基于物聯(lián)網(wǎng)與GIS的地下綜合管廊智慧管控平臺

童麗閨

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.014

摘 要：針對綜合管廊管控管理需求，本文運用物聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，研究地下綜合管廊智慧管控平臺，建立監(jiān)測、定位、安全、三維和共享為一體的地下綜合管廊智慧管控平臺，實現(xiàn)綜合管廊技術(shù)、資源的集成應(yīng)用和數(shù)據(jù)共享。該研究可為保證綜合管廊的正常運行和提高突發(fā)事件的處置能力提供借鑒。

關(guān)鍵詞：綜合管廊 智慧管控 物聯(lián)網(wǎng) GIS

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0014-02

根據(jù)世界上發(fā)達國家和地區(qū)的實踐經(jīng)驗，證明城市地下綜合管廊的建設(shè)已成為市政公用管線鋪設(shè)的主流趨勢和必要發(fā)展方向，有利于解決地下空間資源合理利用與城市實現(xiàn)可持續(xù)化發(fā)展之間的矛盾[1]。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，管廊智慧化管控需求愈發(fā)迫切，綜合管廊管理中引入物聯(lián)網(wǎng)、GIS技術(shù)，將全面推進管廊管理智慧化發(fā)展的步伐。

1 物聯(lián)網(wǎng)與GIS

物聯(lián)網(wǎng)通過裝載在物聯(lián)對象上的傳感器實時、動態(tài)地獲取信息，并依據(jù)物物個體與群體之間的交互來提供感知服務(wù)。通過感知挖掘獲得物聯(lián)網(wǎng)中裝載設(shè)備的移動對象的變化規(guī)律、個體間的聯(lián)系、以及對物聯(lián)環(huán)境感知，從而為城市空間物聯(lián)信息的應(yīng)用提供基礎(chǔ)[2]。

GIS技術(shù)可以把所有描述地球的海量空間信息數(shù)據(jù)整合在一起，分類、分層疊加，完整地表達客觀地理世界，自動進行空間分析，提出決策方案，并借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)信息共享，以便更好地指導(dǎo)人們的生產(chǎn)、生活方式[3]。

將物聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)引入管廊管控領(lǐng)域，可以解決綜合管廊的實時監(jiān)管問題，進行智能“診斷”，及時發(fā)現(xiàn)問題，實現(xiàn)綜合管廊管理的智慧化。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

在智慧城市架構(gòu)下，以協(xié)同共享為核心，以綜合集成為主線，在摸清地下綜合管廊現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，基于空間位置關(guān)聯(lián)的管控一體化，建設(shè)管廊綜合空間數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建地下綜合管廊智慧管控平臺，包括環(huán)境感知子系統(tǒng)、入口安全子系統(tǒng)、巡查定位子系統(tǒng)、通信傳輸子系統(tǒng)、監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)和共享服務(wù)子系統(tǒng)，加強地下綜合管廊“全過程、精細化、信息化”管理，實現(xiàn)地下綜合管廊的全面感知、智能監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警、仿真模擬、信息共享等智慧化管理，全面實現(xiàn)綜合管廊技術(shù)、資源的集成應(yīng)用和數(shù)據(jù)共享，推動管廊及其管線數(shù)據(jù)的共享開放見圖1。

3 管廊綜合空間數(shù)據(jù)庫

管廊綜合空間數(shù)據(jù)庫存儲和管理管廊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、管廊維護數(shù)據(jù)庫、管廊監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、三維模型數(shù)據(jù)庫和管廊共享數(shù)據(jù)庫。其中，管廊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫主要包含管廊結(jié)構(gòu)主體數(shù)據(jù)、附屬設(shè)施數(shù)據(jù)、管廊內(nèi)部管線數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)內(nèi)容；管廊維護數(shù)據(jù)庫主要包括值班數(shù)據(jù)、巡查數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)內(nèi)容；管廊監(jiān)測數(shù)據(jù)庫主要包括監(jiān)測終端編號、類型、監(jiān)測閾值、監(jiān)測值、監(jiān)測時間等數(shù)據(jù)內(nèi)容；三維模型數(shù)據(jù)庫主要用于存儲管廊地上地下建模數(shù)據(jù)以及相關(guān)附屬設(shè)備建模數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)內(nèi)容；管廊共享數(shù)據(jù)庫，主要包含可用于共享的管廊監(jiān)測、維護等數(shù)據(jù)內(nèi)容。

