綜合管廊智能化運(yùn)維管理技術(shù)解析

李修巖

摘 要：相較于綜合管廊的廣闊發(fā)展前景，在綜合管廊運(yùn)維管理等方面的技術(shù)研究還非常滯后，目前還沒(méi)有形成一套較完整、較成熟的運(yùn)維管理技術(shù)體系。隨著綜合管廊項(xiàng)目陸續(xù)建設(shè)和投入運(yùn)營(yíng)，亟需建立一套安全、高效、合理可行的智能化運(yùn)維管理模式，為綜合管廊的運(yùn)維管理提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；智能化；運(yùn)維管理

1 綜合管廊智能化運(yùn)維管理的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 可視化運(yùn)維管理

由于目前建立的地下管線管理系統(tǒng)大多為二維系統(tǒng)，不能生動(dòng)地表現(xiàn)具有三維特征的客觀實(shí)體，并且對(duì)理解管線的空間拓?fù)潢P(guān)系造成困難，因此，可視化技術(shù)在地下管線管理中的應(yīng)用需求顯得十分迫切和必要。作為信息可視化管理工具，GIS和BIM都能建立空間信息數(shù)據(jù)模型（GIS主要應(yīng)用于建筑外部的宏觀區(qū)域建模，BIM主要應(yīng)用于建筑內(nèi)部的精細(xì)化建模），并且都能應(yīng)用于相同的領(lǐng)域，例如對(duì)城市市政基礎(chǔ)設(shè)施信息的查詢和管理。

1.2 智能監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IOT）技術(shù)是智能監(jiān)控的核心部分，其利用傳感器、執(zhí)行器、射頻識(shí)別（radiofrequencyidentification，RFID）、二維碼、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、移動(dòng)手機(jī)等信息傳感設(shè)備對(duì)物體進(jìn)行信息采集和獲取；依托各種通信網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地進(jìn)行可靠的信息交互和共享；利用各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量的感知數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)智能化決策控制。IOT技術(shù)能應(yīng)用于運(yùn)輸與物流、智能家居/建筑、智慧城市、環(huán)境監(jiān)測(cè)、庫(kù)存和產(chǎn)品管理、安全監(jiān)督等諸多領(lǐng)域。

1.3 管理平臺(tái)

針對(duì)地下管線復(fù)雜的管理體系以及不同管理平臺(tái)間普遍存在的“信息孤島”現(xiàn)象口卜冽等問(wèn)題，亟需建立統(tǒng)一的地下管線信息資源共享服務(wù)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管線的安全運(yùn)營(yíng)、有效監(jiān)控和預(yù)警。

2 綜合管廊智能化運(yùn)維管理的技術(shù)挑戰(zhàn)

2.1 數(shù)據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

BIM和GIS的集成運(yùn)用能夠?yàn)榫C合管廊運(yùn)營(yíng)的可視化、宏觀以及微觀管理功能的結(jié)合提供基礎(chǔ)。但目前為止，GIS與BIM數(shù)據(jù)的集成還存在很大的問(wèn)題，如集成后數(shù)據(jù)丟失、可視化效果不好、無(wú)法進(jìn)行空間數(shù)據(jù)分析等。為了促進(jìn)BIM和GIS技術(shù)的融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更加理想的運(yùn)維管理效果，需進(jìn)一步研究建立GIS與BIM之間模型精細(xì)度的映射算法、映射規(guī)則以及語(yǔ)義映射表等內(nèi)容。在綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)中將lOT、BIM、GIS等不同技術(shù)以及各類運(yùn)維管理子系統(tǒng)進(jìn)行集成管理時(shí)，需對(duì)各類數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩x，如建模標(biāo)準(zhǔn)、交互標(biāo)準(zhǔn)、管理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、檔案存儲(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等。此外，還包括綜合管廊智能化運(yùn)維管理平臺(tái)各個(gè)子系統(tǒng)的配合標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)等。與此同時(shí)，運(yùn)用IOT技術(shù)對(duì)綜合管廊進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控管理時(shí)，還需研究將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)映射到運(yùn)維管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上層應(yīng)用的數(shù)據(jù)支持。

2.2 大數(shù)據(jù)信息分析

在搭建綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)時(shí)，需要整合多個(gè)子系統(tǒng)，如GIS系統(tǒng)、綜合管廊BIM模型、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)、管廊物業(yè)管理系統(tǒng)等。在對(duì)不同子系統(tǒng)的信息資源進(jìn)行集成整合時(shí)，一方面要解決各類數(shù)據(jù)來(lái)源的互操作性問(wèn)題。另一方面，由于不同來(lái)源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且數(shù)量巨大，采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和決策支持將變得十分困難，因此需要采用新的技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)各類數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)挖掘和分析。

在搭建綜合管廊智能化運(yùn)維管理平臺(tái)時(shí)，還需考慮平臺(tái)的易用性和便捷性。如何實(shí)現(xiàn)集成平臺(tái)中“大數(shù)據(jù)”的智能化處理，將成為巨大的挑戰(zhàn)。新興的云計(jì)算技術(shù)能夠?yàn)椤按髷?shù)據(jù)”提供快速的信息處理能力，使企業(yè)專注于自身的核心業(yè)務(wù)，而不必?fù)?dān)心基礎(chǔ)設(shè)施、靈活性以及資源可用性等方面的問(wèn)題。但是“大數(shù)據(jù)”在云平臺(tái)中的運(yùn)用研究仍處于初級(jí)階段，還面臨著一系列的挑戰(zhàn)，如可擴(kuò)展性、可用性、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)的異質(zhì)性、法規(guī)監(jiān)管以及數(shù)據(jù)隱私等問(wèn)題。

