6、數字賦能城市生命線系統韌性運管（上海城建數字產業集團）w.pdf

1、感謝您下載包圖網平臺上提供的PPT作品，為了您和包圖網以及原創作者的利益，請勿復制、傳播、銷售，否則將承擔法律責任！包圖網將對作品進行維權，按照傳播下載次數進行十倍的索取賠償！2023上海城建數字產業集團同濟大學感謝您下載包圖網平臺上提供的PPT作品，為了您和包圖網以及原創作者的利益，請勿復制、傳播、銷售，否則將承擔法律責任！包圖網將對作品進行維權，按照傳播下載次數進行十倍的索取賠償！目錄Content1234以韌性運管為理念以模型數據為驅動以數字孿生為載體以平臺賦能為使命城市生命線系統：以韌性運管為理念01韌性宜居智慧城市功能品質活力提升堅持以推動高質量發展為主題，把實施擴大內需戰略同深化供

2、給側結構性改革有機結合起來，增強國內大循環內生動力和可靠性，提升國際循環質量和水平，加快建設現代化經濟體系，著力提高全要素生產率，著力提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平，著力推進城鄉融合和區域協調發展，推動經濟實現質的有效提升和量的合理增長。堅持人民城市人民建、人民城市為人民，提高城市規劃、建設、治理水平，加快轉變超大特大城市發展方式，實施城市更新行動，加強城市基礎設施建設，打造宜居、韌性、智慧城市?！包h的二十大報告城市的新時代需求1.1以物理模型為基礎，深入理解城市基礎設施運營管理的科學機理。以仿真分析和大數據分析對基礎設施進行大規模、全局性的精確掌控。構建現代城市的韌性城市綜合管理服務體系，塑

3、造國內領先的城市安全模式。韌性城市綜合管理服務體系AI算法為核心全周期“規建管運”一體化理念預先研判、快速響應“韌性城市”理念融入設計方案數字底座、耦合AI分析多維度、細粒度、一平臺、N體系現代城市生命線的韌性運管模式1.2智慧運管&韌性應急1.3戰時綜合指揮平時監督管理事件接報事件接報態勢發展態勢發展應急處置應急處置融合指揮融合指揮先期響應先期響應決策輔助決策輔助利用“大數據”全面地掌握城市管理維度的各類風險動態，實現城市一張圖綜合管理、運行態勢分析、風險預警等管理功能。為指揮中心日常開展管理值守、監測預警、視頻瀏覽、應急態勢監控、應急保障等工作提供可視化管理工作平臺。數據驅動指揮，提升科學

4、決策能力，在突發事件發生時快速指導各成員部門采取應急行動。為指揮中心重大突發事件接報、會商、調度、指揮、決策輔助分析、救災、評估等提供應急指揮工作平臺。監測預警監測預警運行態勢運行態勢分析分析設備設備保障保障管理管理城市城市一張圖一張圖視頻會商視頻會商視頻輪巡視頻輪巡以模型數據為驅動02GSD時空地理數據 行政區劃/道路 社會經濟/人口IoT實時監測數據 在線監測 巡檢數據BIM建筑信息模型 建構筑物 管線/管網DDM災害數據模型 地震/火災/風災 水災等專題數據CIM-MH（數據）微觀城市工程部件宏觀城市區域全面、準確、及時自動預警災害損失模型易損性模型庫風險指標體系物理機制模型小樣本深度學

5、習城市安全知識圖譜AI以模型-數據驅動為核心的技術理念2.1管網問題分類診斷的深度學習生命線病害定量分析強化學習病害成因的自適應學習以模型-數據驅動為核心的技術理念2.1特色及優勢：u國際領先的城市安全風險預警預報AI算法；u智慧城市安全系統“規建管運”一體化落地服務能力。u業內領先的城市安全“觀、管、防”立體融合管控案例；優勢技術挖掘專業場景的應用價值。針對風險場景的專項應用建設：l燃氣爆炸；l供水爆管；l城市內澇；l橋梁倒塌；l路面塌陷；l第三方施工破壞；l地下管線交互風險；l城市安全風險綜合監測預警平臺一個目標：現代城市多種災害動態風險預警與安全管理兩類對象：城市建筑物和生命線工程基礎設

