城市原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)信息化平臺(tái)開發(fā)研究

石 磊

(上海新地海洋工程技術(shù)有限公司，上海 200000)

1 立項(xiàng)概況

1.1 項(xiàng)目背景

城市原水、排水類管涵是一個(gè)城市的生命線，原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)在施工影響期間進(jìn)行有效的變形監(jiān)測(cè)，但對(duì)變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一數(shù)據(jù)化儲(chǔ)存、分析，常規(guī)施工及違章施工對(duì)原水、排水類管涵的影響結(jié)果缺乏系統(tǒng)的歷史性的累積處理，使得管理部門不能及時(shí)適時(shí)掌握管渠的已變形變，導(dǎo)致同一路段不同時(shí)間和空間的影響變形不能有效的累加計(jì)算，從而造成管渠的多次變形影響不能疊加記錄，導(dǎo)致日常的監(jiān)護(hù)巡視管理工作對(duì)違規(guī)點(diǎn)的影響不能形成有效的系統(tǒng)的歷史記錄。

為了徹底改變以上現(xiàn)狀，引入GIS系統(tǒng)來管理原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以便全面、直觀地掌握原水、排水類管涵設(shè)施狀況，對(duì)設(shè)備的歷史形變進(jìn)行客觀有效的信息積累，為設(shè)施的長(zhǎng)期維護(hù)、保養(yǎng)、檢查、維修提供依據(jù)和方向；在日常管理和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件所進(jìn)行的分析、決策中，及時(shí)提供數(shù)據(jù)支持；從而提高原水、排水類管涵基礎(chǔ)設(shè)施的管理水平和工作效率。

1.2 建設(shè)目標(biāo)

本項(xiàng)目是在基于WEB GIS的智能管網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，借鑒國(guó)內(nèi)外同行及其他相關(guān)行業(yè)、領(lǐng)域的先進(jìn)模式和經(jīng)驗(yàn)，為全市管網(wǎng)健康監(jiān)測(cè)和管理提供一個(gè)統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)健康監(jiān)測(cè)管理的信息化、數(shù)字化、智能化管理；提高管網(wǎng)的整體運(yùn)行、運(yùn)維效率、服務(wù)水平、服務(wù)質(zhì)量以及居民滿意度，同時(shí)滿足行政管理需求，滿足城市和區(qū)域的發(fā)展需求，推動(dòng)“智慧城市”的發(fā)展進(jìn)程。

為提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)效積累和利用，發(fā)揮信息化、數(shù)字化的特點(diǎn)，本項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)是：

(1)利用最新的信息技術(shù)手段，建立原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)平臺(tái)，同時(shí)制定原水、排水類管涵數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢(shì)性，為城市原水、排水類管涵的科學(xué)管理和決策打下基礎(chǔ)。

(2)管涵GIS系統(tǒng)提供靈活的信息管理和共享手段，為其他企事業(yè)單位或社會(huì)公眾提供翔實(shí)、豐富的原水、排水類管涵信息服務(wù)。

(3)管涵發(fā)生事故后，能在短時(shí)間內(nèi)提供處理方案，發(fā)生新情況后能迅速調(diào)整方案，減少的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 建設(shè)內(nèi)容

原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)平臺(tái)以基于WEB GIS的智能管網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，向上可接入權(quán)屬單位的管網(wǎng)信息綜全管理系統(tǒng)成為管網(wǎng)監(jiān)測(cè)服務(wù)子系統(tǒng)，也可獨(dú)立以監(jiān)測(cè)信息化平臺(tái)運(yùn)行，通過平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成和整合，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息共享交換，歷史形變數(shù)據(jù)有機(jī)的綜合分析。

2 需求分析

2.1 現(xiàn)狀分析

(1)條線管理、信息孤島：目前原水、排水類管涵對(duì)施工影響進(jìn)行的監(jiān)測(cè)及對(duì)原水、排水類管涵的運(yùn)維變形監(jiān)測(cè)，均是各監(jiān)測(cè)單位提供的紙質(zhì)成果，對(duì)原水、排水類管涵的變形數(shù)據(jù)缺乏系統(tǒng)的歷史性的累積處理，使得管理部門不能及時(shí)適時(shí)掌握管渠的已變形變。

(2)信息滯后、數(shù)據(jù)不完整：同一路段不同時(shí)間和空間的影響變形不能有效的累加計(jì)算，從而造成管渠的多次變形影響不能疊加記錄。日常的監(jiān)護(hù)巡視管理工作對(duì)違規(guī)點(diǎn)的影響已不能形成有效的系統(tǒng)的歷史記錄。建立有效的動(dòng)態(tài)的日常監(jiān)測(cè)及監(jiān)護(hù)的信息管理系統(tǒng)已迫在眉睫，是現(xiàn)代化管理的必要手段。

