基于排水安全隱患排查系統的建設研究

馬駿 楊平科 孟金龍

（山東正元地球物理信息技術有限公司，山東濟南 250101）

0.引言

隨著城市的發展，城鎮化水平迅速提高，城市的規模迅速擴大。與城市地上的空間發展相比，城市的地下排水管網作為與人民生活息息相關的基礎設施，其規劃和建設沒有得到重視。城市管網服務半徑擴大、管網更加復雜，排水管線交錯分布在城市各個街道和角落，管理成本和運營難度大幅提高，安全、高效管網服務的迫切需求和城市綜合管廊的推進實施，對管網綜合管理提出了更高要求。通過整體規劃、協調建設、信息化管理等手段改變傳統城市管網建設管理模式，構建基于互聯網、云計算、地理信息、大數據的智慧管網云平臺，是城市管網發展的必由之路[1-2]。

地下管網安全隱患排查風險管理系統是基于新興云技術的信息化集成應用，充分發揮“云平臺”在海量數據計算力、數據存儲空間等方面的優勢，構建統一的城市管網云平臺，實現海量管網信息云端“一站式”服務，實現信息更新、共享和應用統一實現。結合地理信息系統在空間數據分析管理上的強大功能，建立排水管網隱患排查風險管理信息平臺?；谂潘陌踩[患排查系統自建成并投入使用后，對外業探測的CCTV安全隱患數據進行管理，并對安全隱患數據實施動態監測，有效地提高了安全隱患數據的管理水平，避免了安全隱患事故的發生[3]。

1.系統架構

在對系統整體功能分析的基礎上，結合架構思想，堅持面向服務、分層設計原則，對系統結構進行分層。與此同時，為了增強整個系統的實際擴展能力以及集成能力，必須積極探索面向服務思路，從而在一定程度上提升系統間與內部模塊的聯系，實現通信暢通。

數據層是整個系統的基礎，系統的數據從內容上是基礎地形數據、地下管線信息數據、CCTV探測數據、水質檢測數據、屬性數據、元數據等，然后對系統運行覆蓋面進行不斷擴大，就表現形式而言，一般是存儲在分布式數據庫中，該數據庫位于到系統數據中心。從系統價值層面進行分析，價值水平高低與數據完整性以及實用性等息息相關，而且還應該增強數據的精確性，提升數據動態更新水平?；诖耍嚓P工作人員必須要結合數據類型特點或者是實際應用需求，有效建立數據采集規范流程，并明確數據加工處理方法，增強數據管理的科學性以及專業性[4]。

服務層是接口層的基礎，接口層是服務層的對外表現，服務層實現諸如二維數據引擎、功能服務引擎等，為接口層提供強大的后臺支持，這二者合稱為應用接口層。接口層發布空間數據信息，設置訪問權限，向使用單位提供基于數據和功能的SOAP和REST服務，實現與各單位業務應用系統的無縫集成；并提供監控系統運行狀態的功能，以保障整個系統能夠為客戶端應用提供安全、穩定的支撐。通過應用接口層，平臺完成對各類空間數據資源的對外共享和發布。

應用層屬于業務應用系統范疇，就用戶體驗而言，系統作為信息服務機構之一，能夠被定義為桌面應用程序，發揮著重要作用，同時也是門戶網站。通過建立不同的應用系統，為各使用單位提供各類空間數據及服務，解決空間信息資源共享問題[5]。

2.關鍵技術

GIS技術：GIS即地理信息系統（Geographic Infor-mation System），是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供管理、決策等所需信息的技術系統[6]。

就GIS本身來說，一般均具備以下類型的功能，它們分別是：

（1）數據采集以及編輯功能。地理數據庫屬于GIS核心內容?；诖?，在建立GIS的過程中，首先要將實體圖形數據以及屬性數據輸入數據庫中，即數據采集。此外，要想最大限度避免數據采集錯誤，相關工作人員必須要重視圖形或者是文本數據的編輯以及修改工作。

（2）制圖功能。對于GIS來說，既能夠為用戶提供全要素地圖，又能夠結合用戶需要有效輸出不同類型的專題地圖，包括行政區劃圖、等高線圖以及土壤利用圖等。除此之外，GIS能夠發揮自身空間分析作用，進而獲取特殊地圖，以更好地開展地學分析工作，常見特殊地圖包括坡度圖以及坡向圖等。

