排水管道檢測監測與運營維護一體化系統平臺技術研究與應用

徐智勇，吳學明

（中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051）

當前中國各地頻發道路塌陷，小雨道路漬水，大雨城市內澇，造成這種結果往往并不是城市排水能力問題，而是城市地下排水管道出現堵塞、滲漏、開裂或者由于長期的滲漏帶走管道周邊的泥土致管道坍塌，導致城市地下排水管道未起到應用的作用[1]。排水管道的健康安全與正常運營已經嚴重關系著城市的文明建設。

管道內部檢測技術、管道安全實時監測技術目前已很成熟。當前內部檢測技術主要是通過QV（管道潛望鏡）、CCTV（閉路電視系統）、管道聲納等技術方法得到管道內部健康狀況信息[2]。管道安全實時監測主要是通過在管井或管道壁上安置監測儀器，通過GPRS實時傳送監測數據至服務器。其檢測數據和監測數據的可視化表達和有效利用能夠提高城市管理者水平和效率。

通過研發排水管道檢測監測與運營維護一體化系統平臺，利用該平臺同時管理檢測數據、監測數據，實時掌握管道運行狀態，當監測指標超過預設閾值范圍，自動報警提醒，可利用系統預設輔助決策方案，以此為城市管理者服務，保障管道健康運營提供依據[3]。

1 平臺設計與實現

1.1 系統架構設計

排水管道檢測監測與運營維護一體化系統采用標準的三層體系結構：數據層：采用SQLServer數據庫系統，將管道檢測數據、管道實時監測數據、管道模型、數字高程模型、三維建筑模型等以“一張圖”的模型形式進行組織，實現各類數據的統一存儲和管理。同時，提供目錄服務、應用服務和數據服務等數據共享服務（圖1）。應用服務層：采用SuperMapGIS平臺，通過SuperMapSDX+空間數據引擎，負責數據庫系統業務邏輯的實現，如空間數據的存取、管理、發布、查詢、分析等需求。用戶層：通過桌面虛擬化技術，滿足管線部門各級人員對管線日常管理要求。

圖1 排水管道檢測監測與運營維護一體化系統邏輯框架

1.2 平臺功能設計

排水管道檢測監測與運營維護一體化系統是對整個城市排水管道數據資源的可視化管理，實現地下管線的三維展示、數據入庫，具備地圖操作、查詢統計、管線數據的維護與動態更新、三維空間分析、三維量測、數據管理、監測預警、任務管理、輔助決策、檢測與修復數據管理等功能。主要功能如下：

地下管線應用管理：對地下管線信息提供直觀的瀏覽和基礎信息服務功能，這主要包括地下管線信息的瀏覽、查詢、統計、分析、設計、報表、出圖等。

數據管理與分析：能夠對城市管線的數據更新，使場景數據信息與城市實際管線保持同步，并通過管線數據分析功能，為城市管線埋設、地下開挖施工提供必要基礎信息。主要包括：①數據管理模塊②數據分析與處理。

運營維護管理：管理管道檢測健康狀況信息，可通過統計任意區域范圍內管道缺陷情況，了解管道和管井健康狀況，主要包括：①檢測基本信息；②健康狀況：結構性和功能性缺陷情況；③清淤和修復情況；④日常巡視記錄；⑤任務管理。

圖2 管線檢測基本信息

圖3 管道健康狀況

圖4 實時數據

監測預警與輔助決策：實時監測管道運行狀況，并根據報警等級做出相應應急預案，輔助管理者決策。主要包括：①監測實時數據；②歷史數據；③閾值設置；④報警分析；⑤應急預案發布；⑥應急預案管理。

2 系統在實際工程的應用

昆明經濟技術開發區排水管道檢測監測與運營維護一體化系統平臺項目采用管道內窺檢測技術，針對林溪路和春漫大道的排水管網開展管道內部隱患排查，查清缺陷和安全隱患，根據缺陷等級和分布情況，分別作出不同修復處置方案。

將管道修復前后的圖片、信息、視頻等保存，分析易發生缺陷的位置，對癥下藥，減小影響管道安全運營的因素。并通過在管井和管道內部埋設監控設備，實時監控管道運維等參數，實現在監控室可實時查看管道參數信息，當監測值超過閾值，通過系統能夠及時啟動應急響應，做出輔助決策應對方案，及時處置，確保管道安全運營。（圖5）。

圖5 昆明經開區林溪路排水管道缺陷統計圖

3 結論

排水管道檢測監測與運營維護一體化系統在昆明經濟技術開發區的應用效果表明該系統能充分利用城市地下管線信息來輔助運營者進行決策，為城市規劃、設計、施工、建設和科學化管理提供重要依據。主要表現在以下幾個方面：

（1）排水管道檢測監測與運營維護一體化系統將為政府和相關單位提供完善的城市地下排水管道檢測信息、監測信息、管道健康狀況、管道運維等信息服務，為管線維護、更新、應急搶險等各項工作提供及時的數據資料保障，也為綜合管廊、智慧城市等規劃和建設打下了良好基礎。

（2）排水管道檢測監測與運營維護一體化系統可滿足城市管網輔助規劃設計、施工信息管理、管網運營管理等全生命周期的管理需求，能提高地下管線管理和工作效率，提高城市應急水平和管理水平。

[1]章霞.市政排水管道檢測機器人智能控制系統研究[D].北京信息科技大學,2007.

[2]蔣瑞，儲征偉.城市排水管道健康狀況檢測與評估內外業流程一體化方案設計與應用[J].測繪通報,2016(12):90-95.

[3]王珊珊.地下排水管道狀態評價理論研究[D].中國地質大學(北京),2014.