6、施（市政管線）三個粒度：基于數據來源和服務對象構建多粒度模型五個模塊：城市地震、風災、火災、洪澇災害風險預警與市政管網運行安全燃氣管網病害智能診斷與動態安全預報2.2燃氣管網泄漏、爆炸、中斷停輸等安全風險基于物理模型機理：由“局部監測”到“全局診斷”由“靜態評估”到“動態診斷”由“定性評估”到“病因診斷”l 燃氣管線腐蝕過程與機理研究l 管道應力實時變化分析l 管網病害智能診斷流程應對：市政燃氣管網規模大覆蓋范圍廣；泄漏成因復雜、病因診斷困難；燃氣管網的仿真分析與智能應用方案2.2高智能算法實時監控，節約LNG注入量，同時滿足用戶需求。精準調節所氣源、閥、管儲和氣罐，普遍可減少供銷差 25%智

7、能調度方案負荷預測模型自診斷自學習燃氣鍋爐燃氣輪機基于動態供需平衡的多氣源優化供氣用戶負荷的間歇性及波動性燃氣熱水器工業大用戶燃氣壁掛爐多氣源優化供氣方案氣象數據人居習慣采用智能數據分析技術對漏氣點精確定位：精度小于50m；顯著減少儀表數量，減少勞動強度。管道泄漏/堵塞診斷方案大數據挖掘01020304采用獨特的“Godunov格式”，全面適應空間拓撲結構的管網模型；可在運行中任意改變拓撲結構而不會出現計算異常。采用“高階 K-T算法”可大幅提高計算精度和速度，減少計算資源消耗。采用完全“并行計算”內核可實現大規模線程(1萬以上)同時計算。采用“組合式”高智能算法，具有深度自學習能力；高速尋優

8、和深層挖掘能力隨使用時間增加而不斷增強。燃氣仿真模型與高智能算法的技術特點系統具備的其他功能方案包括：設備故障診斷方案、管道老化診斷方案、燃氣管網預評估與試操作方案、燃氣軟表計量方案等。仿真分析監測全覆蓋，安全無死角燃氣管網檢測、監測與安全預警關鍵技術2.2影響因素：管道材質力學性能、腐蝕老化、第三方破壞、交變荷載、環境影響等。燃氣管道0.61.5m0.92.0m管線覆蓋范圍廣；服役時間跨度大；影響因素眾多；結合評估模型和仿真分析，針對性使用適合燃氣管線應用場景的一系列監測檢測技術：管線不均勻沉降監測技術、燃氣管線泄漏聲學檢測技術、第三方破壞光纖周界監測與預警技術。燃氣管網數智韌性運管體系2.

9、2燃氣不中斷修復開挖修復人工診斷人工巡檢快速檢測燃氣管網聲發射超聲導波聲發射無線無源傳感相關定位互聯網+傳感智能診斷分析有線監測泄漏事故診斷不便捷、感知不精準、修復不及時智能診斷、智慧感知、快速修復現有技術發展創新聲學檢測智能診斷在工程應用領域線上線下相結合數字化方式執業工程應用2.2示范區域：上海市6個區（寶山區、虹口區、嘉定區、普陀區、楊浦區、閘北區）、4個站點（虹口站、嘉定分公司站、普陀站、楊浦站）的燃氣管網。管網建設歷史悠久，管道總長3157 km，面積 996km2，覆蓋常住人口1100余萬。40 km1%610 km19%2507 km,80%高壓燃氣管（0.8MPa）中壓燃氣管（

10、0.1MPa）低壓燃氣管（0.002MPa）p 應用難點：覆蓋范圍大、運行環境復雜、歷史病害突出；管理部門曾開展過風險評估，效果不佳。p 基于診斷模型，融合歷史數據和巡查記錄，診斷精度提高70%；指導日常運維安全保障，效率提升90%以上。p 修復工程節省修復時間1-3小時，封堵效果良好，適用各類常用管線口徑，單次節約成本15%。上海市北燃氣管網示范應用城市供水管網風險評估與病害診斷2.3應對管網存量運維安全新挑戰，總結管網病害診斷與風險分析，考慮服役時間、腐蝕作用、外部干擾和環境溫度等多種要素，構建管網病害風險評估與運行安全預測預報技術，研發應用供水管網重點區域預警算法?；谖锢砟Ｐ?，形成城市

