滇中新區哨關路智慧管廊建設實施方案探討

王璐 劉姝楠

摘 要：地下綜合管廊作為城市的“地下網絡”，它的智慧化管理和運營是建設“智慧城市”的基礎，對其利用“智慧化”手段實現對管網的數字化管理，并對其實現生命周期的管控，已越來越受到社會的廣泛關注。本文主要結合滇中新區哨關路智慧管廊建設實際，對智慧管廊建設實施方案進行探討，旨在為同類施工項目提供借鑒經驗。

關鍵詞：智慧管廊;智能管控平臺;系統分級

0 引言

智慧管廊建設總體思路是通過對管廊電氣、火災報警、安防、通訊、環境監測、環境與設備監控等系統進行專業設計施工，基于以上硬件實施，構建智慧管廊綜合業務運營平臺，同時基于大量的數據，平臺利用GIS、BIM、大數據等先進技術以及AR、VR和機器人等先進的裝備，實現綜合管廊從數字化到智能化，再到智慧化的轉變。從而實現管廊的“管理可視化、維撿自動化、應急智能化、數據標準化、分析全局化、管控精準化”。

1 管廊建設目標

2015 年9 月7 日，國務院發布了《國務院關于同意設立云南滇中新區的批復》的文件，將滇中新區確定為我國面向南亞東南亞附屬中心的重要支點、云南橋頭堡建設重要經濟增長極、西部地區新興城鎮化綜合試驗區和改革創新先行區。

滇中新區智慧化綜合管廊建設以未來智慧城市發展為目標，構建建設、運維、培訓、服務的完整體系，實現一體化的分析決策和綜合管控，保障運營維護的安全便捷，打造功能實用、穩定可靠、技術先進的智慧管廊示范工程，推動云南滇中新區智慧城市的建設。管廊主要實現功能包括：

（1）對管廊的內部環境進行及時準確的監控，并將實時數據傳至監控中心，為管廊本體、入廊管線、設備、人員提供適宜的運行環境和安全保障。

（2）對綜合管廊出入口、通風口、逃生口、吊裝口、井蓋等進行監控，防止非法入侵和偷竊、破壞行為的發生。

（3）集成三維GIS、BIM 技術，達到綜合管廊的三維可視化監控，實現整個管廊系統的漫游瀏覽、分區顯示、動畫導航、空間測量、設備動態信息顯示、實時數據監控、設備信息查詢、監控畫面調取、車輛人員定位等功能。

（4）綜合管廊的運維管理可實現人員、資產、成本和檔案等多種管理功能，對人員、設備實施有序、高效管理。

（5）應急預案系統通過緊急告警與人員安全系統、應急預案管理、應急任務分配、應急車輛管理、應急人員與車輛定位跟蹤等功能，對緊急事故進行及時處理。

（6）通過AR、VR 技術，實現事故的模擬，并在系統中對工作人員進行事故應急演練和模擬培訓，提高運維和管理人員的技術水平。

2 現階段智慧管廊建設存在的主要問題

2.1 人力投入較多，運營成本增大

國內的綜合管廊目前多為人工管理模式，造成人員投入量眾大、問題響應速度遲緩、管理水平低下，使得運營成本增大，并且出現責任不清、事后扯皮等問題。

2.2 過程數據缺失

綜合管廊的建設數據、實時數據、歷史數據是智慧化管控平臺的重要組成部分，勘測、設計、采購、施工、設備和材料檢測、建設進度、質量管理、運維管理等過程數據的缺失使智慧平臺的建設難以形成完整的數據體系。

2.3 數據孤島

由于參與單位和數據種類眾多，而且各子系統的數據各自獨立，未形成統一的數據平臺，造成信息數據孤島。

2.4 智能化管控水平低

綜合管廊的監測、檢測設備落后，使應急處理能力相對薄弱，缺少預警、預判和事故應急能力，并且由于國內綜合管廊運維管理部門的標準化作業文件尚不完善，使智能化管控水平普遍較低。

