基于物聯(lián)網(wǎng)技術的地下管網(wǎng)維護前景預測

□ 文/本刊記者 賀小花

近年來，隨著城市快速發(fā)展，地下管線建設規(guī)模不足、管理水平不高等問題凸顯，一些城市相繼發(fā)生大雨內澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等事件，嚴重影響了人民群眾生命財產安全和城市運行秩序。問題引發(fā)思考和行動。從去年開始，國務院發(fā)布政策文件，地下管網(wǎng)維護引起了不少從未有過的關注。基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市地下管線智能管理系統(tǒng)是解決現(xiàn)階段城市地下管線規(guī)劃、建設、管理、維護等較為可行和極有發(fā)展前景的綜合性技術手段。

地下管線的重要地位與作用

2014年6月14日，國務院辦公廳發(fā)布了《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》（國辦發(fā)〔2014〕27號）。《意見》提出，要在2015年底前，完成城市地下管線普查，建立綜合管理信息系統(tǒng)，編制完成地下管線綜合規(guī)劃。力爭用5年時間，完成城市地下老舊管網(wǎng)改造，將管網(wǎng)漏失率控制在國家標準以內，顯著降低管網(wǎng)事故率，避免重大事故發(fā)生。用10年左右時間，建成較為完善的城市地下管線體系，使地下管線建設管理水平能夠適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要，應急防災能力大幅提升。

《意見》中明確了今后一段時間我國城市地下管線建設管理的指導思想、基本原則、重點任務等。據(jù)悉，《意見》出臺的背景有兩個：一是近年來由于地下管線建設規(guī)模不足、管理水平不高，一些城市相繼發(fā)生大雨內澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等災害性事件；二是近年來全國各地進行的地下管線工作暴露了嚴重的管理職責問題。針對各城市地下建設問題，《意見》提出了“落實地方責任，健全工作機制”的硬性要求，而“地下綜合管廊也應統(tǒng)一規(guī)劃、建設和管理”。此外還特別強調：城市人民政府作為責任主體，要切實履行職責，統(tǒng)籌城市地上地下設施建設，做好地下空間和管線管理各項具體工作。對地下管線建設管理工作不力、造成重大事故的，要依法追究責任。

顯然，《意見》的提出為我國地下管線行業(yè)的發(fā)展提供了有力的政策支持，指明了發(fā)展方向。同時，《意見》也讓我們不得不重新審視地下管線的重要地位和作用。

眾所周知，城市地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，包括給水、排水（雨水、污水）、燃氣（煤氣、天然氣、液化石油氣）、通信、電力、熱力、工業(yè)管道等幾大類，它就像人體內的“神經(jīng)”和“血管”，日夜擔負著傳遞信息、輸送能量和排放污水的工作，是城市賴以生存和發(fā)展的重要物質基礎，被稱為城市的“生命線”。嚴格地講，地下管線管理是城市基礎設施管理工作最重要的環(huán)節(jié)，同時地下管線的工程檔案信息資料也是城市規(guī)劃、建設和管理的重要基礎信息，在進行城市規(guī)劃、設計、施工和管理工作中，如果沒有完整、準確的地下管線信息，就會變成“瞎子”，到處碰壁，寸步難行，甚至造成重大損失，影響人民的正常生產和生活，以至生命財產。

城市發(fā)展特別是新型城鎮(zhèn)化越來越快，負載也越來越重，對地下管線的依賴性也越來越大。實踐證明，一大批市政公用設施投入使用，為促進我國國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展以及改善和提高人民生活水平提供了基礎保障。并且，隨著我國經(jīng)濟社會快速發(fā)展，城市化步伐加快和城市功能的拓展，地下管線在城市建設和發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用，僅改革開放以來，城市供水量、供氣量、污水處理與排放能力都在以上百倍增加，日益龐大的地下管線網(wǎng)支撐著城市功能的運轉。

當前我國城市地下管線維護面臨諸多問題

近年來，隨著城市快速發(fā)展，地下管線建設規(guī)模不足、管理水平不高等問題凸顯，一些城市相繼發(fā)生大雨內澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等事件，嚴重影響了人民群眾生命財產安全和城市運行秩序。

追本溯源，出現(xiàn)上述問題的原因是，我國的城市化進程開始較晚，在城市的快速發(fā)展中，地下管線規(guī)劃和管理缺位，形成了地下管線權屬單位分散，地下管線運行監(jiān)測體系不完善、地下管線資料不全和位置誤差較大的局面。在城市建設中，經(jīng)常出現(xiàn)挖損管線、管線老化泄露等情況，造成停水、停電、停氣、交通中斷、通訊中斷等事故，影響城市運行質量和效率。

