淺談三維管線系統在智慧供熱中的重要意義與實現方法

李剛 魏雷

摘要：隨著中國經濟的騰飛，城市建設日新月異。供熱企業面對因城市改造、標的物更改、部分老舊管網圖紙丟失，造成的大量管網走向不明或圖紙與實際管網走向不符;管網走向、閥門、補償器的坐標不能直觀、準確地在平面圖上體現;搶修掘進作業容易破壞供熱網管網附近的自來水、煤氣管網、電力、電信光纜等問題的尷尬局面。傳統的供熱管網平面圖，在智慧供熱大行其道的今天，已經無法滿足生產和檢修的需求。本文將從三維管線系統在智慧供熱中的重要意義與如何實現的方面進行分析，提出相應的措施.

關鍵詞：智慧供熱;三維管線系統;發展需求

引言：

2018年4月22日，第一屆數字中國建設峰會在福建省會福州市召開，峰會向全國企業展現了建設數字化、智慧型企業的前景和趨勢。供熱企業在數字化轉型、智慧熱網建設上看到了進一步降低成本、提高服務質量的發展方向。隨著智慧熱網建設的日趨推進，傳統的二維管線地圖盡顯疲態。在生產、檢修的實踐中明顯無法滿足新技術背景下的需求。

1.三維管線系統需求的分析

1.1近年來隨著城市的迅猛發展，供熱業務擴展迅速，服務對象日趨復雜，支持生產的供熱元素也日益龐大、繁復。以管線作為空間延展的供熱設備、供熱節點分布在城市的地下、地上和地表，對于生產的管理、異常情況的處理僅僅依賴傳統的離散數據或者平面圖形數據顯得力不從心.數據孤立、部門不能聯動等問題逐漸暴露出來。

1.2三維管線系統基于地理信息技術，整合以管線為線索的廣域分布的供熱元素，包括邏輯整合與數據呈現，期待提升管理層次多、設備和設施以及線路復雜的供熱行業的生產管理水平。

1.3在三維管線系統基礎上可以實現對供熱生產可視化的空間管理和調度，可視化方式監測供熱數據變化情況，實現VR方式管理所有生產元素，對于故障診斷和預測實現沙盤作業。

2.三維管線系統實現的效果

2.1建立虛擬現實的三維數字管線系統，描述全部供熱元素，包括熱源、管網、各類換熱站、用戶接入設備，除了描述各元素的靜態物理特性外，也描述供熱相關的動態特性;

2.2現有系統和三維數字管線系統對接，實現供熱指揮數字沙盤，可以場景化觀察供熱元素運行情況，并依此作出決策和詳細指揮方案;

2.3三維數字管線系統作為各系統的入口，以場景化的方式定性查看各系統反饋數據，也可以定量實現數據逐級鉆取溯源，達到整合各個系統的目的。

3.三維管線系統框架的分析

3.1對于供熱企業服務范圍繪制地形圖，全面查明、匯總供熱企業服務區域地下管線分布情況，建立數據庫、歸檔制度與數據更新機制。

3.2對供熱企業所屬地下管線、地上重點供熱設備進行三維景觀模型制作，根據三維模型制作成果建立建筑模型和熱力相關部件信息數據庫。建立可視化系統，實現管線基本屬性和交互屬性的各類管理與查詢。

4.實現三維管線系統地分析

4.1地形圖：旨在以地形圖為依托，展現所建設數字管線系統，包括地上、地表和地下的管線與供熱站點與設備。

4.1.1地形圖的標準

按照國家標準建立服務區域的1：500的地形圖，進行衛星影像采購，完成對原始高程數據的整理、投影轉換、圖像鑲嵌、裁剪、金字塔建立等處理工作。

4.1.2地形圖數據庫

數據庫建立的目的是實現可視化系統與地形數據的對應，以實現基于虛擬現實的應用與管理。地形、地貌基礎地理數據以及二維矢量數據包括道路、房屋邊界、水域、植被等;建筑、管線屬性數據采集.

4.2數字管線系統

4.2.1建筑物描述

地表三維景觀模型制作內容為管線上方的重點建筑物。建筑物模型制作準確、真實，能夠描述建筑物的名稱和各項屬性，方便用戶查詢。

4.2.2管線數據庫

建立屬性數據庫：運營監測數據、模型參數數據、管線普查數據。

建立中繼數據庫：用于描述數據位置、集合、屬性等結構性數據以及數據范圍、精度等說明性中繼數據項。

數據庫元素：管線的點、線屬性和圖示符號。

4.2.3數字管線建模：結合3D建模或符號化建模手段，建立各類管線設備模型。

4.2.3.1建立標準

從管線三維可視化信息管理系統的日常運作與維護的長效機制考慮，制定符合該系統的技術規范體系，制定管線數據生產技術標準、管理辦法、維護守則、更新機制等。

4.2.3.2建立符號庫

將相同或類似特征的相關管線設施建立管線符號庫，以及國家管線相關標準和規程，將包含各種類型管線、三通、四通、閥門、變徑等管線設施及相關輔助設施等常見的數據類型，構建相應的符號庫，并且支持在構建管線模型時添加使用。

4.2.3.3建立管線三維模型

將入庫的管線普查數據成果，根據管線的屬性信息（管線埋深、管點編號、管線類型、材質、管線起止點等）與空間位置信息以及管線符號庫中的管線符號進行匹配生成三維管線模型，在三維場景中顯示。

4.3基于管線系統的集成

實現與供熱企業其他系統的集成，包括自動化管理系統、ERP系統、服務系統、大數據系統等。

4.3.1通過與其他系統的集成，可以實現數據共享、數據交互，實現虛擬現實場景下的生產管理和供熱服務，能夠實現管理的場景分析與驗證，使得管理與服務系統化，更加接近真實場景。

4.3.2實現基于數字管線系統的場景、性能漫游，盡量再現生產動態場景及精確特征，方便于各類決策和指揮。

5.結語

綜上所述，三維管線系統替代傳統二維管線地圖是一種先進的發展趨勢。建設三維管線系統，可以滿足智慧供熱時代背景下，供熱企業生產、檢修實踐的需求。統籌智慧熱網上下游信息，拓展管線系統反應的供熱元素，更好的保障民生，提升供熱企業品牌價值。

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