4 綜合管廊智慧管控平臺

綜合管廊智慧管控平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、地理信息、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，通過在綜合管廊內(nèi)部署多種環(huán)境監(jiān)測傳感器，采集海量、動態(tài)的環(huán)境感知數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)，以及巡檢人員和設(shè)備的識別、定位，實現(xiàn)地下管廊環(huán)境感知、入口安全、巡查定位、通信傳輸、監(jiān)測預(yù)警和共享服務(wù)。根據(jù)部署環(huán)境分為，環(huán)境感知子系統(tǒng)、入口安全子系統(tǒng)、巡查定位子系統(tǒng)、通信傳輸子系統(tǒng)、監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)和共享服務(wù)子系統(tǒng)。

4.1 環(huán)境感知子系統(tǒng)

城市地下綜合管廊內(nèi)集中放置了供電、給水、熱力、燃氣等各種管線，利用安裝在不同位置的溫濕度、氧氣、水位等傳感器，對環(huán)境的物理參數(shù)進行實時監(jiān)測，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳到后臺系統(tǒng)。

4.2 入口安全子系統(tǒng)

為方便對進入管廊內(nèi)的巡查人員進出管廊進行授權(quán)管理，系統(tǒng)部署報道機在管廊的出入口，巡檢人員將報到卡掛在胸前，通過報到機刷卡報到，同時后臺系統(tǒng)將顯示其姓名、照片、工號等信息，方便監(jiān)控中心及時監(jiān)控進入管廊的巡檢人員。

4.3 巡查定位子系統(tǒng)

在管廊內(nèi)架設(shè)基站，為巡查人員配置定位標簽，定位標簽通過定位基站將實時定位數(shù)據(jù)傳回監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過優(yōu)化的高精度定位算法，解算出人員精確的實時精準位置信息及運動軌跡，并將位置、人員編號等信息在地圖上顯示。

4.4 通信傳輸子系統(tǒng)

通信傳輸子系統(tǒng)主要由綜合管廊內(nèi)部署的有線傳輸網(wǎng)絡(luò)和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)所組成，能夠?qū)h(huán)境感知子系統(tǒng)、入口安全子系統(tǒng)、巡查定位子系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心，可以滿足管廊不同類型數(shù)據(jù)（監(jiān)測數(shù)據(jù)、語音）高速、綜合的傳輸要求。

4.5 監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)

監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)，部署于監(jiān)控中心，以二維和三維空間可視化的方式，對環(huán)境感知數(shù)據(jù)、人員門禁數(shù)據(jù)、巡查定位數(shù)據(jù)等進行一體化管理，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)管理、入口安全、運行監(jiān)控、人員管理、預(yù)警分析、統(tǒng)計分析、斷面分析、三維展示等功能模塊。

4.6 共享服務(wù)子系統(tǒng)

系統(tǒng)提供與綜合管廊數(shù)據(jù)資源相關(guān)的服務(wù)，包括管廊可視化服務(wù)、數(shù)據(jù)推送服務(wù)、管廊功能服務(wù)、數(shù)據(jù)共享與交換服務(wù)等，提供一套遵循OGC WMS/WFS標準規(guī)范的多源共享服務(wù)接口，實現(xiàn)異構(gòu)GIS平臺間的綜合管廊信息在線服務(wù)。

5 結(jié)語

基于對物聯(lián)網(wǎng)、地理信息等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理解，綜合管廊智慧管控平臺的建設(shè)滿足市政、水務(wù)、燃氣等部門智慧化管理的需求，提供環(huán)境感知、監(jiān)測預(yù)警和共享交換等服務(wù)，全面實現(xiàn)綜合管廊技術(shù)、資源的集成應(yīng)用和數(shù)據(jù)共享，推動管廊及其管線數(shù)據(jù)的共享開放，促進城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量和水平全面提升。

參考文獻

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