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5万亿元地下管网改造背后:建筑智能化如何赋能城市“地下生命线”?

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5万亿元地下管网改造背后:建筑智能化如何赋能城市“地下生命线”?

  近日,据官方透露,“十五五”时期,我国计划建设改造城市地下管网约77万公里,预计带动投资约5万亿元。这一规模庞大的基础设施建设计划,不仅关系到城市燃气、供水、排水、供热等系统的安全运行,也将为建筑智能化、物联网、工业自动化、数字孪生和智慧运维等领域带来新的发展空间。

  长期以来,地下管网被视为城市基础设施中相对隐蔽的组成部分。由于管线埋设于地下,设施分布复杂、建设年代不一、权属主体多元,加上部分区域存在管线资料不完整、运行状态不透明、维护手段相对滞后等问题,传统依靠人工巡检、定期检修和故障后抢修的管理模式,已经难以完全适应现代城市精细化治理的需求。

  随着城市更新行动持续推进,以及物联网、人工智能、数字孪生等技术逐步成熟,地下管网建设的目标正在发生变化:从解决管道老化、设施破损等基础问题,进一步转向提升系统感知能力、风险预警能力和协同运维能力。

  对于建筑智能化行业而言,这意味着一个值得关注的趋势:地下管网不再只是土建和市政工程的对象,也正在成为城市智能基础设施的重要组成部分。

  5万亿元投资背后,地下管网建设正在从“修旧”走向“提质”

  地下管网改造首先是一笔安全账和民生账。

  燃气管道老化可能引发泄漏风险,供水管网破损不仅造成水资源浪费,还可能影响供水安全;排水管网淤堵、雨污混接和管网能力不足,则会增加城市内涝和水环境污染风险。这些问题具有较强的隐蔽性,一旦发展为事故,往往会带来远高于日常维护成本的经济损失与社会影响。

  据相关政策新闻报道,“十五五”时期我国计划建设改造城市地下管网约77万公里,重点涉及燃气、供水、排水、污水、供热以及地下综合管廊等领域。住房和城乡建设部提出,要全面推行“先体检后更新”,强化工程质量安全管理,并按照“谁所有、谁负责,谁运营、谁维护”的原则,明确管网运维责任。

  这几项要求具有重要的行业指向意义。

  首先,管网改造不应简单理解为管道替换。对于部分设施而言,更换老旧管材、修复破损管段、扩大排水能力是解决问题的直接手段;但对于管线密集、运行风险较高或管理基础薄弱的区域,还需要同步完善监测设施、运行管理平台和维护机制。

  其次,地下管网建设需要从一次性工程交付转向长期运行管理。过去,一些项目更重视工程建设和验收,投入运营后却面临数据不完整、系统维护不足、设备故障无人及时处理等问题。随着基础设施更新更加注重运行效能,监测、预警、巡检、维修和绩效评价将成为项目全生命周期管理的重要环节。

  最后,地下管网涉及多个专业系统,其智能化建设不能依赖单一设备或独立平台。燃气、供水、排水、电力、通信等设施既有各自的专业要求,又需要在空间信息、风险管理和应急处置层面实现协同。

  因此,未来地下管网改造的竞争,不仅体现在工程建设能力上,也将体现在数字化底座建设、系统集成和持续运维能力上。

  从智慧建筑到智慧管廊:建筑智能化的应用边界正在延伸

  传统建筑智能化主要围绕建筑内部的暖通空调、给排水、供配电、照明、安防和能源管理等系统展开,通过传感器、控制器、通信网络及管理平台,实现设备监控、运行控制和管理协同。

  地下管网与智慧建筑在技术体系上存在较强的共通性。两者都需要对分布广泛的设施进行状态感知、数据采集、异常识别、运行控制和维护管理,也都面临设备类型多、系统接口复杂、运行环境差异大等问题。

  不同之处在于,地下管网通常具有更广的空间覆盖范围、更复杂的地下环境,以及更高的公共安全要求。部分管网跨越多个行政区域和运营单位,系统不仅要监测设备状态,还需要处理空间定位、管线交叉、地质环境、天气变化和跨部门应急协同等问题。

