安全物聯網(Internet of Things in Safety)是通過安全韌性城市評價體系，在深入了解城市的安全狀況的基礎上，通過評價指標體系的對比分析，找出城市運行過程中潛在的各種不安全因素，及時發現和掌握創建安全韌性城市工作的不足和薄弱環節，識別城市系統的脆弱性，採取針對性改進措施。在自然資源、交通、住建、水利、能源、文旅古建及其他存在安全隱患的領域，利用感測器、大數據、BIM、GIS及AI等技術，建立泛在安全物聯網監測預警系統。
通過在目標監測區域部署多源高精度感測器，並利用無線通信方式形成自組織的網路系統，協同完成對監測目標結構安全狀態的實時感知、採集和傳輸。同時，藉助嵌入式人工智慧邊緣計算和雲計算技術，對監測目標進行智慧型分析，實現監測預警和超前預測預警，最終達到安全感知、智慧管養和平安中國的目的。
基本介紹
- 中文名：安全物聯網
- 外文名：Internet of Things in Safety
概念提出,科學術語,價值意義,政策背景,典型案例,解決方案,
概念提出
2013年，杭州魯爾物聯科技有限公司創始人、CEO胡輝博士首次在國內提出“安全物聯網”的概念。
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科學術語
隨著人工智慧、大數據、雲計算等技術的不斷突破，特別是5G技術的商業推廣實現，安全物聯網在自然資源、交通、住建、水利、能源、文旅古建等領域的價值越來越得到政府和公眾的認可。
安全物聯網採用“感、傳、知、用”等物聯網技術手段，綜合利用無線感測、雲計算、大數據等技術，通過網際網路、無線通信網、專網等通信網路，形成多重分級預警。自2013年，杭州魯爾物聯科技有限公司創始人、總裁胡輝博士在國內提出這一概念以來，安全物聯網已經成功運用到自然資源、交通、住建、水利、能源、文旅古建等各領域。
價值意義
安全物聯網的經濟和社會價值主要體現在四個方面：
強國：災情是中國國情日益重要的組成部分，防災減災能力是多災之國綜合國力的有效構成要素。安全物聯網技術和行業的發展是提升國家應對自然災害和基礎設施災害的綜合防災減災能力的重要支撐。
惠政：公共安全是新型智慧城市的明確訴求，安全物聯網運用雲計算、大數據、物聯網、人工智慧等信息技術，構建城市智慧型基礎設施，實現城市管理的數位化、精確化、智慧型化，最終提升政府的行政效能和城市管理水平。
為民：隨著城鎮化和現代化進程的持續發展，人民民眾日常高度依賴基礎設施，同時基礎設施領域災害的發生也會造成嚴重的人員傷亡和經濟損失。安全物聯網可以為各類基礎設施提供實時安全監測預警系統，從而避免和減少重大災害的發生，實現從救災向減災的戰略轉變。
興業：安全物聯網的套用場景還覆蓋工業生產安全、基建施工安全、消防安全、環境安全等領域。
政策背景
2017年9月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳發布了《關於進一步加強文物古建築安全工作的實施意見》，要求建立覆蓋全國重點文物古建築保護單位和世界文化遺產地的監控系統，實現遠程監管、物聯網監控和文物古建築安全監管人員智慧型巡檢，建設完善文物古建築安全監管平台。
2018年2月，交通運輸部辦公廳發布了《關於加快推進新一代國家交通控制網和智慧公路試點的通知》，通知要求，選取橋樑、隧道、邊坡等，建設基礎設施智慧型監測感測網，實現交通基礎設施安全狀態綜合感知、分析及預警功能。
