守护“城市生命线” | 地空智能带您走进数字孪生地下管网

导语：

2022年5月10日，国务院办公厅印发《城市燃气管道等老化更新改造实施方案（2022—2025年）》，明确提出要“积极运用新设备、新技术、新工艺，系统开展城市燃气管道等老化更新改造”，同时强调要“同步推进数字化、网络化、智能化建设”，计划于2022年启动实施一批老化更新改造项目，在2025年底前基本完成城市燃气管道等老化更新改造任务。

当前，我国上世纪建设的老旧管网年久失修，集中进入更新改造期。一方面，城市地下管网具有隐蔽性、复杂性，为市政建设管理带来诸多挑战。另一方面，基于数字孪生技术，推动城市地下管网全生命周期可视、可测、可管，是智慧管网建设的重要方向。为规避城市地下管网爆发系统性安全风险，守护好“城市生命线”，基于数字孪生技术的城市地下管网智慧化建设势在必行。

城市地下管网面临的主要问题

近年来，我国城市人口密度逐年上升，城市用水用气需求日益增长。国家统计局数据显示，截止2020年末，我国供水管道长度、城市排水管道长度、天然气管道长度增速分别为9.43%、7.93%和10.75%。由于多种历史原因，我国城市地下管网的管理水平相对滞后于城市发展需求，因管网引起的安全事故频发，给城市和市民安全带来较大隐患。

1、管网底数不完整

城市地下管网种类庞杂，包含供水、排水、燃气、供热、供电、通信、消防、广播电视、工业管线及其附属设施，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。早期城市基础设施建设缺乏对地下管网信息的系统化管理，地下管网数据未严格备案保存，管网材质、腐蚀程度、使用年限、运行状况等数据残缺不全。此外，由于缺乏综合规划与统筹管理，地下管网由各条线部门分散建设，管网资料分散在各建设单位，不能共享，极难形成城市级的地下管网信息全貌。鉴于地下管网家底不清、分布不明，城市更新改造中造成的旧有地下管线破损事故屡见不鲜。据统计，2021年全国地下管线事故中，管线破坏事故数量占比达78.64%。

2、运行状态难感知

当前，我国不少城市地下管网建于上世纪末，很多管网铺设了30余年，大量存在超期服务现象。受当时技术条件所限，城市地下管网信息化建设滞后，缺少必要的技防、物防手段。特别是一些老旧街区，部分管道年久失修，日常检测维护不到位，缺少管网运行状态监控，难以排查出潜在安全隐患，随着管线腐蚀老化，管网爆裂、路面沉陷等事故时有发生，给百姓生活带来诸多不便。同时，各类专业经营单位由于精准调度控制不足，也面临着管网质量管理和精细化运营的巨大挑战。

3、事故处置不及时

我国城市地下管道规模巨大，仅排水管道总长度就超过70万公里，年久失修问题普遍存在，管道渗漏、腐蚀、开裂、沉降等问题得不到及时处理，致使漏失大量水资源、降低污水处理效率、影响城市排涝防洪等。2020年，全国城市和县城公共供水总量为693.19亿立方米，综合漏损率为13.26%。

基于数字孪生的城市地下管网智慧化建设

随着物联网、云计算、工业互联网、AI等新一代信息技术不断发展，以及国家大数据战略的实施和发展数字经济进程的稳步推进，城市管网的发展与管理模式正在由“数字化”进入“智慧化”时代，数字孪生技术为管网运营管理提供了新的技术路径，成为一种实现数字世界与物理世界交互融合的有效手段，为管网的全生命周期管理提供了技术保障。

地空智能视角：基于数字孪生技术的城市地下管网智慧化建设，充分利用现有数字基础设施的基础上，帮助用户建立从基础数据、技术应用到业务决策的完整赋能，满足数据与技术的全面融合、管网态势实时感知可视、异常情况智能预警预判、应急处置自动分派、运行数据科学研判优化等业务闭环精细化管理的需要，实现“智能感知-智能预测-智能处置-智能考评-智能优化”。