  这使建筑智能化行业的技术能力有机会向城市基础设施领域延伸。

  一是感知层。通过压力、流量、液位、温度、湿度、振动、气体浓度等传感设备,持续获取管网及附属设施的运行数据。例如,燃气管网可结合压力监测和气体检测识别异常,供水管网可通过流量、压力变化辅助判断泄漏,排水系统可利用液位和流量监测掌握管道及泵站的运行状态。

  二是网络层。根据地下环境、传输距离、供电条件、数据实时性和可靠性要求,综合采用光纤通信、工业以太网、蜂窝通信及适用的低功耗无线技术,建立稳定的数据传输体系。对于地下空间和管廊内部,通信覆盖、供电保障、电磁环境及网络冗余均需要在工程设计阶段统筹考虑。

  三是平台层。将设备运行数据与管线空间信息、地理信息系统、资产台账和维修记录关联,形成统一的管网数字化管理平台。平台既要回答管线在哪里,也要能够呈现设备当前状态、历史变化、风险等级和责任单位。

  四是应用层。围绕异常预警、巡检管理、工单派发、应急处置、设备维护和运行评价建立业务闭环,让监测数据真正进入管理流程,而不是停留在大屏展示。

  从这一角度看,智慧管网与智慧建筑并非两套完全独立的技术体系,而是城市级智能基础设施向不同应用场景延伸的结果。具备楼宇自控、工业自动化、物联网集成、综合布线和软件平台能力的企业,有望在相关项目中找到新的业务切入点。

  智慧管廊:从“集中敷设”走向“可感知、可巡检、可维护”

  地下综合管廊是此次政策部署中值得关注的方向之一。

  传统城市管线通常分散敷设于道路下方。当管线发生故障或需要扩容时,可能需要反复开挖道路,不仅影响交通和居民生活,也增加了施工组织与后期维护成本。综合管廊通过将符合入廊条件的管线集中敷设在专用地下空间内,为设施巡检、检修和统一管理提供了更好的条件。

  不过,综合管廊的价值并不止于将管线集中起来。真正具备运营能力的智慧管廊,还需要建立完整的环境监测、设备控制、安全防护和运维管理体系。

  以电力电缆管廊为例,系统可结合温度监测、视频监控、局部环境监测和巡检机器人,对电缆及附属设施进行持续或周期性检查。对于涉及燃气等具有特殊安全要求的管线,还必须严格遵循相关规范,针对管线类型、空间分区、通风条件和安全风险配置相应监测及防护设施,不能将不同专业管线简单视为可以无差别共廊的对象。

  一套较为完整的智慧管廊系统,通常包括以下几个方面:

  环境与安全监测:对温度、湿度、积水、通风状态及适用的气体指标进行监测,及时发现环境异常。

  机电设备监控:对风机、排水泵、照明、供配电及相关控制设备进行状态监测与运行管理。

  视频与智能巡检:通过固定摄像机、移动巡检设备或机器人辅助开展巡检,减少人员进入高风险环境的频次。

  门禁与作业管理:对人员出入、作业许可、检修记录和异常事件进行管理,提升作业过程的可追溯性。

  综合运维平台:将告警、设备台账、维修工单和空间位置关联起来,支持统一调度与事件闭环。

  相关政策新闻披露,截至2025年底,全国地下综合管廊已达7872公里。重庆科学大道九龙坡段的预制综合管廊示范工程,则展示了集中敷设、机器人巡检和数字化监测相结合的建设方向。

  需要注意的是,综合管廊并不适合所有城市、所有区域。其建设涉及较高的前期投资、复杂的土建条件和持续运营成本。因此,应结合城市规划、管线密度、道路条件、全生命周期成本及实际运维需求,因地制宜确定建设规模和技术方案。

  对于建筑智能化行业而言,智慧管廊的核心机会并不是简单增加传感器或安装监控设备,而是通过系统集成,把环境安全、机电控制、网络通信和运维管理整合为可持续运行的整体。

  AI与数字孪生:让地下管网从“发现故障”走向“提前识别风险”

  地下管网数字化管理的关键,在于把分散的数据转化为能够支持决策的信息。

  传统运维通常以固定周期巡检、设备告警和故障报修为主。这种模式能够解决部分显性问题,但对于缓慢发展的管道渗漏、异常压力变化、设备性能衰减和反复发生的局部积水等情况,仍存在发现不及时或判断依据不足的问题。