3 管廊建設實施方案

3.1 基礎硬件設施建設

哨關路綜合管廊全長10.6 km，斷面尺寸6.7×3.6 m，分設電力艙和管道艙，電力艙內布置220 kV、110 kV、10 kV電力線纜，艙室內徑為2.6 m×2.9 m;管道艙內布置給水、中水及電信線纜，艙室內徑為3.0 m×2.9 m。管廊工程范圍包含區域內綜合管廊建設的機電工程、消防工程和綜合監控系統。

3.2 提出監控水平劃分及功能

根據綜合管廊的監控需求，將綜合管廊監控大體分為基礎監控（2.0 系統）、智能監控（3.0 系統）和智慧管控（4.0 系統）三個等級，在綜合管廊普通段實施（2.0 系統），綜合管廊參觀段、監控室、展示廳實施（3.0 系統），并預留（4.0 系統）接口和擴展空間。

3.3 設置監控中心、展示廳和參觀段

3.3.1 展示大廳

（1）總體體驗：設智能電子投影沙盤一套，實現滇中新區和滇中新區管廊建設的展示。沙盤帶互動功能，可實現智能互動。設一系列電子展板，旨在給參觀者形象直觀的介紹管廊的施工過程、管廊的設計模型及新技術新材料的應用等。

（2）虛擬管廊體驗：體驗區入口設人臉識辨和液晶觸摸屏，對參觀者進行角色分配;體驗區入口設AR 眼鏡，通過增強顯示技術，在參觀者的視覺中疊加虛擬的管廊;在體驗區入口設智能巡檢設備（PAD），參觀者體驗智能巡檢;體驗區前段設防入侵裝置和攝像機（帶云臺），進行管廊視頻聯動和安防體驗;在體驗區設人員定位系統，進行人員安全體驗;在體驗區設環境監測，進行環境安全體驗;在體驗區設智能照明，進行智能照明節能體驗。

（3）運維體驗：展示廳設互動觸摸屏一處，實現綜合管廊3D GIS 展示、模擬巡檢演示、虛擬參觀演示、應急預案演示等，設VR 管廊虛擬現實培訓站一處。

3.3.2 參觀段

參觀段按滿足3.0 智能時代的要求設計，參觀段設排水系統、通風系統、消防系統、集中監控系統，同時設廊體結構檢測1 套，對廊體的形變、位移、沉降進行檢測;電力倉設光纖測溫一套，保障管線安全;水信艙漏水報警系統一套，對給水和中水管道就行報警和預警。

通過無線AP，實現通訊和人員定位;設巡檢機器人，實現機器人輔助巡檢;設智能巡檢裝備，滿足智能巡檢體驗;設AR 眼鏡，滿足遠程協助體驗。

3.3.3 監控中心

結合國家對于綜合管廊建設的要求和滇中新區當前發展趨勢，設計綜合管廊監控中心，保障綜合管廊的功能實現和應用管理的后期運營，實現對管廊的數字化、信息化、智能化等管理要求。

3.4 研發綜合管廊智慧管理平臺

3.4.1 系統架構

綜合管廊智慧平臺的數據分為靜態數據、動態數據和管理數據，數據的來源有三個渠道：一是通過管廊數據全生命周期傳導，來自規劃、設計、施工和運營的不同階段的數據;二是設備和環境監控、安防系統、消防系統、通信系統等系統的實時數據;三是來自管理系統、手機、PAD 等的管理數據。

基于大量的數據，平臺利用GIS、BIM、大數據等先進技術以及AR、VR 和機器人等先進的裝備，實現綜合管廊從數字化到智能化，再到智慧化的轉變。

綜合管廊統一管理平臺軟件的總體架構自下而上要包括感知層、網絡層、數據層、平臺層、應用層，囊括了包括環境與設備監控系統、安全防范系統、通信系統、火災自動報警系統和地理信息系統等在內的多個功能模塊。