進一步來說，當前我國城市地下管線建設管理現(xiàn)狀是：城市地下管線種類繁多，包括供水、排水、燃氣、熱力、電力、通信、廣播電視、工業(yè)等8大類20余種管線；管理體制和權屬復雜，涉及政府30多個部門，各自為政、條塊分割、多頭管理的問題比較嚴重，鋪設在地下的各種管線重疊交錯、雜亂無章，施工挖斷管線事故不斷，違法占壓管線等安全隱患突出，馬路重復開挖問題屢見不鮮，管線安全事故日益增多。

要改變現(xiàn)狀必須厘清問題所在。據(jù)調查，當前我國城市地下管網(wǎng)維護面臨的問題主要表現(xiàn)在：

1、管線家底不清、檔案不全。

全國有近60%的城市還沒有地下管線基礎性的城建檔案資料，不按規(guī)定進行地下管線竣工測量，管線檔案信息資料不全、不準現(xiàn)象普遍存在。管理方式傳統(tǒng)，管理效率低下，難以發(fā)揮已有管線信息資源的社會效益；管線分屬管理，相互不能統(tǒng)籌協(xié)調，造成重復投入、無序規(guī)劃建設，管理與維護責任難以落實。由于家底不清，檔案不全，信息不能共享，各自為政，城市中地下管網(wǎng)的相互交叉、重疊等現(xiàn)象普遍，管線相鄰建構筑物的情況以及管線的運行狀態(tài)都不能及時掌握，造成地下管線的被動管理局面，維護措施不能有效落實，由此造成發(fā)生地下管線安全事故的幾率明顯增加。

2、管線超期服役、隱患突出。

地下管網(wǎng)的安全問題呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢，一個重要原因是在于服役期的管線很多進入壽命后期，甚至超期服役。此外，地下管線掩埋于地下，看不見、摸不著，隱蔽特點突出，加之管線規(guī)模急速擴大，管線種類不斷增多，管線密集程度不斷增加，管線錯綜復雜，同時燃氣、電力、排污、熱力等高危管線也在不斷增多，一旦發(fā)生安全事故，后果十分嚴重。長輸管線亦如此，輸油、輸氣等管道也屬于高危管線，與城市的高危管線一樣，如果發(fā)生安全事故，不但經(jīng)濟損失重大，還極易造成群死群傷。因此，如何提高地下管線安全隱患的管理水平，成為保障安全的重點基礎工作之一。

3、應急能力脆弱、預警不足。

如何保障地下管線安全高效運行，是地下管線管理的核心任務和目標。按照防災、減災的要求，加強地下管線運行狀態(tài)、運行環(huán)境信息的利用研究，及時診治管線病害，提高管線事故的應急響應與預警決策能力，應該提到更高層面來加以推進和實施，積極推廣更為科學的地下管線敷設方式和在線檢測、監(jiān)測與控制等技術的應用，為實現(xiàn)地下管網(wǎng)的信息化、自動化和智能化管理奠定堅實基礎。

城市地下管網(wǎng)是供應城市居民生活、公共福利事業(yè)和工業(yè)生產的保障，是大中型城市公共事業(yè)的一部分，也是城市建設的一項重要基礎工程。地下管網(wǎng)雖然大多人看不見，但是卻向城市居民提供了不可或缺的生活要素，因而，對于地下管網(wǎng)的管理更是需要謹慎負責。所以，城市管理者迫切需要通過一種手段，將城市中所有地下管網(wǎng)管理起來，通過智能管理體系，對地下管網(wǎng)的空間位置、管線自身壽命、管線負荷運行情況、外界對其影響情況等信息進行數(shù)據(jù)采集，然后存儲于專門的數(shù)據(jù)庫中，再運用專業(yè)分析軟件進行分析，以得出及時合理的處理維護措施，將城市地下管網(wǎng)事故消滅在萌芽階段，防患于未然。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的地下管網(wǎng)維護是個理想的選擇。

物聯(lián)網(wǎng)技術在地下管網(wǎng)維護中大放異彩

嚴格來說，物聯(lián)網(wǎng)是指在互聯(lián)網(wǎng)基礎上整合傳感、通信和信息處理等技術，按約定的協(xié)議，把相關物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡，而智慧化的管網(wǎng)就是安裝相應的運行參數(shù)監(jiān)控傳感器、監(jiān)視攝像頭等，建立或運用現(xiàn)有的網(wǎng)絡，通過狀態(tài)感知、信息傳輸?shù)确绞剑瑢崿F(xiàn)物物相聯(lián)、智能化相關與合作，實現(xiàn)管線信息由獲取、傳輸?shù)椒治觥⒕C合應用的整個過程。

