社区设备设施风险的监测监控、预测预警与智能防范，是社区治理的重要内容，也是极具挑战的前沿科学问题。对社区水、电、气、热等设备设施系统风险进行精准管控能够为社区安全保障提供重要的技术支撑。本书共分8章，主要内容包括：社区水、电、气、热、电梯、消防设备设施系统的功能组成、风险监测与防范基础理论、社区设备设施系统风险辨识、风险评价指标体系、静态风险评估方法、应用人工智能方法进行动态风险评估实例，以及社区设备设施系统“端-边-云”风险监测技术。 书中融合了当今安全科学、控制科学，以及人工智能等学科较为先进的研究成果，理论讲解删繁就简、重点突出，相关案例实操性强。本书可供研究社区设备设施系统故障风险领域的学者及相关专业研究生参考使用，也适合对城市安全风险治理有强烈兴趣的初学者使用。

第1章社区设备设施系统概述
　　1.1社区及设备设施系统
　　1.1.1“社区”概念
　　社区作为我国*基层的单位组织，是组织动员人民的中坚力量，具有安全风险辨识、资源储备宣传教育的多种服务功能，是城市应急管理工作的牢固基石。当突发事件来临时，社区是事故灾难的直接承受载体也是第一时间应对事故灾难应急救援工作的一员，在整个应急救援过程中发挥着至关重要的作用。
　　“社区”源于拉丁语，早期意思是共同的东西和亲密的伙伴关系。19世纪80年代由德国的社会学家滕尼斯将其应用到社会学的研究，其含义发生了很大的变化，当时是指“由具有共同的习俗和价值观念的同质人口组成的，关系密切的社会团体或共同体”。20世纪30年代初，费孝通先生在翻译滕尼斯的著作Community　and　Society时，将“Community”翻译为“社区”，后被国内许多学者引用。
　　社会学家们从不同角度给“社区”下的定义多达一百多种。尽管这些定义不尽相同，但普遍认为一个“社区”应该包括一定数量的人口、一定范围的地域、一定规模的设施、一定特征的文化、一定类型的组织。2000年由民政部出台的《民政部关于在全国推进城市社区建设的意见》中明确指出：“社区是指聚居在一定地域范围内的人们所组成的社会生活共同体”。可见，“社区”是具有某种互动关系和共同文化维系力的，在一定领域内相互关联的人群形成的共同体及其活动区域。
　　在各种类型社区中，居住型社区获得了广泛的关注和研究。据统计，我国城市居民平均约75%的时间在居住社区中度过，到2035年，我国有约70%人口生活在居住社区。居住社区也越来越成为提供社会基本公共服务、开展社会治理的基本单元，是党和政府联系、服务人民群众的“*后一公里”。特别是在新冠肺炎疫情防控期间，居住社区发挥了重要的“稳压器”作用。在我国城乡居住社区未来建设发展规划中，比较完善的居住社区应包含基层党组织、社区居民、物业服务企业、社区居委会和业主委员会。
　　2022年住建部发布《完整居住社区建设指南》，进一步明确了“完整居住社区”的概念。完整居住社区是指在居民适宜步行范围内有完善的基本公共服务设施、健全的便民商业服务设施、完备的市政配套基础设施、充足的公共活动空间、全覆盖的物业管理和健全的社区管理机制，且居民归属感、认同感较强的居住社区。
　　完整居住社区的规模“以居民步行5～10分钟到达幼儿园、老年服务站等社区基本公共服务设施为原则，以城市道路网、自然地形地貌和现状居住小区等为基础，与社区居民委员会管理和服务范围相对接，因地制宜合理确定居住社区规模，原则上单个居住社区以0.5～1.2万人口规模为宜”。近年来，厦门、沈阳等地探索开展了完整居住社区建设工作，有效提升了基层治理的现代化水平。建设完整居住社区，就是对城市空间进行重构，对社会进行重组。
　　住建部于2018年发布的《城市居住区规划设计标准》（GB50180-2018）中，废除了居住区、居住小区、居住组团的三级空间概念，代之以按照居民在合理的步行距离内满足基本生活需求的原则进行分级，同时结合人口数量划分为十五分钟生活圈居住区、十分钟生活圈居住区、五分钟生活圈居住区，以及居住街坊四级。完整居住社区与五分钟生活圈居住区的规模大体一致。
　　可以预见，完整居住社区的建设和发展将在未来社区治理体系中发挥重要作用，不久的将来有望成为中小规模居住社区建设的通用标准。因此，理应依据完整居住社区的人口规模和设备设施基本情况阐述社区风险防范问题，此类研究对象体量规模适中，具有较好的代表性和一定的必要性。
　　如无特别说明，本书中的“社区”专指人口规模在0.5～1.2万的居住社区，与“完整居住社区”概念相一致。
　　1.1.2社区设备设施分类
