導語：
2022年5月10日，國務院辦公廳印發《城市瓦斯管道等老化更新改造實施方案（2022—2025年）》，明确提出要“積極運用新裝置、新技術、新工藝，系統開展城市瓦斯管道等老化更新改造”，同時強調要“同步推進數字化、網絡化、智能化建設”，計劃于2022年啟動實施一批老化更新改造項目，在2025年底前基本完成城市瓦斯管道等老化更新改造任務。
目前，我國上世紀建設的老舊管網年久失修，集中進入更新改造期。一方面，城市地下管網具有隐蔽性、複雜性，為市政建設管理帶來諸多挑戰。另一方面，基于數字孿生技術，推動城市地下管網全生命周期可視、可測、可管，是智慧管網建設的重要方向。為規避城市地下管網爆發系統性安全風險，守護好“城市生命線”，基于數字孿生技術的城市地下管網智慧化建設勢在必行。
城市地下管網面臨的主要問題
近年來，我國城市人口密度逐年上升，城市用水用氣需求日益增長。國家統計局資料顯示，截止2020年末，我國供水管道長度、城市排水管道長度、天然氣管道長度增速分别為9.43%、7.93%和10.75%。由于多種曆史原因，我國城市地下管網的管理水準相對滞後于城市發展需求，因管網引起的安全事故頻發，給城市和市民安全帶來較大隐患。
1、管網底數不完整
城市地下管網種類龐雜，包含供水、排水、瓦斯、供熱、供電、通信、消防、廣播電視、工業管線及其附屬設施，是保障城市運作的重要基礎設施和“生命線”。早期城市基礎設施建設缺乏對地下管網資訊的系統化管理，地下管網資料未嚴格備案儲存，管網材質、腐蝕程度、使用年限、運作狀況等資料殘缺不全。此外，由于缺乏綜合規劃與統籌管理，地下管網由各條線部門分散建設，管網資料分散在各建設機關，不能共享，極難形成城市級的地下管網資訊全貌。鑒于地下管網家底不清、分布不明，城市更新改造中造成的舊有地下管線破損事故屢見不鮮。據統計，2021年全國地下管線事故中，管線破壞事故數量占比達78.64%。
2、運作狀态難感覺
目前，我國不少城市地下管網建于上世紀末，很多管網鋪設了30餘年，大量存在超期服務現象。受當時技術條件所限，城市地下管網資訊化建設滞後，缺少必要的技防、物防手段。特别是一些老舊街區，部分管道年久失修，日常檢測維護不到位，缺少管網運作狀态監控，難以排查出潛在安全隐患，随着管線腐蝕老化，管網爆裂、路面沉陷等事故時有發生，給百姓生活帶來諸多不便。同時，各類專業經營機關由于精準排程控制不足，也面臨着管網品質管理和精細化營運的巨大挑戰。
3、事故處置不及時
我國城市地下管道規模巨大，僅排水管道總長度就超過70萬公裡，年久失修問題普遍存在，管道滲漏、腐蝕、開裂、沉降等問題得不到及時處理，緻使漏失大量水資源、降低污水處理效率、影響城市排澇防洪等。2020年，全國城市和縣城公共供水總量為693.19億立方米，綜合漏損率為13.26%。
基于數字孿生的城市地下管網智慧化建設
随着物聯網、雲計算、工業網際網路、AI等新一代資訊技術不斷發展，以及國家大資料戰略的實施和發展數字經濟程序的穩步推進，城市管網的發展與管理模式正在由“數字化”進入“智慧化”時代，數字孿生技術為管網營運管理提供了新的技術路徑，成為一種實作數字世界與實體世界互動融合的有效手段，為管網的全生命周期管理提供了技術保障。
地空智能視角：基于數字孿生技術的城市地下管網智慧化建設，充分利用現有數字基礎設施的基礎上，幫助使用者建立從基礎資料、技術應用到業務決策的完整賦能，滿足資料與技術的全面融合、管網态勢實時感覺可視、異常情況智能預警預判、應急處置自動分派、運作資料科學研判優化等業務閉環精細化管理的需要，實作“智能感覺-智能預測-智能處置-智能考評-智能優化”。
典型應用場景直擊
場景一：常态營運，管網全域态勢監測
