精圖地下管線信息化平臺建設

文｜喬志勇

廈門精圖信息技術股份有限公司（以下簡稱精圖信息）作為我國地下管線信息行業(yè)的領導廠商，多次參與地下管線信息化相關國家及行業(yè)標準編制，率先提出在管線數據更新工作中，以政策法規(guī)制定、工作流梳理和標準規(guī)范編制等非技術工作輔助具體的技術工作，從而更好的實現管線數據動態(tài)更新。

在技術理念創(chuàng)新的基礎上，精圖以智慧城市總體架構統(tǒng)一設計為理念，在軟硬件技術、數據庫技術、地理信息平臺技術之上，融入通訊、衛(wèi)星定位、物聯傳感等新興技術，形成智慧化的地下管線管理技術體系。

平臺建設思路

精圖地下管線信息化平臺是面向地下管線管理領域的應用型GIS系統(tǒng)。在平臺研發(fā)工作中，十分注重地下管線作為城市重要基礎設施的本質特點，充分考慮到數據的安全保密需求和數據更新要求。

數據保密思路

考慮到管線數據本身的保密需求，本平臺在研發(fā)時著重考慮到數據安全管理、系統(tǒng)管理和權限管理的相關功能，在系統(tǒng)日志管理、數據庫備份與恢復、數據傳輸保密、權限管理等方面投入較大的技術力量。特別是在用戶權限管理方面，提高全民靈活的用戶權限設置功能，系統(tǒng)管理員可以從功能權限和數據權限兩個角度完成具體用戶或者某一用戶組的權限設定，在數據權限層面，又可以從數據圖層和數據空間范圍兩個層次設定，盡量細化權限設置顆粒度。

管線數據更新思路

管線動態(tài)更新是管線信息化的核心問題，精圖信息在做好系統(tǒng)研發(fā)的同時，提出從政策法規(guī)、工作流、標準規(guī)范和技術手段四個層面實現管線數據動態(tài)更新的創(chuàng)新思路。首先通過地方法律法規(guī)的制定，明確管線竣工測量的機制的重要性和法律效力；在此基礎上通過工作流的梳理，明確各單位的責任，保證管線竣工測量成果數據的及時獲取、及時上傳和及時入庫更新，提高數據更新工作效率；同時通過相關標準規(guī)范的編制對數據采集和建庫的具體技術操作提出明確要求，保證更新數據的質量；最后通過系統(tǒng)功能的研發(fā)，實現數據導入-監(jiān)理查錯-審批入庫-數據庫更新-創(chuàng)建數據版本的數據庫更新管理流程，最終實現數據的動態(tài)更新。（如圖1所示）

圖1 數據更新機制示意圖

圖2 橫斷面分析示意圖

平臺建設成果

精圖信息地下管線信息化平臺以電子地圖為基礎，以空間信息數據和屬性信息數據為資源，通過地下管線信息和城市基礎空間信息的獲取、存儲、管理、分析、查詢、統(tǒng)計、輸出、更新，實現地下管線信息的可視化、數字化、規(guī)范化、標準化和動態(tài)管理。在此基礎上，結合當前地下管線管理工作的最新思路，融入當前城市管理相關先進的技術和理念，實現地下管線的智慧化管理。此外，重點針對城市地下管線數據的更新問題，給出具有針對性的全面解決方案。

數字化層次成果

圖3 三維空間分析示意圖

數字化層次的建設目標，是要面向城市地下管線主管部門，提供管線數據管理和應用的全方位功能，為城市建設、規(guī)劃、管理工作提供管線信息和決策支持，同時可向各系統(tǒng)應用部門和各管線權屬單位提供管線數據查詢和應用服務。平臺建設應用領先的GIS軟件平臺和DBMS大型數據庫，基于分布式GIS結構設計方案，采用C/S和B/S相結合的結構體系研發(fā)。其中，C/S架構的地下管線管理子系統(tǒng)面向管線主管部門研發(fā)，重點實現全市各類地下管線數據的統(tǒng)一管理和動態(tài)更新，以及數據的綜合應用和分析，目的在于提高城市地下管線管理工作的技術水平和工作效率。采用B/S架構的地下管線數據共享子系統(tǒng)面向其他相關委辦局及權屬單位研發(fā)，在保證數據安全保密的條件下，提供管線數據的共享應用功能，其目的在于盡可能的滿足各單位對于管線數據的應用需求，提高管線數據利用率。（如圖2所示）

