城市綜合管廊基于物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)應(yīng)用分析

王文斌

廈門市政管廊投資管理有限公司，福建廈門，361001

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代社會企業(yè)生產(chǎn)、運營過程中有著重要的應(yīng)用，其不僅在通信方面提供了較大便利，更是對機(jī)械應(yīng)用效率、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量的提高產(chǎn)生較大影響。作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重要的組成部分，綜合管廊對城市發(fā)展的影響不言而喻，合理利用物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)，可以有效提升管廊運營管理水平，進(jìn)而提升入廊的電力、給水、通信等管線安全運營水平，提升城市供電、供水以及網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性和安全性，對保障城市安全運行有著非常大的促進(jìn)作用。

1 工程案例簡介

城市綜合管廊建設(shè)發(fā)展過程中，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)起到了很大的作用，對管廊現(xiàn)代化建設(shè)提供了可靠的信息通信支持。如中國聯(lián)通通信業(yè)務(wù)，對城市綜合管廊建設(shè)提供了可靠的信息通信幫助[1]。對于市政基礎(chǔ)設(shè)施綜合管廊建設(shè)的需求，中國聯(lián)通公司就結(jié)合了自身的綜合信息服務(wù)優(yōu)勢，圍繞構(gòu)建信息化企業(yè)目標(biāo)，進(jìn)一步實現(xiàn)安全、可靠、無線化融合以及國際化統(tǒng)一且穩(wěn)定的信息化企業(yè)網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)。

針對市政管廊需求中基礎(chǔ)通信業(yè)務(wù)（語音、數(shù)據(jù)）、人員艙室定位、信息安全保障等，中國聯(lián)通公司對相應(yīng)定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層架構(gòu)作出了合理優(yōu)化，運用蜂窩網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位技術(shù)，實現(xiàn)高精度定位目標(biāo)，對城市綜合管廊內(nèi)部各管線系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，以保證管線問題發(fā)生時，能夠被及時發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)定位，輔助管線維修人員進(jìn)行相應(yīng)操作，以滿足城市綜合管廊物聯(lián)融合通信管理需求，對城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起到促進(jìn)作用。

中國聯(lián)通公司與管廊運營管理單位的合作中，除在語音、數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行加強(qiáng)優(yōu)化外，更進(jìn)一步構(gòu)建完善系統(tǒng)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)、核心專網(wǎng)等，以保證城市綜合管廊系統(tǒng)能夠更加高效運行和處理相關(guān)業(yè)務(wù)，為民眾提供更高水平的城市基礎(chǔ)服務(wù)[2]。

2 物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)的構(gòu)成與功能

現(xiàn)階段的城市綜合管廊通信系統(tǒng)主要是針對狹小封閉空間研發(fā)的一種新型物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)，其在通信穩(wěn)定性以及覆蓋面積方面有著很大優(yōu)勢，該系統(tǒng)的具體構(gòu)成與功能情況如下述內(nèi)容所示。

2.1 構(gòu)成

“智慧線”是能夠?qū)⑸漕l單元、回饋系統(tǒng)以及電源線、信號處理單元和傳輸線等匯聚在同一電纜內(nèi)部的特殊線纜。從外觀上看，智慧線與常規(guī)電纜幾乎相同，不同的是其線纜內(nèi)部構(gòu)造，每間隔一段距離，會設(shè)置一個無線通信節(jié)點，節(jié)點可覆蓋30～50米的范圍，節(jié)點覆蓋交疊，能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信信號穩(wěn)定且連貫，實現(xiàn)語音、定位以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)主要依托智慧線（隧道通信系統(tǒng)延伸構(gòu)成）的無線空中接口，接入智慧線網(wǎng)絡(luò)，承載語音、定位以及數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)通信與傳統(tǒng)基站組網(wǎng)方案不同，該組網(wǎng)方案的部署難度較低，且建網(wǎng)速度較快，成本較低，容易維護(hù)。

