智慧綜合管廊系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用技術(shù)分析

劉 亮

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230088)

1 概述

基于3S(GPS，GIS，RS)，BIM，大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)、無線傳輸網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)對地下管廊進(jìn)行全面信息化管理，即充分利用管廊內(nèi)的各類設(shè)備信息、監(jiān)測監(jiān)控信息、傳感信息等，進(jìn)行管廊的智慧化綜合運(yùn)維，包括對綜合管廊及其附屬設(shè)備設(shè)施及納入管廊的管線(給水、雨水、再生水、直飲水、天然氣、熱力、電力、通訊、廣電、暖氣)等感知、傳輸、控制形成的各類數(shù)據(jù)，通過GIS技術(shù)的信息集成、空間數(shù)據(jù)分析與表現(xiàn)能力，對管廊進(jìn)行二三維展現(xiàn)，為管廊工程管理、管線管理、附屬設(shè)施設(shè)備管理、日常運(yùn)營維護(hù)、技術(shù)服務(wù)、應(yīng)急處理、分析評估等提供支持，提高規(guī)劃、應(yīng)急、救援、管理和決策的科學(xué)性，提高工作效率。系統(tǒng)如圖1所示。

2 智慧綜合管廊系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用技術(shù)

2.1 智慧綜合管廊大數(shù)據(jù)中心

大數(shù)據(jù)中心采用帶外架構(gòu)，降低元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)信息相互干擾，單卷可支持PB級的存儲空間，高效的管理海量文件，使得存儲環(huán)境在文件規(guī)模較大的情況下，也能高效檢索訪問，提高計(jì)算系統(tǒng)整體訪問效率。

元數(shù)據(jù)集群化技術(shù)，提高海量文件的訪問效率和文件上限。

云存儲系統(tǒng)通過世界領(lǐng)先的元數(shù)據(jù)集群化技術(shù)，所有元數(shù)據(jù)集群服務(wù)器統(tǒng)一參與數(shù)據(jù)檢索及分配操作，大大提高了海量文件的訪問效率，并且提高單套文件系統(tǒng)下能支撐的文件數(shù)量上限，可以達(dá)到單套文件系統(tǒng)下,對于數(shù)據(jù)量較大又需要統(tǒng)一管理的應(yīng)用非常重要。

2.2 管廊地理信息(GIS)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

基礎(chǔ)地圖操作：通過ArcGIS API提供的接口，從而實(shí)現(xiàn)基本地圖操作功能。

查詢系統(tǒng)：在系統(tǒng)中，利用接口來對點(diǎn)、線、面以及三維數(shù)據(jù)的查詢。通過系統(tǒng)底圖坐標(biāo)，坐標(biāo)點(diǎn)擊可實(shí)現(xiàn)附近各種要素的調(diào)查顯示，屬性數(shù)據(jù)的顯示通過SQL語句進(jìn)行查詢，同時把滿足條件的數(shù)據(jù)在地圖上高亮顯示。

信息查詢：在系統(tǒng)中，利用接口來對點(diǎn)、線、面以及三維數(shù)據(jù)的查詢。屬性數(shù)據(jù)的顯示通過SQL語句進(jìn)行查詢，同時把滿足條件的數(shù)據(jù)在地圖上高亮顯示。

鷹眼功能：在地圖中，能夠查看圖框中的地圖在整幅地圖中的位置，也可點(diǎn)擊鷹眼快速查看地圖。

2.3 數(shù)據(jù)三維可視化(BIM)技術(shù)

1)三維建模要求。三維建模的范圍：建筑物、各類管線、路面、花壇、設(shè)備等。

重點(diǎn)建筑物三維模型要求能夠真實(shí)、美觀，具有建筑物名稱，可供用戶屬性查詢和點(diǎn)擊查看。

三維模型的要求主要在三個方面：紋理貼圖的大小、紋理貼圖的格式、模型的面片數(shù)量。

在3DMax中創(chuàng)建三維模型時，紋理貼圖的高和寬要求是2的n次冪(單位：像素)。

紋理貼圖的格式優(yōu)先考慮使用jpeg，png，主要原因是其數(shù)據(jù)量較小、壓縮比高。jpeg一般用于不需要半透明的貼圖，png用于需要半透明的貼圖。

2)應(yīng)用功能要求。支持地下管線數(shù)據(jù)的批量建模，把管線探測結(jié)果快速生成三維管線模型。

支持地下管線三維模型的編輯，包括鼠標(biāo)的交互式編輯和管線節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值修改。

支持三維管線模型的拓?fù)湫畔⑻崛。阌趯?shí)現(xiàn)連通分析、爆管分析等。

支持三維模型的編輯，包括：水平移動、垂直移動、旋轉(zhuǎn)等。支持三維設(shè)備動畫與工藝動畫的顯示。

支持地上、地下瀏覽模式。支持加載管網(wǎng)設(shè)計(jì)及竣工CAD數(shù)據(jù)(dxf格式)。

2.4 智慧化綜合管廊統(tǒng)一管理平臺技術(shù)