　　从城市规划设计角度来看，不同规模的居住区，所包含的设备设施种类也不尽相同。2015年北京市发布的《北京市居住公共服务设施配置指标》中设立了“建设项目-社区-街区”三级配套设施指标体系，三个层级互不包含，设施类别有社区综合管理服务、交通、市政公用、教育、医疗卫生、商业服务共计6大类52小项。2019年上海市住建委发布的《城市居住地区和居住区公共服务设施设置标准》（DG/TJ08-55-2019）中将居住区级公共服务设施分为行政管理、文化、体育、教育、医疗卫生、商业、养老福利、绿地、市政公用设施和其他共计10类。
　　国家标准《城市居住区规划设计标准》（GB50180-2018）中强化了“配套设施”的内涵，按照居住区规模对各级居住区配套设施进行了规定，其中，五分钟生活圈居住区的配套设施主要包含社区服务设施和便民服务设施，如表1-1所示。因市政配套基础设施及人防等设施无统一设计标准，故该标准中未涉及此类设施。
　　在住建部发布的《完整居住社区建设指南》中，对完整居住社区的配套设施建设要求如下。
　　①基本公共服务设施：包括一个社区综合服务站、一个幼儿园、一个托儿所、一个老年服务站和一个社区卫生服务站。
　　②便民商业服务设施：包括一个综合超市、多个邮件和快件寄递服务设施，以及其他便民商业网点。
　　③市政配套基础设施：包括水、电、路、气、热、信等设施、停车及充电设施、慢行系统、无障碍设施和环境卫生设施。
　　④公共活动场地设施：包括公共活动场地和公共绿地。
　　⑤物业管理与服务设施：包括物业服务和物业管理服务平台。
　　完整居住社区设施包含公共服务设施、商业服务设施、市政配套基础设施、公共活动场地设施，以及物业管理与服务设施。
　　从社区物业管理角度，日常需要维修维护的设备设施一旦发生故障，将具有更高发生危险事故的风险，因此可以分为共用部位共用设施和业主自用设施两种。两类设施发生故障事故时所影响的范围有较大差异。对于共用部位共用设施的维修和保修期满后共用设施的维保，通常需要使用社区业主共有的住宅专项维修资金来完成。
　　根据1998年建设部、财政部发布的《住宅共用部位共用设施设备维修基金管理办法》，共用设施设备是指住宅小区或单幢住宅内，建设费用已分摊进入住房销售价格的共用的上下水管道、落水管、水箱、加压水泵、电梯、天线、供电线、照明、锅炉、暖气线路、煤气线路、消防设施、绿地、道路、路灯、沟渠、池、井、非经营性车场车库、公益性文体设施和共用设施设备使用的房屋等。虽然建设部、财政部于2008年发布的《住宅专项维修资金管理办法》中，对“共用设施设备”重新进行了定义，但主要是出于对住宅专项维修资金使用范围的考虑，而将不在资金使用范围内的供水、供电、供气、供热、通信、有线电视等管线和设施设备从中剥离出来，但不意味着这些剥离出来的设施设备“共用”性质发生改变。
　　业主自用设施是指门户以内，业主自用的门窗、卫生洁具和通向总管的供水、排水、燃气管道、电线，以及水、电、气户表等设备。
　　从社区公共安全风险角度来看，给排水、供电、供气、供热、消防及电梯设施支撑着社区人民群众的基本生活，同时也是社区重点监测的第一类或第二类危险源，一旦发生故障或危险事故，其后果严重性要大大超过社区其他设施系统，在社区安全风险监测与防范体系中占有重要位置和作用，是本书重点研究对象。如无特别说明，本书以下章节所述“社区设备设施”专指供配电、燃气、消防、电梯、给排水和供暖设施系统及其相关设备。
　　1.1.3社区设备设施主要功能
　　社区供配电、燃气、消防、电梯、给排水和供暖等基础设施工程是“城市生命线系统”在社区的重要延伸，对社区人民群众的生产生活起着重要的支撑与保障作用。
　　1.社区供配电：是城市供电工程系统在社区的拓展与延伸
　　城市供电工程系统由城市电源工程、输配电工程组成。城市电源工程主要包括城市电厂、区域变电所（站）等电源设施。城市输配电工程由城市输送电网与配电网组成。城市输送电网含有城市变电所（站）和从城市电厂、区域变电所（站）接入的输送电线路等设施。输送电网具有将城市电源输入城区，并将电源变压进入城市配电网的功能。城市配电网由高压、低压配电网等组成。高压配电网具有为低压配电网变、配电源，以及直接为高压电用户送电等功能。低压配电网具有直接为用户供电的功能。
　　社区的电力系统是由配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重要组成部分。发电厂将一次能源转换成电能，经过电网将电能输送和分配到电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统（一般称为二次系统）。
　　配电系统是由多种配电设备（或元件）和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统。
　　在我国，配电系统可划分为高压配电系统、中压配电系统和低压配电系统三部分。由于配电系统作为电力系统的*后一个环节直接面向终端用户，因而在电力系统中具有重要的地位和作用。