在滿足各單位對于地下管線數據不同層次的應用基本需求的同時，精圖信息注重做好系統(tǒng)功能的擴展，實現三維模擬、規(guī)劃審批和檔案管理與管線管理平臺相結合，面向城市管線管理工作提供更加全面、有力的技術支持。其中，在三維模擬方面，精圖信息作為工信部《基于網絡的數字管網三維可視化軟件》研發(fā)項目承擔單位，擁有自主知識產權的三維管線系統(tǒng)研發(fā)平臺，可以在二維管線系統(tǒng)的基礎上，提供具有更高表達效果和更強空間分析能力的三維管線系統(tǒng)。在規(guī)劃管理方面，精圖信息實現了地下管線規(guī)劃審批業(yè)務流程與GIS系統(tǒng)的有機結合，以圖文結合的方式完成管線規(guī)劃審批工作。同時，通過規(guī)劃、施工、竣工各階段管線圖的疊加展示，可以為審批工作提供有力的技術依據。在檔案管理方面，實現檔案數據與GIS空間數據的集成管理，實現檔、圖互查。（如圖3所示）

圖4 智慧化管理思路示意圖

智慧化層次成果

隨著與智慧城市相關技術的逐漸成熟，特別是基于云計算服務架構的物聯網技術的不斷發(fā)展，使得管線信息化能更好地利用資源、性能和計算冗余，管線理化參數設計的采集終端，將不再以個人電腦為中心，而是轉換成手機、平板電腦、PDA等各種智能移動終端，使得數字管線進入智慧管線層次。（如圖4所示）

精圖信息應用大屏幕拼接技術、視頻監(jiān)控、物聯傳感、無線通訊等技術綜合集成，實現管線設施的管理精細化、運營自動化、突發(fā)事件實時指揮綜合化等目標；同時利用電子標簽、RFID讀寫器和高精度GPS（北斗）接收器，實現管線精確識別與定位，獲取管段標識、管線類型、管徑、材質、坐標與埋深、鋪設年月、鋪設方式、權屬單位、套管尺寸等基本信息。在具備前裝提交的情況下，采用不同傳感器，將管網物理量（壓力、溫度、濕度、流速與流量等）和化學量（PH值、濃度等）轉換成信號，實時感知管線的健康狀況和環(huán)境變化。在此基礎上，通過相關算法模型，對相關情勢進行仿真推演，預測可能的過程和結果，實現管線設計方案生成、管網運行模擬、事故位置定點、事故處置模擬等進一步的管線管理效果。（如圖5所示）

共享應用思路

作為智慧城市建設的重要組成部分，地下管線平臺建設還需要放在智慧城市規(guī)劃、建設、管理和服務背景下進行整體考慮，將地下管線平臺擴展成為智慧城市應用的共享核心。為實現地下管線平臺向其他平臺提供平臺服務、軟件功能、空間基礎數據等共享應用。精圖信息提出了管線平臺作為骨干共享平臺的共享應用思路，旨在為政府、企業(yè)事業(yè)單位提供進一步的服務。

作為管線自身的共享平臺核心，統(tǒng)一提供基礎數據和平臺的使用許可，管線平臺成為其他電子政務系統(tǒng)圍繞的核心。以地下管線服務延伸擴展，形成數字城市共享平臺，采用面向服務的體系結構（SOA），主要提供數字服務、功能服務、業(yè)務位置服務、服務管理以及多場景可擴展的系統(tǒng)框架。地下管線作為城市地下空間重要的地理信息資源，結合地面信息構建城市基礎地理空間信息共享平臺，形成以地下管線、地面地形、地上三維的城市立體空間數據體系，并以服務共享的模式服務與整個城市的基礎地理信息應用。管線作為主干平臺，延伸的數字城市共享平臺，可以充分服務軟件基礎平臺、硬件基礎設施和數據基礎、部分功能、大大節(jié)約建設費用。

實現管線信息的動態(tài)更新、共享、服務是當前城市規(guī)劃、建設、管理迫切的需求；管線平臺建設是統(tǒng)籌監(jiān)管地下管線建設的有效途徑，對于提升城市管線建設管理、運行供給、防災減災水平，提高城市綜合承載能力，展開智慧市政建設具有重要的意義。

圖5 供水監(jiān)測管理示意圖