典型应用场景直击

场景一：常态运营，管网全域态势监测

管网地域分布面积广、集群规模大、管网类型数量众多，涉及供水、排水、燃气、热力、供电、通信等多领域跨地域综合性业务，跨地域大规模管网常态化监测，是智慧管网平台的主要应用场景之一。基于数字孪生技术，能够以三维地理信息系统为底座，实现大规模管网整体分布到局部管廊的三维展示；并能够集成管网运行多源数据，对各类管网的地上地下分布态势、坐标、走向、管网实时运行情况、管廊管线健康状态、部件工况等信息进行实时监测分析，管网“点、线、面”运营管理全域、全程可视，辅助用户高效掌握大规模管网运行态势，由被动化管理向主动化、智能化管理转变，有效提升管网安全管理水平。

场景二：事前预警，异常事件智能感知

通过融合人工智能、物联感知等底层技术平台和分析模型算法，基于管网实时、历史运行数据，能够建立风险安全评估模型和分级预警机制，对管网运行负荷、溢流、温度突变、堵塞以及恶劣天气等方面数据指标进行智能化地分析预判，并对异常态势进行分级预警告警，精准定位异常点位，辅助用户及时发现安全隐患，有效提升异常事件的处置效能，同时也为用户开展应急演练模拟提供支撑。推动管网监管从“被动服务”“事后处置”“全靠人力”转变为“主动发现”“事前预警”“智能管理”。

场景三：事件处置，精准高效协同指挥

在全域数据融合和数据智能研判的基础上，基于数字孪生的智慧管网平台，通过集成智能巡检、视频监控、通讯系统、视频会议、图像传输等应用功能，对原有事件接报、事件指派、应急处置等工作流程进行优化。

基于数字孪生场景，能够直观展示管网运行环境、应急资源、现场视频等要素态势，自动定位管网故障/异常点位，并实时展现上报事件的来源、类型、所属区域、负责人、事件当前所处状态等信息；同时智能化指派责任主体进行处置，并可对事件处置的工单流转情况进行实时查看，查询处理人员、业务承载量、工单进度、预计完成时间等详细信息；自动生成事件报告供复盘分析，减少了“事件接报”到“事件处置”的中间环节，实现多源事件智能感知、工单指令精准下发、处置进度实时跟踪、事件办结智能评估的全流程可视、可追溯，有效提升事件处置效能。

场景四：管网规划，科学分析智能优化

管网的规划建设，是一项庞大复杂的系统工程，基于数字孪生的智慧管网平台，以三维城市底座为基础，能够对城市地形、工业、商业、居住区分布以及大规模管网分布等情况进行真实直观复现；并结合一系列专业的业务决策分析模型、算法，对城市管网建设情况、供需情况等运行指标进行全生命周期的监测和分析，对当前状态进行评估、对过去发生问题进行诊断、对未来趋势进行预测，深度挖掘城市发展内在规律。既可对管网建设方案进行可视化模拟分析，有效降低试错成本，还可为解决跨地域、跨部门协同管理决策的难题提供有效途径。

公司介绍：

广东地空智能科技有限公司（GSI）专注于物联网、大数据、云计算和人工智能技术领域，在地球与空间科学、地球物理与空间信息、城市地下空间工程等领域信息智能开发应用的空天地一体化科学数字化解决方案提供商。旗下地空云服务产品，从工程设计到检测监测评估再到后期运维分析决策，为客户提供全方位一站式全流程平台服务，公司主要在中山大学博士、硕士及工程师技术团队基础上，以技术和市场双驱动，开发完成SAAS云平台及全面支持最新一代云平台。

针对大数据和业务深度融合的特点，地空依靠精湛的技术积累为客户提供针对性强的，精准满足客户需求的解决方案：智慧工地一站式服务平台，工程勘察作业与质量监管数字化平台，工程建设管理数字化平台，高支模、基坑、边坡等岩土工程安全监测云平台；城市地面坍塌隐患信息智能管理平台，地质灾害监测预警预报平台，自然灾害监测与应急指挥系统平台，应急管理数据治理平台；地铁智慧物联数据平台（地铁安全运营预警）；管网勘测综合数据处理软件平台、排水管网智能管理平台，水务管网智慧运维管理平台等。

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