基于CIM的城市安全智慧管控體系應(yīng)用研究

游曉婕

（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510000）

智慧城市是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息技術(shù)，促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式。建設(shè)智慧城市是提升國(guó)家治理現(xiàn)代化水平的重要抓手[1]。通過(guò)智能化手段應(yīng)對(duì)城市重大安全問(wèn)題，是現(xiàn)階段社會(huì)的重要發(fā)展方向之一。現(xiàn)有對(duì)城市安全管控的研究大多是從宏觀層面探討城市安全問(wèn)題，與智慧城市的結(jié)合缺少具體實(shí)施路徑研究，實(shí)際場(chǎng)景運(yùn)用較少[2]。本文結(jié)合前人對(duì)智慧城市的研究基礎(chǔ)，以廣州國(guó)際生物島安全管控為例，解析基于城市信息模型（CIM）平臺(tái)的城市安全智慧管控體系，提出具有可實(shí)施性和可操作性的安全應(yīng)急場(chǎng)景化應(yīng)用，為城市智能化應(yīng)急管理進(jìn)一步發(fā)展提供支撐。

1 基于CIM構(gòu)建城市安全智慧管控體系

1.1 系統(tǒng)總體構(gòu)架

廣州國(guó)際生物島城市安全智能管控系統(tǒng)以CIM平臺(tái)為基礎(chǔ)，對(duì)各行各業(yè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行充分整合、挖掘和利用，使生物島在城市發(fā)展過(guò)程中的城市安全問(wèn)題可知可感，構(gòu)建自上而下、互通有無(wú)、信息共享的公共安全風(fēng)險(xiǎn)管控體系。整個(gè)系統(tǒng)分為5個(gè)部分，分別為顯示層、應(yīng)用層、支撐層、數(shù)據(jù)層和管控對(duì)象。以匯總各類(lèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)池為系統(tǒng)提供支撐，明確風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象的種類(lèi)和事發(fā)等級(jí)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)影響人群和環(huán)境等系列要素，形成完善全面的城市安全應(yīng)急預(yù)案。

城市安全智慧管控體系總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 城市安全智慧管控體系總體架構(gòu)

首先確定生物島在開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)管控對(duì)象，包括社會(huì)安全、自然安全和突發(fā)事件安全，明確風(fēng)險(xiǎn)特征和等級(jí)；其次是管控體系終端的集合，聯(lián)通應(yīng)急相關(guān)的各部門(mén)，通過(guò)可視化管理和智能化的分析風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)，由總指揮中心調(diào)度各項(xiàng)資源進(jìn)行搶險(xiǎn)救災(zāi)；再次是集中各項(xiàng)數(shù)據(jù)資源，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化處理，形成管控體系的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，為智慧城市安全管控平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)各部門(mén)之間數(shù)據(jù)互通有無(wú)、信息共享；最后充分利用大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)種類(lèi)、特征和等級(jí)，以全景化模擬的形式生成最佳應(yīng)急預(yù)案，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、疏散路線生成、搶險(xiǎn)物資分配和智能化處理等應(yīng)用服務(wù)，為防護(hù)救援的人員、物資等提供應(yīng)急預(yù)案。

1.2 安全應(yīng)急預(yù)案生成

當(dāng)前智能城市有效的手段之一是將大數(shù)據(jù)的技術(shù)和思維深度融合，共同支撐城市管理實(shí)施階段的一系列工作[3]。大數(shù)據(jù)的分析預(yù)測(cè)相對(duì)于人類(lèi)的判斷更具有規(guī)律性和準(zhǔn)確性，通過(guò)以往的數(shù)據(jù)集成大數(shù)據(jù)還具有預(yù)判性。這種預(yù)判性可以深度挖掘社會(huì)安全、自然安全和突發(fā)事件安全的潛在問(wèn)題、隨機(jī)問(wèn)題和必然問(wèn)題[4]。因此，依靠大數(shù)據(jù)的預(yù)判性管控城市公共安全風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行的規(guī)律和本質(zhì)，根據(jù)大數(shù)據(jù)計(jì)算的應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行避險(xiǎn)、控險(xiǎn)，能夠最大限度降低風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害給城市帶來(lái)的損失。

