摘要：本文主要提出了基于BIM與GIS技術的綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)的設計思路，對BIM與GIS在管廊智能化管理中的應用進行了相關分析研究，為管廊智能化管理提供參考。

關鍵詞：綜合管廊；智能化管理；運維監(jiān)控

0引言

綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控是一項確保城市市政設施良好運行的現(xiàn)代科技手段，為了響應創(chuàng)建智慧城市的號召，在城市綜合管廊管理的工作中加強綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建是當前的首要任務。在大數(shù)據(jù)時代背景下，智慧城市的建設對市政設施的管理工作提出了新的要求，為了推進地下綜合管廊的建設，解決市政設施建設混亂、管理混亂的現(xiàn)存問題，需要做好與地下綜合管廊相配套的運維監(jiān)控措施。

1綜合管廊簡介

綜合管廊建設是一個系統(tǒng)性工程,不僅要設計合理的管艙,使得城市服務管道入廊,著重針對但不限于以下管道入廊:天然氣管道、熱力管道、給水管道、再生水管道、雨水管道、電力電纜、GIS通信線纜、廣播電視等。還要涵蓋消防、供電、照明、監(jiān)控與報警、通風、排水等設施。將分散、分段的監(jiān)管資源集中通過綜合管廊實施和共享,實現(xiàn)管廊監(jiān)控一個系統(tǒng)的融合局面,真正實現(xiàn)共享管理、協(xié)同治理的格局。各子系統(tǒng)之間由于技術體系不一,采用的標準各異,不僅需要考慮環(huán)境與設備監(jiān)控、通信聯(lián)絡、地理信息等需求,還要兼顧災難事故預警、安全防范等方面對圖像監(jiān)控的需求，同時還需要考慮報警、門禁等配套系統(tǒng)的集成以及與廣播系統(tǒng)的聯(lián)動，消除系統(tǒng)異構(gòu)的信息孤島問題，綜合管廊智能化運維管理系統(tǒng)如圖1所示。

圖1綜合管廊智能化運營管理系統(tǒng)

2綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控的必要性

圖2綜合管廊大數(shù)據(jù)中心

首先傳統(tǒng)的運維管理方式管理水平落后、運營成本投入高應急響應速度慢、責任不清以及事后扯皮等現(xiàn)象頻頻發(fā)生；其次運維管理智能化水平低下，巡檢手段落后，工作效率低下，應急處置能力薄弱，監(jiān)控維護漏洞百出。針對以上種種問題，國內(nèi)外相關行業(yè)部門和專家提出了不同解決方案，例如利用綜合物聯(lián)網(wǎng)、三維可視化、大數(shù)據(jù)分析等技術建立運維管理系統(tǒng)，因此，本文利用空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和可視化等現(xiàn)代信息技術，構(gòu)建城市綜合管廊運維管理系統(tǒng)，對綜合管廊進行管理與監(jiān)控，實現(xiàn)綜合管廊運維管理的集約化、規(guī)范化、科學化，從而提高管廊抗風險能力，降低管廊運維成本。

3綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

3.1設計思路

綜合管廊管理智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)是以BIM技術與GIS技術為基礎建立起的管理系統(tǒng)（如圖2所示），其通過BIM技術來實現(xiàn)對管廊相關數(shù)據(jù)信息的獲取，所獲取的數(shù)據(jù)信息傳送給以GIS技術為核心的管理平臺系統(tǒng)之上，在GIS平臺上顯示綜合管廊的三維模型，在綜合管廊三維模型上可以直觀的體現(xiàn)相應的數(shù)據(jù)參數(shù)，每項參數(shù)都設置有特定的ID，根據(jù)ID來對應具體的綜合管廊設備、裝置以及基礎設施管線。在這種模式下開展對綜合管廊的監(jiān)控管理，不僅減少了管理人員的投入數(shù)量，能夠有效降低50%管理難度，同時可以比以往工作效率提升30%。對綜合管廊相關數(shù)據(jù)信息的獲取，通過布置在綜合管廊內(nèi)部的測溫設備、預警設備以及傳感設備等裝置實現(xiàn)。

3.2系統(tǒng)的構(gòu)建

綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)傳感器系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、預警系統(tǒng)、綜合業(yè)務系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)組成，涉及的系統(tǒng)可以根據(jù)功能性分成三個層次，每個層次的系統(tǒng)互相提供支持，也能根據(jù)需要實現(xiàn)人機交互。在綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)之中，物聯(lián)網(wǎng)傳感器系統(tǒng)主要負責數(shù)據(jù)信息的獲取與傳輸，當數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)中心后，根據(jù)數(shù)據(jù)信息的具體用途，在數(shù)據(jù)中心進行分析整理，管廊的信息存入管廊數(shù)據(jù)庫、地理信息存入地理數(shù)據(jù)庫，相應的監(jiān)測數(shù)據(jù)備份至監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，在構(gòu)建綜合管廊三維模型時，直接送上述數(shù)據(jù)庫中調(diào)取所需的數(shù)據(jù)參數(shù)。另外，如果數(shù)據(jù)中反映出設備的異常狀態(tài)，會直接反饋給監(jiān)控預警系統(tǒng)，通過監(jiān)控預警系統(tǒng)完成三維模型的展示、預警消息以及相應的預警數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部業(yè)務數(shù)據(jù)庫主要存放管理人員、運維人員的業(yè)務數(shù)據(jù)，記錄其每日工作簽到、值班情況以及交接班情況等信息，在該系統(tǒng)的支持下，可以更好的實現(xiàn)績效考核工作以及監(jiān)督管理，能夠發(fā)揮督促員工的作用，同時也能實現(xiàn)對工作細節(jié)的備注與工作交接。而應急指揮相應系統(tǒng)可以對預警信息進行及時的處理，可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心提供的三維模型以及相關數(shù)據(jù)實現(xiàn)對事故的模擬，再結(jié)合相應的預警消息，制定更加有效的應急處理方案，這樣就實現(xiàn)了對故障、事故的預防，也提高了綜合管廊管理的應急響應能力。

