物聯(lián)網(wǎng)讓城市地下管網(wǎng)維護(hù)更智能

□ 文/劉雯娜

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用在地下管網(wǎng)維護(hù)中

每一個(gè)城市的地下，都鋪設(shè)著大量的公共設(shè)施，如電纜、光纜、煤氣管道、自來(lái)水管道、地下排水通道等等，而這些設(shè)施如果出了問題，往往會(huì)帶來(lái)很大的麻煩，比如說(shuō)，附近區(qū)域停水停電，更嚴(yán)重一點(diǎn)，會(huì)形成大范圍積水導(dǎo)致內(nèi)澇，漏電漏氣可能會(huì)引起火災(zāi)甚至爆炸，導(dǎo)致大量的生命財(cái)產(chǎn)損失。

尤其，地下的設(shè)施出現(xiàn)問題，還很難被發(fā)現(xiàn)，鋪設(shè)在地下的管道在剛剛出現(xiàn)問題時(shí)，往往并不會(huì)形成比較大的破壞力，等到問題擴(kuò)大，那時(shí)候，想要挽回就比較困難了。更關(guān)鍵的是，即使知道某個(gè)區(qū)域地下管道出現(xiàn)問題，但是往往也很難確定具體位置，不得

不大動(dòng)干戈，排查故障發(fā)生區(qū)域，等到找到并修復(fù)之后，還得將之前挖開的地面進(jìn)行還原，這就需要大量的人力物力投入，對(duì)相關(guān)的單位而言，管理成本大大提升，而且，對(duì)于市民的正常生活也有著比較嚴(yán)重的影響。

近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣，“物物相聯(lián)”已經(jīng)逐步進(jìn)入到我們的日常生活。如農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)就是讓地球上的物品能說(shuō)話，讓人們能通過智能的設(shè)備讓物品說(shuō)話，看見物品的行為，同時(shí)還能讓物品做出智能的動(dòng)作，從而達(dá)到讓物質(zhì)世界與人智能對(duì)話的目的。從系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)看，物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以劃分為三層，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，即信息的感知、信息的傳輸和對(duì)感知信息的應(yīng)用。感知層利用各種采集設(shè)備來(lái)采集各種信息，采集設(shè)備包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)等，主要是識(shí)別物體并采集需要的信息, 與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用相似。網(wǎng)絡(luò)層主要是信息通道，可以通過LAN、無(wú)線、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（3G/4G）等信息通道將采集到的數(shù)據(jù)傳到管理中心。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理，類似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作用如此巨大，因而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何能夠在城市的建設(shè)中發(fā)揮作用值得我們思考。

運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行地下管網(wǎng)維護(hù)效率高

我們國(guó)家已進(jìn)入了加快工業(yè)化、城市化、信息化、市場(chǎng)化和國(guó)際化的社會(huì)建設(shè)階段，隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的深入，公共設(shè)施的智能化、網(wǎng)絡(luò)化也引起了政府和人民的高度重視，各類設(shè)施出現(xiàn)故障能否及時(shí)的進(jìn)行搶修和恢復(fù)也引起了公眾的關(guān)注。以城市排水為例，2012年北京721大雨和天津726大雨，包括國(guó)內(nèi)其他一些城市也出現(xiàn)了不同程度的內(nèi)澇的情況，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)上的傳播之后，人們這兩年對(duì)城市排水特別關(guān)注。

如天津市的雨水的排放，一般是分道路下面有雨水管道，比如小區(qū)的雨水到道路上先排入這個(gè)雨水口收集起來(lái)，通過雨水口流到這個(gè)街道這個(gè)下水道，就是這個(gè)雨水管道。然后由雨水管道從支道再匯集到干道，再匯集到靠近河邊的一些排水雨水泵站，從雨水泵站再抽到這個(gè)不同的這個(gè)河流里邊，像有的雨水泵站直接就抽到海河里邊，有的抽到咱們這個(gè)二級(jí)河道里邊。所以當(dāng)出現(xiàn)局域性降水時(shí)，如果不及時(shí)排水就會(huì)出現(xiàn)道路等被淹的情況。

