大數據技術在青島智慧管廊中的應用與探索

文｜青島市政空間開發集團路橋養護維修分公司 王亞男；青島青咨工程咨詢有限公司 黃濤 張季寶 鹿琳

1 引言

作為繼物聯網、云計算后的新一代信息技術，大數據已成為當前最受關注的概念之一。大數據技術和應用在全球得到了迅猛發展，并已對政府、企業決策和人們的生活方式產生了重要的影響。青島市作為國家第二批綜合管廊試點城市，管廊試點項目陸續進入交付、運營階段。各試點管廊項目開展了智慧管廊建設，為加強對各管廊試點項目的運維監管,提高城市管廊運行管理水平,青島市匯聚各區域管廊數據,建設城市級管廊運維監管指揮中心和城市級管廊運維監管平臺，為城市級管廊大數據的應用奠定了基礎。為此，青島市建委組織課題組對智慧管廊在青島市的應用進行了總結，并對大數據技術在青島智慧管廊中的應用進行了探索。

2 研究思路

城市地下綜合管廊大數據應用是涵蓋管廊數據采集、梳理、管理、服務、應用于一體的數據資源綜合服務與管理。也需要按照統一、集約、高效的數據開發利用理念，打造“新型智慧管廊”，有效解決“信息孤島”、“數據煙囪”等現象，通過以應用為抓手，打通信息流，滿足城市管廊多方位、多層次的數據需求，推進全市地下綜合管廊信息資源共享及城市地下綜合管廊治理的現代化，從而不斷提升“智慧城市”公共基礎設施“智慧管廊”的管理水平。

在青島市《關于促進大數據發展的實施意見》（以下簡稱“大數據實施意見”）的指導下，大數據技術在青島市智慧管廊中得到了初步的應用，而青島市智慧管廊在大數據采集處理、開發和應用模式創新方面剛剛起步，還需要進一步的探索和創新。

3 大數據技術在青島智慧管廊中的應用

3.1 城市級管廊大數據基礎支撐云服務應用

按照大數據實施意見，在各級、各部門、各單位全面推行大數據基礎支撐云服務模式，實現資源集約化利用。政務大數據和云計算中心建成啟用后，原則上各部門不能再安排機房建設和改造，各部門也不能再配備機房設備、主機服務器、存儲系統等基礎軟硬件設施。城市級管廊運維監管平臺機房及數據存儲部署在青島市政務云上，不僅保證了數據安全，而且節省了政府投資，樹立了城市級管廊大數據云服務應用的典范。

3.2 青島市城市智慧管廊一體化數據中心

大數據實施意見提出建成一體化城市大數據中心，通過公共數據和社會數據的“聚、通、用”，實現跨部門、跨行業的數據資源共享共用和統一開放，并通過大數據的開發應用提升政府決策能力和風險防范水平，提高政務服務和社會治理的精準性和有效性。青島市城市級管廊運維監管平臺將全市地下綜合管廊視頻監控數據、前端采集的設備實時數據、基礎數據和業務數據，包括管廊、管線的GIS數據、BIM數據和電子檔案數據進行了匯聚和云存儲,形成青島市城市智慧管廊一體化數據中心；通過城市級管廊監管平臺將城市管廊實時監控信息、影響管廊、管線安全的實時狀態信息與電力、燃氣等入廊管線單位實現共享共用，在管廊應急處置時，能夠與政府主管部門、應急辦等應急聯動部門進行跨部門、跨行業的協同處置，能夠有效提升政府決策能力和風險防范水平。

3.3 管廊前端智能化設備提高大數據采集與信息惠民能力

大數據實施意見提出加快建設城市智能感知網絡，部署和推廣傳感器、智能設備等城市物聯數據采集設備，提高大數據采集能力和信息惠民水平。管廊前端智能化設備能夠實時采集城市地下管廊環境數據、視頻監控數據、管線狀態等數據，實現對城市地下管廊、管線運行態勢的實時感知、預警報警，保障城市地下管線運行安全，創造良好的城市公共基礎設施服務，為建設宜居幸福創新型國際城市，提升政府履職效能、構建信息惠民體系、推進智慧城市建設發揮重要作用。

4 智慧管廊大數據構建及創新應用探索

城市管廊大數據是智慧城市大數據中心的一個重要組成部分，青島市智慧管廊在大數據采集處理、開發和應用模式創新方面剛剛起步，還需要進一步的探索和創新。

4.1 智慧管廊大數據的來源

大數據一般被認為是擁有PB、EB以及更高數量級的數據，大數據內容通常包括結構化、半結構化和非結構化數據。青島市智慧管廊大數據，包括了管廊設計、施工、運行及影響管廊運行、結構健康、入廊管線狀態等結構化、半結構化和非結構化數據，其來源可分為以下內容：