  物联网感知、数据分析和人工智能技术的结合,为改进这一模式提供了条件。

  例如,在供水管网中,系统可以综合分析压力、流量、夜间最小流量和历史维修记录,辅助识别疑似漏损区域;在排水系统中,可将液位、降雨量、泵站运行状态和历史积水记录结合起来,辅助研判排水压力与内涝风险;在管廊设备管理中,则可通过设备运行参数和历史故障数据,识别异常趋势,辅助安排预防性维护。

  这里需要明确一个技术边界:AI能够提高异常识别和风险研判效率,但不能仅凭算法就保证准确预测所有事故。地下管网环境复杂,监测数据可能存在缺失、漂移和误报,算法效果也取决于数据质量、场景覆盖和工程验证。对于燃气泄漏、结构安全、关键电力设施等高风险场景,仍需依靠符合规范的专用检测设备、可靠的联锁保护和明确的应急处置机制。

  数字孪生则为这些数据提供空间化的组织方式。

  通过整合管线测绘成果、竣工资料、地理信息、设备台账和实时监测数据,可以建立地下管网的数字化模型。当道路施工、管线维修或城市更新项目启动时,管理人员能够更直观地了解地下管线的位置、走向、埋深和交叉关系,降低误挖、误损风险。

  进一步结合实时数据,数字孪生平台还可以展示设备运行状态、异常位置、历史事件和维修进度,为跨部门协同提供统一的信息基础。

  但数字孪生不是简单制作三维模型。若管线资料不准确、历史数据不完整、模型更新不及时,三维可视化也难以支撑可靠的工程决策。因此,地下管网数字化建设应优先解决数据标准、资产编码、空间定位、数据更新和权责划分等基础问题,再逐步叠加仿真分析和智能决策能力。

  智慧运维才是长期价值所在:打通监测、预警与处置闭环

  对于地下管网项目而言,建设阶段的投入只是开始,长期运行才决定其综合效益。

  如果系统只能显示数据,却无法明确谁来处理告警、多久完成核查、如何记录维修结果,那么即使部署了大量传感器,也难以形成真正的管理能力。

  因此,智慧运维需要建立从感知到处置的完整闭环。

  第一步是发现异常。系统依据设备阈值、变化趋势和场景规则识别异常,并结合告警等级进行分类,减少大量低价值告警对运维人员的干扰。

  第二步是定位与研判。平台将告警与管线空间位置、设备信息、历史维修记录和周边设施关联,辅助确定问题范围及潜在影响。

  第三步是工单派发。根据管线权属、运维责任和应急预案,将任务派发至相应责任单位,并记录响应时间、处置进度和现场反馈。

  第四步是现场处置与复核。维修人员完成检查或维修后,应对故障原因、处置过程和设备状态进行记录,并通过复测或其他适用手段确认风险是否消除。

  第五步是持续优化。将实际故障和处置结果反馈至资产管理、巡检计划和风险模型,逐步优化设备维护周期和资源配置。

  这套机制与智慧建筑领域的设备设施管理、楼宇自控系统和计算机化维护管理平台具有相通之处。区别在于,城市地下管网涉及更广的地理范围和更多责任主体,对平台的空间信息整合、权限管理、系统可靠性和跨部门协同提出了更高要求。

  未来,随着监测数据和维修记录持续积累,管网管理有望从按固定周期维护,逐步向基于设备状态和风险等级的差异化维护转变。但这种转变应以设备重要性、数据可靠性和经过验证的维护策略为基础,不能将算法推荐直接等同于专业检修结论。

  六、从综合布线到工业自动化,产业链迎来哪些机会?

