基于物聯(lián)網(wǎng)與GIS的地下綜合管廊智慧管控平臺(tái)

童麗閨

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.014

摘 要：針對(duì)綜合管廊管控管理需求，本文運(yùn)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(tái)，建立監(jiān)測(cè)、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(tái)，實(shí)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(yùn)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(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）09（a）-0014-02

根據(jù)世界上發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(shì)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(shí)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(jìn)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(guò)裝載在物聯(lián)對(duì)象上的傳感器實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地獲取信息，并依據(jù)物物個(gè)體與群體之間的交互來(lái)提供感知服務(wù)。通過(guò)感知挖掘獲得物聯(lián)網(wǎng)中裝載設(shè)備的移動(dòng)對(duì)象的變化規(guī)律、個(gè)體間的聯(lián)系、以及對(duì)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(dá)客觀地理世界，自動(dòng)進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)管問(wèn)題，進(jìn)行智能“診斷”，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，實(shí)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(kù)，構(gòu)建地下綜合管廊智慧管控平臺(tái)，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(cè)預(yù)警子系統(tǒng)和共享服務(wù)子系統(tǒng)，加強(qiáng)地下綜合管廊“全過(guò)程、精細(xì)化、信息化”管理，實(shí)現(xiàn)地下綜合管廊的全面感知、智能監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警、仿真模擬、信息共享等智慧化管理，全面實(shí)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(dòng)管廊及其管線數(shù)據(jù)的共享開(kāi)放見(jiàn)圖1。

3 管廊綜合空間數(shù)據(jù)庫(kù)

管廊綜合空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和管理管廊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、管廊維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)、管廊監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)和管廊共享數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，管廊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)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(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括監(jiān)測(cè)終端編號(hào)、類型、監(jiān)測(cè)閾值、監(jiān)測(cè)值、監(jiān)測(cè)時(shí)間等數(shù)據(jù)內(nèi)容；三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)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(kù)，主要包含可用于共享的管廊監(jiān)測(cè)、維護(hù)等數(shù)據(jù)內(nèi)容。

4 綜合管廊智慧管控平臺(tái)

綜合管廊智慧管控平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)、地理信息、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，通過(guò)在綜合管廊內(nèi)部署多種環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，采集海量、動(dòng)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(shí)別、定位，實(shí)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(cè)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(cè)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?xì)獾雀鞣N管線，利用安裝在不同位置的溫濕度、氧氣、水位等傳感器，對(duì)環(huán)境的物理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳到后臺(tái)系統(tǒng)。

4.2 入口安全子系統(tǒng)

為方便對(duì)進(jìn)入管廊內(nèi)的巡查人員進(jìn)出管廊進(jìn)行授權(quán)管理，系統(tǒng)部署報(bào)道機(jī)在管廊的出入口，巡檢人員將報(bào)到卡掛在胸前，通過(guò)報(bào)到機(jī)刷卡報(bào)到，同時(shí)后臺(tái)系統(tǒng)將顯示其姓名、照片、工號(hào)等信息，方便監(jiān)控中心及時(shí)監(jiān)控進(jìn)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(biāo)簽，定位標(biāo)簽通過(guò)定位基站將實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)傳回監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過(guò)優(yōu)化的高精度定位算法，解算出人員精確的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)位置信息及運(yùn)動(dòng)軌跡，并將位置、人員編號(hào)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(wú)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(cè)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音）高速、綜合的傳輸要求。

4.5 監(jiān)測(cè)預(yù)警子系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)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(duì)環(huán)境感知數(shù)據(jù)、人員門(mén)禁數(shù)據(jù)、巡查定位數(shù)據(jù)等進(jìn)行一體化管理，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)管理、入口安全、運(yùn)行監(jiān)控、人員管理、預(yù)警分析、統(tǒng)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的多源共享服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)GIS平臺(tái)間的綜合管廊信息在線服務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

基于對(duì)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(tái)的建設(shè)滿足市政、水務(wù)、燃?xì)獾炔块T(mén)智慧化管理的需求，提供環(huán)境感知、監(jiān)測(cè)預(yù)警和共享交換等服務(wù)，全面實(shí)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(dòng)管廊及其管線數(shù)據(jù)的共享開(kāi)放，促進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量和水平全面提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 賈志恒，陳戰(zhàn)利，李雯琳.城市地下綜合管廊的現(xiàn)狀及發(fā)展探索[J].江西建材，2016（22）：6-7.

[2] 李清泉，李必軍.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在GIS中需要解決的若干技術(shù)問(wèn)題[J].地理信息世界，2010（5）：7-11.

[3] 劉紅軍，盧章鋒，殷福忠.基于GIS技術(shù)平臺(tái)的城市排水管網(wǎng)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2009（2）：111-114.endprint