玉溪市紅塔大道（撫仙路-火車站）綜合管廊工程-管廊監控運維管理平臺

文｜中國市政工程華北設計研究總院有限公司 沈辰楠 張慶維 李夢培 劉百韜 張博 謝佳琪

1.項目概述

玉溪市紅塔大道（撫仙路-火車站）綜合管廊工程位于玉溪市紅塔區紅塔大道，東起撫仙路，西至火車站，全長約2500 米。管廊分為兩艙，分別為燃氣艙和綜合艙，設有15 個防火分區。管廊內能容納給排水、雨污水、電力、通信、燃氣等多種管線的內部敷設，是玉溪市圍繞建設“現代宜居生態城市”的目標、貫徹落實國務院及云南省“關于加強城市地下管線建設管理的意見”、于2016年成為云南省地下綜合管廊試點城市后開工建設的綜合管廊。

相對于傳統的地下管線建設及管理工作，管廊建設存在建設規模大，實施工期長、建設成本高、工程結構復雜、維護難度大等特點，這些都給管廊建設及后期維護管理工作帶來較大困難。針對玉溪紅塔大道管廊的現狀，本項目采用最新三維引擎技術、BIM 技術、物聯網技術和數據庫技術等，設計了適合紅塔大道管廊運營的監控運維管理平臺。平臺能夠真實、全面、直觀地展現綜合管廊全貌，給運維者帶來全新的真實現場感和交互感，并為綜合管廊運維工作提供完整、準確的信息支撐系統，實現對綜合管廊的實時監控和動態管理。

2.項目進展

玉溪市紅塔大道（撫仙路-火車站）綜合管廊工程-管廊監控運維管理平臺建設及管理中心軟硬件集采項目于2019年11月開工，2021年3月22日完工。在各方有關部門的支持和監管下，陸續完成運維管理平臺的硬件安裝以及調試，主要包括：主系統、大屏幕系統、無線覆蓋系統、人員定位系統、網絡安全系統、移動通訊（視頻對講）設備、光纖電話系統、運維管理平臺的軟件開發等。在各方部門的支持和監管下，現已完成對管廊監控運維管理平臺建設及管理中心軟硬件集采項目的驗收。

3.平臺構成

管廊監控運維管理平臺利用先進成熟的計算機技術、地理信息系統技術、定位技術、通訊技術，結合物聯網、大數據等技術，對綜合管廊設備進行軟硬件集成設計，實現了對綜合管廊的智慧化管理，為綜合管廊的實時監控、動態管理和管廊運維工作提供完整、準確的信息支撐。

平臺包括三維可視化運維控制平臺、綜合運維管理平臺、移動端APP 三部分，三大平臺相互協調工作，從廊內、廊外對管廊進行更加精細化、高效率、高水平的管理。

3.1 三維可視化運維控制平臺

三維可視化運維控制平臺,以三維模型為基礎，管廊空間數據和各類業務數據為前提，通過整合管廊內部各系統資源，實現對管廊設備和人員的全面信息化管理，平臺包括大屏端和控制端，兩端界面分離，操作聯動。控制端可進行觸控操作，滿足管廊的日常運維工作，大屏端則為管廊的日常運維監控提供可視化的監控手段，平臺的系統架構圖如圖1所示。

圖1 三維可視化系統架構圖

（1）大屏端

大屏端分為綜合總覽監控和防火分區監控兩個界面。綜合總覽監控界面展示管廊的整體運行情況，包括設備的運行狀態、人員分布情況及通過三維模型顯示管廊及其周邊的區位情況，如圖2所示。

防火分區監控界面展示管廊內各防火分區及配控站的運行情況，通過對顯示區域放大、縮小、移動及切換視角展示管廊內不同區域。界面分為三大主要區域：上方為設備信息區域，顯示界面區域設備的數量及運行狀態；中部為管廊內剖切示意區域，通過三維模型顯示管廊內的空間結構、設備分布及人員實時定位，點擊設備可查看設備的相關點位數據、信息及實際運行狀態；下方為環境數據區域，顯示界面區域的溫濕度、含氧量、硫化氫濃度、液位的實時數據及歷史溫度趨勢等環境指標，如圖3所示。當出現告警信號時，平臺會根據事件的不同級別進行相應的事件告警可視化聯動。

（2）控制端

控制端分為管廊總覽和防火分區兩個界面。總覽頁面可顯示管廊整體建筑、設備、人員、事件等信息，如圖4所示。同時可以調出三維場景控制鍵盤，對可視化大屏端進行控制，如圖5所示。

防火分區頁面，可顯示該防火分區位置信息、環境信息、設備信息、人員信息、事件列表及監控看板。其中點擊設備按鈕，可在大屏端定位至該設備，并顯示設備詳情，同時點擊設備控制按鈕，可實現對管廊內的如風機、照明等現場設備的遠程操控，如圖6所示。

3.2 綜合運維管理平臺

圖2 總覽監控頁面

圖3 防火分區監控頁面

圖4 可視化控制端總覽頁面

圖5 可視化控制端總覽頁面場景控制

圖6 可視化控制端防火分區頁面

圖7 綜合運維管理平臺頁面

綜合運維管理平臺根據管廊運維人員角色、工作內容及工作流程進行設計，該平臺可輔助運維人員了解工作內容、明確工作職責，高效完成運維工作。主要功能包括：運行監控、入廊巡檢、施工管理、維修保養、設備管理、資產管理、入廊人員管理、值班日志、事件告警、安全應急等，如圖7所示。

