城市地下綜合管廊信息化建設探討

童麗閨+楊浩

摘 要：從城市綜合管廊全方位管理的角度出發，該文在運用GIS、物聯網、BIM等多技術融合的基礎上，提出綜合管廊信息化建設思路，研究法規標準體系、綜合管廊大數據、綜合管廊管理平臺等建設內容，全面實現綜合管廊的全面感知、智能監測、災害預警、仿真模擬等智慧化管理，提高綜合管廊的智能化水平，對提高綜合管廊安全管理水平具有重要的現實意義。

關鍵詞：綜合管廊 信息化 GIS BIM

中圖分類號：TU990.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（b）-0036-02

Abstract： For the management of urban utility tunnel，this paper used the technologies of GIS，ToT and BIM，put the train of thought for information construct of utility tunnel，researched on standards and regulations，utility tunnel big data and utility tunnel management platform，realized the intelligent management of the full awareness，intelligent monitoring，hazard forecast-warning and analogue simulation，improved the ability of utility tunnel. This research has important practical significance in improving the level of safety management on utility tunnel.

Key Words： Utility Tunnel； Information Construct； GIS； BIM

我國城鎮化正處于快速發展的關鍵時期，地下基礎設施建設還比較薄弱，表現為路面頻挖、管線事故時有發生等問題，因此，改變現有管線的管理方式，迫在眉睫。從發達國家的成功經驗來看[1]，解決好城市的地下管線問題，最科學的途徑是建設城市地下綜合管廊。城市地下綜合管廊亦稱共同溝，是指在城市地下用于集中敷設電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道，是一種現代化、科學化、集約化的城市基礎設施 [2]。

城市地下綜合管廊的規劃、設計、施工和運行維護管理等過程，離不開信息化技術手段的支撐。目前，國內在城市地下綜合管廊信息化建設還需進一步提升。而且，現有的工作熱點主要集中數字化層面，實現管廊信息數字化表達和管理，這只是信息化最基本的層次，還需要融入物聯網技術、云計算等先進的技術手段，進行集成化、智慧化層面提升，實現綜合管廊的全面感知、智能監測、災害預警、仿真模擬等智慧化管理。

1 綜合管廊信息化技術基礎

1.1 GIS技術

地理信息系統（GIS）以地理空間數據庫為基礎，對空間相關數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息[3]。將GIS技術引入綜合管廊領域，通過空間位置的關聯，將物聯感知、管廊設施等數據進行空間顯示、分析和管理。

1.2 物聯網技術

物聯網是通過安裝在物體上的射頻識別裝置（RFID）、紅外線感應器、全球導航衛星系統（GNSS）、激光掃描儀以及各種傳感器，能夠在任何時間、任何地點、任何物體之間進行信息交流和通信，從而真正實現精確定位、準確識別、智能監控和管理的一種網絡[4]。將物聯網技術引入綜合管廊領域，可實現管廊環境、人員等的智能感知與管理。

1.3 BIM技術

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling），通過數字信息仿真模擬建筑物所具備的真實信息，不僅包含三維幾何形狀信息，還包含了大量的非幾何形狀信息[5]。將BIM技術引入綜合管廊領域，可整合建筑物的圖形以及非圖形信息，用以指導綜合管廊信息化的設計、施工和后期運營管理。

2 綜合管廊信息化建設思路

在智慧城市的頂層設計下，針對城市發展水平不均衡性，采取技術貫通、業務融合、機制模式等不同層次策略。根據“政府引導、市場運作、社會參與”的總體思路，從綜合管廊規劃、建設、管理、維護、運營工作的全生命周期過程，運用信息化技術手段，及時建立地下綜合管廊信息化管理體系，實現對綜合管廊的全方位管理管廊資料管理、數據更新維護、決策支持、運行監控、事故預警、事故處理、管廊維護。通過地上地下一體化的管理和開發，大幅提高城市地上地下空間結構不斷增長、變化、對話過程中的土地集約化綜合經濟效益。

探索PPP（Public Private Partnership）模式，促進公共政府部門與民營企業合作，推動“互聯網+”與城市地下綜合管廊進一步結合，創新城市地下綜合管廊的運營，為地方政府財政和企業帶來持續性運營收入，構建一個以服務居民為核心、多方互惠的智能管理和服務模式，進一步提升城市的智慧化服務水平。

