智慧地下綜合管廊管理平臺建設研究

葉延磊 邢方亮

摘 要 地下綜合管廊是統籌利用地下空間、提高城市綜合承載力、改善人居環境的重大舉措。其作為一種集合多種類型地下管線于一體的城市基礎設施工程，被稱作城市的“血管”和“神經”，日夜擔負著輸送介質、能量和傳輸信息的功能，是城市賴以生存和發展的物質基礎，是城市的“生命線”。 面對地下管廊這一百年大計工程的逐步落地，如何把智能化系統和目前的空間技術（GIS）、建筑信息模型（BIM）、自動化控制、物聯網、云計算、大數據、人工智能、知識管理[1]等新技術融合應用到綜合管廊建設中，打造智慧管廊，實現管理便捷化、應急響應快速化、建設標準化，是當前綜合管廊建設的重大課題，也是智能化系統企業值得關注的熱點。

關鍵詞 智慧；地下綜合管廊；管理平臺

智慧地下綜合管廊是以各類智能化監控設備為基礎，數據融合分析應用為手段，結合智能傳感、3S（GIS、GPS、RS）和三維建模等技術，實現對管廊各類信息的快速、準確、可靠的收集與處理，并在統一的信息管理平臺上展現和操作。

2015年8月10日，國務院辦公廳印發《關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》，明確提出到2020年建成一批具有國際先進水平的地下綜合管廊并投入運營的工作目標。近兩年，地下綜合管廊在我國發展迅速，試點城市管廊項目依照新的設計規范，建設逐步落地。

1 智慧地下綜合管廊關鍵技術

（1）基于SOA架構的系統技術框架。SOA基于業務需求對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用?；赟OA構建的應用系統，能夠同時支持Java EE和.NET等平臺和相應的Java、C#等多種開發工具，有效地解決了與原有應用的有效銜接，能迅速、可靠地架構業務系統，從而解決不同行業之間數據以及國土等部門的不同的格式數據的共享交換和管理。

（2）地理信息技術。利用地理信息系統（以下簡稱GIS），通過聚合和疊加將各類資源數據整合在一張地圖上，利用系統的空間查詢定位能力、空間統計分析能力和直觀生動的信息展現能力，為輔助決策分析、監測數據統計分析、管廊資源查看分布等提供更為豐富的信息服務支持，從而能夠提高管理的高效性和科學性。

（3）信息安全技術。地下綜合管廊信息涉及敏感信息，從宏觀管廊資源位置信息，到總體管廊管線布局，有必要采用信息安全技術進行處理，以防信息泄露。

（4）大數據技術。管廊各種設施資源和運行數據既包括關系型數據，也包括各種等非結構化數據，具有數據量大，查詢分析復雜等特點，需要采用大規模并行處理、數據挖掘、分布式文件系統、分布式數據庫以及可擴展的存儲系統等大數據處理技術，以有效地進行數據處理，以滿足地下綜合管廊智能化管理業務的需要。

（5）移動通信技術。通過移動通信技術手段，業務人員可使用智能終端設備進行現場數據采集，并及時將信息回傳給服務端，極大方便業務人員開展工作。

2 智慧市政綜合監管平臺總體架構

智慧地下綜合管廊管理平臺建設以物聯網系統實時采集為基礎，結合綜合業務的運營與管理，保證綜合管廊健康穩定的運行，為突發事故的響應與決策提供數據依據，降低因管廊事故造成的人員生命與財產的損失。項目體系結構采用分層的模式，從下至上的分層分別是：

（1）物聯網層。物聯網層主要為傳感設備和通信網絡，傳感設備包括管廊管線運行監測所需的傳感器（壓力傳感器、溫濕度傳感器、泄露傳感器、流量傳感器、視頻傳感器、紅外傳感器、在線沉降傳感器等）以及相應配套終端，感知管廊的運行狀態，收集管廊內的各種數據[2]。通信網絡根據調研情況采用多種網絡混合模式傳輸，以達到節省、方便的目的。物聯網層設計堅持實用、適度的原則，根據管廊管線的分布情況，精心選擇監測點位，充分發揮監測設備的功能和性能，發揮監測數據的價值。

（2）數據層。數據層包括六大專業數據庫：基礎地理數據庫、管廊數據庫、監控數據庫、三維模型庫、分析數據庫和業務數據庫。

（3）應用支撐層。應用支撐層建立于數據層之上，是對數據的統一管理、物聯網接入的統一管理和提供上層的各種服務，應用支撐層設計的原則是開放、統一、共享、交換，是一次性的投入，可支持不同物聯網傳感數據的接入，也可在此基礎上搭建目前設計的應用展示層兩個平臺外的其他平臺。

（4）應用展示層。應用展示層是指在滿足地下管廊和智慧管網業務的基礎上而開發部署的信息管理系統，包括：地下管廊智能化監控平臺和智慧管網綜合監管平臺。地下管廊智能化監控平臺主要對地下管廊的運行情況監控管理，及時采集監測數據，進行日常的巡查養護，分析預警，對預警事件進行日常處理和應急處置；智慧管網綜合監管平臺是指對新區排水、供水、井蓋、燃氣等行業管網運行情況進行監測，對新區整體管網運行和維護情況綜合分析和安全預警。