2018年7月，國家能源局發布了《電力安全生產行動計畫（2018-2020年）》，要求嚴防大壩安全事故，嚴格落實大壩安全“三同時”要求，對大壩安全監測等系統同時設計、施工、投入運營。加強大壩安全狀況檢查與隱患缺陷治理，推行大壩安全檢查、監測。
2019年1月，習近平總書記在省部級主要領導幹部堅持底線思維著力防範化解重大風險專題研討班上要求：加快科技安全預警監測體系建設，圍繞人工智慧、基因編輯、醫療診斷、自動駕駛、無人機、服務機器人等領域，加快推進相關立法工作。
2019年3月，住房和城鄉建設部發布《2019年安全生產工作要點》要求，打好城市安全和綜合防災基礎，推動城市安全全生命周期管理，注重源頭防控，加強人居環境設計、建設、使用、維護、更新等各環節安全管理。
2019年4月，國務院安委會辦公室、國家減災委辦公室、應急管理部聯合印發了《關於加強應急基礎信息管理的通知》，通知要求健全完善多種感知設備科學布局的先進物聯網監測系統，綜合運用現場巡查、感測器監測、視頻監測、遙感監測等多種手段開展自然災害隱患動態監測，提高自然災害監測預警的時效性和工作質量。
2019年4月，自然資源部辦公廳發布《2019年地質災害防治工作的通知》要求：充分認識地質災害防治工作的極端重要性，全力推動地質災害防治工作，深入貫徹落實黨中央要求，加快推進地質災害防治重點工程，強化防災減災體制機制建設，不斷完善地質災害防治體系。要求各地要結合實際，儘早編制省一級實施方案，明確建設任務，建立工作機制和保障措施，儘快組織實施。力爭通過三年工程實施，顯著提高地質災害隱患識別與風險調查科技水平，實現我國地質災害風險調查和隱患排查全覆蓋，建立健全專群結合監測預警網路。
健全完善多種感知設備科學布局的先進物聯網監測系統，綜合運用現場巡查、感測器監測、視頻監測、遙感監測等多種手段開展自然災害隱患動態監測，提高自然災害監測預警的時效性和工作質量。
2019年3月，住房和城鄉建設部發布《2019年安全生產工作要點》要求，打好城市安全和綜合防災基礎，推動城市安全全生命周期管理，注重源頭防控，加強人居環境設計、建設、使用、維護、更新等各環節安全管理。
2019年7月，交通運輸部發布《數字交通發展規劃綱要》要求：構建數位化的採集體系，推動交通基礎設施規劃、設計、建造、養護、運行管理等全要素、全周期數位化。針對重大交通基礎設施工程，實現基礎設施全生命周期健康性能監測，推廣套用基於物聯網的工程質量控制技術。
2019年11月，國家領導人在中央政治局第十九次集體學習時要求，積極推進我國應急管理體系和能力現代化。從源頭上防範化解重大安全風險，真正把問題解決在萌芽之時、成災之前。要加強風險評估和監測預警，加強對危化品、礦山、道路交通、消防等重點行業領域的安全風險排查，提升多災種和災害鏈綜合監測、風險早起識別和預報預警能力。
2020年4月，水利部印發《水利行業安全生產專項整治三年行動實施方案的通知》要求切實增強水利安全生產防範治理能力，有效防範重特大事故，減少較大和一般事故，為水利改革發展提供堅實的安全保障。
2020年4月，自然資源部發布《關於做好2020年地質災害防治工作的通知》要求，以隱患識別和風險評價為重點，以實施地災風險管控、減輕災害風險為目標，充分利用先進適用技術手段和高精度定位服務網、數字高程模型等地理信息資源，全面開展地災隱患早期識別與1∶5萬調查和風險評價，對重點地區開展1∶1萬精細化調查，查明風險底數。
2021年3月，交通運輸部辦公廳印發《公路長大橋樑結構健康監測系統建設實施方案》，要求推進公路長大橋樑結構健康監測系統建設，增強長大橋樑結構健康監測能力。
