智慧管網(wǎng)及其構(gòu)建途徑研究

朱帥領(lǐng)

山東正元地球物理信息技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南 250001

1 城市地下管線(xiàn)建設(shè)和發(fā)展現(xiàn)狀

城市地下管線(xiàn)是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，主要包括給排水管線(xiàn)、熱力管線(xiàn)、燃?xì)夤芫€(xiàn)、通信管線(xiàn)和電力管線(xiàn)等，其作用是傳輸信息和能量，開(kāi)展排水等工作，是城市生存和持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。地下管線(xiàn)的管理也是城市管理的重要一環(huán)，地下管線(xiàn)工程檔案資料是城市規(guī)劃建設(shè)和管理的重要參考依據(jù)。近幾年來(lái)，通過(guò)新技術(shù)和管理方式的應(yīng)用，加強(qiáng)了城市地下管網(wǎng)建設(shè)和管理工作，有效提高了管網(wǎng)運(yùn)行的效率和安全性，尤其是地下管線(xiàn)信息管理平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下管線(xiàn)的統(tǒng)一監(jiān)督管理，提高地下管線(xiàn)應(yīng)急能力和決策水平。隨著城市化進(jìn)程的加快，地下管線(xiàn)建設(shè)規(guī)模快速擴(kuò)大，地下管線(xiàn)種類(lèi)、密度和復(fù)雜程度也在增加，所承擔(dān)的功能也越來(lái)越多。當(dāng)前大部分城市地下管線(xiàn)總長(zhǎng)在萬(wàn)公里上，特大城市的管線(xiàn)總長(zhǎng)度在幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)公里以上。全國(guó)600多個(gè)城市有將近300個(gè)城市完成了地下管線(xiàn)普查工作，建立了地下管線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和管理系統(tǒng)，各種新技術(shù)和新工藝也被運(yùn)用到地下管線(xiàn)建設(shè)和管理中。但是近幾年來(lái)燃?xì)獗ㄊ鹿?、熱力爆炸事故、漏水、漏氣、管道腐蝕等問(wèn)題依然普遍發(fā)生，隨著智慧城市概念的出現(xiàn)和在城市規(guī)劃建設(shè)中的應(yīng)用，以及地下管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大、地下管線(xiàn)安全等問(wèn)題日益嚴(yán)重，智慧管網(wǎng)建設(shè)將成為管線(xiàn)管理的發(fā)展趨勢(shì)，也將成為行業(yè)和社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)。

2 城市地下管網(wǎng)建設(shè)出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 管線(xiàn)工程檔案資料不全

管線(xiàn)工程檔案資料是城市規(guī)劃建設(shè)以及管理重要的參考依據(jù)，如果信息檔案資料不全、不正確，將導(dǎo)致地下管線(xiàn)管理效率低下，而且會(huì)引起嚴(yán)重的安全問(wèn)題。但是現(xiàn)階段全國(guó)依然有一半左右的城市并沒(méi)有健全城市地下管線(xiàn)檔案資料，甚至有的城市根本沒(méi)有開(kāi)展管線(xiàn)檔案資料建設(shè)和管理工作。比如，有的城市在對(duì)地下管線(xiàn)建設(shè)管理和竣工驗(yàn)收時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行，不重視地下管線(xiàn)勘察工作，導(dǎo)致所搜集的資料不完整，不準(zhǔn)確。因?yàn)楣芫€(xiàn)資料的不全，導(dǎo)致無(wú)法發(fā)揮信息資源的優(yōu)勢(shì)，在對(duì)地下管線(xiàn)管理中出現(xiàn)協(xié)調(diào)性不夠、管理方式陳舊、規(guī)劃建設(shè)以及管理維護(hù)責(zé)任無(wú)法有效落實(shí)等問(wèn)題。更嚴(yán)重的是，因?yàn)闄n案資料的不全，信息便不能在各部門(mén)之間流通，導(dǎo)致地下管網(wǎng)相互交叉重疊等問(wèn)題的出現(xiàn)。因?yàn)闊o(wú)法及時(shí)充分地掌握相鄰建筑設(shè)施的情況和管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，所以對(duì)于地下管線(xiàn)的管理往往比較被動(dòng)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線(xiàn)運(yùn)行中的問(wèn)題，因而無(wú)法有效落實(shí)維護(hù)維修措施，導(dǎo)致地下管線(xiàn)安全問(wèn)題嚴(yán)重。