（1）預(yù)先準(zhǔn)備階段。

預(yù)先準(zhǔn)備階段體現(xiàn)了數(shù)據(jù)層和支撐層的主要功能，通過(guò)數(shù)據(jù)集采、比較和傳輸建立數(shù)據(jù)庫(kù)集成，形成安全應(yīng)急預(yù)案的智慧大腦，以機(jī)器學(xué)習(xí)的方式建立對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)種類(lèi)的預(yù)測(cè)分析方法、對(duì)策和相關(guān)應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)，確保風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)時(shí)可以有多種方案實(shí)施，形成應(yīng)急管理最佳方案和更高等級(jí)的備選預(yù)案。前期搭建階段分為4個(gè)部分，主要為風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)急策略制定、管控計(jì)劃形成。

（2）識(shí)別分析階段。

識(shí)別分析階段體現(xiàn)了應(yīng)用層的主要功能，及時(shí)識(shí)別城市安全風(fēng)險(xiǎn)的種類(lèi)、源頭和等級(jí)，幫助城市安全風(fēng)險(xiǎn)管控持續(xù)加強(qiáng)。通過(guò)預(yù)先準(zhǔn)備階段搭載的智能大腦估算城市安全災(zāi)害發(fā)展后果和城市損害程度，進(jìn)行災(zāi)害評(píng)估、生產(chǎn)應(yīng)急處理預(yù)案。

（3）應(yīng)急處置階段。

應(yīng)急處置階段是實(shí)踐的重要階段，需要對(duì)工作程序、各單位配合程度和制度建立進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)應(yīng)在應(yīng)急處置的過(guò)程中加強(qiáng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和檢查，根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展態(tài)勢(shì)的變化及時(shí)調(diào)整方案。應(yīng)急處置階段分為3個(gè)部分，主要為智能方案實(shí)施和調(diào)度、監(jiān)測(cè)災(zāi)害態(tài)勢(shì)和及時(shí)安全防范和調(diào)整。

2 生物島現(xiàn)狀分析

2.1 自然地理情況

廣州國(guó)際生物島位于廣州市黃埔區(qū)西南部，是珠江后航道中的一個(gè)江心島，生物島規(guī)劃范圍面積為1.83 km2，位于海珠區(qū)、黃浦區(qū)和番禺區(qū)三區(qū)交匯地帶，是以生物研發(fā)產(chǎn)業(yè)為主的島嶼。生物島屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，春夏季偏東南風(fēng)，秋冬季偏北風(fēng)，整體地勢(shì)呈中間高四周低。

2.2 基礎(chǔ)設(shè)施情況

（1）道路交通。廣州國(guó)際生物島目前對(duì)外交通主要依靠侖頭隧道與官洲隧道，島嶼西側(cè)現(xiàn)狀留有一條施工便橋。島嶼內(nèi)部道路網(wǎng)格狀路網(wǎng)已初步形成，現(xiàn)狀對(duì)外道路交通主要依賴(lài)南北向隧道，車(chē)行出入口單一，節(jié)假日隧道出入口處易擁堵。

（2）公共交通。廣州國(guó)際生物島對(duì)外通行主要以地鐵為主，占比48.6%，對(duì)外公共交通出行主要依靠地鐵四號(hào)線。其次是駕車(chē)出行占比29.2%，公交和騎行出行方式占比較低。現(xiàn)狀共有3條公交線路，均為島內(nèi)循環(huán)線路，站點(diǎn)覆蓋全島。

（3）應(yīng)急設(shè)施。廣州國(guó)際生物島現(xiàn)狀共有6處地下汽車(chē)庫(kù)形式的應(yīng)急避難場(chǎng)所，主要集中在中部地區(qū)，均為人防工程，可容納1.23萬(wàn)避難人口。周邊已規(guī)劃較多應(yīng)急避難場(chǎng)所，根據(jù)不同等級(jí)避難場(chǎng)所的服務(wù)半徑要求，可實(shí)現(xiàn)安全應(yīng)急避難全覆蓋。

