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技术赋能城市生命线安全治理:现状、问题与优化路径
发布日期:2025-06-23   来源:   浏览:

一、引言

      城市生命线,包括供水、供电、燃气、交通等关键基础设施,这些构成了城市正常运转的核心支撑。 随着全球城市化进程的持续加速,城市规模和人口密度急剧增加,城市生命线的安全运转不仅关乎城市的 可持续发展,更成为城市安全治理体系中至关重要的一部分。在实际运行过程中,由于其固有的工程性、隐蔽性、耦联性和长期服役性等特征,生命线的安全 与稳定时刻面临着人为事故和自然灾害等因素的威 胁。因此,人工智能等新兴技术被广泛借鉴到城市安全治理中,用以解决传统监管手段下存在的反应滞后、动能不足等问题。在技术赋能下,人们能够实现对城市生命线安全运转的实时、精准监管,将风险存在形式从“看不见”转变为“看得见”,风险治理策略从“事后处置”调整为“事前预防”,风险应 对方式从“被动反应”升级为“主动防控”。

      然而,技术在赋能城市生命线安全治理的过程 中也产生了一些新的挑战,如适应性等问题 。本文将从城市生命线工程传统安全监管模式面临的挑战 展开探讨,系统分析技术赋能城市生命线安全治理的现状、问题和优化路径,旨在为数字时代的城市生命 线安全治理提供新的实践思路,为构建更安全、更智 能、可持续的未来城市贡献智慧方案。

 

                                  

 

二、城市生命线工程传统安全监管模式面临的挑战

( 一 )传统监管模式的局限性

      对城市生命线的安全监管,传统上依赖于人工的定期检查和灾害发生后的被动上报。然而,这种监管模式在面对自然灾害时,由于缺乏实时监控和预警机制,导致应急管理部门无法及时获取准确的灾害信息,从而使得应急响应滞后。此外,传统监管方式在 评估老化设备状态和潜在隐患方面同样存在不足,人工检查难以全面覆盖所有基础设施,尤其是在隐蔽区域,难以实现对设备状态的实时监控。

(二)地下管网风险的特殊性

       城市地下管网风险的监管与治理是城市生命线安全治理的一个关键挑战。地下管网的隐蔽性导致其内部的腐蚀、渗漏和结构损坏等问题长期处于“看不见”的状态,这些潜在的风险只有在问题发生时才会被发现,增加了事故的突发性和危害性。随着城市 地上建筑日益完善,地下管网结构也变得越来越复杂,不同类型的管网相互交织,形成了庞大的地下网络系统。这种复杂性增加了维护和管理的难度,一旦一个地方出现隐患,可能会引发蝴蝶效应,导致安全事故的范围进一步扩大。

三、技术赋能城市生命线安全治理的实践现状

      近年来,各大城市为了提升对城市生命线的实时监测能力和安全管理水平,先后引入物联网和传感 器、大数据分析、人工智能以及地理信息系统等先进技术,赋能城市生命线安全治理。

( 一 )物联网和传感器技术

      物联网和传感器技术主要应用于城市生命线安全治理的前端,通过在关键基础设施中安装高精度的传感器,实现对温度、压力、流量和振动频率等核心数据的实时监测,并依靠物联网技术传送回终端,为管理人员提供实时的城市生命线信息 。物联网和传感器技术的应用可以有效缩短故障监测时间和应急响应时间,提升事故的处置速度和准确性。

(二)大数据分析技术

      大数据分析技术是通过对收集到的海量数据进行分析和处理,找出传统监测手段难以发现的事物之间的关联性和周期性,为管理者提供更加科学、理性和准确的决策支持 。基于大数据分析技术,城市管理人员能够提前预测和预防潜在风险,将城市生命线安全治理从“被动应对”升级为“主动预防”。北京市通过对历史交通事故数据和实时交通流量数据的分析,在事故易发生路段实施精准的交通管制措施,降低事故发生率。

 
(三)人工智能技术

      人工智能技术主要依靠机器学习算法,通过模拟人类的行为模式来实现主动学习、主动适应和主动创新。与传统监管模式相比,人工智能可以全天候、高效率监测城市生命线运行过程中的风险隐患,实现城市安全“智”理。深圳市罗湖区通过构建“AI+视频智能应用”,对治理场景智能识别、分析和处置,实现全流程智能监管。

 
(四)地理信息系统(GIS)技术

      以GIS技术为基础打造数字城市、数字孪生的概念已经逐渐融入人们的生产和生活 。通过应用GIS技术将地理空间数据和各类监测数据进行融合,构建一个虚拟的城市生命线数字模型,可以帮助管理者实时了解城市运行状况。通过三维建模和空间分析,技术人员能够精确定位到地下管网中发生异常的位置,从而提高维护效率和准确性。

四、技术赋能城市生命线安全治理需要解决的关键问题

       技术赋能在提高城市生命线安全治理效能的同时也带来了许多新问题,这些问题不仅阻碍着当前城市生命线安全治理,同样对城市可持续发展产生影响。

 
( 一 )技术迭代引发的系统适应性问题

      城市生命线的更新速度与新兴技术的迭代速度相比,往往更慢,这就会导致新旧技术的衔接存在差异性。随着城市基础设施的建设逐渐趋于复杂化,系统的升级改造也变得越来越难。同时,面对新兴技术的发展,与之匹配的专业人才的短缺也限制了新技术的有效应用。伴随着城市生命线安全治理对新技术依赖度的提高,城市安全治理系统的脆弱性也会增加。 这种技术迭代与城市安全治理系统适应性之间的矛盾,成为城市生命线安全治理面临的重大挑战,影响着技术应用效果和整体安全水平。