2.3 信息的安全保障與準(zhǔn)確性

由于綜合管廊集中敷設(shè)的市政管線是服務(wù)于整個(gè)城市運(yùn)行的生命線，若在運(yùn)維管理過(guò)程中處理不當(dāng)，將可能產(chǎn)生非常嚴(yán)重甚至是災(zāi)難性的結(jié)果。綜合管廊信息化模型等信息如果被恐怖分子獲取，極易造成影響整個(gè)城市運(yùn)行的恐怖襲擊行為。同時(shí)，針對(duì)綜合管廊安全運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)挖掘和智能決策，均需要經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持，否則無(wú)法做出正確的管理決策。

3 國(guó)內(nèi)外綜合管廊現(xiàn)狀對(duì)比及啟示

地下綜合管廊是城市生命線走廊，收容的管線種類多樣，采用現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)地下綜合管廊進(jìn)行管理與監(jiān)控是不可或缺的手段。從國(guó)內(nèi)已建的地下綜合管廊運(yùn)營(yíng)狀況來(lái)看，國(guó)內(nèi)在研究信息化監(jiān)控方面與國(guó)際水平較接近，但也還有一定差距唧o。我國(guó)在對(duì)綜合管廊的研究和實(shí)踐方面還處于起步階段，相比國(guó)外一百多年的歷程，我國(guó)無(wú)論是在法規(guī)制度、管理模式等方面還有很大的差距。

3.1 法規(guī)體系

推廣和普及綜合管廊的基礎(chǔ)是制定相應(yīng)的法規(guī)體系，以法規(guī)政策來(lái)保障綜合管廊的投資建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理。例如，日本在綜合管廊建設(shè)方面有著相當(dāng)完備的法律、管理和技術(shù)體系，制定的《共同溝實(shí)施法》以及指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計(jì)的《共同溝設(shè)計(jì)指針》等，對(duì)綜合管廊建設(shè)中的資金分?jǐn)偱c回收、建設(shè)技術(shù)等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了明確。由于我國(guó)綜合管廊相關(guān)的法律法規(guī)不完善，在上海世博園綜合管廊建設(shè)過(guò)程中，由誰(shuí)出資、管理費(fèi)用由誰(shuí)支付、分?jǐn)傎M(fèi)用的標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，一度成為阻礙項(xiàng)目順利推進(jìn)的焦點(diǎn)。綜合管廊牽涉的管線眾多，其屬性既有公益性，也有經(jīng)營(yíng)性。因此，有一套完整的法規(guī)體系作為依據(jù)，才能促進(jìn)綜合管廊的有序發(fā)展和順利實(shí)施，使地下管線管理工作有法可依、有章可循。

3.2 管理模式

城市地下管線綜合管廊項(xiàng)目在政府公共管理中的職能定位直接決定了它的發(fā)展和所能發(fā)揮的作用。國(guó)外對(duì)綜合管廊設(shè)施的定位是社會(huì)公共產(chǎn)品，與城市道路、下水道、公園等公共設(shè)施處于同等地位，并以法律的形式予以規(guī)定，它的管理歸屬部門也有統(tǒng)一的規(guī)定。而相比國(guó)內(nèi)，綜合管廊的職能定位較模糊，更沒(méi)有國(guó)家統(tǒng)一的法律法規(guī)予以規(guī)范，建成后的綜合管廊的歸口管理也較混亂。因此，當(dāng)前對(duì)我國(guó)在地下綜合管廊的職能定位的研究上須加快腳步。此外，從新加坡的運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，對(duì)綜合管廊全程、全生命周期的管理，將運(yùn)維管理前置到設(shè)計(jì)階段，是新加坡綜合管廊管理的最大亮點(diǎn)，也是它得以安全、乎穩(wěn)運(yùn)維，令管廊投資方獲得最大收益的可靠保證。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)綜合管廊的建設(shè)進(jìn)度在不斷加快，學(xué)界對(duì)綜合管廊的關(guān)注度也在不斷提高。通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外與綜合管廊相關(guān)的研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，針對(duì)綜合管廊運(yùn)維管理的相關(guān)研究非常有限，亟需提高對(duì)綜合管廊運(yùn)維管理的重視程度。本文通過(guò)分析綜合管廊及城市地下管線在運(yùn)維管理中存在的問(wèn)題及原因，提出了城市綜合管廊智能化運(yùn)維管理的關(guān)鍵技術(shù)需求，并對(duì)相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行了綜述分析。這些研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)綜合管廊智能化管理推動(dòng)綜合管廊安全運(yùn)營(yíng)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要的意義。研究最后還對(duì)綜合管廊智能化運(yùn)維管理面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了討論分析，未來(lái)的研究若能在技術(shù)和管理層面上解決這些問(wèn)題，將為綜合管廊的運(yùn)維管理帶來(lái)巨大的效益。隨著綜合管廊項(xiàng)目的陸續(xù)建設(shè)和投入運(yùn)營(yíng)，建立一套安全、高效、合理可行的智能化運(yùn)維管理模式，對(duì)綜合管廊的長(zhǎng)期、健康、可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

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