基于EIS的城市地下管網監控系統設計

張俊達　張全才　鄭成林　于東林　王春雷

摘 要：當前的城市地下管網十分復雜，其中包含城市供水管網、城市供氣管網、城市下水管網、城市供電管網和城市供熱管網等，且上述管網的監管部門并不是統一的，這就對管網之間的綜合監管帶來了一定的麻煩。因此，城市市政部門急需建立一種能進行地下管網綜合監管的系統。由此，本文介紹一種基于EIS的城市地下管網監控系的設計。

關鍵詞：伴檢系統;復合式監控;遠距離管控;傳輸系統

中圖分類號：TU990.3;TP277 文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）26-0026-03

城市地下管網是城市建設的重要內容和城市生存和發展的生命線，具有規模大、范圍廣、管線種類繁多、空間分布復雜、變化大、增長速度快和形成時間長等特點[1]。觸及城市的各個角落，與人民生活息息相關。每當城市地下管線發生爆裂或者泄露事故時，往往會給城市居民帶來許多不利影響，成為目前影響城市居民幸福感的一塊毒瘤。雖然現今有一部分企業已經開始涉足城市地下管線監管監控行業，但其手段大多借助現有管線上下游所安裝的傳感器，通過后期的計算機模擬運算實現對管線的監控與監管。但是，這類監管監控方法大多伴隨著誤報率高、預警報警不及時等缺點。因此，部分市政部門并不會選擇對這方面進行投入，并不是因為市政部門對此缺少建設，而是現今的城市地下管網監測技術并不能滿足其實際需求[2]。既然城市管理者對此有所需求，那么，如果上述問題能夠得到相對應解決，未來的城市建設將會呈現一副全新的態勢。

1 伴檢系統

針對城市地下管線監控監管困難的壁壘，利用模擬伴熱管模式的伴檢管線進行解決。所謂伴檢系統，即通過將現有及未來需要搭建的城市地下管線使用大管線進行包裹或者嫁接的方式構建起的城市地下管廊系統。其結構如圖1所示。

伴檢系統的結構不同于現有的城市地下管井，其伴檢管線鋪設結構是由現有城市地下管線及未來需要建設的城市地下管線的二維矢量線數據所得，通過將二維矢量線數據輸入構建系統后，計算機后臺運算得到最為合理的伴檢管線鋪設模型[3]。運算模型如圖2所示。

2 遠程操控系統

遠程操控系統即城市地下管線監控系統的執行方法，其由三大部分組成，即采集系統、上報系統和操控系統[4]。通過伴檢系統對管線進行實時監控，并及時上傳管線工況的動態數據，計算機會及時對實時上傳的管線工況的動態信息進行分析和處理，一方面，推算出部分高危管線，然后通知維修工人到現場對管線的危險程度進行系統化評估，盡可能做到對管線的爆裂及泄漏防患于未然;另一方面，一部分已經發生滲漏的管線將會被排查出來，系統操作者將會通過遠程控制系統關閉問題節點附近上下游的閥門，并通知維修人員趕赴現場對問題管線進行維修或更換。

2.1 采集系統

伴檢系統的建立，將大部分監控硬件移入伴檢管線中，一方面加大了監控系統的使用壽命，另一方面可以豐富目標管線的檢測手段，從而提高監測的準確性。采集系統中最為主要的便是移動監控組件，其將原有的靜態監控模式變成動態監控模式，并借助紅外成像技術將目標管線上的細微泄漏點都監測出來，提高整套監測系統的實時監控性能[4]。具體監控模式如表1所示。

2.2 上報系統

對于城市地下管線的復雜性及分管部門的分散性，系統將會對采集的數據進行分析匯總，同時建立一個城市地下管線數據管理中心，如圖4所示，將管線的監控信息上報至其中，一方面將共享數據分享至各個管線的分管部門，另一方面完善健全后續的城市地下管線綜合數據庫，為后續的城市地下管線建設及維修打下基礎。

2.3 操控系統

在建立伴檢系統的同時，需要將一部分地下管線的連接閥門更換為遠傳控制閥門，當管線發生爆裂或者泄露時，其將起到及時關閉上下游管線連接的作用，在最短時間做到將各類損失降至最低。操控系統如圖5所示。

3 數據傳輸管理系統

數據傳輸管理系統是整個系統的連接樞紐，其將采集到的數據上傳到城市地下管線數據管理中心的數據庫中，利用大數據分析，將海量數據中的數據噪聲去除，并對各類管線的監管數據進行分類處理，以便于后期相關分管部門的調取及利用。

通過對數據的整合及分析，進一步建立地下管線信息系統，其將以城市地圖為基礎，以各類管線數據為核心，進行各種圖形數據的建立、查詢、疊加分析，從而建立一整套全面規劃的管線信息化解決方案，如圖6所示。

利用數據傳輸管理系統實現城市三維地下管線管理系統的建立，其是以計算機網絡為載體，GIS軟件為平臺的應用型技術系統[5]，整合城市地下綜合管線數據資源，實現了地下管線的三維可視化管理、存儲、查詢、分析、定位等功能，形成了一套完善的城市地下綜合管線數據資源管理數字化、可視化的三維管線系統。

4 結論

①通過對城市地下管線進行伴檢管線鋪設，進一步整合城市地下綜合管線基礎數據資源，推進數字化地理空間信息平臺建設，逐步通過數據資源的“集中管理、分布應用”實現數據管理部門和應用部門之間的共建共享。

②實現決策基礎數據資源管理數字化、可視化。通過整合GIS技術，將地圖元素和地下空間信息融入管理體系中，以三維的形式展現，實現城市決策信息資源的數字化和可視化，提高決策的科學性和合理性。

③提高政府保障公共安全和處置突發公共事件的能力。突發應急事故發生后，政府可在第一時間了解災害發生地周邊管線分布情況，高效調用相關資源，迅速完成應急處置，使產生的危害降到最低程度。

④提高基礎數據管理水平。既可以查閱局部地區管線的各種細節，又可瀏覽區域管線的宏觀分布;既可研究單種管線情況，又可了解各種管線的整體分布關系;既可用以指導工程施工，又可用來做新區規劃或管線設計，使管理工作順利進行。

參考文獻：

[1]魯玉甫.城市地下管線綜合管理現狀及存在問題研究[J].建材與裝飾，2017（51）：132-133.

[2]朱偉，鄭建春.面向智慧城市的城市地下管網信息管理體系構建探討[J].辦公自動化，2014（S1）：67-69.

[3]周京春.地下管網三維空間數據模型及自動化精細建模方法研究[D].武漢：武漢大學，2016.

[4] Zhu W，Sun P，Ma Y N，et al. Location Method of Underground Pipeline Monitoring Point Based on Cavity Detection[J]. Journal of Convergence Information Technology，2012（22）：75-81.

[5]吳良超，吳軍榮，劉赟.GIS技術在數字管道系統中的應用研究[J].測繪與空間地理信息，2013（4）：57-60.