11、市政管網風險評估與監測預警系統架構城市供水管網風險評估與病害診斷2.3“被動應急處置”“主動預防管控”現場搶修改造更新 隱患處置建立模型形成標準開展應用在線運行，服務和管理服務管理服務于政府公共安全，服務于企業安全高效運行。工程應用2.3供水和排水管網安全運行保障智能監管平臺浦東威立雅項目示范城投水務項目示范2020年12月起在上海浦東威立雅大數據平臺運行。浦東威立雅大數據平臺每天凌晨三點鐘進行當日實時風險評估，提升安全管理水平。2022年01月起在上海城投水務數據平臺運行。城投水務數據平臺每天早晨七點鐘進行當日實時風險評估，保障運行安全。數據采集：實時獲取并分析管網運行狀態、環境條件、結構形

12、態、外部影響及管網GIS等綜合數據。預警系統：管網安全動態評估，高準確度預測與預警爆管、泄露等風險，提升安全可靠度水平。評估報告：按需求生成數據驅動的分析報告。業務派單：科學性推送運維巡檢點和重大風險點檢查單，建立高效的業務閉環管理體系。改造更新：評估預警系統結合業務巡檢反饋，科學性制定短期、中期基礎設施改造更新計劃。2020年12月29日-2021年1月15日，上海遭遇“霸王級”寒潮災害，系統全程提供業務化運行安全保障支撐。對比2016年寒潮損失情況：事故數量減少75%處置效率提升60%經濟損失降低約70%城市洪澇災害風險分析模型2.4 結合GIS和水文-水動力學模型，精細化建模、模擬不同重

13、現期的降水強度下城市雨澇分布范圍和積水深度。自主研發的城市高分辨率暴雨內澇模型城市洪澇災害風險分析模型2.4城市內澇脆弱性分析：利用脆弱性量化計算與時空模擬分析，發現臺汛期間城市的“脆弱區”，為災害實時預警、應急響應提供技術支撐。受內澇影響的居民點和人口數量城市洪澇災害多源數據匯聚分析多源、大范圍、實時2021年“煙花”臺風內澇數值模擬城市洪澇災害風險仿真分析2.4以2021年7月“煙花”臺風為例，基于水文水動力耦合模型模擬、推演中心城區淹沒范圍與水深分布。利用實報積水點（紅色點位）數據對模擬結果進行驗證，取得良好的預測成果。2021.7.25 17:002021.7.26 10:00以數字孿

14、生為載體03u城市生命線數字孿生：在真實世界的物理空間和業務場景的基礎上，探索以數字孿生的技術路線來管理、運維城市生命線?；谌诤夏Ｐ?數據的數字孿生平臺，運用先進技術對海量數據進行實時預處理，并整合多種先進物理模型和算法，與AI結合進行精準的生命線工程安全預報、全生命周期管養、應急處置?；诔鞘猩€數字孿生的韌性運管3.1對城市生命線進行全局性把握，對專業應用場景精確管控。地下管網數字孿生地理空間數字孿生機電設備數字孿生運營數字化管理維保數字化臺賬維修數據記錄全生命周期數據物理模型應急數字預案數字世界真實世界燃氣管網供水管網排水管網地下綜合管廊 機電設施設備 運營管理系統維護保養巡查巡檢應

15、急指揮系統結合模型、算法應用的數字孿生3.2基于數字孿生的精細化運營：以數字孿生平臺為支撐，實現管網的實時全面監測、異常預警、漏損識別與定位、爆管影響分析與應急管理，以及負荷精準預測、能耗優化等智慧管理，促進管網運維提質增效，保障管網安全。利用流體力學模型融合人工智能技術，模擬物理管網的運行狀態和發展趨勢，并通過三維可視化模型動態呈現，實現數字管網與物理管網的真實映射、同步運行。管網漏損識別與定位、影響分析融合模型與人工智能算法的負荷預測基于數字孿生的精細化運營：平臺基于BIM構件接入各類智能感知設備的動態數據，配合平臺部署的分析算法，可實現管網堵塞、液位超限等報警事件，構件級的可視化精準快速