2.2 功能

城市綜合管廊相當(dāng)于一條市政管線通道，可以實現(xiàn)水務(wù)、燃?xì)庖约熬W(wǎng)絡(luò)通信、電力、熱力等的集中敷設(shè)。運行過程中，對現(xiàn)代信息化建設(shè)、管理需求程度也會越來越高[3]。在智慧線支持下，城市綜合管廊可以實現(xiàn)高效通信、指揮，統(tǒng)一、開放的城市監(jiān)測目標(biāo)，對管廊中各監(jiān)測儀表、設(shè)備狀態(tài)業(yè)務(wù)應(yīng)用以及檢測設(shè)備和人員、無線通信等進(jìn)行綜合管控。在報警、監(jiān)控功能實現(xiàn)的同時，對細(xì)分專業(yè)系統(tǒng)如通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、標(biāo)識系統(tǒng)和供電、照明系統(tǒng)等附屬設(shè)施系統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行聯(lián)動，以保證各系統(tǒng)業(yè)務(wù)之間能夠“互通有無”，共同控制整個管廊的運行管理體系[4]。且在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展下，后續(xù)科技創(chuàng)新應(yīng)用過程中，該系統(tǒng)也可以以其開放性特點，容納更多智慧通信技術(shù)，拓展業(yè)務(wù)的同時，更好為城市綜合管廊網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)具體有如下幾方面功能。

（1）建立并提供一套統(tǒng)一開放、全覆蓋型通信平臺。①實現(xiàn)全覆蓋式工業(yè)級無線2M數(shù)據(jù)接入平臺；②實現(xiàn)建設(shè)一套全覆蓋無線300M寬帶接入平臺；③為專業(yè)設(shè)備、系統(tǒng)提供接入、傳輸途徑；④內(nèi)部形成光纖環(huán)網(wǎng)；⑤具有數(shù)據(jù)分類、分析、儲存以及處理等功能；⑥具有語音交換以及公網(wǎng)接入功能；⑦平臺具有較強(qiáng)的開放性和擴(kuò)展性。

（2）在上述功能建立的基礎(chǔ)上，對具體系統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化研發(fā)，能夠在多領(lǐng)域進(jìn)行實踐應(yīng)用，各領(lǐng)域應(yīng)用過程中，體現(xiàn)出無線通信的優(yōu)勢——移動終端間、移動終端與各路電話之間（如調(diào)度電話、行政辦公電話以及公網(wǎng)電話等）的語音、短信功能。在定位顯示方面也有著較大優(yōu)勢，可以通過在線巡查方式，對人員位置等進(jìn)行實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常會立即上報相關(guān)數(shù)據(jù)、圖文信息，再結(jié)合無線通信、視頻功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。除此之外，系統(tǒng)內(nèi)部自帶安全防范模塊，能夠及時定位入侵者，聯(lián)動視頻監(jiān)控、聲光報警等系統(tǒng)，對非法入侵行為予以實時監(jiān)測、監(jiān)控。其內(nèi)部的無線傳感接入系統(tǒng)，能夠監(jiān)測管廊內(nèi)部環(huán)境參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會立即啟動報警裝置，能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部各環(huán)節(jié)、模塊以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)內(nèi)部的地理信息模塊能夠融合管廊內(nèi)部各專業(yè)管線實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、共享目標(biāo)。不僅如此，統(tǒng)一管理信息平臺可以根據(jù)用戶的具體要求提供定制服務(wù)，實現(xiàn)與各專業(yè)管線管理單位相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之間的交互應(yīng)用；還可以為基礎(chǔ)設(shè)施地理信息系統(tǒng)預(yù)留通信接口，且保證具有可靠性、易維護(hù)性以及容錯性、可擴(kuò)展性[5]。

（3）除上述功能外，物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)還融合了城市綜合管廊中的自動照明、無線廣播、情報發(fā)布、在線監(jiān)測、警報以及無線視頻傳輸、APP應(yīng)用擴(kuò)展等功能，對城市綜合管廊的建設(shè)與發(fā)展提供可靠的通信網(wǎng)絡(luò)保障。

3 加強(qiáng)城市綜合管廊基于物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)應(yīng)用的意義及措施

城市綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)融合通信應(yīng)用具體還應(yīng)做到以下幾點，才能保證該系統(tǒng)應(yīng)用能夠符合各時期、各階段的城市發(fā)展要求，滿足城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求。

3.1 強(qiáng)化智慧管廊技術(shù)的應(yīng)用

城市綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)還應(yīng)注意強(qiáng)化智慧管廊技術(shù)的應(yīng)用，以進(jìn)一步滿足城市發(fā)展需要。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，過程中應(yīng)該將相應(yīng)的技術(shù)有效運用于城市綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)融合通信過程，以此提高系統(tǒng)應(yīng)用的效果。應(yīng)用各類先進(jìn)技術(shù)準(zhǔn)確把控項目各層面信息，利用建模實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，為后期具體的施工提供可靠的數(shù)據(jù)支持。如現(xiàn)階段已逐漸被廣泛應(yīng)用的BIM以及GIS技術(shù)，將該兩種技術(shù)進(jìn)行充分融合，可實現(xiàn)智慧管廊技術(shù)的有效應(yīng)用。