（1）管廊內的視頻監控數據、前端采集的設備實時數據、管廊的基礎數據和業務數據（日常運維管理、應急管理數據）；

（2）管廊本體結構定期進行的沉降、裂縫、應力等健康監測數據及管廊健康情況的評估數據；

（3）管廊內管線的檔案數據、運行數據、管線的壁厚及腐蝕情況監測數據；

（4）管廊、管線的規劃數據、地形數據，BIM模型數據以及管廊和管線及設備設施的歷次大修、改造數據；管廊內歷次發生的火災、水淹、坍塌等事故前后的監測數據及評估數據；

（5）管廊、管線項目立項前的勘探數據、地質結構數據；

（6）管廊周邊施工建設等隱患數據，如周邊軌道交通、人防工程、海綿城市、居民建筑等對管廊影響的監測與評估數據。

（7）青島市作為海洋性城市，空氣中鹽分高，對管廊內設備設施腐蝕性大，還需要對管廊內歷年空氣鹽分含量監測數據、城市管廊地下地質監測數據進行歸集。

4.2 智慧管廊大數據的構建

智慧管廊大數據的構建，包括數據采集、數據交換，以及數據的抽取和加載，轉換、清洗對比與校驗，形成城市智慧管廊大數據系統。

在智慧管廊大數據構建過程中，還需要對管廊的數據按照“分類存儲、時限各異”的存儲方式，對數據進行分類存儲，如資料數據永久保存，運行數據中期保存，狀態數據短期保存，圖像數據選擇性保存，優化大數據存儲空間、提升系統效率。同時通過數據整合、數據建模、專題分析等，滿足大數據智慧應用的需要。

4.3 智慧管廊大數據應用探索

城市地下管線是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”，也是智慧城市的重要基礎子系統。而城市地下綜合管廊是城市地下綜合管廊安全、經濟、高效運行的重要保障，通過將管廊多源異構的數據整合、數據建模和專題分析，從海量管廊大數據中挖掘出數據中潛在的有用信息，探索智慧管廊大數據的開發與應用。

（1）通過智慧管廊大數據與城市地理信息大數據、城市地下管線等大數據的融合，實現智慧城市跨部門協作，共享數據，可充分利用管廊大數據信息資源，做好城市地下空間工程規劃、施工建設、運營維護、應急防災、公共服務等工作，實現地下綜合管廊與智慧城市管理有機銜接，提高城市規劃與治理能力。

（2）通過智慧管廊、管線長期、海量數據的挖掘，可以對管廊、管線健康狀況進行分析與預警，提前采取措施，避免管廊、管線事故的發生，提高管廊、管線的壽命，保障城市生命線的安全運行，大大提升城市公共基礎服務水平。

（3）通過對管廊運維服務大數據的積累與分析，可對管廊運營維保行為、人員績效、各種設備、設施的故障情況及有效服務年限等進行評價；可分析設備設施及運維服務的技術瓶頸，為改進管廊、管線運維服務質量，優化設備設施的選型提供依據，實現管廊經濟、高效運行。

（4）通過對管廊施工工藝、地質狀況、運行情況及健康監測情況等大數據的積累及分析，可對管廊在不同地質情況下的設計工藝、施工工藝等進行分析評價，通過對其深度挖掘，得出對設計單位今后改進優化設計有幫助的信息和結論，從而進一步完善、優化管廊設計，實現管廊全生命周期、全方位、螺旋上升式的閉環管理。

智慧管廊大數據構建

5 結論

通過智慧管廊大數據來源、大數據構建及智慧應用的探索，以及大數據技術在青島智慧管廊中的應用實踐，可以看到大數據對保障管廊、管線和設備設施安全，提升城市地下綜合管廊治理水平，提升政府決策能力和風險防范能力，能夠發揮重要作用。而管廊內高溫、高濕、高鹽分、高腐蝕的惡劣環境對管廊、管線及管廊內設備設施的壽命造成的不良影響，通過大數據應用保障管廊、管線和設備設施的安全更具現實意義。此外，對大數據技術在智慧管廊數據采集處理、數據建模和應用方面方興未艾，還需要進一步的探索與實踐。未來，大數據技術在智慧管廊的應用必將發揮重要作用。