管網地域分布面積廣、叢集規模大、管網類型數量衆多，涉及供水、排水、瓦斯、熱力、供電、通信等多領域跨地域綜合性業務，跨地域大規模管網常态化監測，是智慧管網平台的主要應用場景之一。基于數字孿生技術，能夠以三維地理資訊系統為底座，實作大規模管網整體分布到局部管廊的三維展示；并能夠內建管網運作多源資料，對各類管網的地上地下分布态勢、坐标、走向、管網實時運作情況、管廊管線健康狀态、部件工況等資訊進行實時監測分析，管網“點、線、面”營運管理全域、全程可視，輔助使用者高效掌握大規模管網運作态勢，由被動化管理向主動化、智能化管理轉變，有效提升管網安全管理水準。
場景二：事前預警，異常事件智能感覺
通過融合人工智能、物聯感覺等底層技術平台和分析模型算法，基于管網實時、曆史運作資料，能夠建立風險安全評估模型和分級預警機制，對管網運作負荷、溢流、溫度突變、堵塞以及惡劣天氣等方面資料名額進行智能化地分析預判，并對異常态勢進行分級預警告警，精準定位異常點位，輔助使用者及時發現安全隐患，有效提升異常事件的處置效能，同時也為使用者開展應急演練模拟提供支撐。推動管網監管從“被動服務”“事後處置”“全靠人力”轉變為“主動發現”“事前預警”“智能管理”。
場景三：事件處置，精準高效協同指揮
在全域資料融合和資料智能研判的基礎上，基于數字孿生的智慧管網平台，通過內建智能巡檢、視訊監控、通訊系統、視訊會議、圖像傳輸等應用功能，對原有事件接報、事件指派、應急處置等工作流程進行優化。
基于數字孿生場景，能夠直覺展示管網運作環境、應急資源、現場視訊等要素态勢，自動定位管網故障/異常點位，并實時展現上報事件的來源、類型、所屬區域、負責人、事件目前所處狀态等資訊；同時智能化指派責任主體進行處置，并可對事件處置的工單流轉情況進行實時檢視，查詢處理人員、業務承載量、工單進度、預計完成時間等詳細資訊；自動生成事件報告供複盤分析，減少了“事件接報”到“事件處置”的中間環節，實作多源事件智能感覺、工單指令精準下發、處置進度實時跟蹤、事件辦結智能評估的全流程可視、可追溯，有效提升事件處置效能。
場景四：管網規劃，科學分析智能優化
管網的規劃建設，是一項龐大複雜的系統工程，基于數字孿生的智慧管網平台，以三維城市底座為基礎，能夠對城市地形、工業、商業、居住區分布以及大規模管網分布等情況進行真實直覺複現；并結合一系列專業的業務決策分析模型、算法，對城市管網建設情況、供需情況等運作名額進行全生命周期的監測和分析，對目前狀态進行評估、對過去發生問題進行診斷、對未來趨勢進行預測，深度挖掘城市發展内在規律。既可對管網建設方案進行可視化模拟分析，有效降低試錯成本，還可為解決跨地域、跨部門協同管理決策的難題提供有效途徑。
公司介紹：
廣東地空智能科技有限公司（GSI）專注于物聯網、大資料、雲計算和人工智能技術領域，在地球與空間科學、地球實體與空間資訊、城市地下空間工程等領域資訊智能開發應用的空天地一體化科學數字化解決方案提供商。旗下地空雲服務産品，從工程設計到檢測監測評估再到後期運維分析決策，為客戶提供全方位一站式全流程平台服務，公司主要在中山大學博士、碩士及工程師技術團隊基礎上，以技術和市場雙驅動，開發完成SAAS雲平台及全面支援最新一代雲平台。
針對大資料和業務深度融合的特點，地空依靠精湛的技術積累為客戶提供針對性強的，精準滿足客戶需求的解決方案：智慧工地一站式服務平台，工程勘察作業與品質監管數字化平台，工程建設管理數字化平台，高支模、基坑、邊坡等岩土工程安全監測雲平台；城市地面坍塌隐患資訊智能管理平台，地質災害監測預警預報平台，自然災害監測與應急指揮系統平台，應急管理資料治理平台；地鐵智慧物聯資料平台（地鐵安全營運預警）；管網勘測綜合資料處理軟體平台、排水管網智能管理平台，水務管網智慧運維管理平台等。