具體融合操作如下：①針對BIM技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，工程建設(shè)運用三維數(shù)字技術(shù)，為工程建模，對施工項目相關(guān)信息做數(shù)字模型處理，進(jìn)而提出合理、科學(xué)的可視化解決方案，將其運用到工程施工過程，如設(shè)計過程、施工以及運營過程等，以此提供更加全面的服務(wù)。②針對GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，利用計算機(jī)采集地表空間、地理分布相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并對信息進(jìn)行分析處理，利用BIM、GIS技術(shù)結(jié)合的方式，實現(xiàn)地下管線、建筑結(jié)構(gòu)、地理環(huán)境等相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，利用該數(shù)據(jù)進(jìn)行建模處理，將管廊、管線以及其他與工程相關(guān)數(shù)據(jù)信息輸入模型，促進(jìn)管廊工程建設(shè)水平提升[6]。

3.2 整合廊內(nèi)設(shè)備，提升工作效率

進(jìn)一步完善環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控體系，有效提升綜合管廊的管理質(zhì)量。首先，需構(gòu)建完整的無線通信系統(tǒng)。將該系統(tǒng)與公共網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)以及固話等進(jìn)行充分融合，設(shè)置于管廊內(nèi)部，穩(wěn)定聯(lián)系各移動終端。除此之外，還可以利用公共網(wǎng)絡(luò)電話，運用“總部接入+內(nèi)部電話號碼”方式，對異常情況進(jìn)行及時報警，通知并輔助相關(guān)維修人員快速找到故障位置，進(jìn)行針對性維修。其次，可以利用物聯(lián)通信技術(shù)實現(xiàn)在線巡查，以幫助相關(guān)管理人員充分了解管廊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對運行數(shù)據(jù)做深入分析，依據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)，分析找到管理不足之處，進(jìn)而針對性改正。與此同時，相關(guān)管理人員還可以借助無線通信、視頻功能，對相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。再次，可進(jìn)一步建立安全防范體系，以有效防御外部入侵，準(zhǔn)確定位入侵者，聯(lián)動視頻監(jiān)控、報警裝置，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，快速分析入侵者信息，并能夠?qū)εR時查看人員進(jìn)行合理的區(qū)域控制，以免系統(tǒng)信息泄露或遭到不法入侵。除此之外，還可以建立無線傳感接入系統(tǒng)，綜合運用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，針對管廊內(nèi)部環(huán)境參數(shù)做進(jìn)一步監(jiān)控，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況，控制報警裝置等，以保證系統(tǒng)運行安全。最后，可結(jié)合地理信息系統(tǒng)，加強(qiáng)城市綜合管廊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、功能發(fā)揮，嚴(yán)格監(jiān)管各管線，加強(qiáng)維修、保養(yǎng)，加大管理力度，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各類數(shù)據(jù)信息共享，以保證城市管線交通運行良好[7]。與此同時，還應(yīng)該進(jìn)一步結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，根據(jù)用戶需求，合理構(gòu)建信息分析管理平臺，以有效提高信息利用率。在平臺中預(yù)留通信接口，以備后續(xù)保養(yǎng)、維修利用。

3.3 完善預(yù)警報警機(jī)制，強(qiáng)化風(fēng)險管控

物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)對城市綜合管廊的日常管理有著重要影響。城市綜合管廊位于地下，其運行空間特殊，維修、保養(yǎng)操作難度較大，對相關(guān)人員的技術(shù)能力提出更高要求。而物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)則能夠在信息技術(shù)、通信技術(shù)等的支持下，實現(xiàn)管廊內(nèi)部各系統(tǒng)模塊間的交互運行，并對運行情況進(jìn)行實時監(jiān)測與控制。利用數(shù)字化處理技術(shù)，將各系統(tǒng)模塊的運行數(shù)據(jù)集中于同一平臺，進(jìn)行綜合處理，能夠達(dá)到高效管理的目的。對于管廊內(nèi)部系統(tǒng)模塊出現(xiàn)的問題，能夠及時做出反應(yīng)，并提示作出相應(yīng)處理。