3.3 移動端APP

移動端APP 可實現巡檢任務接收和上報、異常上報、語音對講、可視對講、人員實時定位，輔助運維人員廊下日常工作，并為運維人員與管理人員做了單獨的功能設計。

針對運維人員，可通過APP 查看廊體的基礎信息，還能借助定位、圖片存儲、信息錄入等手段輔助巡查工作，如圖8所示。針對管理人員，APP 為管廊和管線的管理和決策工作提供高效的服務，方便廊內和監控室的信息實時共享，如圖9所示。

4.平臺建設亮點及經驗

4.1 BIM+GIS 協同管理

本項目將GIS 平臺和BIM 模型通過C/S 模式整合進行管廊三維可視化運維控制平臺的建設。采用企業級三維建模軟件（如3DS MAX 等），按照建、構筑物的真實尺寸和形狀，在保證建、構筑物基本特征的前提下，以盡可能少的三角形面片數量構造建、構筑物的三維模型。采用三級混合精度建模，即精細模型、簡單模型和概略模型，其中地面模型制作流程如圖10所示。管廊內部三維模型的制作結合現場實拍相片制作而成，根據該系統CAD 圖紙進行位置擺放。

基于管廊內外BIM 模型，通過GIS 技術一體化，將BIM 模型與地形模型、三維管線等多元空間數據結合在一起，實現宏觀與微觀相輔相成、管廊內外的管理一體化。

4.2 采用科學的設備編碼技術

隨著技術的發展，BIM 模型的融合交互以及全生命周期的應用已成為一大發展趨勢，而BIM 模型的編碼是實現這兩項目標的重要一環。現大部分BIM 平臺會自動生成ID，但僅為無意義的一串數字，為BIM模型后續應用帶來不便。為了解決這一問題，本項目編碼采用“空間編碼+構件編碼”的混合編碼方式。使用空間編碼表達所關注的空間、位置，并且可表示該空間的功能類別。在模型構件系統的層級上，將綜合管廊工程模型分為專業級、功能（系統）級以及構件級幾個層次，具體規則如圖11所示。

圖8 運維人員移動APP 頁面

圖9 管理人員移動APP 頁面

圖10 地面模型制作流程圖

圖11 設備命名規則

管廊設備編號，使用十六位表示，其中首位大寫字母表示管廊所處道路，二、三位數字表示管廊編號；第四位為字母，表示燃氣艙（R）或綜合艙（Z）；五、六位為兩位數字，表示具體防火分區；第七、八位為兩位字母，表示該設備的所屬系統，一般使用系統名稱的首位字母組合；第九、十為位為兩位數字，表示具體設備類別，一般使用設備名稱的首位字母組合；第十一、十二位為兩位數字，表示設備類型；最后四位數字，表示設備的編號。例如H01R01JKSX020002表示紅塔大道1 號管廊燃氣艙1 號防火分區監控系統的球機攝像頭0002 號。

本項目在設計階段依據科學的編碼規則對設備進行命名，不僅能夠提升BIM 應用效率，而且利于BIM全生命周期應用向規范化、科學化方向發展。

4.3 事件告警分級聯動

告警事件分級能使運維者快速了解告警性質和結果，及時處理告警故障，從而提高運維管理的效率。針對本項目特點及事件分級的標準，進行事件系統設計，如表1所示。

在合理評估告警嚴重程度的基礎上，確保設計合理的事件告警聯動流程系統，對于快速有效解決事件至關重要。本項目根據事件的不同級別進行相應的事件告警可視化聯動，其中：

當發生一級事件時，控制端及大屏端可刷新事件列表并彈出事件提示，同時大屏端會根據事件，畫面自動定位至發生所在防火分區具體位置，如設備、人員、環境等詳情。

當發生二級事件時，控制端及大屏端可刷新事件列表并彈出事件氣泡，事件氣泡10 秒后可選擇隱藏。

當發生三級事件時，控制端及大屏端可刷新事件列表并顯示在事件列表區域。

5.小結

玉溪市紅塔大道（撫仙路-火車站）綜合管廊工程-管廊監控運維管理平臺通過三大平臺的協調與聯動，建設成為低事故、低能耗、高效率、安全、綠色的智慧化管廊監控運維管理平臺。不僅實現對管廊的全面監測、控制，而且能夠實現對廊內多系統的協同調用，即在一張圖下對人員、設備、安監、環境等系統的融合應用。充分的信息為應急提供了良好的先決條件，同時達到了節約人力成本的目的，為人員安全提供有效保障。實現直觀的現場監控、準確的情況分析、智能的事件處理、高效的人員管控、科學的工作流程，有效地提升運維管理效率、應急處理水平，打造先進的管廊智慧運維管理體系。

玉溪市紅塔大道（撫仙路-火車站）綜合管廊工程-管廊監控運維管理平臺的建設是美化城市環境、節約土地資源、促進昆玉一體化快速發展、提高玉溪市經濟發展的需要，對貫徹國家地下空間綜合開發利用的政策有著十分重要的意義。

表1 事件分級