3 綜合管廊信息化內容

城市地下綜合管廊信息化建設，可結合物聯網、云計算、大數據、三維建模、地理信息、移動通訊等科技前沿技術及手段，全面實現對綜合管廊的智能化管理與安全自動預警，實現綜合管廊勘察設計、施工、運營維護各階段的可視化、精細化和智能化，助力城市地下綜合管廊的快速發展。

3.1 法規標準體系建設

參照《城市地下綜合管廊工程規劃編制指引》《城市綜合管廊工程技術規范》等標準規范，建立支持地下綜合管廊信息共享集成的標準體系，降低數據更新的成本，推進地下綜合管廊可持續性發展。

3.2 綜合管廊大數據建設

通過建立綜合管廊自身與地面設施的拓撲關系，基本實現城市地下地上“一張圖”管理。充分復用城市基礎地理數據，將常態數據與非常態數據結合，將歷史數據與現勢數據相結合，建立管廊綜合數據庫，包括管廊空間數據管廊、業務數據、管廊BIM建模數據和應急指揮數據等內容。

3.3 綜合管廊管理平臺建設

采用地理信息、物聯網、BIM等技術，全面探明、查清地下綜合管廊分布情況，獲取管廊內部各類運行數據，進行綜合分析處理和運算，全面掌控管廊內部運行狀態，構建集智能感知、精確定位、三維建模、預警監控、專業分析、應急救援、BIM應用等內容于一體的信息化解決方案。

3.3.1 智能感知

綜合管廊內集中放置了燃氣、給水、熱力等各種地下管線，為了充分保障管廊的安全運行，可通過監測綜合管廊環境，實現管廊環境的實時監測。主要涉及到管廊內的溫濕度監測、氧氣監測、水位監測等。

3.3.2 精準定位

綜合管廊的空間信息是否完備準確，位置是否精確，對于規劃、設計、施工都至關重要。通過管廊測量的準確定位，有助于提升管廊數據的管理和動態更新能力。

3.3.3 三維建模

系統可對管廊通道、管廊艙體、管網等綜合管廊實體進行三維實體建模，為三維數據的可視化表達與分析提供基礎支撐，可廣泛應用于管廊的規劃、設計、調度和施工等方面。

3.3.4 預警監控

通過固定點監測和人工巡查等方式，處理辨識出風險因子數據庫，保障綜合管廊的安全運營。將結果與預警等級進行對比，通過基于地圖的空間展示，實現了預警數據可視化，及時通過人工或自動監控程序進行風險預警。

3.3.5 專業分析

系統可實現日常管理情況下的斷面、凈距、開挖、碰撞等專業分析，以及應急處置情況下的火災、事故搶險等專業分析。

3.3.6 應急救援

根據綜合管廊運營應急預案，開發“天、地、人、物”一體化技術體系和系列終端，滿足施工紀錄、應急指揮、應急疏散、災害救援、應急協同、輔助決策等要求，科學、快速地處置事故。

3.3.7 BIM應用

系統可應用于項目規劃、勘察、設計、施工、運營等各階段，實現基于同一多維建筑信息模型基礎的數據共享，實現方案模擬、規劃設計、管線綜合、運營維護等各方面應用，為項目全過程的方案優化和科學決策提供依據；支持各專業協同工作、項目的虛擬建造和精細化管理。

4 結語

基于對物聯網、地理信息等現代科學技術的理解，對城市地下綜合管廊管理信息化過程進行初步研究，有助于提高城市地下綜合管廊的智能化水平，對提高綜合管廊安全管理水平具有重要的現實意義。

參考文獻

[1] 朱思誠.探訪東京港的地下綜合管廊[J].地下空間開發，2005（2）：112-114.

[2] 白海龍.城市綜合管廊發展趨勢研究[J].中國市政工程，2015（12）：78-81.

[3] 李莉.開發地理信息系統為環境管理服務[J].城市環境與城市生態，1997（1）：11-13.

[4] 陳華偉.物聯網與大數據整合的應用研究[D].南京郵電大學，2015.

[5] 趙正飛，肖浪，彭湃，等.BIM理念在工程建設領域的應用研究[J].工業建筑，2014（S1）：1035-1039.