由于城市主要管網(wǎng)位于地下，管線的空間位置信息可以通過施工資料獲得，但管線自身壽命、負荷運行情況、外界對其影響的情況等以及與地下管線健康運行有關的其他關鍵信息如何獲得？這在以前真是一個比較難以解決的問題，而物聯(lián)網(wǎng)則可通過在監(jiān)測目標上預先嵌入RFID射頻反射傳感器，使其輕松獲得有關地下管線自身及運行情況的關鍵參數(shù)，從而解決城市地下管線智能管理體系中的一個個關鍵技術問題。

并且，物聯(lián)網(wǎng)技術的核心是物物相聯(lián)，智能化相關、合作，利用物聯(lián)網(wǎng)技術的特點完全可以實現(xiàn)城市地下管線信息由獲取、傳輸?shù)椒治觥⒕C合應用的整個過程，這一過程的實現(xiàn)其實就是城市地下管線智能管理系統(tǒng)的實現(xiàn)。在地下管線智能管理系統(tǒng)中，感知層通過預埋于管線自身或附近的各類傳感器，可實現(xiàn)對地下管線多維參數(shù)的獲取，同時，管線本身具備信息接收和傳達、反饋等智能要素。地下管線智能管理系統(tǒng)具備強大的空間數(shù)據(jù)庫功能，可以將一個城市的基礎地理信息、各種管線空間信息、負荷運行信息及自身健康狀況信息等復雜的屬性信息一體化存儲，并實觀信息實時動態(tài)更新。通過地下管線智能管理系統(tǒng)的三維顯示功能和網(wǎng)絡功能，可以使一個城市的建設部門和管線權屬機構充分實現(xiàn)管線信息的共享，并進行各自的管理；相關部門也可以直觀地查看地下管線的復雜分布和相應的空間關系。

通過系統(tǒng)強大的空間分析能力、對地下管線多參數(shù)監(jiān)測分析功能和其它各種應用分析功能，可以及時對管線中所傳輸物質的運行狀態(tài)作出判斷；快速準確地對管線運行中的突發(fā)事故作出緊急處理；也可以輔助城市規(guī)劃部門科學地進行地下管線的規(guī)劃和設計；同時可以指導市政管理部門對管線進行預防性維護和科學管理，最終實現(xiàn)對城市地下管線的智能化管理。

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市地下管線智能管理系統(tǒng)是解決現(xiàn)階段城市地下管線規(guī)劃、建設、管理、維護等較為可行和極有發(fā)展前景的綜合性技術手段。

政策助力明顯

近年來，國家對地下管線始終高度關注，在“摸清家底”方面也加大投入，希望通過普查，對地下管線進行勘探，梳理脈絡的同時填補歷史數(shù)據(jù)的漏洞。

據(jù)不完全統(tǒng)計，至2011年我國開展城市地下管線普查的城市（區(qū)）數(shù)量總計為253個，普查情況總體良好，絕大多數(shù)城市在2000年以后都已進行過至少一次全面普查，部分城市已經(jīng)或正在進行第二次地下管線普查。

在管線普查工作加強的同時，一系列相關政策也相繼出臺。住建部提出2013年工作要點包括加強城市地下管線綜合管理；李克強總理曾多次提出加強地下管網(wǎng)建設、完善污水管網(wǎng)等城鎮(zhèn)環(huán)境基礎設施；國務院發(fā)布《城鎮(zhèn)排水與污水處理條例》，鼓勵采取特許經(jīng)營、政府購買服務等多種形式，吸引社會資金參與投資、建設和運營城鎮(zhèn)排水與污水處理設施；2014年3月，《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014-2020年）》提出，統(tǒng)籌電力、通信、給排水、供熱、燃氣等地下管網(wǎng)建設，推行城市綜合管廊；2014年6月，國務院發(fā)布《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》，提出用10年左右時間建成較完善的城市地下管線體系，使建設管理水平能夠適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要，應急防災能力大幅提升。

由此可見，國家對于地下管線的建設與管理方面提供了一些特許政策和投資支持，在為相關企業(yè)緩解經(jīng)濟壓力的同時必然帶動企業(yè)效率與業(yè)績的提高，為所處行業(yè)帶來推動作用，促進市場繁榮。并且國家鼓勵在地下管線規(guī)劃建設、運行維護及應急防災等工作中廣泛應用精確測控、示蹤標識、無損探測與修復、非開挖、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測和隱患事故預警等先進技術。相信國家的高度支持能促進我國開啟龐大的地下管網(wǎng)市場發(fā)展，在規(guī)劃建設、普查及信息化等領域為從事各類管線制造、鋪設、勘測、管理分析的企業(yè)帶來更多市場機遇。同時促使更多行業(yè)的管理者從中看到地下管線良好的市場前景，為其提供切入地下管網(wǎng)市場的機會。