2.2 地下管線(xiàn)超出使用期限

目前，我國(guó)大部分城市燃?xì)夤芫€(xiàn)、熱力管線(xiàn)和自來(lái)水管道等是在20世紀(jì)80年代前后建成，很多已經(jīng)進(jìn)入使用壽命后期，有的甚至已經(jīng)超出了使用期限，部分管道出現(xiàn)腐蝕、損壞和泄漏等問(wèn)題，給管網(wǎng)的安全高效運(yùn)行埋下隱患，一旦受到不良的外力作用就可能會(huì)出現(xiàn)安全事故，這也是近幾年地下管網(wǎng)安全問(wèn)題突出的一個(gè)重要原因。另外，地下管線(xiàn)屬于隱蔽工程，隱蔽性特點(diǎn)突出，隨著管線(xiàn)規(guī)模的快速擴(kuò)大，管線(xiàn)種類(lèi)、密度和復(fù)雜程度也在增加，像燃?xì)?、電力、給排水管線(xiàn)的功能也越來(lái)越多，而且大部分管道屬于高危管線(xiàn)，尤其是輸油、輸氣等長(zhǎng)輸管線(xiàn)很容易出現(xiàn)安全事故。而這些管線(xiàn)又是城市建設(shè)管理中發(fā)揮重要作用的管線(xiàn)，一旦出現(xiàn)安全問(wèn)題便會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，給人們的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅。

2.3 地下管線(xiàn)應(yīng)急能力弱

地下管線(xiàn)安全高效運(yùn)行是城市地下管線(xiàn)管理的重點(diǎn)，近幾年來(lái)，隨著新技術(shù)和新材料的運(yùn)用，在地下管線(xiàn)規(guī)劃建設(shè)和管理上取得了不少成就，尤其是地下管線(xiàn)信息化的建設(shè)。但是地下管線(xiàn)信息平臺(tái)的構(gòu)建還處于初步發(fā)展階段，建設(shè)不完善，科學(xué)化自動(dòng)化水平不高，尤其是在對(duì)管線(xiàn)緊急安全事故的預(yù)警能力、反應(yīng)能力和決策處理能力上較弱，還有很大的改進(jìn)空間。只有加強(qiáng)信息環(huán)境建設(shè)，構(gòu)建完善的信息共享平臺(tái)，提高管線(xiàn)事故的應(yīng)急能力，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診治管線(xiàn)病害。未來(lái)，應(yīng)該繼續(xù)積極加強(qiáng)對(duì)管線(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)地下管線(xiàn)管道信息化、數(shù)字化和自動(dòng)化的監(jiān)督管理。

3 城市智慧管網(wǎng)

3.1 智慧管網(wǎng)概念

智慧管網(wǎng)是在智慧城市概念的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，智慧城市包括城市管理智慧化、城市環(huán)保智能化、國(guó)土規(guī)劃智能化、社區(qū)家居智能化，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)了智慧城市的建設(shè)。智慧城市是在基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，以信息技術(shù)為技術(shù)支撐，從而實(shí)現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施體系的智能化建設(shè)和管理，推動(dòng)城市道路和管網(wǎng)等市政工作的發(fā)展，最終形成智慧城市體系。在智慧城市的概念下，智慧管網(wǎng)也是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管網(wǎng)各種參數(shù)的采集，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理和智能化分析，及時(shí)掌握管道運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)執(zhí)行結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)城市管道高效安全運(yùn)行。

3.2 智慧管網(wǎng)工作內(nèi)容

3.2.1 地下管網(wǎng)信息化建設(shè)

地下管網(wǎng)具有隱蔽性突出的特點(diǎn)，而信息化建設(shè)就是通過(guò)信息化技術(shù)，如數(shù)字技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)等的應(yīng)用，實(shí)時(shí)獲取地下管線(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)等各種信息數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理、加工，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和信息管理系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管線(xiàn)信息資源的共享和應(yīng)用，使原本隱蔽的地下管網(wǎng)呈現(xiàn)在人們眼前。

3.2.2 地下管線(xiàn)診斷數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

很多城市地下管道已經(jīng)運(yùn)行多年，加上受到外界環(huán)境的影響，部分管道出現(xiàn)了腐蝕、損壞等問(wèn)題。為保證地下管線(xiàn)安全運(yùn)行，通過(guò)診斷數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，利用在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)采集管線(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)信息、管線(xiàn)周邊環(huán)境信息，并及時(shí)掌握地下管網(wǎng)中不同管線(xiàn)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行情況，從而完善管線(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，為管網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展奠定信息基礎(chǔ)。

