馬慧 郭嘉昒 鄧俊 鐘倫超(. 成都工業(yè)學院 材料與環(huán)境工程學院，四川 成都 670；. 四川科技職工大學 公共安全研究中心，四川 成都 600；. 清華大學 深圳國際研究生院，廣東 深圳 58000)

0 引言

城市安全問題不僅與廣大人民群眾的生命財產與健康安全息息相關，還影響著中國社會的可持續(xù)發(fā)展，具有重大的經(jīng)濟與政治意義[1]。城市運行安全涉及到能源、電力、交通、水資源、通訊等方面[2]，本文主要基于新技術條件，從交通運輸、水安全、城市管網(wǎng)、以及無人機通訊系統(tǒng)等方面設計出一套較為合理的城市安全系統(tǒng)。

1 城市安全系統(tǒng)

1.1 道路運輸運行監(jiān)測管理系統(tǒng)

道路運輸?shù)陌踩咝н\行，對保障我國國民經(jīng)濟健康穩(wěn)定發(fā)展、降低社會物流成本具有重要意義[3]。本文設計的道路運輸運行監(jiān)測管理系統(tǒng)主要由道路運輸運行監(jiān)測子系統(tǒng)及GPS車輛監(jiān)測子系統(tǒng)構成，包括客運站動態(tài)監(jiān)測預警、客運站運行情況動態(tài)監(jiān)測、客運場站信息管理、車聯(lián)監(jiān)控管理、動態(tài)軌跡管理、安全審計等多個方面的應用，能明顯加強對城市公路運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和分析的能力，實現(xiàn)城市交通基礎設施的可視、可測、可控，實現(xiàn)城市道路運輸安全應急“重點掌控，及時預警，快速反應，有效處置”。

道路運輸運行監(jiān)測管理系統(tǒng)通過公路路網(wǎng)運行監(jiān)測管理、實現(xiàn)對交通事件多發(fā)、自然災害頻發(fā)、特大橋梁、特長隧道、重要埡口、季節(jié)性易擁堵路段等路段和風險源的重點監(jiān)測，運用物聯(lián)網(wǎng)技術，通過視頻監(jiān)控、交通量信息獲取、路網(wǎng)環(huán)境及運行狀態(tài)信息獲取、設備管理、安全預警，能夠顯著提高行業(yè)運行動態(tài)監(jiān)測能力，有效提升事故災害的預防能力。

1.2 水環(huán)境安全在線監(jiān)測管理系統(tǒng)

眾所周知，水是生命之源，水環(huán)境安全關系到城市居民千家萬戶的日常生活的方方面面，確保城市水安全是環(huán)境保護與城市管理的重中之重[4]。隨著中國城市化工業(yè)進程的不斷加快，各種工業(yè)廢水排放日益增加，對各地區(qū)水域造成嚴重污染[5]。如何有效對水資源進行有效監(jiān)管與實時監(jiān)測就成了各國政府、企業(yè)以及科學家們研究的重點領域。近些年來，各種無線通訊技術迅猛發(fā)展，各種高效低成本的物聯(lián)網(wǎng)無線通訊技術諸如GPRS、ZigBee、LoRa、Bluetooth等得到普及應用[6]，使得通過物聯(lián)網(wǎng)技術對水安全進行實時高效監(jiān)測與管理成為可能：將監(jiān)測水域的電解質/濁度/水溫/PH值/等傳感設備的數(shù)據(jù)實時傳遞到平臺，平臺提供趨勢分析、報警、及時提示等功能。

本文設計的水環(huán)境安全在線監(jiān)測管理系統(tǒng)主要由供電設備、數(shù)據(jù)采集傳感器、云端服務器、預警圖像儀、預警通知設備以及終端管理平臺等組成。具體來說，在無市政電力接入?yún)^(qū)域，系統(tǒng)的供電設備主要采用單晶硅太陽能板供電，通過光與熱的轉換，不產生二氧化碳排放，屬于清潔能源。數(shù)據(jù)采集設備采用高精度傳感器、采用高性能DSP對系統(tǒng)前端采集到的傳感數(shù)據(jù)進行處理，盡可能降低誤差，提高可靠性。系統(tǒng)支持的傳感器主要有PH傳感器、水溫傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、電解質傳感器等各種水質傳感器。預警通知設備主要由高音喇叭和高亮LED屏組成。當傳感器值超過系統(tǒng)設定限值時，系統(tǒng)管理者可以在接警中心對采集現(xiàn)場進行遠程廣播，及時阻止水污染進一步惡化，同時LED屏顯示水污染現(xiàn)場情況。預警圖像儀主要采用高清紅外網(wǎng)絡攝像機，并可與各種傳感器連接，按傳感器報警提示進行圖片抓拍或通過系統(tǒng)設置拍照時間進行抓拍、攝像，可采集現(xiàn)場監(jiān)測設備檢測到的數(shù)據(jù)信息，并通過Internet網(wǎng)絡或移動通訊網(wǎng)絡將現(xiàn)場信息以圖片或視頻等形式傳送給云端服務器，直至終端管理平臺及手機app，實現(xiàn)水環(huán)境實時監(jiān)測預警與智能化管理。