4系統(tǒng)功能的設計與實現(xiàn)

綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)采用的系統(tǒng)框架為SOA架構(gòu)，其采用的二維地圖為ArcGIS平臺，三維地圖采用BIM為核心的三維建模平臺，該系統(tǒng)的架構(gòu)可以分為三個層次，第一層為數(shù)據(jù)中心，第二層為應用層，第三層為客戶端，對數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)訪問通過ODBC接口來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)存儲采用Oracle數(shù)據(jù)庫，此環(huán)節(jié)能夠?qū)?shù)據(jù)準確性控制在90%以上，而且客戶端支持JSON、XML等前端技術，應用層為MVC框架，應用的計算機語言為C#。在此基礎上實現(xiàn)的具體功能如下：

4.1三維建模功能

三維建模功能時建立在BIM技術基礎之上的，其通過探測設備完成對管線狀態(tài)的檢測，通過激光點云等設備完成對數(shù)據(jù)的采集，進而實現(xiàn)與GIS地理環(huán)境信息的資源共享。通過控制系統(tǒng)即可觀看到模擬出來的管線布置結(jié)構(gòu)與具體走向，這對運維工作有著重要的數(shù)據(jù)支持作用。

4.2監(jiān)控預警功能

監(jiān)控預警功能根據(jù)監(jiān)控目標不同，采用的檢測設備也有所不同，例如檢測管廊內(nèi)溫濕度以及氣體濃度等環(huán)境時使用的是溫濕度變送器、氧氣濃度變送器以及有毒氣體監(jiān)測器等檢測裝置；對管廊內(nèi)部情況的觀察采用的是視頻監(jiān)控設備；對管廊的巡檢由機器人或人工實現(xiàn)；同時系統(tǒng)內(nèi)部還設置相應的消防報警系統(tǒng)以及通風系統(tǒng)的檢測設備等，其可以實現(xiàn)對各種設備運行參數(shù)的檢測。所獲取的相關參數(shù)有數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一進行處理分析，保存數(shù)據(jù)庫并根據(jù)用戶需求傳輸?shù)娇蛻舳恕?/p>

表1城市地下綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)

4.3綜合業(yè)務功能

綜合業(yè)務功能是由綜合業(yè)務系統(tǒng)及安裝有巡檢APP的智能巡檢終端組成的，巡檢人員通過智能巡檢終端與綜合業(yè)務系統(tǒng)進行遠程通信，完成人機交互，在智能選件終端上進行每日簽到，以及相關業(yè)務完成情況的匯報等工作。*終綜合業(yè)務系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)信息可以作為考勤、業(yè)務審查等工作提供數(shù)據(jù)參考，進而實現(xiàn)日常業(yè)務的規(guī)范化、自動化管理。

在智能巡檢終端中包括了手機設備、計算機設備、平板電腦設備，智能巡檢APP的兼容性較強，可以適用在不同的終端之上，只要安裝智能巡檢APP，就能進行相應的綜合業(yè)務操作，這種模式更加便利，更加人性化，這符合當今時代的發(fā)展趨勢。

4.4應急指揮響應功能

在綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)之中，應急指揮響應功能是一項重要的系統(tǒng)功能，具備該功能才能實現(xiàn)對人員、設備以及相關資源的調(diào)控，以此功能為基礎，可以實現(xiàn)應急指揮預案的制定，通過預先設定應急響應策略，就能在發(fā)生相關意外事件時，讓系統(tǒng)在第一時間按照預案進行自動處理，將事件影響控制在較小范圍之內(nèi)。在制定應急指揮預案前，有系統(tǒng)提供的相關數(shù)據(jù)進行預案的模擬演練以及相關事故的模擬，這樣可以提高預估結(jié)果的準確性，讓預案的有效性得到良好保證。

4.5出入口門禁系統(tǒng)與報警系統(tǒng)

為了防止綜合管廊闖入非工作人員，避免人為因素對市政基礎設施造成的破壞，綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)還與門禁系統(tǒng)相連，管理人員可以通過攝像頭來實現(xiàn)對綜合管廊出入口的遠程監(jiān)控，通過電子門禁來實現(xiàn)對進入權限的發(fā)放，同時通過與報警系統(tǒng)的連接，實現(xiàn)對非法闖入事件的報警，這樣就有效保證了綜合管廊的安全性。另外，隨著虹膜識別、人臉識別以及指紋識別等技術的加入，將進一步提高綜合管廊的管理水平。

5、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

5.1平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

5.2平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

5.3平臺拓撲

5.4平臺子系統(tǒng)

5.4.1電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

5.4.2環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

5.4.3電氣安全

 AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

5.5相關平臺部署硬件選型清單

5.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

6結(jié)論

綜上所述，應用BIM與GIS技術建立起的綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)，可以顯著提升對綜合管廊的管理效率。目前，基于BIM與GIS技術之上構(gòu)建的綜合管廊管理系統(tǒng)平臺已經(jīng)在城市中加以應用，其發(fā)揮出的效果令人滿意，在應用過程中還存在改進空間，在日后的研究工作中，我們應該重點放在增加系統(tǒng)的功能性以及系統(tǒng)穩(wěn)定性方面。隨著BIM技術應用經(jīng)驗的不斷積累，綜合管廊智能化管理平臺勢必更加完善，在此基礎上開展綜合管廊的管理工作，可以有效推動綜合管廊行業(yè)的發(fā)展，進而更好的為構(gòu)建智慧城市作出應有貢獻。

參考文獻

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