基于CIM平臺燃氣地下管線項目建設

文｜浙江中南建設集團 石巍

一、建設背景

隨著我國燃氣行業的發展，燃氣行業管理及服務已經從簡單的手工運作方式上升到管網數字燃氣的階段，大量采用信息化手段管理燃氣業務。燃氣管網作為城市基礎建設之一，不但要立足于未來發展需要，復合天然氣安全用氣需求，更要實現燃氣管網敷設的可視化、智慧化，為居民以及工業生產用氣提供更加堅實的保障。

傳統的二維管線管理模式，無法表達三維管線間的空間管線，無法表達垂直、復雜管線。因此，建立一個二三維一體化的城市管線管理系統，實現對管線資料的輸入、編輯、管理和分析，成為亟待解決的問題。本項目緊密結合燃氣集團信息化建設的業務需求，以GIS+BIM 三維數據模型為基礎，燃氣管網及相關設施設備數據為核心，將已有燃氣GIS 系統與各業務系統進行有效集成，全面整合燃氣管網運維業務系統和信息資源，提高數據資源利用率，實現系統間數據信息互聯互通。為燃氣管線日常巡檢、搶修等方面的應用提供直觀、準確的系統支撐。為燃氣公司的管理提供綜合全面的輔助決策，提升企業的運維管理效率和水平。

二、項目主要成效

根據燃氣集團的實際需求，在燃氣集團的指導下，選擇合適的試點區域，針對試點區域建立三維智慧化燃氣運維管理平臺，為燃氣管網的運行、維護、搶修決策提供支持，目前項目已完成交付。

本項目主要實現如下業務功能：

地上地下一體化三維場景：對試點區域的地下燃氣管網及管網地表信息進行三維建模，搭建一體化三維場景，為管網管理提供可視化平臺。

基礎三維瀏覽查看功能：在三維場景內，構建三維交互體系，支持可視化瀏覽、查看管線信息和環境信息。

基本測量和查詢統計功能：在三維場景內，進行燃氣管線相關的測量、統計工作。

燃氣用戶立體管理：通過三維建筑模型對燃氣居民用戶進行三維立體可視化管理。

三維仿真預案制作：結合三維場景，模擬燃氣爆管情況，對爆管影響進行分析，提高燃氣爆管的處理效率，為燃氣爆管應急方案提供更直觀的參考。

三、功能介紹

系統采用標準的三層體系結構：數據層、服務層、應用層。

數據層：采用Oracle、SQL Server、MongoDB 等數據庫系統，實現各類管線數據的高效存儲和管理，形成完整的管線空間數據庫。

服務層：采用Cesium GIS 平臺，通過自主研發空間數據引擎，負責數據庫系統業務邏輯的實現，提供服務接口和功能API；自主研發BIM 發布服務，將三維模型與數據進行發布，實現三維可視化交互。

應用層：BIM 智慧燃氣運維管理平臺各應用，滿足管線部門日常運維管理要求。該業務應用層可以進一步根據具體的應用需求進行擴展。

CIM 模型數據。本項目為地上地下全三維實景模型數據，其中地上模型采用無人機采集的城市三維模型，地下管網模型為BIM 模型，是根據燃氣系統竣工圖、維修圖、系統圖并結合現場實際情況采集的真實數據。

（一）基本功能

首頁劃分為工具欄區域、業務操作區域，其中，工具欄區域可操作的功能包括專題圖層控制、默認視圖、測點、測距、測面、測高、3D 視角、2D 視角、搜索、管線/閥門信息、清除格式、燃氣用戶分布情況；業務操作區域主要為對管網進行分析的功能，包括剖面分析、凈距分析、流向分析、開挖分析、爆管分析、碰撞分析、連通性分析。

1.圖層管理

可通過專題圖層控制各類圖層的可見性，目前可控制的圖層有：天地圖影像圖層、水系圖層、傾斜攝影圖層、燃氣管線圖層、給水管線圖層、通訊管線圖層、污水管圖層、雨水管圖層、電力管圖層。此外可拖動控制條可調整圖層透明度。

2.測點

用于測量區域內某一點的經緯度和高程。點擊“測點”按鈕，鼠標變成筆狀，將鼠標移動至需要測量的點，單擊鼠標左鍵，界面顯示該點的經緯度及高程數據。

3.測距

用于測量區域內兩點之間的直線距離，用鼠標確認所需測量的兩個點的點位，系統可測量出兩點之間的直線距離。二次測距需重新選擇“測距”按鈕，到選中狀態時，可進行測距操作。