感知層：是平臺體系架構的基礎，實現環境與設備監控、安防、消防、通訊等系統的信息采集。

網絡層：是整個平臺的網絡基礎設施，要采用多個光纖環網，保證數據通訊的安全性、快速性和穩定性。實現感知層的數據上傳到數據層，完成數據的上傳和下發，傳輸層提供的服務可分為傳輸連接服務和數據傳輸服務。

數據層：實現數據采集、數據處理和數據存儲。數據要包括空間、環境、設備、人員、管理等子系統的所有數據。開發中間件實現不同通訊協議的系統數據信息在本層匯集，避免信息孤島、IT 黑洞三數據。選用技術先進的實時、歷史、關系、空間數據庫系統。

平臺層：是基礎服務支撐平臺，為整個平臺應用提供GIS 和協同管理的封裝服務和組件。采用SCADA、GIS 和運維管理數據共享，深度集成。

應用層：將應用層的處理結果通過預設的設備或者軟件展示給管理、運維人員，同時提供人機操作接口。依托地理信息系統和BIM，建設二、三維與全景融合的監測系統，實現二維平面圖、三維動態模型和全景環境相輔相成的環境監測信息、設備運行狀態、安全防范與報警信息實時顯示展示系統。通過二維GIS 了解管廊的全局概覽，通過BIM 三維建模，提供管廊、通道、管路、線路、設備的虛擬再現，將檢測數據通過全景環境進行現場的展示，同時與控制系統進行聯動。

3.4.2 主要展示的功能

（1）三維可視化。集成三維GIS系統，實現可視化監控，實現管廊設備設施的數據記錄和管理，實現管廊運維的虛擬模擬。實現基礎設施設備檔案記錄及維護的平臺，將與各類管線的相關原始信息存入計算機信息數據庫中，實現動態數據的實時傳送和監視，達到對基礎設施及設備的信息化和可視化。實現整個管廊系統的漫游瀏覽、分區顯示、動畫導航、空間測量、設備動態信息顯示、實時數據監控、設備信息查詢、監控畫面調取、車輛人員定位等功能。

（2）運維管理。綜合管廊運維管理實現人員管理、資產管理、成本管理和檔案管理四個部分。實現人員、設備的有序高效管理。

（3）應急預案管理。系統包括緊急告警與人員安全系統、應急預案管理、應急任務分配、應急車輛管理、應急人員與車輛定位跟蹤等。

（4）應急演練和模擬培訓。通過三維虛擬技術，實現事故的模擬，并在事故應急演練和在系統中對工作人員進行事故應急演練。

（5）數據共享和自動信息上報。平臺可以實現同政府、管理公司和相關職能部門的數據共享，當發生事故時，可以完成自動信息上報。

4 實施應用情況

滇中新區智慧管廊工程入選住建部“2017年科學技術示范工程（信息化類）”，并于通過住建部組織的專家驗收，成為國內第一個智慧管廊示范項目在全國示范推廣。工程配套建設完成了國內第一個大型多媒體智慧管廊展廳，為參觀者提供具有科技感的全新體驗。工程的建設落成吸引了國內行業人士100余次、超1200人參觀考察，成為滇中新區、云南省的亮點工程和國內智慧管廊標桿工程。

示范工程的輻射效在滇中-昆明-云南地區逐漸形成：滇中新區小哨片區的綜合管廊正在陸續接入示范工程的平臺進行統一監控管理，昆明市其他區域也考慮在新建綜合管廊工程中應用該項技術。

5 結束語

哨關路智慧管廊建設結合滇中新區的定位及建設方的需求，同時結合項目實際建設情況對管廊基礎設施建設進行了系統設計，對管廊智慧化建設提出了功能分級，同時為滿足管廊智慧化管理需求研發了智慧管廊管控平臺，為打造示范、試點工程設置了管廊控制中心、參觀段、展示廳等。項目取得了預期的建設效果，在滿足建設方基本需求外，作為滇中新區甚至云南省試點工程取得了很好的示范作用。

參考文獻：

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