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城市地下综合管廊安全监测与预警系统设计1

城市地下综合管廊安全监测与预警系统设计

摘要

城市地下综合管廊作为现代城市基础设施的重要组成部分，其安全运行直接关系

到城市功能的正常发挥和公共安全。本报告系统研究了城市地下综合管廊安全监测与

预警系统的设计方案，通过分析国内外管廊安全管理的现状与问题，结合物联网、大数

据、人工智能等先进技术，构建了一套多层次、全方位的智能监测预警体系。报告详细

阐述了系统的理论基础、技术路线、实施方案和保障措施，提出了基于多源数据融合的

风险评估模型和分级预警机制。研究结果表明，该系统能够实现对管廊环境、结构、设

备等关键参数的实时监测，准确识别潜在风险并提前预警，可有效提升管廊安全管理水

平，降低事故发生率。本方案具有较强的实用性和推广价值，为城市地下综合管廊的智

能化管理提供了系统化的解决方案。

引言与背景

1.1研究背景与意义

随着我国城市化进程的快速推进，城市地下空间开发利用已成为解决”城市病”的重

要途径。地下综合管廊作为城市基础设施的”生命线”，承载着电力、通信、给排水、燃

气等多种管线，是保障城市正常运行的重要基础设施。根据住房和城乡建设部统计数据

显示，截至2022年底，全国已建成地下综合管廊超过6000公里，规划在建规模超过

10000公里。然而，管廊内部环境复杂、管线密集，一旦发生事故将造成严重影响。近

年来，国内外管廊安全事故频发，如2018年某市管廊燃气泄漏爆炸事故造成重大人员

伤亡和财产损失，凸显了管廊安全监测的重要性。

传统管廊安全管理主要依赖人工巡检和简单监测设备，存在监测盲区多、数据采集

不及时、风险识别能力弱等问题。随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展，构建

智能化安全监测与预警系统已成为管廊安全管理的必然趋势。本研究的意义在于：一是

通过技术创新提升管廊安全监测的准确性和时效性；二是建立科学的风险评估模型，实

现风险的量化管理；三是构建分级预警机制，提高应急响应能力；四是为行业提供可复

制推广的系统解决方案，推动管廊安全管理水平整体提升。

1.2国内外研究现状

国外对地下综合管廊安全监测的研究起步较早，形成了较为成熟的技术体系。日本

作为管廊建设领先国家，开发了基于光纤传感的管廊结构健康监测系统，实现了对管廊

沉降、变形等参数的长期监测。欧洲国家如德国、法国等，建立了基于物联网的管廊环

境监测系统，可实时监测温度、湿度、气体浓度等参数。美国则注重管廊风险评估研究，

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开发了基于概率统计的风险评估模型。根据国际管廊研究协会(ITA)报告，发达国家管

廊安全监测系统的智能化程度已达80%以上，事故发生率较传统管理方式降低60%。

国内管廊安全监测研究虽起步较晚，但发展迅速。近年来，国家电网、中国建筑等

大型企业开展了相关技术攻关，取得了一系列成果。如某央企研发的”智慧管廊”系统，

集成了多种传感器和数据分析功能，已在多个城市应用。学术界方面，清华大学、同济

大学等高校在管廊结构监测、风险评估等领域开展了深入研究。然而，国内系统仍存在

数据融合度不高、预警精度不足、智能化水平有限等问题。根据中国城市地下综合管廊

产业联盟数据，国内管廊安全监测系统的平均智能化水平约为45%，与发达国家相比仍

有较大差距。

1.3研究内容与方法

本报告主要研究城市地下综合管廊安全监测与预警系统的设计方案，具体包括以

下内容：一是分析管廊安全风险因素及监测需求；二是构建系统总体架构和功能模块；

三是研究多源数据融合与智能分析技术；四是设计分级预警与应急响应机制；五是制定

系统实施方案和保障措施。

研究方法采用理论分析与实证研究相结合的方式：首先通过文献调研和案例分析，

梳理管廊安全监测的关键技术和最佳实践；其次采用系统工程方法，设计系统架构和功

能模块；然后通过数学建模和仿真实验，验证风险评估和预警算法的有效性；最后结合

实际案例，评估系统应用效果。研究过程中注重多学科交叉融合，融合了土木工程、计

算机科学、安全科学等领域的理论和方法，确保方案的科学性和实用性。

研究概述

2.1研究目标与范围

本研究旨在设计一套完整、高效的城市地下综合管廊安全监测与预警系统，实现管

廊安全风险的早期识别、准确评估和及