控和控制来确保建筑物的设备安全。电力监测系统可以通过实时监测建筑物内的用电设备的电压、电流、功率等参数，对设备运行状态进行监测，并对设备的异常情况进行报警提示，及时进行排除故障，保障设备的安全运行。

11.2.3预警管理

电力监控系统可以帮助建筑物管理人员实现对用电设备异常情况的及时预警和管理。电力监控系统可通过预设的算法和规则进行数据分析，当设备出现异常情况时，会通过名种途径进行报警，以便管理人员及时掌握设备的运行状态和异常情况，避免设备损坏和生产事故的发生。

2.7.2.4负载管理

电力监控系统可以实现对用电设备的负载管理。通过精准测试和实时监控，电力监控系统可以精确掌握建筑物内各种用电设备的负载情况，实现对负载的精细化控制，降低用电负荷，实现用电平衡，从而避免负载过大引发的安全隐患和能源浪费。

2.7.3主要设备

2.8城市有毒有害气体监测

2.8.1建设背景

随着工业化的发展，有毒有害气体已经成为我们在生产和生活中不得面对的危险来源。包括石化企业、化工行业、环保应急事故、恐怖袭击、危险品储运、垃圾填埋乃至城市污水处理、各类地下管线等等各个方面，我们可能在不知不觉中就会受到危险气体的威胁。

由于各行业门类繁多、工艺复杂、产品多样，生产中排放的污染物种类多、数量大、毒性高，产品在加工、贮存、使用和废弃物处理等各个环节都有可能产生大量有毒有害气体。各行业排放的有毒有害气体不仅影响生态环境,还极易引发火灾、爆炸等事故，严重危及人类生命及财产安全。

2.8.2建设功能

检测功能：

气体检测报警器能实时监测气体浓度，当空气中被检测气体浓度超过检测仪的设定值时，立即发出声光报警。

监控功能：

在工厂放置气体检测仪表、液位仪表、温湿度仪表等各种传感器，通过控制主机将各种信号采集、存储、自控、上传，实现对工厂的环境监控。

数据存储功能：

在监控中心装有数据服务器，采用磁盘阵列方式提高数据的安全存储、可扩充能力，方便监控人员随时查看监测数据。

监测架构图

2.8.3主要设备

2.9城市可燃气监测

2.9.1概述

城市燃气是现代化城市不可或缺的基础设施，‌主要包括天然气和液化石油气，‌它们具有环保、‌安全、‌高效、‌经济的优点。‌

城市燃气作为城市能源结构和基础设施的重要组成部分，‌为城市工业、‌商业和居民生活提供优质气体燃料。‌天然气和液化石油气是城市燃气的主要来源，‌它们各自具有不同的特性和应用优势。‌

天然气主要由甲烷组成，‌是一种无色、‌无味、‌无毒且无腐蚀性的气体。‌它的主要成分是甲烷，‌还可能含有少量的乙烷、‌丙烷、‌丁烷等烃类气体以及氮、‌二氧化碳、‌硫化氢和微量氢、‌氦、‌氩等非烃类气体。‌天然气密度小于空气，‌泄漏后容易扩散，‌使用天然气可以大幅提高热能利用效率，‌同时具有环保、‌安全、‌高效和经济等优点。‌

液化石油气（‌LPG）‌主要是石油开采和炼制过程中的副产品，‌其主要成分包括丙烷和丁烷。‌液化石油气常温下呈气态，‌当高压或低温时，‌可变成液态。‌液化石油气的热值较高，‌但其密度大于空气，‌泄漏后在局部空间内不能迅速扩散，‌易造成人员窒息或接触火源引发爆炸，‌因此使用时需特别注意通风和安全措施。‌

城市燃气的推广和使用对于提高城市居民的生活质量、‌改善城市环境、‌提高能源利用率具有重要意义。‌例如，‌深圳市通过开展城中村管道气改造工作和推进“瓶改管”工作，‌全面提高管道气普及率，‌降低安全用气隐患，‌从而提升民生福祉。‌