1.3 供水管網(wǎng)在線檢測管理系統(tǒng)

一般而言，城市的供水系統(tǒng)，不僅包括水源、水庫、凈水廠、管道、泵站等，還包括向城市千家萬戶輸送水的配水管網(wǎng)，它不僅滿足廣大人民群眾的日常飲用和其他生活使用，還要保障消防用水等各種應急狀況的使用[7]。城市的供水系統(tǒng)和市政電力、燃氣、交通運輸、排水系統(tǒng)及通訊等系統(tǒng)組成了城市運行賴以生存的生命線系統(tǒng)，它們的受損甚至破壞將會引發(fā)整個城市運行的癱瘓或部分癱瘓。因此，確保城市供水系統(tǒng)的安全可靠運行，是保障廣大人民群眾的基本生活、保障城市正常運行的一個重要內容[3]。在某種程度上可以說，城市供水管網(wǎng)能否安全穩(wěn)定的運行，將對廣大人民群眾的基本生活乃至城市經(jīng)濟社會發(fā)展產生重大影響。近年來，設計、建設保障城市供水管網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的系統(tǒng)逐漸成為城市管理者面臨的一項緊迫課題與挑戰(zhàn)。

本文設計的供水管網(wǎng)在線檢測管理系統(tǒng)通過遠程終端控制設備實時采集管網(wǎng)流量、壓力等數(shù)據(jù)，通過無線通訊網(wǎng)絡將流量計、壓力分析儀、水質分析儀、閥門等數(shù)據(jù)傳輸送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的接收、儲存以及分析處理，根據(jù)系統(tǒng)設定參數(shù)遠程控制各種閥門大小或泵的啟動停止，生產各種監(jiān)測數(shù)據(jù)列表、報表以及對比曲線圖以供評估和決策。

1.4 燃氣管網(wǎng)在線檢測管理系統(tǒng)

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，城市建設取得了日新月異的巨大進步，但是城市燃氣管網(wǎng)的安全隱患與問題日益增多。毋庸置疑，城市燃氣管道的安全穩(wěn)定運行對城市經(jīng)濟社會發(fā)展與人民群眾的獲得感、幸福感皆具有重要意義。全球對城市燃氣管網(wǎng)的安全運行日益重視，并進行了大量的研究[8]。本文針對燃氣管網(wǎng)在線檢測設計了燃氣管網(wǎng)在線檢測管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用移動通訊網(wǎng)絡，將分散在各處的燃氣管網(wǎng)監(jiān)測站點的流量、壓力、溫度等信息實時傳送到監(jiān)控中心服務器，形成以監(jiān)控中心為核心輻射整個管網(wǎng)的分布式監(jiān)控網(wǎng)絡，使在線監(jiān)測不存在盲區(qū)。實時與所有遠程站點進行數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)采集、傳輸每天24小時不間斷。并通過管網(wǎng)靜態(tài)和動態(tài)仿真，可按需求在屏幕上直觀顯示燃氣輸配系統(tǒng)管網(wǎng)總圖，區(qū)域圖，工藝流程圖等。當現(xiàn)場數(shù)據(jù)超越系統(tǒng)設定的限值時，系統(tǒng)將自動生成報警信息，計算機終端會出現(xiàn)明顯的報警畫面和報警信息，終端模擬屏上的相應數(shù)據(jù)會以閃爍、變色等多種形式提醒監(jiān)控人員，同時可以提供聲音、短信報警等提示手段。還能夠通過無線通訊網(wǎng)絡將相關報警信息以短信等方式及時、準確通知到相關操作人員，使他們可以隨時掌握第一手安全信息，及時地將各種安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

1.5 無人機通訊系統(tǒng)

無人機作為一種飛行機器人，不僅在軍事上可用于監(jiān)視、偵查等用途，而且在航空測量、搖感勘探、交通監(jiān)控、環(huán)境保護、災情檢測等民用領域得到了廣泛的應用[9-10]。采用無人機通訊系統(tǒng)，不僅能夠實現(xiàn)空中指揮，還可以執(zhí)行空中圖像采集與傳輸、空中監(jiān)視于取證等多種任務，通過與各種地面技術裝備相配合，能夠實現(xiàn)監(jiān)視范圍廣、取證方式多樣、行動執(zhí)行能力更強等目標。

無人機通訊系統(tǒng)主要由無人機飛行器、遙控器、地面接收站三部份組成。無人機飛行器搭載高清專業(yè)攝像機，將拍攝到的圖像通過微型高清微波發(fā)射器，將圖像傳輸?shù)降孛娼邮照?。?jīng)過地面微波圖像系統(tǒng)或無線路由設備，將高清圖像傳送至控制中心。通過無人機通訊系統(tǒng)與以上各子系統(tǒng)的有機結合，可以全面提升處理處置城市運行中各種突發(fā)事件的能力，為城市運行安全、應急管理與救援提供有力保障。

2 結語

新技術發(fā)展如火如荼，其應用領域逾發(fā)廣泛，城市安全是城市發(fā)展的基本保證和必然要求，將各項新興技術與安全管理相結合，必將極大提高安全管理效率，提升城市安全管理水平，推動我國城市經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展。