（3）數據庫管理功能。如果地理對象能夠進行科學化的數據采集以及數據編輯，則地理數據集就可以得到有效建立。在整個過程中，數據庫管理相關系統必須要發揮管理作用，對數據庫進行合理定義，并且做好數據庫維護工作，增強數據庫操作的科學性。

（4）空間分析功能。借助空間查詢以及空間分析功能的有效發揮，最終決策結論可以盡快獲得，進而發展為GIS的出發點。具有代表性的空間分析類型包括以下幾種：

拓撲空間查詢，常見拓撲關系包括兩類，一種是幾何元素的節點、面塊以及弧段相互間的關系，能夠對拓撲數據結構進行科學表達；另一種則是空間拓撲關系，主要借助關聯關系以及位置關系進行某種程度上的隱含表達，接下來，用戶再借助這種特殊方法實施科學查詢。

緩沖區分析，主要是結合數據庫點、線、面實體，形成緩沖區多邊形。

疊置分析，將同一地區或者是同一比例尺的多邊形要素數據實施疊置，并結合多邊形邊界點形成多重屬性的多邊形或進行多邊形范圍的屬性特征的統計分析。

3.系統功能

3.1 專業性評估

該功能模塊對外業探測的CCTV安全隱患數據進行檢查，對不符合要求的數據輸出，對符合要求的數據進行數據評估，并將數據和評估結果入庫。該功能模塊還可以輸出管道狀況評估表、管道缺陷統計表、現場記錄表、檢測成果表、統計數據表、專業報表。

本部分評估依據外業管道檢測數據，按照《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》規定，將管道缺陷分為結構性缺陷和功能性缺陷。根據功能性缺陷和結構性缺陷的不同特點分別對排水管道進行評價。

一方面，對外業采集的數據進行數據檢查，檢查評估所需的必要字段是否齊全，字段內容填寫是否規范，對于數據檢查不通過的數據，生成數據錯誤報告如圖1所示；另一方面按照評估規程評價排水管道風險隱患級別，如圖2所示。

數據檢查完成，進行數據評估，對外業數據表中的管道監測數據進行評估，生成評估結果列表，并顯示輸出報告按鈕，將評估結果生成評估報告，如圖3所示。

3.2 動態監測

動態監測包括為溫度、水位、水質、流速、流量、站壓、井蓋、硫化氫、一氧化碳、一氧化氮、甲烷、苯、汽油進行檢測，并對異常數據進行分析。其中流量檢測功能，即根據起始終止結束時間以及監測點ID對監測點的流量數據進行歷史數據追溯如圖4所示。

對于異常數據，系統會統計最近一個月的異常數據情況，并以柱狀圖的形式展現出來，同時也有餅狀圖作為輔助能看出異常數據的分類，如圖5所示。

3.3 登錄模塊

該模塊主要實現用戶每次進入本移動端系統時的身份驗證功能。還包括記住密碼和自動登錄兩個輔助的功能。

3.4 綜合評估

綜合性評估內容包括排水管線與其他管線類凈距計算，覆土深度計算，建設年代評估，檢查井間距計算，排水管段片坡度計算，排水管段彎度計算，檢查井內管徑與分支計算，排水管道與建筑物（構筑物）水平凈距計算，以及檢查井、雨水口動態評估計算等。

（1）與其他管道凈距。計算排水管線和綜合類管線之間的凈距是否滿足最小間距規范值。（2）覆土深度。計算排水管線的覆土深度是否滿足排水管線設計規范最小值要求。管頂最小覆土深度，應根據管材強度、外部荷載、土壤冰凍深度和土壤性質等條件，結合當地埋管經驗確定。管頂最小覆土深度宜為：人行道下0.6m，車行道下0.7m。（3）建設年代。根據管道材質設計年限，評估使用年限超出設計年限的管道狀況。（4）檢查井間距。檢查相鄰的兩個檢查井之間距離是否符合規劃設計標準。（5）坡度檢查。檢查指定管段的兩端的坡度是否符合設計規范。（6）管徑與分支。檢查井位置處，根據管線管徑計算管線分支是否符合設計規范。

4.項目應用

系統投入應用后，為城市安全隱患數據管理提供基礎數據支撐，系統面向決策層、城市應急防災部門和管線管理部門，為城市應急管理、安全隱患排查等及時提供決策依據，有效維護和保障公共安全，提高城市地下管線信息系統現代化管理水平。

此外，系統提供多種決策分析功能避免了盲目開挖和野蠻施工，減少了挖斷管線、停水和斷電現象。系統提供的管線安全性檢查功能，對于事故快速處理，安全隱患排查、災害預防具有較大的作用。