2.9.2建设目标

燃气安全关系到家庭千万户，其重要性不可小视。现如今一直在强调强化科技赋能并结合城市生命线安全工程，在燃气管道关键位置、相邻空间安装可燃气体监测仪，对燃气泄漏进行实时监测，可以进一步显著提高燃气安全水平。

从客观视角分析，燃气泄漏事故频发主要源于多重因素，如管道破损、维护滞后等。然而不可忽视的是多数城市燃气管道深埋地下，人工巡检难以实时监测微小泄漏，长此以往易形成严重隐患。此外人工巡检面临成本高昂、效率低下等问题，难以实现燃气管道的全覆盖。这些因素共同增加了近年来燃气安全工作的挑战与难度。

按照重点选取高压、次高压管线和人口密集区中低压主干管线，燃气场站、燃气阀门井内，燃气管线相邻的雨污水、电力、通信等管线及地下阀室、有燃气管线穿越的密闭和半密闭空间和燃气泄漏后易通过土壤和管线扩散聚集的空间、燃气爆炸后易产生严重后果的空间等原则，燃气管井进行燃气泄露实时监测;对监测区内工商业用户、餐饮等密闭空间对象进行可燃气体气体浓度实时监测：实现监测区内瓶装液化气全生命周期管理和全过程监管，及时发现各类液化气违法经营行为和存在的安全隐患。

依托对燃气安全风险感知数据的整合汇聚，以物联网、大数据为基础，加强安全生产监管， 构建燃气安全感知、评估、监测、 预警与处置体系， 直观、全面、实时地了解燃气安全运行状况，提高监测预警的时效性和工作质量，为预防与控制燃气安全事故的发生提供重要的信息和技术支持。

通过构建基础数据管理、风险评估、隐患管理、燃气动态监测与报警、燃气泄漏研判分析、燃气辅助支持、行业监管等功能，实现燃气安全风险隐患双重预防，实时发现和及时预警微小燃气泄漏，智能预测研判燃气泄漏可能导致的影响等， 减少或避免重特大燃气泄漏爆炸事故的发生，保障燃气行业的整体安全。

2.9.3主要设备

2.10城市供热管网系统监测

2.10.1建设目标

由于城市供热地理位置分散，运行管理仍处于手工操作阶段，造成参数测量的精准度、运行工况进行系统的分析判断、供热量与需热量不匹配、数据孤立等问题，影响了集中供热优越性的充分发挥。因此，需要提升采集、控制功能的稳定性、安全性。需要对分散在不同地理位置换热站中温度、压力、流量等参数集中实时监视，控制换热站中各设备的运行。

热力管网监测系统的建设并非取代了人工巡检，两者的结合而是相互补充，共同确保供热系统的稳定运行。在"人防+技防"的双重保障下，供热服务的质量和效率将得到显著提升。

监测系统能够实时捕获并解析管网数据，一旦遭遇设备故障、管网泄漏或堵塞等特殊情况，人工巡检团队便能迅速介入，进行精准处理。这种人工与智能的完美结合，构建了一个闭环的监测与管理体系，为供热系统的持续、稳定运行提供了坚实保障。

在"人防+技防"的模式下，供热系统的稳定性得到了极大的提升。人工巡检和技术监测的互补性，使得供热系统能够在任何情况下都能保持高效、安全的运行状态。这种模式也降低了运营成本，提高了供热服务的效率和质量。

热力管网监测系统的全面构建与应用，是城市供热系统迈向智能化、高效化、安全化的重要一步。系统通过物联网、云计算等先进技术，实现了热力管道网络的全覆盖感知，实时监测并传输关键数据，确保供热系统运行状态的实时化与精准掌握。这一城市生命线的创新工程不仅为城市居民提供了更加舒适、可靠的供暖服务，还为构建智慧城市、提升城市管理效能提供了有力的技术支撑。

2.10.2主要设备

三、数据安全监控管理平台

百年云大数据安全监控管理平台可以将遥测终端机采集到的传感器数据发送到服务器上，其功能包括：GIS地理信息数据、站点分组、站点的实时数据、历史数据、历史图形、站点图片抓拍、站点视频、数据导出、EXCLE报表。

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