綜合管廊統(tǒng)一管理平臺利用大數(shù)據(jù)、GIS+BIM、影像傳感、機(jī)器人巡檢、廊體監(jiān)測等多種技術(shù)手段對管廊業(yè)務(wù)內(nèi)容進(jìn)行智慧化、平臺化管理，對管廊本體、入廊管線以及附屬設(shè)施從“審”“監(jiān)”“維”“檢”“調(diào)”“考”6方面出發(fā)，構(gòu)建統(tǒng)一管理平臺。

1)管廊環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。對管廊內(nèi)的溫度、濕度、氧氣、甲烷、硫化氫、水位等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并實(shí)時做出應(yīng)對措施。

2)用戶管理系統(tǒng)。可添加管理員、審批和添加權(quán)限、對巡檢人員信息、員工培訓(xùn)、登陸系統(tǒng)人員時間等進(jìn)行管理。

3)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。對視頻設(shè)備進(jìn)行管理，可自由選擇切換模式，根據(jù)攝像機(jī)號碼、標(biāo)題、站點(diǎn)名稱對實(shí)時的錄像進(jìn)行查詢。

4)入侵檢測系統(tǒng)。對于外來人員或者無卡人員獨(dú)自進(jìn)入地下管廊時通過紅外感應(yīng)器觸發(fā)報(bào)警器報(bào)警，監(jiān)控中心通過報(bào)警點(diǎn)可以調(diào)用監(jiān)控對應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行緊急情況處理。

5)門禁系統(tǒng)。自動檢測打卡人員信息與系統(tǒng)已錄入信息進(jìn)行對比檢測，并可遠(yuǎn)程控制門鎖開關(guān)。

6)電子巡檢巡查系統(tǒng)。可以在移動終端或者監(jiān)控中心對巡檢人員進(jìn)行定位及巡檢軌跡查詢，并且系統(tǒng)自動錄入巡檢人員的巡檢信息。

7)無線通訊與應(yīng)急通訊系統(tǒng)。查看通訊設(shè)備狀態(tài)(在線、離線)，并利于管廊巡檢人員通訊。

8)調(diào)度系統(tǒng)。對管廊專用通信中的有線通信系統(tǒng)、無限通信系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、語音通信系統(tǒng)等進(jìn)行集中管理，保持管廊內(nèi)部正常通信，支持事故現(xiàn)場與監(jiān)控中心同步通信和協(xié)同指揮救援，應(yīng)急調(diào)度。

9)人員定位系統(tǒng)。對地下管廊中的人員進(jìn)行定位及信息查詢并可顯示巡檢工作人員的數(shù)量和在線狀態(tài)。

10)管廊火警與消防系統(tǒng)。通過感溫光纖實(shí)現(xiàn)環(huán)境感溫探測，將采取異常溫度信息傳輸至監(jiān)控中心，與消防控制系統(tǒng)聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)部滅火器的啟動噴發(fā)。

11)高壓線纜本體監(jiān)測系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)機(jī)制：事先設(shè)定預(yù)警值，根據(jù)具體情況選擇是否手動消除報(bào)警，并進(jìn)行實(shí)時數(shù)值記錄，查看統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

12)管廊沉降監(jiān)測系統(tǒng)。對管廊沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時記錄并顯示成圖，設(shè)置預(yù)警值，超出預(yù)警界限進(jìn)行手動或自動報(bào)警，傳至監(jiān)控中心，提出相應(yīng)措施。

13)管廊規(guī)劃系統(tǒng)。對城市規(guī)劃信息進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，分析管線碰撞可能并進(jìn)行挖方量計(jì)算，分析管廊建設(shè)中可能出現(xiàn)的碰撞隱患，及時做出調(diào)整。

14)管廊通風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)管廊環(huán)境溫度、濕度顯示手動或自動控制風(fēng)機(jī)排風(fēng)。可進(jìn)行通風(fēng)設(shè)備實(shí)地開關(guān)控制、遠(yuǎn)程開關(guān)控制及通風(fēng)設(shè)備故障反饋、監(jiān)控中心報(bào)警。

15)管廊本體養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，對養(yǎng)護(hù)信息、費(fèi)用信息登記并統(tǒng)計(jì)。

3 結(jié)語

智慧綜合管廊建設(shè)技術(shù)為解決綜合管廊運(yùn)營管理提供人工智慧化解決方案，同時預(yù)留遠(yuǎn)期系統(tǒng)平臺升級擴(kuò)展的空間，針對安徽省內(nèi)智慧化綜合管廊技術(shù)建設(shè)具有指導(dǎo)意義。