　　（1）变电站的组成及功能。
　　变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。
　　变电站的主要组成为：馈电线（进线、出线）和母线、隔离开关（接地开关）、断路器、电力变压器、电压互感器、电流互感器、避雷针等。
　　（2）开闭所功能及其应用。
　　随着负荷密度的增加，城市高压变配电所的数量也随之增多，而变电所的中压馈电数量由于路径条件而受到限制，因而影响了变电站的输出容量，为解决这个问题，在城市负荷密集区推行“卫星网络”，即在城市变电所中压配电馈线设置开闭所，开闭所根据负荷密集程度设置，电源分别来自变电所的两台主变压器，采用单母线分段接线方式，开闭所每段母线可以有10～20路馈线，从而满足部分一、二级负荷的供电。
　　开闭所是将高压或中压电力分别向周围的几个用电单位供电的电力设施，位于电力系统中变电站的下一级。高压电网中称为开关站。中压电网中的开闭所一般用于10/20kV电力的接收与分配，其特征是电源进线侧和出线侧的电压相同。
　　（3）中心配电房的功能及其应用。
　　中心配电房位于变电站或开闭所的下一级，在配电网中起到电源支撑、分配的作用，它能够合理地解决变电站或开闭所出线分散和出线线路过长的问题。
　　（4）配电房的组成及其功能。
　　配电房是高、低压成套装置集中控制，接收和分配电能的场所。配电房内的主要设备有低压配电柜，配电柜分成进线柜、计量柜、联络柜、出线柜、电容柜等。主要由空气开关、计量仪表、保护装置、电力电容器、接触器等组成。配电房在供电系统中的王要功能有：
　　①转换电压等级；
　　②调整功率因数；
　　③分配电能；
　　④计量用户用电量。
　　2.社区燃气：是城市燃气工程系统在社区的拓展与延伸
　　城市燃气工程系统由燃气气源、储气设施、输配气管网等组成。城市燃气气源包含煤气厂、天然气门站、石油液化气气化站等设施。气源工程具有为城市提供可靠的燃气气源的功能。
　　燃气储气设施包括各种管道燃气的储气站、石油液化气的储存站等设施。储气站储存煤气厂生产的燃气或输送来的天然气，调节满足城市日常和高峰小时的用气需要。石油液化气储存站具有满足液化气气化站用气需求和城市石油液化气供应站的需求等功能。
　　燃气输配气管网包含燃气调压站、不同压力等级的燃气输送管网、配气管道。燃气输送管网的作用是中、长距离输送燃气，不直接供给用户使用；配气管道的作用是直接供给用户使用燃气。燃气调压站的作用是调节管道燃气压力，以便于燃气远距离输送，或将高压燃气降至低压，向用户供气。
　　我国城市天然气管道根据输气压力一般分为以下几种。
　　①低压天然气管道：压力小于5kPa；
　　②中压天然气管道：压力为5kPa～0.15MPa；<

目录
前言
第1章　社区设备设施系统概述　1
1.1　社区及设备设施系统　1
1.1.1　“社区”概念　1
1.1.2　社区设备设施分类　2
1.1.3　社区设备设施主要功能　4
1.1.4　社区设备设施安全与社区治理的关系　8
1.2　社区设备设施系统现状　9
1.2.1　社区供配电系统　9
1.2.2　社区燃气系统　18
1.2.3　社区消防系统　22
1.2.4　社区电梯系统　28
1.2.5　社区给排水系统　33
1.2.6　社区供暖系统　37
1.3　研究课题与挑战　43
1.4　本章小结　45
参考文献　45
第2章　社区设备设施风险监测与防范理论　47
2.1　风险概述　47
2.1.1　风险简介　47
2.1.2　风险测度　47
2.1.3　风险评估方法　49
2.1.4　风险控制　51
2.2　社区风险　54
2.2.1　相关数学基础　54
2.2.2　社区风险识别　55
2.2.3　社区风险分析　60
2.2.4　社区风险评价　65
2.2.5　社区风险防范　71
2.3　本章小结　84
参考文献　84
第3章　社区设备设施风险辨识　87
3.1　社区供配电系统风险辨识　87
3.1.1　常见事故风险概述　87
3.1.2　常见事故风险分析　88
3.1.3　风险防控与应急措施　90
3.2　社区燃气系统风险辨识　92
3.2.1　常见事故风险概述　92
3.2.2　常见事故风险分析　92
3.2.3　风险防控与应急措施　93
3.3　社区消防系统风险辨识　94
3.3.1　常见事故风险概述　94
3.3.2　常见事故风险分析　94
3.3.3　风险防控与应急措施　95
3.4　社区电梯系统风险辨识　97
3.4.1　常见事故风险概述　97
3.4.2　常见事故风险分析　97
3.4.3　风险防控与应急措施　99