4.測面

測量某一區域的面積，拖動鼠標進行區域選擇，確認區域后，系統計算出所畫區域的面積大小。

5.測高

測量兩點之間的水平距離、垂直高度、空間距離。移動鼠標，水平距離、垂直高度、空間距離按照鼠標所在位置進行同步測量。

6.三維管線

顯示地下管網的三維視圖，并可對三維管線進行放大縮小操作，近距離觀察管線分布。

7.二維管線

可顯示地下管網的二維視圖，通過滾動鼠標滾輪放大縮小管網。

8.搜索

可搜索地圖中的閥門及管線，通過閥門或管線的編號進行搜索，可直接顯示與關鍵字相關的數據，并與地圖聯動。

9.信息

可查看管線及閥門的基本信息，黃色為燃氣管線，點擊“信息”按鈕后，選擇要查詢的管線，鼠標左鍵單擊管線，可查看管線的基本信息情況。該管線模型均通過BIM 模型搭建過程時即輸入管線信息，在平臺內可直接讀取。根據項目需求，亦可增加運維、成本、產權等各類信息。

10.用戶分析

可顯示區域內小區的燃氣用戶信息。默認顯示小區住戶及建筑的標簽，單擊小區住戶/建筑標簽，顯示建筑的基本信息，小區燃氣住戶則顯示燃氣開戶及維護時間，燃氣接入方式等。

(二)應用功能

除以上CIM 平臺中的基本測繪功能外，本項目還根據燃氣系統的業務需求和管理痛點進行了一些業務應用開發。首先是剖面分析、開挖分析等功能，主要解決燃氣地下管網分布的精準性和可視化。通過這一功能解決施工、地鐵等施工開挖規避風險的問題。流向分析主要為項目了解現場系統分布情況更直觀。

1.剖面分析

選擇區域，通過對區域內存在的管線進行剖面分析，分析各類管線的埋深以及管線與管線之間的距離。通過“剖面分析”圖標，懸著起始點、終點位置，彈窗展示劃線區域內剖面的管線分布情況，包括每個管線的坐標、高程、埋深、管徑等。

2.凈距分析

對指定管線與其附近管線的距離。填寫分析范圍，點擊“分析”按鈕，顯示該范圍內其他管線與選中管線的距離信息。

3.流向分析

對燃氣管線內的燃氣流向進行分析。通過“流向分析”，直接模擬燃氣管線內氣體的流動方向。

4.開挖分析

模擬現場開挖環境，指定開挖深度，查看開挖區域的管線分布情況。繪制開挖的區域，填寫需要開挖的深度，確認深度無誤后，地圖上顯示在選擇區域中進行模擬開挖后的管線分布情況。

5.爆管分析

模擬某段管線出現事故后，通過計算顯示出對閥門及周邊建筑的影響情況。選擇一條需要分析的管線，系統可根據管線的連通情況，計算出該條管線所影響的閥門及建筑。選擇某一個閥門，點擊自動關聯至選中的閥門位置。選擇某一個建筑，地圖自動關聯至選中的建筑位置。

6.碰撞分析

地下管線交錯復雜，加上已有的管線資料數據不準確，在地下管線建模階段容易發生管線碰撞。該功能則可選擇某一條管線，分析某根管線是否與其他的管線有發生碰撞的情況。

7.連通性分析

選擇起點管線和終點管線，系統根據管線連接情況計算出起止點的兩根管線是否連通。單擊選擇開始和結束管線，自動顯示兩根管線之間的連通狀態，如若連通，則連接管線之間的各管線編號。

通過本項目對地上空間模型信息采集、地下燃氣管網信息建設以及數據整合，讓城市地下空間完全透明敞開，并且整合各類基礎數據。通過信息的可視化、集成化，讓管理、決策更精準、更有依據。通過與IOT 各類物聯設備的整合，更可提升我們對城市各個空間部位的管控。

以CIM 作為智慧城市基礎設施的底層支撐平臺，不僅是城市管理的信息化、智能化和智慧化的重要手段和途徑，隨著它的廣泛與深入應用，更可以大大提升城市的治理能力現代化。