智慧管網綜合服務平臺的設計與研究

文｜ 中國航天系統科學與工程研究院 賈之楠；中國航天科技集團有限公司 賈東海 鐘加德

1 引言

隨著我國智慧城市理論與創新實踐的不斷深入，城市發展與信息技術相融合成為當前社會發展的一個顯著特點。社區作為居民生活的基本組成，是民生保障、社會治理的重要服務載體，智慧社區建設已成為智慧城市發展進程中的重要方面。近年來在全國大規模的城市建設背景下，社區中水、氣、電等城市基礎設施的敷設數量、密度不斷增加、能源消耗不斷加大，而且檢修維護工作越來越復雜，給智慧社區的服務與管理帶來了新的挑戰，智慧管網成為了智慧社區建設中的一項重要工作內容。

2 工作目標

智慧管網綜合服務平臺的總體目標是建立覆蓋整個社區的地上、地下一體化的可視化信息系統，將相關管線和設施設備通過二維、三維地圖進行直觀顯示，并具備管網巡查、維修維護、節能降耗、輔助工程施工等功能，實現社區內管網類資產的實時展示、動態管理、高效保障，保障社區管網的安全、穩定運行，提升社區的服務層次和水平，取得良好的經濟效益和社會效益。具體而言：

（1）建立管網數據庫。摸清和管理社區管網資產，實現社區內管網資產的統一化、標準化和集中式管理，并通過完善的數據更新機制實現各類信息的動態維護。

（2）建立實時監測體系。通過對各類管線泵房的實時監測和監控，及時掌握社區內全管網的工作狀態，保障各類管線的安全、穩定運行，確保社區管網運行質量。

（3）建立綜合分析平臺。基于各類管網相關數據進行綜合展示、智能分析、預警和應急應用，實現管網的精細化管理，從而提高社區管理能力與效率，促進節能減排工作成效，并為相關工程施工及社區管網后續的設計、施工工作提供可靠的數據支撐。

3 設計思路

智慧管網綜合服務平臺以社區管網數據作為核心，采用物聯網、GIS、大數據和云計算技術，構建統一集中管理的體系結構，實現管網信息數字化、綜合展現可視化、管網管理動態化、決策支持智能化、專業服務規范化，實現管道、水表、燃氣表、閥門資料以及相關的施工、維護維修資料統一管理，提供對地下管線的二維、三維可視化查詢、多維度分析，提高各類能源的利用率，輔助及時排除故障，縮短故障維修時間，為各類用戶全面準確掌握社區管網運行狀況提供有力的支持。

4 總體架構

智慧管網綜合服務平臺以“一個中心、多項應用”為基本原則，通過建設統一的數據服務中心，集中管理管網數據與基礎地形數據以及各業務數據。根據社區管理的工作內容，建設日常服務、巡檢巡查、風險預警、工程輔助和綜合分析等多項業務應用系統，實現社區管網的科學化管理與智能化服務，提升人民群眾的生活質量。

5 平臺組成

5.1 展現層

展現層是市政部門、物業單位、施工單位及應急搶險部門等各類用戶訪問智慧管網綜合服務平臺的窗口，主要圍繞燃氣、熱力、排水、供水、電力、通信和消防等管網使用與維護，根據日常巡檢維護、能源使用、工程設計與施工、管網故障處理等方面的業務需求，通過指揮中心、計算機終端和移動終端等方式訪問平臺。

5.2 業務層

（1）管網信息管理系統

針對社區內多種類型的管網線路，將經過勘測或收集的管網數據，按照數據轉換、組織規則，形成管網圖庫和屬性庫，并建立圖數關聯，同時提供管網附屬設施、空間信息及其它屬性信息的修改功能。需要注意的是在實際工作中，管網線路經常會發生變更，如各種專業管線時增時減，有的甚至還要改道。因此，平臺的修改功能需要全面、準確、穩定、易操作，是整個平臺的基礎組成部分。

（2）管網綜合業務服務系統

結合社區服務的實際工作需求，根據社區管網空間數據特點及網絡連接情況等，加載相關的空間信息數據，面向各類用戶提供基于管網信息的業務服務，實現燃氣、熱力、排水、供水、電力、通信和消防等管線運行狀態信息的實時采集和監測，提供“一張圖”展示等業務功能，科學合理地控制水、電、氣、暖等相關能源的消耗使用，并支持與各類專業管線公司業務系統的集成。同時，采用智能報表等手段，對各類管網數據、業務數據進行多維分析，對相關部門和權屬單位的運行調度、信息統計、信息分析提供決策支持。