2021年4月，國務院辦公廳印發《關於加強城市內澇治理的實施意見》，加強智慧平台建設。建立完善城市綜合管理信息平台，整合各部門防洪排澇管理相關信息，在排水設施關鍵節點、易澇積水點布設必要的智慧型化感知終端設備，滿足日常管理、運行調度、災情預判、預警預報、防汛調度、應急搶險等功能需要;有條件的城市，要與城市信息模型(CIM)基礎平台深度融合，與國土空間基礎信息平台充分銜接。
2021年6月，第一次全國自然災害綜合風險普查工作電視電話會議在北京召開，國務委員、國家減災委主任王勇提出要科學高效開展好第一次全國自然災害綜合風險普查工作，為有效防治自然災害、推動經濟社會可持續發展提供科學支撐。
2021年9月，國務院安委會辦公室關於印發《城市安全風險綜合監測預警平台建設指南（試行）》的通知，提出推廣城市生命線安全工程經驗做法，要求切實提高城市防控重大風險與突發事件的能力，從本質上提升城市安全治理現代化水平。
典型案例
港珠澳大橋結構健康監測系統
港珠澳大橋跨越珠江口伶仃洋海域，是連線香港特別行政區、廣東省珠海市、澳門特別行政區的大型跨海通道。大橋地處颱風多發區，而且結構在長期服役過程中的環境侵蝕、材料老化和荷載的長期效應、疲勞效應與突發災害等災變因素的耦合作用將不可避免地導致結構和系統的損傷積累和抗力衰減。為保障大橋在運營中的安全，避免災難性事故的發生，將自動化健康監測技術與人工巡檢技術相結合，構建起一個符合大橋結構運營期健康監測及巡檢管理系統。系統包括五個子系統：監測數據採集子系統、構件巡檢維護子系統、結構健康評估子系統、結構維護決策子系統及結構健康數據管理子系統。該系統實現了港珠澳大橋橋樑、隧道、人工島結構重要的環境荷載和結構回響量的實時監測，同時實現對大橋橋樑、隧道、人工島結構人工巡檢數據的錄入和管理；基於監測數據和人工巡檢數據進行構件評級、結構危險狀態預警、損傷診斷、技術狀況評定、極限狀態評估，並給予上述結果制定港珠澳大橋巡檢養護計畫，指導港珠澳大橋的巡檢養護工作。
杭新景高速公路七里連線線邊坡安全監測預警系統
杭新景高速公路七里連線線邊坡安全監測預警系統。七里連線線起始於浙江省常山縣杭新景高速公路七里-新橋互通出入口，終接柯城區七里鄉大頭村大毛線，地理坐標東經118°43′35″，北緯29°9′42″，路線全長7.725Km。滑坡位於連線線中部，貫穿6#、10#、12#工區；2014年6月至2015年11月，滑坡周界逐漸形成貫通並發生緩慢蠕滑變形。考慮現場工程施工以及後續運營期存在整體性下滑的風險，建立了一套基於自動化監測的全天候安全物聯網監測體系。監測系統基於實時採集的地表位移、地表裂縫、深部位移、路塹擋牆傾斜、地下水位及降雨等信息，分析了邊坡的穩定狀況和變形的發展趨勢。七里連線線邊坡監測系統不僅在施工期為邊坡防護工程的方案設計提供技術支持，而且在服役期為連線線的安全運營提供安全保障，經濟效益和社會效益都非常顯著。
合肥城市生命線工程安全運行監測系統
合肥城市生命線工程安全運行監測系統。城市生命線是指城市的交通系統、供水系統、供電系統、供熱系統、供氣系統、通訊系統、綜合管廊等公眾日常生活密不可分的城市基礎設施系統。為避免城市地下管線及市政交通設施故障而造成的安全事故，合肥市統籌規劃、試點先行，逐步建立起城市生命線工程安全運行監測系統。2016年合肥市啟動並建成城市生命線工程一期項目，完成了一個中心和三個前端專項系統的建設；其中，一個中心是城市生命線安全運行監測中心繫統，三個前端監測系統包括5座試點橋樑、24.9公里的供水管網和2.5公里的燃氣管網及相鄰地下空間。2017年合肥市啟動二期項目建設，按照“點、線、面”結合原則，重點選取建設年代久、人員密集、重要敏感區域進行安全監測，包括47座橋樑、819.5公里燃氣管網、714.1公里供水管網、254公里排水管網、201.5公里熱力管網、14公里中水管網和58.51公里的地下綜合管廊，計畫於2019年底建成運行。