 
(二)数据安全引发的隐私保护问题

      物联网和大数据技术的广泛应用导致大量个人和城市基础设施数据被持续收集和分析,这些数据虽然提升了治理效能,但也带来了严重的安全隐患 。城市基础设施信息的泄露可能威胁城市整体安全,而个人隐私信息的泄露则侵犯公民的权益。同时,数据的跨部门共享与使用面临法律和伦理挑战,如何在提高数据价值和保护隐私之间取得平衡成为难题。

 
(三)投资不确定性引发的收支平衡问题

      城市生命线的建设需要大量的初始资金投入,包括设备采购和基础设施建设等费用。而新兴技术的快速迭代也使得城市生命线系统的维护和升级需要保持持续性的资金投入。由于城市生命线具有收益的外部性和公共品属性,传统的市场机制难以去有效量化其价值,这就需要城市管理者重新寻求一套评估方法,来评估技术投资对城市安全和社会经济发展的影响。因此,在有限的财政资源下,城市管理者需要在技术投资和其他公共服务领域投资之间做出选择。

五、技术赋能城市生命线安全治理的优化路径

      当前,以物联网、大数据和人工智能为主要代表的新兴技术快速发展,为城市生命线安全治理提供了新的手段,技术赋能正逐渐成为城市治理的一条新路径。然而,在运用技术的同时也面临着一些潜在问题,基于此,本文提出以下三点优化路径,为构建更安全、更智能、可持续的未来城市提供新型治理方案。

( 一 )持续创新驱动的技术适应机制 

 1.建立模块化系统架构

      为了更好地适应技术的迭代,管理者在初期设计城市基础设施生命线时,可以采用模块化的系统架构。这个系统就像一个由多部分组合而成的机器,每个部分负责不同的工作,如收集信息、分析数据、辅助决策和执行命令等。这些模块之间要能够很好地配合,在需要增加新功能时,只需要重新加一个新模块,当某个部分出现问题时可以单独替换掉,不影响其他部分的正常工作。

2.建立动态人才培养和知识更新机制

      针对专业人才供应不足问题,管理者可以构建多层次、持续性的人才培养体系。通过与高等院校和职业培训机构合作开发专业课程,培养复合型人才。同时,城市基础设施运营系统可以引入“技术导师”制度来促进知识传承,确保现有人员技能与技术发展同步,提升整体人才队伍的适应能力和创新能力。

3.实施渐进式技术更新方式

      为了避免技术迭代带来的不适性,在进行城市基础设施升级改造时,管理者可以采用分阶段、分区域的渐进式技术更新方式,优先更新高风险区域的基础设施。这样可以在解决风险应对问题的同时,实现技术的升级,降低因升级改造带来的系统脆弱性问题。

(二)法律体系完善的数据监管机制

1.构建多层次法律法规体系

      面对城市基础设施信息安全问题,政府可以通过制定城市数据安全和隐私保护方面综合性法律,来明确数据收集、使用、存储和共享的法律边界。而公民的个人隐私问题可以通过完善数据主体权利保护制度,明确个人数据控制权、知情权和同意权来解决。政府还可以建立数据安全责任追究制度,对违法行为设置严格的惩罚措施。通过这种多层次的法律体系,为数据安全和隐私保护提供全面的法律保障。

2.建立跨部门协同监管机制

      为保护数据安全,政府需要设立城市数据安全监管委员会,负责协调各个部门一起监管数据。通过制定统一的数据安全标准和评估指标,并定期检查每个部门或者每个人是否在严格遵守,来实现对数据的保护。对于已经发生的数据泄露事件,要及时报告和调查,避免危害进一步扩大。

3.推动数据安全法律意识和能力建设

      数据安全问题的源头是人,政府可以针对不同群体开展与之对应的数据安全法律教育,来实现对数据的保护。对于政府官员和企业管理者,可以进行数据安全法律责任培训;对于技术人员,可以开展数据安全合规技术培训;对于社会公众,可以进行数据权利保护知识普及。这些措施的运用,可以提高整个社会的数据安全法律意识,形成尊重数据权利、保护个人隐私的社会氛围。

(三)多元协同推动的投资优化机制

1.构建多元化融资模式

      面对资金不足问题,管理者可以建立城市安全治理投资基金,通过收益共享机制,吸引长期投资者参与进来,将政府财政、社会资本和金融机构的资源进行整合,扩大资金来源渠道。同时,政府可以引入公私合作模式,鼓励私营企业参与到城市基础设施建设和运营中。通过这些多元化融资模式,不仅可以分散投资风险,还能提高资金使用效率,确保城市安全治理项目的持续性和稳定性。

2.实施动态成本效益评估体系

      面对城市基础设施建设前期投入大、收益时间滞后的问题,管理者可以通过建立科学的成本收益分析模型,综合考虑经济、社会和环境因素,来全面评估技术赋能城市生命线治理的综合收益。对于已经在建设和使用的城市基础设施项目,可以构建一套动态评估机制,管理者通过定期对项目进行收益评估和调整,进而提高投资决策的科学性和精准性。

3.建立财政监管机制

      城市管理者要实现城市生命线治理的可持续发展,就需要制定一个长期的财政规划,明确城市安全治理投资的战略目标和优先方案。在财政资源使用方面,管理者可以引进一个财务监管体系,包括事前可行性评估、事中监督审计和事后绩效评价等,来实现对财政使用情况的监管,确保财政资金使用的合理性和最优化。