（3）管網巡檢管理系統

規范社區物業管理人員、安保人員、市政設施巡查人員等各種角色的日程巡檢工作，制定標準化的工作流程，明確管網巡查的路線、方式、內容和工作崗位、人員任務分配及人員績效考核，對巡檢區域內的巡檢項目能夠動態定義和維護，并將巡檢過程中發現的問題或隱患及時上報、及時處理，從而保障管網的工作狀態，提高管網巡檢工作效率和質量，促進管網及相關設施設備的維護。

（4）管網預警管理系統

針對重大危險源，對相關管網線路的壓力、流量、溫度、液位、水質、有害氣體濃度以及市政設施狀態等指標項，建立健康管理監測體系，對危險源和危險區域進行分類、分級管理，并提供橫剖面分析、縱剖面分析、水平凈距分析、垂直凈距分析、埋深檢測、碰撞檢測、連通分析、路徑分析、緩沖區分析和管網維修分析等功能，以及提供相關的突發事件應急預案。

（5）施工輔助管理系統

為社區建設涉及的工程建設項目、拆遷項目、管網搶修等施工提供準確的管網線路查詢服務。可及時、準確地查詢施工路段或區域下方管網鋪設的深度、種類和分布信息，并對施工情況進行跟蹤，及時掌握處理各類狀況，例如開挖后是否發現不一致的管網信息、是否發生管線挖斷事故，以便針對性采取補測、核測措施，在為施工項目提供輔助信息的同時，促進社區管網信息的維護。

（6）運維管理系統

具備全面可靠的權限管理機制，實現多方面、多層次的平臺用戶訪問權限控制；提供日志記錄管理功能，可按各種條件對平臺操作日志進行查詢管理；同時，建立元數據管理機制，形成用于描述數據集、數據元素、數據環境等之間信息及相互關系的規則，并具有可擴充性，能夠根據實際應用需求的變化而不斷完善和充實。

5.3 數據層

智慧管網綜合服務平臺針對管網服務與管理相關工作中產生的各種業務信息、感知數據和視頻數據，結合地理測繪等信息，基于統一業務語義的公共數據模型，通過數據交換、清洗、數據映射、整合、加工、時空化等技術手段，實現異構數據基于業務應用的有機集成，形成內容全面、業務廣泛、數據規范、組織合理、高度融合智慧管網數據庫，包括基礎信息庫、地理信息庫、管網信息庫、監測信息庫、業務信息庫和能耗信息庫等，同時建立便于索引使用的資源目錄和元數據庫，按主題對公共數據庫實行規范有序的統一管理，以滿足相關業務工作需求。

圖1智慧管網綜合服務平臺總體架構圖

5.4 基礎設施層

建立基于云計算技術的IT服務中心，完成網絡、計算機系統、存儲系統、安全管理系統、機房及配套設施建設，實現平臺相關軟硬件設施設備的集中部署，數據的集中存儲和運維服務的統一管理，以及實現網絡資源的集中配置管理。

5.5 感知層

結合GIS技術，將電力、熱水、排水、供水和燃氣等專業管網的感知數據統一從感知平面進行采集，通過數據聚合處理后，以標準接口接入平臺，實現智慧管網綜合服務平臺的多元信息融合處理，為平臺應用提供全面、可靠、及時的數據支撐。

5.6 信息安全體系

根據國家信息安全等級保護三級防護要求，通過身份認證、網絡安全、數據安全、應用系統安全和物理安全等方面的技術防護措施和管理措施，開展平臺的信息安全管理體系建設。

5.7 標準規范體系

結合國家相關標準和要求，在網絡建設、應用系統建設的同時，進一步梳理、制定平臺的建設規范和使用標準、流程，優化社區物業管理部門原有的規章制度，促進平臺的應用效果。

6 結束語

作為智慧社區的有機組成部分，智慧管網近年來已成為一個熱點。通過智慧管網的建設實施，社區及相關服務部門可全面掌握區域內各類管網信息資源的類型、數量等底數，通過各類管網數據的二維、三維可視化和管網精細化管理應用服務功能，進一步促進社區管理的科學化和規范化，保障各類管網的安全、穩定運行，顯著減少管網突發事件的發生，并提高能源的利用水平，促進節能減排工作，從而推進設施智能、服務便捷、環境宜居、綠色環保的新時代智慧社區的建設。