另外，在工信部及財政部公示的2014年物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項資金擬支持項目中，城市管網(wǎng)監(jiān)測領域比較多，例如基于物聯(lián)網(wǎng)的城市地下管網(wǎng)綜合管理服務平臺、城市地下管網(wǎng)危險氣體、污水流量及管網(wǎng)財產監(jiān)控管理系統(tǒng)研制與應用、基于智能井蓋的地下管網(wǎng)檢測與安全管理系統(tǒng)等項目。管中窺豹，國家不僅在政策上，在資金方面，對地下管網(wǎng)的維護都非常重視和支持。

當前全國中型以上城市就有500多個，未來隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們安全意識的增強，地下管網(wǎng)監(jiān)控市場的潛力將越來越大。并且每一個城市的地下管網(wǎng)都是一個很復雜很龐大的工程，若是將其全部智能化，需要的傳感器起碼也是數(shù)以億萬計，僅僅這一項，就將產生數(shù)百億的產值。

智慧城市建設是大助推劑

近幾年，智慧城市建設在全國大江南北落地開花。智慧城市建設包括了“智慧建筑”、“智慧政務”、“智慧交通”和“智慧物流”等方向的“地上智慧”。同樣也包含如城市排水、地下管網(wǎng)方面的“地下智慧”。作為智慧城市建設的重要部分，地下管線需作為城市建設的重要目標加以推進和實施。尤其是近年各城市排水系統(tǒng)的問題逐漸成為政府公共支出的重頭戲，對地下管網(wǎng)的建設和管理也開始引起地方重視。

當前，各城市對于地下管線的建設已全面開展。其中廣東珠海橫琴綜合管溝建設長度為迄今全國之最。其龐大的地下管溝系統(tǒng)全長約32公里，共同管溝凈高3.5米、凈寬8.1米，可將給水管、中水管、城市電力電纜、供熱管、垃圾真空管一一收納其中。而江蘇也全力打造“地下智慧南京”，設計方案覆蓋了南京主城區(qū)，涉及電力、信息與通信、給水、排水、燃氣、熱力、工業(yè)、綜合管溝等各類地下管線（溝），包括駐寧部隊管線和過境的西氣東輸、川氣東送等地下管線。通過建立數(shù)據(jù)標準和普查建庫等方式實現(xiàn)地下管線的數(shù)據(jù)共享，提高城市安全發(fā)展能力。除此之外，北京、上海、廈門、武漢等地也開始在地下管線鋪設與信息化建設方面出臺了相應規(guī)劃和案例，促進智慧城市地上地下協(xié)同發(fā)展。

未來，相關的投資建設將進一步擴大，其中在智能管網(wǎng)、水利設施和城市管理建設等方向將吸引更多投資者。這將為智慧城市建設在多個領域迎來良好的市場前景。同時，智慧城市的發(fā)展也將推動管線建設需求的增加，從而帶來產業(yè)規(guī)模的聯(lián)動效應，地下管線作為智慧城市發(fā)展的重要部分，也將作為新關注點，吸引更多參與者，在推動城市發(fā)展的同時，促進行業(yè)融合與市場發(fā)展。

結束語

相信隨著基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市地下管線智能管理體系的日趨完善，可以把城市管理中樞和城市各功能模塊有機地結合起來，從而提高城市管理的水平，滿足城市規(guī)劃、建設和管理的需要，實現(xiàn)城市讓人類生活更美好的目標。

李克強總理曾說，“我們的城市亮麗光鮮，但地下基礎設施仍是短板。‘面子’是城市的風貌，而‘里子’則是城市的良心。只有筑牢‘里子’，才能撐起‘面子’。”物聯(lián)網(wǎng)技術在地下管網(wǎng)的維護中能發(fā)揮巨大作用，讓我們的“里子”不再羞于啟齒。

當下的政策導向、技術水平、行業(yè)發(fā)展、社會訴求等種種因素都明示著城市地下管線將迎來一個動蕩的變革時期。然而，地下管線市場雖受到諸多關注和支持，但市場發(fā)展現(xiàn)狀和合理規(guī)劃并不明確，關于地下管線市場的相關動態(tài)難以發(fā)掘，各行業(yè)參與過程中也面臨多重問題。

另外，在普查數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn)，我國城市地下管線普查的狀況與各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平成正比，且普查頻率與范圍存在差異。由此可見，經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)和普查范圍未到位的城市未來在管線勘測、運維、管理分析方面仍有較大市場需求，相關企業(yè)可充分發(fā)揮各自技術在普查過程中開拓市場。