作家雨果曾說(shuō)過，下水道是城市的良心和智慧。2014年7月天津電視臺(tái)《視實(shí)》欄目就雨后排水問題對(duì)天津市防汛調(diào)度中心、排水管理處等部門進(jìn)行了采訪。

采訪中指出：即使進(jìn)入汛期，那些行洪河道由于承擔(dān)著城市景觀河道的功能，使得這些河道除了能夠行洪之外還必須“美”起來(lái)，不能長(zhǎng)期騰空等著雨水來(lái)，在汛期仍然需要保證一定的水位和水質(zhì)，而正是市內(nèi)河道的這個(gè)雙重功能，加大了排水工作的難度，這也讓防汛調(diào)度的具體工作充滿了挑戰(zhàn)。又要保水，又要汛期又得要排水，所以說(shuō)這是一個(gè)矛盾。

通過采訪也能看到部分市民對(duì)大雨后的排水不及時(shí)也是不太滿意，影響了居民的出行及日常生活。天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授指出天津地處“九河下梢”，市區(qū)地形平坦、低洼，平均海拔只有2-5米。市區(qū)“西北高、東南低”，高度差為4米左右，地面坡度不足3%。這種“簸箕”型的平坦地勢(shì)對(duì)城市排水帶來(lái)了很大的不便。

如何解決上述的矛盾，基于物聯(lián)網(wǎng)的城市地下管網(wǎng)維護(hù)就顯得很重要。防汛部門可以通過提前安裝的流量計(jì)、攝像機(jī)等監(jiān)控設(shè)備結(jié)合氣象平臺(tái)，使用軟件進(jìn)行排水量的分析和預(yù)測(cè)，及時(shí)做出未來(lái)每小時(shí)不同管道的排水預(yù)判，達(dá)到上限做出預(yù)警。排水管理部門發(fā)現(xiàn)預(yù)警后及時(shí)調(diào)度，進(jìn)行降低管道水位，降低河道水位等相應(yīng)動(dòng)作，做到在最短時(shí)間內(nèi)及時(shí)排水，避免內(nèi)澇的情況發(fā)生。

如今智慧城市概念興起，地下管網(wǎng)同樣也可以智能起來(lái)，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)，高效率處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提高信息傳遞、統(tǒng)計(jì)、報(bào)告的效率和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合利用率，建立集現(xiàn)代化管理思想與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為一體的完整的信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的全方位管理和信息資源的共享，提高工作效率。

通過先進(jìn)的設(shè)備及分析系統(tǒng)不僅能夠?qū)ο掠陼r(shí)排水進(jìn)行預(yù)測(cè)和報(bào)警，同時(shí)也能夠應(yīng)用在更多其他的管道系統(tǒng)，水、電、天然氣等等，通過智能的監(jiān)測(cè)和分析不僅能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)故障，降低維護(hù)成本，提高效率，還能夠通過智能分析對(duì)一些突發(fā)情況進(jìn)行預(yù)警，從全方面保障人民的日常工作、生活。

大面積推廣該技術(shù)的難題和潛力

目前在我國(guó)大面積推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行地下管網(wǎng)維護(hù)也存在一些難題。原因是，我國(guó)各城市的地下管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，都鋪設(shè)著大量的公共設(shè)施，如電纜、光纜、煤氣管道、自來(lái)水管道、地下排水通道等等，這些管網(wǎng)歸屬不同的部門，部分地下管線資料不全和位置誤差較大，各部門在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法做到資源共享。不同部門分別進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安裝資金投入較大。一個(gè)管道出現(xiàn)問題進(jìn)行維護(hù)時(shí)，難免會(huì)涉及到其他部門管道，部門間的溝通也會(huì)占用寶貴的搶修時(shí)間。

各部門地下管網(wǎng)的歷史資源的共享及共同對(duì)物聯(lián)網(wǎng)管理設(shè)備進(jìn)行安裝和維護(hù)也是目前各部門需要共同解決的問題。后期管網(wǎng)的規(guī)劃中是否可以將監(jiān)測(cè)設(shè)備同期進(jìn)行布置和安裝也將是規(guī)劃部門需要納入考慮范圍的。