2.2 功能需求

專業(yè)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的需求：提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量、效率的需要；針對(duì)性的服務(wù)開展、管渠健康管理的系統(tǒng)化方面的需要；有效、合理利用資源的需要。

設(shè)施管理機(jī)構(gòu)的需求：加強(qiáng)管渠健康管理、有效資源整合、提高監(jiān)督能力、加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督、減少重復(fù)投資、支持行政管理決策、化解事故風(fēng)險(xiǎn)以及實(shí)現(xiàn)跨業(yè)務(wù)跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享利用的需要。

其他相關(guān)單位和部門的需求：協(xié)同管理、協(xié)同服務(wù)、風(fēng)險(xiǎn)管理、學(xué)術(shù)研究等方面的需要。

3 總體架構(gòu)

原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)信息化平臺(tái)，集成數(shù)字化展示、運(yùn)維、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)融合于一體的綜合管理一張圖、多模型一體化平臺(tái)。總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)信息化平臺(tái)總體架構(gòu)

總體架構(gòu)從下至上分6個(gè)層次：基礎(chǔ)層、接入層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層和用戶層，總體架構(gòu)還包括安全、運(yùn)維、運(yùn)營(yíng)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)等內(nèi)容。

基礎(chǔ)層：平臺(tái)的基礎(chǔ)軟硬件資源建設(shè)，包括操作系統(tǒng)軟件、應(yīng)用服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、第三方軟件(中間件軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等)等，三維模型輕量化引擎的技術(shù)支持。

接入層：數(shù)據(jù)接入、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備接入為主，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全管理、設(shè)備安全管理。確保數(shù)據(jù)接入的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和安全。

數(shù)據(jù)層：以各專業(yè)數(shù)據(jù)匯總、融合建設(shè)大數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過信息資源梳理完成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系之后，進(jìn)行針對(duì)性的數(shù)據(jù)規(guī)整，形成基礎(chǔ)資源庫(kù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、權(quán)限數(shù)據(jù)庫(kù)、專題數(shù)據(jù)庫(kù)等。

支撐層：充分利用二三維GIS平臺(tái)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)、報(bào)警信號(hào)、設(shè)備信息、等相關(guān)地理信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化融合，將共性資源進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的匯總構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，基于智能分析技術(shù)建設(shè)AI平臺(tái)開展態(tài)勢(shì)監(jiān)控、預(yù)測(cè)預(yù)警。

應(yīng)用層：提供監(jiān)測(cè)單位進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)。對(duì)輔助決策、運(yùn)維管理、應(yīng)急指揮、面對(duì)政府部門、管線權(quán)屬單位、臨近施工的建設(shè)單位及相關(guān)參建單位等用戶開展個(gè)性化的數(shù)字化應(yīng)用開發(fā)。

渠道層：提供多元化服務(wù)渠道，PC端瀏覽器、智能終端APP、微信平臺(tái)(微信公眾號(hào)和微信小程序)、大屏、API接口等多種服務(wù)渠道，滿足未來不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景和用戶要求。

用戶層：平臺(tái)面向的終端用戶，主要包括政府部門、管網(wǎng)權(quán)屬單位(如排水公司、原水公司、水務(wù)公司等)、各類施工項(xiàng)目建設(shè)項(xiàng)目業(yè)主單位和相關(guān)參建單位等。

4 平臺(tái)功能簡(jiǎn)介

原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)信息化平臺(tái)可獨(dú)立運(yùn)行，亦可做為其管網(wǎng)權(quán)屬單位管網(wǎng)運(yùn)維信息綜合管理系統(tǒng)的之系統(tǒng)運(yùn)行，平臺(tái)基于WEB GIS地圖應(yīng)用的二次開發(fā)，以地圖的形式展現(xiàn)管線基本信息。平臺(tái)分為兩類監(jiān)測(cè)類型：管網(wǎng)全線日常運(yùn)維監(jiān)測(cè)即長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)項(xiàng)目；區(qū)域?qū)ｍ?xiàng)監(jiān)測(cè)為臨近施工的管線專項(xiàng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。平臺(tái)功能層級(jí)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 平臺(tái)功能層級(jí)結(jié)構(gòu)