3.5　社区给排水系统风险辨识　101
3.5.1　常见事故风险概述　101
3.5.2　常见事故风险分析　101
3.5.3　风险防控与应急措施　102
3.6　社区供暖系统风险辨识　104
3.6.1　常见事故风险概述　104
3.6.2　常见事故风险分析　104
3.6.3　风险防控与应急措施　106
3.7　本章小结　107
参考文献　107
第4章　社区设备设施安全风险评价指标体系　109
4.1　社区供配电系统风险评价指标体系　111
4.2　社区燃气系统风险评价指标体系　113
4.3　社区消防系统风险评价指标体系　116
4.4　社区电梯系统风险评价指标体系　117
4.5　社区给排水系统风险评价指标体系122
4.6　社区供暖系统风险评价指标体系　124
4.7　本章小结　125
参考文献　126
第5章　社区设备设施静态风险评估　127
5.1　社区配电网系统静态风险评估分析　127
5.1.1　社区配电网风险评估指标　127
5.1.2　基于贝叶斯网络-层次分析法的社区配电网风险评价　128
5.1.3　配电网实例风险评估　131
5.2　户内燃气人因风险分析　135
5.2.1　户内燃气人因风险评估指标分析　135
5.2.2　户内燃气人因风险综合评价分析　137
5.3　社区消防系统静态风险评估分析　140
5.3.1　社区消防系统指标体系的建立　140
5.3.2　模糊综合评价模型　142
5.3.3　社区消防安全风险实例分析　143
5.4　社区电梯系统静态风险评估分析　144
5.4.1　电梯系统风险评估体系层次模型的建立　144
5.4.2　基于事故树分析的电梯系统风险评估模型权重的确定　145
5.5　社区给排水系统静态风险评估分析150
5.5.1　社区给排水系统风险评估体系层次模型　150
5.5.2　社区给排水系统模糊综合评价　151
5.6　社区供暖系统静态风险评估分析　153
5.6.1　社区供暖系统风险评估体系层次模型　153
5.6.2　社区供暖系统模糊综合评价　154
5.7　本章小结　156
参考文献　156
第6章　社区设备设施动态风险评估　158
6.1　人工智能与动态风险评估　159
6.1.1　动态风险知识　159
6.1.2　动态风险评估　160
6.1.3　动态风险评估中的人工智能　161
6.1.4　结论　163
6.2　社区配电网系统动态风险评估　163
6.2.1　风险水平间的层次结构.164
6.2.2　基于FT-BN的社区配电网动态风险评估方法　165
6.2.3　案例分析　173
6.2.4　结论　179
6.3　社区户内燃气动态风险评估　179
6.3.1　构建户内燃气知识图谱　180
6.3.2　基于图神经网络的社区户内燃气系统动态风险评估方法　182
6.3.3　案例分析188
6.3.4　结论　190
6.4　社区户内燃气人因风险评估　190
6.4.1　基于RF-AHP-FCE的社区户内燃气人因风险评价模型的建立　191
6.4.2　案例分析196
6.4.3　结论　200
6.5　社区户内燃气泄漏风险评估　200
6.5.1　社区户内燃气泄漏监测指标体系　200
6.5.2　基于SVM的社区户内燃气泄漏动态预警模型　202
6.5.3　案例分析　204
6.5.4　结论　207
6.6　社区电梯故障风险评估　207
6.6.1　社区电梯故障外因分析与数据处理　208
6.6.2　社区电梯群聚类融合算法　210
6.6.3　社区电梯故障小样本数据预测　212
6.6.4　结论　218
6.7　本章小结218
参考文献　219
第7章　基于“端-边-云”的社区设备设施风险监测系统　223
7.1　总体架构　224
7.2　基于“端”的社区设备设施监测　228
7.2.1　社区设备设施风险监测系统功能　228
7.2.2　终端层功能　229
7.2.3　基于6LoWPAN的社区设备设施监测技术　229
7.3　基于“边”的社区设备设施互联互通　232
7.3.1　边缘层功能　232
7.3.2　基于NB-IoT/4G的多协议转换网关　234
7.4　基于“云”的社区设备设施情景计算　236
7.4.1　设计目标与技术难点分析　237
7.4.2　一体化平台技术路线设计　237
7.4.3　管理系统软件架构设计　239
7.4.4　云计算PaaS技术集成风险评估模型API　241
7.4.5　管理平台各模块功能介绍　243
7.5　案例：社区消防系统实时监控　248
7.6　本章小结　249
参考文献　250
第8章　总结与展望　251
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