當(dāng)然，基于物聯(lián)網(wǎng)的城市地下管網(wǎng)維護(hù)也存在著巨大的市場(chǎng)潛力。通過物聯(lián)網(wǎng)來(lái)解決信息采集難題，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到越來(lái)越高的關(guān)注。信息產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的高速發(fā)展，經(jīng)歷了計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)兩次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)、智慧地球等概念的提出為整個(gè)行業(yè)帶來(lái)了新的生機(jī)。

物聯(lián)網(wǎng)的概念被稱為世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

各國(guó)也都陸續(xù)將物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)上升到國(guó)家戰(zhàn)略的層面。2009年11月3日國(guó)務(wù)院總理在人民大會(huì)堂向首都科技界發(fā)表了題為《讓科技引領(lǐng)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展》的講話，強(qiáng)調(diào)科學(xué)選擇新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)非常重要，提出“著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后IP時(shí)代相關(guān)技術(shù)研發(fā)，使信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、邁向信息社會(huì)的發(fā)動(dòng)機(jī)”

近年來(lái)，科技企業(yè)積極響應(yīng)總理的講話精神，深入研究物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感設(shè)施資源優(yōu)化配置，以互聯(lián)網(wǎng)和一系列高科技技術(shù)為標(biāo)志的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品，提供傳感信息數(shù)字化和傳輸大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，提高信息傳播的安全性，公共服務(wù)自動(dòng)化。

基于物聯(lián)網(wǎng)的城市地下管網(wǎng)維護(hù)的前景也很廣闊。國(guó)外許多城市有類似的成功項(xiàng)目可以參考，我國(guó)眾多城市進(jìn)行了智慧城市的建設(shè)，主要集中在地上的治安、智能交通等方面，很多城市也開始嘗試將建設(shè)方向走向地下。例如《北京市政府部門物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展初步規(guī)劃》中已經(jīng)提出，要通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)城市運(yùn)行管理領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景為城市水、電、燃?xì)狻崃Φ戎攸c(diǎn)設(shè)施和地下管線實(shí)施監(jiān)控。由此可以看出，各城市對(duì)于地下管線信息管理的需求將會(huì)隨著智慧城市發(fā)展越來(lái)越迫切。

個(gè)人認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)在地下管網(wǎng)維護(hù)的作用將會(huì)日益凸顯，這個(gè)系統(tǒng)也能很好的展現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)基本特性。各城市在建設(shè)中也會(huì)很快將地下管網(wǎng)的智能化維護(hù)列在規(guī)劃中，隨著各地項(xiàng)目的落地，將帶動(dòng)一批射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備廠商的發(fā)展，紅外、激光夜視攝像機(jī)也將會(huì)根據(jù)市場(chǎng)需求強(qiáng)化防腐，防水等功能，監(jiān)控平臺(tái)的需求也會(huì)大大增加，將會(huì)有更多的平臺(tái)廠商參與到不同城市管網(wǎng)線路的定制化平臺(tái)設(shè)計(jì)中。

結(jié)束語(yǔ)

毋庸置疑的是，以目前物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)水平來(lái)實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的城市地下管道維護(hù)是游刃有余的，只待政府何時(shí)公布需求及進(jìn)行資金的投入。地下管網(wǎng)的智能化是可以立即動(dòng)起來(lái)進(jìn)行建設(shè)的，如可以利用當(dāng)前進(jìn)行的新舊管線改造，地下軌道建設(shè)中的改線等將一部分線路先行實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，同步進(jìn)行既能減少專門施工的各種開挖，也能讓項(xiàng)目盡快的落地實(shí)施。

讓一部分管網(wǎng)線路先智能起來(lái)，勢(shì)必將帶動(dòng)后期的項(xiàng)目發(fā)展，倘若不走出第一步，無(wú)論經(jīng)過多少年多么周密的規(guī)劃，我們也永遠(yuǎn)只能在規(guī)劃的圖紙上看到智能化的地下管網(wǎng)監(jiān)測(cè)。智慧城市的快速發(fā)展，我們完全有理由相信，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)讓城市地下管網(wǎng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)更加智能。