解決方案
安全物聯網作為一個廣義上的含義，其中有許多套用場景的物聯網組成部分，相應的物聯網解決方案如下所示：
面對“不測風雲”，如何提升監測預警與風險評估能力？能夠進行“感知預警”、“災害預報“的””安全物聯網成為了構築平安中國的新護盾。
地質災害監測預警
地質災害監測預警系統依託物聯網、雲計算、3S（GPS、GIS、遙感）、InSAR（合成孔徑雷達干涉測量）、空間信息多級網路、時空大數據分散式計算和存儲等技術手段，實現監測數據實時採集傳輸、數據可視化展示、設備人員智慧型化管理、多維時空數據疊加分析、預警模型深度學習以及處置預案結構化抽取決策。
礦山尾礦庫安全監測預警
尾礦庫是一個具有高勢能的人造土石流危險源，存在潰壩危險，一旦失事，容易造成重特大事故。尾礦庫安全監測系統可以完成尾礦庫各項監測信息的自動採集、存儲、網路分發、預警顯示等多項任務。實現尾礦庫監測的信息化、三維化、實時化、網路化，使尾礦庫生產、安全管理人員，可以及時、直觀地掌握尾礦庫安全參數的實際動態。
橋樑健康監測系統
現代化的大型橋樑一般跨度均較大，受颱風等影響時，震動和擺幅也相應較大。嚴重時會影響到橋樑的正常運營，甚至威脅橋樑及人員車輛的安全。橋樑結構健康監測系統依託物聯網、BIM、GIS、大數據、雲計算、人工智慧等現代化技術手段，通過對橋樑環境與結構行為的實時監測，以及對結構安全狀態的認知與智慧型化評估，為橋樑施工和運營階段的結構工作狀態、評估結構的安全性與正常使用性提供必要而可靠的數據，為橋樑運營階段的養護管理提供決策依據。
邊坡安全監測預警
長期以來，由於缺乏對安全監測技術的系統研究，沒有成熟的經驗供設計部門套用，因此只能用低等級公路的防護技術或借鑑其他部門的經驗來實施局部防護，缺乏綜合考慮。邊坡健康監測系統通過對邊坡環境、地質與防護結構進行實時監測，同時對可能造成邊坡失穩的不安全因素進行動態監測預警，為邊坡的養護管理提供決策依據。
隧道安全監測預警
隧道工程與其他地上普通工程結構相比，在勘察、設計、施工和管理上具有較多的不確定性和複雜性。同時隨著隧道工程的運營，也容易在內部、外部因素影響下出現不同程度的病害。隧道結構安全監測預警系統依託物聯網、BIM、GIS、大數據、雲計算、人工智慧等現代化技術手段，力求做到對隧道環境與結構行為的實時監測，以及對結構安全狀態的認知與智慧型化評估，把握隧道施工和運營階段的結構工作狀態、評估結構的安全性與正常使用性提供必要而可靠的數據，為隧道運營階段的養護管理提供決策依據。
捷運安全監測預警
捷運工程在施工、運營中的高技術含量和高風險性無不需要強烈的安全意識、周密的安全管理和嚴格的安全監管來實現，捷運工程很大程度上就是一項考驗安全管理的工程。捷運安全監測預警系統依託物聯網、BIM、GIS、大數據、雲計算、人工智慧等現代化技術手段，通過對捷運環境與周邊結構建築物的實時監測，把握捷運施工和運營階段的結構工作狀態，為評估結構的安全性與正常使用性提供必要而可靠的數據，為捷運運營階段的養護管理提供決策依據。
建築結構安全監測預警
