設計管網信息平臺

■ 哈爾濱 張博群 劉源

編者按：為了提高城市地下綜合管線的智能化程度，本文介紹如何設計智慧管網信息平臺，來對地下綜合管線數據實現二、三維可視化控制及管理的方法，全生命周期地提升城市地下綜合管網的管理水平。

伴隨著城市不斷的快速建設和發展，城市下面的地下管線類型和數量也在不斷的增加，因此在對城市未來的發展規劃、日常管理及擴建改造的過程中，如果沒有統一的提供精確管線位置信息的信息系統，就會產生很多失誤，甚至會影響到經濟的發展。以往對城市地下管線的管理手段不能夠解決數據信息的互連互通，工作效率低，無法適應城市飛速發展對海量級數據進行管理及應用的需求，造成大量數據資源的浪費，不能給智慧城市的建設提供必要的數據支撐。

針對目前的這種情況，迫切的需要將新技術、新思路、新概念來提高城市地下綜合管線基礎數據的管理和應用，用以支撐政府及相關管線管理部門的應用需要，使得地下管線信息得以科學、規范、智能化的得到應用。

總體設計

搭建城市管網信息平臺實現地下綜合管線數據的統一有效管理，提供管線信息數據服務接口，實現地下管網信息共享與一體化應用，提升城市管線管理、城市規劃、城市建設和管理水平，維護城市“生命線”的正常運行。建立城市管網數據運營維護體系，促進各權屬單位對管網數據及時更新，保證管網數據的現勢性。智慧管網信息平臺預留擴展接口，能夠充分利用現有其他平臺數據資源，同時兼顧將來建設平臺的數據資源，以實現不同平臺數據的共享交換，保證管網信息系統的持續生命力。

1.建設內容

智慧管網信息平臺建設內容概括為“一個中心、兩個分系統”，“一個中心”即管線數據及信息共享云中心，“兩個分系統”為管網數據管理服務分系統和管網信息監控分系統。

2.總體架構

圖1 城市智慧管網信息平臺總體架構

圖2 管線數據及信息共享云中心架構

智慧管網信息平臺將建設覆蓋連接城市管線管理一級單位的專網，通過建立基于 SOA 架構的數據與服務管理系統，實現業務功能模塊的服務化、組件化、定制化管理。城市智慧管網信息平臺總體架構如圖1所示。

3.系統功能

智慧管網信息平臺面向政府、企事業單位及社會公眾，提供城市管網建立、維護、更新、報廢、監控等全生命周期輔助管理及數據服務功能，主要包括：

（1）城市管網信息政府管理功能：實現政府對城市管網規劃、設計、施工、竣工及維護的全周期管理審批工作，縮短政務流程及會簽審批時間，提高工作效率與效能；

（2）城市管網信息數據服務功能：實現地下管線資料的信息化管理與利用，為使用地下管線信息的各種相關部門提供直觀、可靠和支持規劃決策的各種地下管線數據支持及服務；提供數據分層次面向政府及公眾發布功能；

（3）城市管網信息共享交換功能：實現各類管網信息數據的共享、交換、查詢、瀏覽、更新、維護等功能；

（4）城市管網信息實時監控及預警功能：實現各類管網信息的實時監控，并對管網突發事件及事故提供預警分析和應急預案功能。詳細設計

1.管線數據及信息共享云中心

管線數據及信息共享云中心通過整合數據基礎資源構建分布式并行計算、分布式存儲等一系列基礎服務，為城市各行業管理及應用服務平臺提供并行計算及海量數據云存儲能力。通過流程調度和設備監控等服務實現對應用平臺的業務流程監控和物理設施運行狀態的監控。通過服務定制功能針對各特定行業智慧管理的需要定制特有的應用服務支持各應用平臺。另外，云中心為系統提供了靈活的部署環境和高擴展性，可根據業務的數據處理和存儲的需要動態擴展計算及存儲能力。管線數據及信息共享云中心架構如圖2所示。

2.管網數據管理服務分系統

（1）管線二維應用子系統

提供了二維管線基礎的地圖應用操作，主要包括了二維管線屬性數據信息的查看統計功能；能夠對不同屬性的管線信息進行單一或綜合的查詢；能夠對地下管線信息進行分類或分段的統計分析；能夠為用戶提供橫斷面分析、縱斷面分析、爆管分析等一些輔助決策功能。

（2）管線三維展示子系統

提供從三維數據生產、發布、應用為一體綜合型三維系統。基于三維管線地圖的基礎應用操作，主要包括三維管線基本信息的瀏覽查看功能，如繪制點線面、三維量測、圖層管理、二三維聯動等；在二維基礎應用的基礎上增加了開挖分析、覆土分析、淹沒分析、管線巡檢等三維的空間分析功能，使用戶可以直觀的完成三維地圖信息的基本操作功能。

（3）數據管理子系統

集地圖基本操作、視圖控制、數據處理、數據更新、數據下載等功能于一體。實現對管網普查數據的質檢、入庫、更新及對工程文件的一般性操作，常規的視圖操作。為數據的日常維護，管網數據更新，二三維管網系統應用等提供基礎數據支持。

（4）應用管理子系統

能夠為管線管理部門的各級領導和辦公人員的日常使用提供服務。能夠輔助辦公人員完成從管線報建審批到允許發證的所有表格方面的工作，在線完成管線在建委部門的會簽工作，實現地下管線信息的登記會簽、在線審批等工作通過GIS圖進行直觀的輔助分析并實現文件最終的電子化存檔。

3.管網信息監控分系統

（1）管線信息采集子系統

由感知管線運行狀態的各種數據采集終端組成，包括在管線關鍵節點及廠站安裝的傳感器網絡、網絡攝像機，以及人工巡檢使用的數據采集終端。

（2）管線信息傳輸子系統

主要實現設施狀態與信息監測系統數據信息和控制信息的雙向傳遞。基于無線通信方式，兼容多種通信模式，如無線公網（GPRS/CDMA等）、局域網、廣域網等。其中，GPRS網絡主要用于傳輸傳感器及巡檢終端采集的數據，需高帶寬傳輸的視頻數據則通過地面通信網絡實現回傳。傳輸層具備良好的適應能力，根據具體終端設施環境采用不同的通信模式。

（3）管線監測平臺子系統

該子系統是管網信息監控分系統的核心子系統，調用來自管線數據及信息共享平臺的數據及報警信息，實現基礎數據管理、運行狀態展示、數據智能分析、應急預案和系統管理等功能，為用戶提供對管線運行信息的實時監測展示、智能分析、預警提示等決策輔助信息，提高其對城市綜合管線的智能化、信息化的管理水平。