不僅如此，城市綜合管廊中安裝無線傳感裝置，能夠利用通信技術(shù)，在原數(shù)據(jù)庫及其內(nèi)部數(shù)據(jù)信息維護(hù)的基礎(chǔ)上，及時分析找出相應(yīng)的維護(hù)、管理問題，進(jìn)而輔助制定解決方案。具體應(yīng)用過程中，還需準(zhǔn)確輸入各項數(shù)據(jù)，如管線保修時間要求、維護(hù)時間要求等，后續(xù)發(fā)生故障時，可以利用傳感器即時報警，來提醒相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行維修處理，提高城市綜合管廊整體運行服務(wù)質(zhì)量。

運用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)還能夠?qū)Τ鞘芯C合管廊的具體設(shè)施維護(hù)過程進(jìn)行合理簡化，整體提升管廊信息智能化水平。如可以結(jié)合利用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)智能化識別功能，對城市綜合管廊各管線進(jìn)行運行、管理方案的優(yōu)化，并對運行管理過程作出有效評價，為后續(xù)優(yōu)化內(nèi)容做參考，提高數(shù)據(jù)利用率，滿足城市綜合管廊運行安全、運行穩(wěn)定的需求。值得注意的是，物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)在具體搭建應(yīng)用過程中，應(yīng)該妥善處理各項信息數(shù)據(jù)，加強(qiáng)閾值預(yù)警設(shè)計以及構(gòu)建病害三維模型等，以保證其能夠更好地為城市綜合管廊系統(tǒng)服務(wù)，保證管廊整體通信系統(tǒng)運行通暢，為城市基礎(chǔ)服務(wù)提供可靠保障[8]。

3.4 體現(xiàn)自動化控制優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的自動化控制方案相比較，基于物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)的城市綜合管廊更具有優(yōu)勢性。首先，其能夠在極大程度上節(jié)省設(shè)備的布置空間，利用物聯(lián)網(wǎng)嵌入式控制系統(tǒng)，能夠降低設(shè)備空間要求，降低土建施工難度及投入。由此也能夠進(jìn)一步縮減布線成本，縮短施工周期，在建設(shè)期、運維期都能夠極大降低成本。且能夠一定程度上降低運維難度，可借助零編程等實現(xiàn)設(shè)備自動控制，向著界面化操作方向發(fā)展，有利于及時解決運維難題。其次，基于物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)的城市綜合管廊建設(shè)，具有更高的可靠性。通過采用先進(jìn)且可靠的自組網(wǎng)Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠滿足對管廊設(shè)備以及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性提高的要求，并能夠?qū)Νh(huán)境的健康狀態(tài)進(jìn)行有效甄別與監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測受到傳感器壽命以及技術(shù)架構(gòu)等方面影響，相較于傳統(tǒng)誤報率高的傳感器，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠更加有效地甄別環(huán)境情況，并對其做出智能分析，提高環(huán)境監(jiān)測準(zhǔn)確率的同時，能夠提供智慧預(yù)警服務(wù)，提醒相關(guān)人員及時做出調(diào)整，整體提升環(huán)境監(jiān)測甄別效率效果。城市綜合管廊工程建設(shè)過程中，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，改善土建環(huán)境的同時，有效促進(jìn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，對整個城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的智能化、自動化發(fā)展提供了可靠保證。

4 結(jié)語

綜上所述，城市綜合管廊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對城市發(fā)展起到非常積極的促進(jìn)作用。相關(guān)部門及工程建設(shè)單位，應(yīng)該在認(rèn)識到科技產(chǎn)品應(yīng)用對綜合管廊建設(shè)重要性的基礎(chǔ)上，積極采取有效措施，以改善綜合管廊建設(shè)環(huán)境，提高其應(yīng)用效率。在充分了解物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)后，繼續(xù)尋找創(chuàng)新突破之法，將該系統(tǒng)技術(shù)更加有效地應(yīng)用于城市建設(shè)工程中，使其發(fā)揮最大效用，對民眾的生產(chǎn)生活起到更大的促進(jìn)作用。相關(guān)技術(shù)研發(fā)人員，也應(yīng)該加大技術(shù)研發(fā)力度，進(jìn)一步推陳出新，應(yīng)用相關(guān)技術(shù)推動城市發(fā)展。