當社會生產和消費的發展達到一定程度後，以大型建築為代表的大型重要基礎設施建設必然迎來一個高潮。大型建築在施工期和運行期，必然會產生較高的基礎變形和結構應力，結構安全問題十分突出，防火、防風等問題也需要重點考慮。大型建築安全監測系統基於物聯網技術和大數據分析技術進行開發，可根據應力、應變、震動、變形等結構屬性，及風力、溫度等外界條件，實現建築物健康度的快速評估，提高複雜建築物安全運營的可靠性。基於系統採集的實時監測數據，結合系統平台數據挖掘算法，可形成變化曲線和分析圖表，具有超限報警功能，運營單位可對建築物的維護和修復進行合理安排，對問題工程進行追蹤處理，保障鄰建結構安全，延長建築物壽命。
水工結構安全監測預警
正在運行的大壩和堤防由於受到各種自然因素的影響，其工程狀態和運行情況都在隨時變化，所以必須對大壩和堤防進行系統地檢查，隨時掌握工程狀態，分析判斷壩體、壩基、岸坡、堤坡等處是否能安全運行。大壩、堤防安全監測系統利用物聯網、BIM、大數據、AI、雲計算等技術，對大壩、堤防及周邊岸坡等進行有效監測，並通過對監測數據的分析，給出健康狀況的評價結果以及預警信息。數據成果及其分析成果可作為日常管理及應急管理的數據支撐和決策依據，從而有效提高管理部門管理水平。
通訊塔、電力塔、風電塔安全監測預警
風力發電機塔架、電力輸電線路桿塔、通信鐵塔等通常都是設立在地勢較高的地方，甚至沿著山脊設立。水土流失、土石流、山體滑坡，以及人為的對山體進行開採、放炮等現象，都對鐵塔下方地基有所損壞，可能造成桿塔傾斜、倒塌等情況的出現。風力發電機、電力塔、通信塔安全監測系統利用物聯網、BIM、大數據、AI、雲計算等先進技術，對各種塔基周邊地理環境及桿塔傾斜狀況相關參數進行實時監測，並通過對監測數據的分析，提供塔基健康狀況的評價結果以及預警信息。數據成果及其分析成果可作為日常管理及應急管理的數據支撐和決策依據，從而有效提高管理部門管理水平。
油氣管道安全監測預警
隨著石油和天然氣產量和需求量的劇增，管道運輸已成為陸上油氣運輸的主要方式，以其運量大、占地小、封閉運輸損耗低等優越性而成為能源運輸的首選。但油氣管道多服役時間長、跨越區域廣且不可避免的需要途徑地質災害敏感點，這些都對管道的運行造成極大的風險，也間接對城市的能源安全和沿線居民的生命財產安全形成威脅。能源管線安全監測系統依據油氣管道運行現狀，針對管道運行隱患風險控制問題及管道地質災害隱患監控的薄弱環節，建立管道綜合監控平台，降低管道風險，實現管道運行的安全可控。
古建古蹟安全監測預警
中國古建築具有悠久的歷史傳統，文化源遠流長，歷經千年，每一件保存下來的古建築都是彌足珍貴的國寶。古建築能否繼續安然無恙的繼承下去，是歷史託付給當代人的重要使命。文物古建安全監測系統基於物聯網技術、移動網際網路技術、雲計算技術和人工智慧算法，對城市的文物古建、古蹟所處環境和自身的結構狀態進行自動化監測。通過古蹟、古建築檔案已有數據以及自動化監測系統獲取的新數據，結合智慧型算法、專家系統等手段，實現健康診斷、實時預警等功能，提供古建、古蹟管理的智慧型化與信息化服務，滿足管理部門對文物古建的監管需求。
區域安全物聯網
作為智慧城市重要內容之一的區域安全物聯網以城市安全為核心，以安全物聯網、BIM、GIS、雲計算、大數據、人工智慧、新型感測等技術為依託，圍繞地質安全、環境安全、交通安全、住建安全、生產安全、消防安全、水利安全、能源安全等板塊，建立多維度、全方位的安全監測物聯感知網，打通從實時監測、數據分析、模型計算、狀態評估到管、養、治服務全過程數據鏈條，最終實現“一個平台全統一、多維數據全融合、安全監測全覆蓋”目標，為“智慧城市”安全運行和發展保駕護航。
城市運行安全監測與預警
城市運行安全監測與預警平台從城市安全運行的整體角度出發，全面感知城市生命體徵的細微變化，全域實時處置生產、生活、生態各領域發生的事件，實現常態運行情況全景呈現、風險隱患精準預警研判、置突發事件高效應對處置。