  约5万亿元的投资规模,并不意味着建筑智能化企业能够直接获得相应比例的市场份额。地下管网建设投资涉及管道主体工程、道路开挖与恢复、泵站、土建结构、设备购置和系统建设等多个部分,智能化只是其中的组成环节。

  对于相关企业而言,更重要的是识别具体需求,并建立与市政工程场景相匹配的产品和交付能力。

  综合布线与通信网络企业可以关注综合管廊内部通信网络、光纤基础设施、设备接入和网络可靠性建设。但地下环境对防水、防腐、阻燃、机械防护及长期稳定运行有特定要求,不能简单照搬普通办公楼的布线方案。

  楼宇自控与工业自动化企业可以发挥传感器接入、控制器、设备监控、联动控制和系统集成方面的技术积累,参与管廊风机、排水泵、照明、供配电及环境监测等系统建设。此类项目需要充分考虑市政设施的运行特点,并根据适用规范明确自动控制、人工干预和故障保护边界。

  物联网与传感器企业可以围绕管网压力、流量、液位、温度、振动和环境安全等场景开发专用产品。产品竞争力不仅取决于测量精度,还包括长期稳定性、安装维护便利性、通信能力和复杂环境下的可靠性。

  软件平台与数字孪生企业可以围绕管线数据治理、资产管理、地理信息融合、风险预警、工单协同和应急指挥提供解决方案。相较于单纯的三维展示,能够与实际业务流程结合、持续更新并支持跨部门协同的平台,更有机会形成长期服务价值。

  机器人与智能巡检企业则可以针对重复性高、环境复杂或人员进入风险较大的场景,提供移动巡检、红外检测、视频分析及辅助检查能力。不过,设备选型必须考虑通行空间、续航、通信覆盖、防护等级和现场安全要求,不能将机器人简单视为人工巡检的全面替代。

  从市场模式看,相关企业还需要适应市政基础设施项目的采购和交付特点。政府投资项目通常重视合规性、工程质量、项目验收和长期运维责任,参与企业不仅需要提供产品,还应具备方案设计、接口适配、工程实施、运维服务和安全保障能力。

  机遇与挑战并存:避免重建设、轻运营和盲目智能化

  地下管网智能化建设具有长期价值,但并不意味着技术投入越多越好。

  首先,要避免重硬件、轻数据。传感器和监控设备能够采集信息,但如果缺少统一的数据标准、设备编码和资产台账,系统就容易形成新的数据孤岛。

  其次,要避免重平台、轻业务。数字孪生、AI分析和综合管理平台应围绕实际问题建设,明确需要解决哪些故障、缩短哪些处置环节、降低哪些运维成本,而不是将展示效果作为主要评价标准。

  再次,要避免重建设、轻维护。传感器需要校准,通信设备需要维护,软件平台需要升级,数据模型需要持续更新。如果项目缺少长期运营预算和明确的责任主体,智能化系统本身也可能成为新的维护负担。

  最后,要高度重视网络安全和数据安全。地下管网与城市供水、燃气、排水、电力等关键基础设施密切相关,相关系统应根据实际重要程度落实网络分区、访问控制、身份认证、日志审计、备份恢复和安全运维等措施。涉及控制系统的场景,还应避免办公网络、互联网应用与关键控制网络之间形成不必要的直接连接。

  更为重要的是,地下管网智能化必须坚持适用性原则。对于风险明确的老旧管道,及时更换和修复往往比增加复杂监测系统更直接有效;对于管线密集、风险高、巡检困难的区域,则可以通过感知设备、智能分析和数字化运维进一步提升安全保障水平。技术应用应服务于问题解决,而不是反过来为了部署技术而增加工程复杂度。

  结语:城市更新进入深水区,智能化价值将体现在长期运行中

  “十五五”时期,约77万公里地下管网建设改造和约5万亿元投资计划,折射出我国城市基础设施建设从增量扩张向存量更新、安全保障和精细化运营转变的趋势。

  对建筑智能化行业而言,地下管网及综合管廊建设打开了新的应用空间,也对技术适配、系统集成、数据治理和持续服务提出了更高要求。

  未来,行业竞争的重点将不只是提供多少传感器、建设多少监控点或搭建多大的可视化平台,而是能否将感知设备、通信网络、控制系统、数字孪生和智能分析有效整合,形成可监测、可预警、可处置、可追溯的运维体系。

  从智慧建筑到智慧管廊,再到城市级基础设施管理,建筑智能化的价值边界正在拓展。谁能真正理解市政管网的专业需求,并将技术能力转化为可靠的工程交付和长期运营服务,谁就更有可能在这一轮城市更新中建立新的竞争优势。


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