3 智慧管廊管理平臺建設內容

（1）視頻監控系統。視頻監控的主要任務是實現對整個管廊區域進入口、周界、閥門控制區等重點部位進行實時監控，確保各區域場所情況進行全面有效的掌控，總控中心根據需要可以隨時查看轄區內任意一路或多路視頻，實現視頻的錄制、回放、抓拍等功能。當出現意外情況時能翔實清晰的記錄所有的事件經過，以便日后查對和取證。

（2）溫濕度傳感監測系統。溫濕度傳感監測系統由溫濕度傳感器、數據通信轉換部分和監控中心組成。轄區內安裝溫濕度傳感設備，采用專業溫濕度傳感器，溫濕度傳感器感應管廊環境溫濕度，通過數據通信模塊將溫濕度數據發送到監控中心，監控中心解析溫濕度數據，并溫濕度是否正常；若溫濕度異常，則發送報警信息，異常報警。

（3）水位傳感監測系統。水位傳感監測系統由水位傳感器、數據通信轉換部分和監控中心組成。管廊內安裝水位傳感設備，通過 PLC將水位數據發送到監控中心，監控中心解析水位數據，并水位是否正常；若水位異常，則發送報警信息， 異常報警。

（4）氣體傳感監測系統。氣體傳感監測系統主要有由氣體傳感器、數據集控器、通信平臺和監控中心等幾個部分組成。主要檢測氣體包括：氧氣、硫化氫、甲烷等。

（5）火災監控系統?；馂谋O控系統可以在第一時間監測預警管廊內火災發生情況，準確預報火災位置。管廊內火災監控一般屬于長距離、狹窄空間內火災監測，廊內高壓電力管線屬于火災重點監控區域；另外，如果燃氣管線入廊，燃氣泄漏造成的火災危害巨大，必須考慮火災監控預警?；馂谋O控系統主要包括：光纖測溫系統、溫度傳感系統、煙霧傳感系統等。

（6）入侵監控系統。入侵監控系統主要是智能化管理管廊內和監控管理中心人員進出情況，防止非法入侵。包括管廊進出口處井蓋設備監控和監控中心門禁系統；同時，監控中心門禁系統可與人員上下班考勤系統整體考慮，統一建設。

（7）環境監測系統。監測設備運行有其需要的環境，管廊內溫度、濕度等環境指標，影響設備運行狀態和使用壽命；另外，燃氣管線泄漏的天然氣有可能發生火災隱患，污水堆積反應產生的有毒有害氣體，有可能對進入管廊的人員造成人身傷害。環境監測系統可以監控管廊內環境質量，了解設備運行環境，保證進入管廊人員人身安全。環境監測指標包括溫度、濕度、有害氣體、氧氣含量等。

（8）標簽定位系統。標簽定位系統提供管廊內標簽定位、關鍵設備RFID標簽定位，為管廊業務巡檢提供位置信息。標簽系統采用符合管線管理單位要求的標志、標識進行區分，標志、標識應設置在醒目位置，標明管線屬性、規格、產權單位名稱、緊急聯系電話。

（9）智能機器人監控系統。智能化監控機器人搭載攝像設備、氣體傳感器，可進入比較危險的事故現場進行實時數據采集，或者在施工現場對作業人員的工作起到監督作用。智能機器人監控系統提供移動智能監控服務，通過在智能機器人上加裝不同在線監測傳感器，實現管廊內部智能巡查。智能機器人監測信息可以通過管廊內無線網絡傳輸。

（10）虛擬現實系統。虛擬現實系統真實展示管廊情況，實現管廊PC端直觀可視化展示，包括管廊艙室架構、入廊管線、閥門、儀表設備等真三維立體展示。搭建綜合管廊三維管理平臺，為后續新建管廊模型接入、管廊數據更新提供統一平臺環境。并且可以查看各種傳感器的實時數據、歷史數據。

（11）應急指揮響應系統。應急指揮響應系統為滿足排查管廊安全隱患、管廊發生緊急事故快速反應的需要，實現人員、資源、設備以及現場綜合控制管理，輔助分析決策、指揮調度的信息化系統，包括隱患排查、事故確定、事故分析、事故處理和事故總結的全系列處理流程，需要集成管廊及周邊環境空間數據、危險源數據、監測數據、實時影像數據，以及應急指揮中心系統，啟動應急預案進行綜合處置。

4 結束語

管理機制和標準規范的建立是智慧地下管廊建設正常運行的基礎保障，如何在管理部門和業務部門之間進行協調管理，需要各部門之間達成共識，形成管理機制和標準規范，指導各有關部門共同遵循?？紤]到現實中重建設、輕運維的實際情況，應當強調既要為系統開發建設在資金、人力等資源投入上做明確規劃，也要有系統投入運行后的相關安排。只有這樣才能確保智慧地下綜合管廊管理平臺建設的最后成功。

參考文獻

[1] 曹茂春，張東霞.智慧管廊信息化建設探討[J].技術與應用，2016，

（11）：76-80.

[2] 劉銘君.基于"互聯網+"的智慧化綜合管廊應用前景分析[J].基層建設，2017，（20）：51.