4.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示模塊應(yīng)可以顯示所有測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)、位置、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目類型、日變化量、累計(jì)變化量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，點(diǎn)擊相應(yīng)測(cè)點(diǎn)能顯示該測(cè)點(diǎn)的歷時(shí)變化曲線圖及測(cè)點(diǎn)位置。下載相關(guān)成果如監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)表、周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)及總結(jié)報(bào)告。如圖3所示。

圖3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示

4.2 監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)管控

監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)管控模塊分為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)警信息、現(xiàn)場(chǎng)施工處理措施上報(bào)等功能。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)警分為紅、橙、藍(lán)3種在地圖上顯示，點(diǎn)擊相應(yīng)測(cè)點(diǎn)能顯示該測(cè)點(diǎn)的歷時(shí)變化曲線圖及測(cè)點(diǎn)位置，監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖上做不同顏色的報(bào)警閃爍提示。

4.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理

監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理模塊分為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目管理、監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖管理。監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖：可查看二維矢量、三維模型，對(duì)與長(zhǎng)線路項(xiàng)目監(jiān)測(cè)點(diǎn)還可以展示在地圖上，監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以多選、單選，選擇后顯示其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，近一步可查看歷時(shí)曲線，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)情況的現(xiàn)場(chǎng)照片的上傳。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)傳感器特別標(biāo)識(shí)在圖上，支持三維漫游查看。如圖4所示。

圖4 平臺(tái)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖及布設(shè)情況照片

4.4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)維護(hù)

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)維護(hù)模塊分為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)傳感器接入、監(jiān)測(cè)巡視等。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳：監(jiān)測(cè)點(diǎn)號(hào)為項(xiàng)目唯一標(biāo)識(shí)，根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)號(hào)上傳原始數(shù)據(jù)或測(cè)值，平臺(tái)根據(jù)上傳數(shù)據(jù)的點(diǎn)號(hào)自動(dòng)分類處理。數(shù)據(jù)上傳完成后，平臺(tái)根據(jù)內(nèi)置計(jì)算公式生成監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)表，超出報(bào)警值的當(dāng)及提醒，人工檢查無誤后發(fā)布數(shù)據(jù)以供前端下載、瀏覽；自動(dòng)化傳感器由相應(yīng)廠家提供的轉(zhuǎn)發(fā)端口接入平臺(tái)；巡視記錄：日期、巡視人、圖片、描述、備注。如圖5所示。

4.5 施工區(qū)域管理

施工區(qū)域管理模塊應(yīng)可做臨近施工填報(bào)、上傳施工范圍、相關(guān)文件上傳(設(shè)計(jì)方案、施工方案、監(jiān)測(cè)方案及專家評(píng)審記錄等)、項(xiàng)目審批等。

4.6 監(jiān)測(cè)單位管理

監(jiān)測(cè)單位管理模塊主要是對(duì)管網(wǎng)整體分段委托監(jiān)測(cè)單位的區(qū)域劃分、委托周期等。

4.7 用戶權(quán)限管理

對(duì)平臺(tái)相使用單位、部門的用戶權(quán)限管理和分發(fā)。通過權(quán)限分配功能，對(duì)前端用戶管理并配置與其相關(guān)項(xiàng)目，可以一對(duì)一或一對(duì)多項(xiàng)目。

5 結(jié)語(yǔ)

原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)信息化平臺(tái)完成了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息化、數(shù)據(jù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和變形數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理及安全分析，施工對(duì)管涵的影響結(jié)果系統(tǒng)的累積進(jìn)行了處理，管理部門掌握管渠的已變形變，掌握了不同時(shí)間和空間的影響變形以及累加分析。同時(shí)滿足行政管理需求，滿足城市和區(qū)域的發(fā)展需求，推動(dòng)“智慧城市”的發(fā)展進(jìn)程。

原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)信息化平臺(tái)的開發(fā)與運(yùn)行有助于監(jiān)測(cè)單位提供實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的、遠(yuǎn)程的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息化，無紙化，自動(dòng)化管理。

原水、排水類管涵監(jiān)測(cè)信息化平臺(tái)是對(duì)監(jiān)測(cè)工程項(xiàng)目中所有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一入庫(kù)、管理、分析和展示的平臺(tái)，同時(shí)集成實(shí)時(shí)查看，報(bào)警提醒等實(shí)用的項(xiàng)目管理功能。用戶可以用本系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分析、圖形化顯示，生成報(bào)表和圖表等，并對(duì)報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，提醒和監(jiān)控，從而有效對(duì)工程項(xiàng)目中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理和預(yù)報(bào)，并積極采取相應(yīng)的預(yù)防措施，提高各部門協(xié)同辦公的效率。