16、定位、處置、管養。結合模型、算法應用的數字孿生3.2在數字孿生上加載數據、模型和算法，形成反映真實世界的科學規律和業務邏輯的數字孿生應用。智慧管網異常事件三維報警管理MR管網巡檢維護管理基于行業先進的AR/MR技術，結合BIM技術開發、建成AR/MR巡檢運維管理應用系統。配合手持式移動巡檢終端實現設施信息集成展示、實時監測數據集成展示、巡檢運維等移動應用功能，系統承載污水泵站、管網等設施設備的BIM數字資產，同時接入智能感知終端的動態監測數據，實現設施設備的現場巡檢運維的可視化、精細化管理。以智慧平臺MR巡維系統為例數字孿生提升真實世界業務管理3.3以數字孿生城市內澇管控平臺為例城市級生命線數

17、字孿生的建設3.4打造數據底板：以時空感知大數據平臺為核心，打造數字孿生的數字化底座，為平臺提供“算據”支撐。構建模型平臺：包含水利專業模型、人工智能模型及可視化模型，利用模擬仿真引擎模擬物理流域的運行狀態和發展趨勢，并將結果通過可視化模型動態呈現，實現數字城市與物理城市同步仿真運行；實現精細化管控：實現城市內澇管控“一張圖”，完成智能業務應用，包括在線預報、內澇預警、仿真推演、數字預案等功能，結合實際需求優化業務管理流程，輔助管理者全面掌控風險態勢，實現決策與管理的科學、精準、高效。以平臺賦能為使命04隱患診斷處置城市基礎設施韌性運管數字化平臺空間專題庫數據標準數據服務層管網專題庫人防專題庫

18、l普查數據標準l安全使用檢查規范l監測數據標準模型-數據混合驅動AI分析引擎l風險綜合評估算法l災害損失分析算法l風險預測算法業務層區域風險預警決策建養管控普查綜合指標隱患診斷處置區域風險與風險區劃單體設施健康狀態風險區劃重點隱患病害分類檢測監測多災種耦合評估修復更新事故應急聯動風險評估動態預警建管審批管養維護監管數據歸檔方案決策綜合服務普查綜合指標隱患信息地下設施城市生命線韌性運管的數字規劃4.1通過對各類基礎數據、風險模型的管理，將風險數據進行分類處理，利用大數據和人工智能技術手段，實現風險、事故、災害的數據關聯模型和查詢統計，為運營者提供智能化的“風險圖”?；诮y一的數字平臺：事件-空間

19、耦合分析，研判、預警、預報。城市生命線多系統耦合分析4.2以上海城市運營智慧運管平臺為例城市生命線管理平臺的數字化建設4.3以BIM+GIS為載體集成設施設備質量信息、環境情況、結構健康信息、設備狀態信息、日常維養護信息等，實現設施全景監控與預警、評估，以BIM模型和屬性為基礎，構建設施運維工作流程，精細化控制運維過程，實現設施設備運維、運營管理的一體化。特征：u一線城市路網級基礎設施管養，1200km路橋隧基礎設施數字化建檔，10米級路網精細化管理；u管理5000+用戶、2000+供應商、2000+專業車輛、200余養護基地；u年均5TB數據、20萬工單、10萬處置事件；u成熟的大數據管養決

20、策機制，十余年數據積累與管理模式迭代優化。價值：u提升城市整體運營安全；u人力精簡幅度大，管理資源及成本投入極大優化；u運行效率提升，極大地支撐運營管理數字化轉型與高質量發展提升設施安全狀態掌控力度。模型-數據驅動（監測數據、業務數據）：設計、施工、大修、運營、養護、監測、評價等全壽命數據通過平臺管理監測數據、業務數據等成為智慧管養的動態數據輸入基于大數據分析的評價數據、預測數據是智慧管養的決策驅動監控數據、業務數據智慧管養平臺數據驅動設備資源人員環境活動其他狀態模型 關系模型 決策模型以城市基礎設施綜合管理數字化平臺為基礎城市生命線全生命周期韌性運管4.4結構安全與性能分析，哪些是危險點？重點關注，根據設施的性能變遷安排小修、避免高成本的大修，確保設施在全壽命期維持較好的服役狀態基于設施設備可靠度的故障分析、趨勢預測，進行精準保養，減少盲目成本投入養護資源的利用率分析，優化人員與機具的成本投入自有城市生命線業務全產業鏈且數字化是上海城建的核心戰略城市生命線業務數據積累最豐富智慧化運營歷史最悠久、經驗最豐富上海市基礎設施全產業鏈與全數據鏈優勢行業優勢4.5 感 謝 聆 聽！Thanks for your watching上海城建數字產業集團有限公司韌性城市事業部