2.3 產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

（1）產(chǎn)業(yè)分布。廣州國(guó)際生物島上匯聚500多個(gè)生物醫(yī)藥企業(yè)，研究院所近40個(gè)，集聚藥物臨床機(jī)構(gòu)36個(gè)。目前島上有1個(gè)P3實(shí)驗(yàn)室以及十幾個(gè)P2實(shí)驗(yàn)室，另有2個(gè)P3實(shí)驗(yàn)室擬建，P2和P3實(shí)驗(yàn)室存在對(duì)人和環(huán)境有中等潛在危害的微生物。

（2）職住情況。廣州國(guó)際生物島工作人口達(dá)1.5萬(wàn)人，密度為0.8 萬(wàn)人/km2，主要集中在廣州國(guó)際生物島標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)單元二期和生物島綜合服務(wù)區(qū)。居住人口1 301人，主要分布在廣州生物島公寓。工作在生物島的人家主要分布在小州、車(chē)陂、北亭、板橋等區(qū)域。

2.4 現(xiàn)狀問(wèn)題

生物島現(xiàn)狀綜合研判如圖2所示。

圖2 生物島現(xiàn)狀綜合研判

廣州國(guó)際生物島內(nèi)分布1個(gè)P3實(shí)驗(yàn)室，擬建2個(gè)P3實(shí)驗(yàn)室。現(xiàn)狀交通對(duì)外出口少，就業(yè)人口集聚多，現(xiàn)狀對(duì)外出入口僅3個(gè)。目前島內(nèi)無(wú)大型應(yīng)急避難場(chǎng)所，僅依靠番禺區(qū)中心湖公園避難場(chǎng)所進(jìn)行大規(guī)模疏散。

3 生物島安全應(yīng)急場(chǎng)景化應(yīng)用

以廣州國(guó)際生物島為例，通過(guò)搭建城市安全智慧管控體系，針對(duì)危險(xiǎn)事故作出智能化應(yīng)急預(yù)案，實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨部門(mén)之間的統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)。

安全事故應(yīng)急預(yù)案技術(shù)路線如圖3所示。

圖3 安全事故應(yīng)急預(yù)案技術(shù)路線

3.1 超級(jí)云眼實(shí)時(shí)監(jiān)控

依托廣州國(guó)際生物島CIM平臺(tái)集成顯示，通過(guò)超級(jí)云眼系統(tǒng)構(gòu)建多方位、無(wú)死角的可視化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)各類(lèi)突發(fā)事件的發(fā)生地、實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)、處置情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)實(shí)景監(jiān)測(cè)。

3.2 實(shí)時(shí)對(duì)接調(diào)度中心

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)啟動(dòng)調(diào)度中心預(yù)案庫(kù)內(nèi)的安全事故緊急預(yù)案處理。預(yù)案將應(yīng)急流程分解、數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案啟動(dòng)時(shí)，指揮中心和相關(guān)責(zé)任人之間迅速建立預(yù)先設(shè)置的有線和無(wú)線通信聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、實(shí)時(shí)、多模式聯(lián)動(dòng)。

3.3 智能形成最佳路線

城市安全智慧管控體系通過(guò)接入氣象、水務(wù)、市政管線等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，形成全領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源底板綜合掌握區(qū)域整體態(tài)勢(shì)，指導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)時(shí)生成最佳疏散路線。通過(guò)CIM平臺(tái)對(duì)生物島人口分布進(jìn)行梳理，采用網(wǎng)格精細(xì)化管理，明確疏散工作責(zé)任主體，確保市民應(yīng)急疏散無(wú)遺漏。

生物島各季節(jié)應(yīng)急疏散路線如圖4、圖5所示。

依托百度無(wú)人駕駛技術(shù)，轉(zhuǎn)移島內(nèi)臨時(shí)應(yīng)急場(chǎng)地人群至固定應(yīng)急場(chǎng)地，降低安全事故傳播概率，同步封控電力、燃?xì)狻⑴潘仁姓芫W(wǎng)，防止污染二次擴(kuò)散。

4 結(jié)語(yǔ)

智慧城市安全管控是城市安全治理發(fā)展的必然選擇。本文以廣州市生物島安全智慧管控體系為例，綜合運(yùn)用各種先進(jìn)技術(shù)手段，從感知化信息采集、互聯(lián)化動(dòng)態(tài)監(jiān)管、智能化輔助決策、綜合化科學(xué)治理等方面出發(fā)，為建立智慧城市公共安全治理體系提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。