3.2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，通過(guò)通信、信息處理等技術(shù)將實(shí)體物品和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)信息的共享。在智慧管網(wǎng)建設(shè)中，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用指的是通過(guò)自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備的設(shè)置，利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備和數(shù)字處理中心的連接，然后對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、信息傳輸?shù)冗M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將管網(wǎng)信息采集、處理傳輸和綜合應(yīng)用有效連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)智能化的識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控和管理。

3.2.4 綜合管理平臺(tái)的建設(shè)

綜合管理平臺(tái)的建設(shè)指的是將各種信息連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)綜合利用，不僅可以發(fā)揮平臺(tái)管理的作用，而且還可提升安全事故應(yīng)急處理和決策的能力。比如，對(duì)基礎(chǔ)信息進(jìn)行及時(shí)更新，對(duì)管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，將各種監(jiān)控影像數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)等相融合，通過(guò)三維建模等技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行模擬仿真，最后通過(guò)一系列的計(jì)算、模擬和分析制定相應(yīng)的管網(wǎng)管理方案、應(yīng)急處理方案和決策方案。

4 智慧管網(wǎng)構(gòu)建的途徑

4.1 加快地下管線(xiàn)信息化建設(shè)

智慧管網(wǎng)構(gòu)建是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，涉及到管網(wǎng)智慧化構(gòu)建和管線(xiàn)等設(shè)施的建設(shè)，也涉及到大量的檢修井、閥門(mén)等附屬物設(shè)施構(gòu)建。工程量較大，加上管網(wǎng)復(fù)雜、種類(lèi)繁多，在進(jìn)行智慧管網(wǎng)建設(shè)中必須加快地下管線(xiàn)的信息化建設(shè)，從而加快實(shí)現(xiàn)城市管網(wǎng)的綜合管理，完善城市功能。通過(guò)管理機(jī)制的完善、管理流程的優(yōu)化，利用信息技術(shù)加強(qiáng)城市地下管線(xiàn)的檢查，然后建立地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化在線(xiàn)檢測(cè)和管理。

4.2 探索和落實(shí)現(xiàn)有管網(wǎng)診斷機(jī)制

現(xiàn)有管網(wǎng)診斷機(jī)制是在數(shù)字管網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自動(dòng)化在線(xiàn)檢測(cè)和評(píng)估技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)已有的管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行完善，然后通過(guò)現(xiàn)有管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)分析評(píng)價(jià)機(jī)制的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制，將現(xiàn)有管線(xiàn)和新建管線(xiàn)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息共享，從而保障管網(wǎng)的安全高效運(yùn)行。

4.3 開(kāi)展智慧管網(wǎng)構(gòu)建的頂層設(shè)計(jì)

智慧網(wǎng)管構(gòu)建是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，加上已有地下管線(xiàn)本身就非常復(fù)雜，地下管線(xiàn)種類(lèi)繁多、功能各異、管線(xiàn)建設(shè)規(guī)模龐大、隱蔽性突出，所以智慧管網(wǎng)建設(shè)應(yīng)該要逐層展開(kāi)，根據(jù)現(xiàn)有管網(wǎng)特點(diǎn)以及新建管網(wǎng)智慧化建設(shè)要求，結(jié)合管線(xiàn)種類(lèi)和不同功能，逐步推動(dòng)智慧管網(wǎng)的建設(shè)，同時(shí)智慧管網(wǎng)的構(gòu)建還要和城市規(guī)劃建設(shè)與管理結(jié)合起來(lái)。為此，開(kāi)展智慧管網(wǎng)構(gòu)建的頂層設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)高危管道的監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)對(duì)管網(wǎng)典型問(wèn)題的關(guān)注和重點(diǎn)部位勘察，推行試行機(jī)制，最終可實(shí)現(xiàn)智慧管網(wǎng)的有效構(gòu)建。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地下管網(wǎng)的構(gòu)建關(guān)系著城市的規(guī)劃建設(shè)與管理水平。鑒于現(xiàn)階段管網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行管理上存在的安全隱患問(wèn)題，應(yīng)該重視地下管網(wǎng)的智慧化建設(shè)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用，建立完善地下管網(wǎng)信息共享平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管線(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高地下管網(wǎng)應(yīng)急和決策能力，從而保障地下管網(wǎng)安全有效運(yùn)行。