城市地下管線智慧化管理平臺建設路徑分析

摘要：文章針對城市地下管線智慧化管理平臺建設的重要意義以及平臺建設的關鍵技術，探究城市地下管線智慧化管理平臺建設的有效路徑。

關鍵詞：城市；地下管線；智慧化；管理；平臺建設

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.02.033

中圖分類號：TU 990.3，TP 3" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）02-0-03

Analysis on the Construction Path of Urban Underground Pipeline Intelligent Management Platform

HUANG Sen

（China Coal （Xi'an） Underground Space Technology Development Co.， Ltd.， Xi'an 710199， China）

Abstract： The article explores the effective path of the construction of urban underground pipeline intelligent management platform by analyzing the significance of the construction of urban underground pipeline intelligent management platform and the key technologies of the platform construction.

Key words： city; underground pipeline; wisdom; administration; platform construction

1" 城市地下管線智慧化管理平臺建設的重要意義

在我國，隨著城市的發展，城市地下管線的作用日益凸顯，其不僅可以確保城市穩定發展和運行，還能實現地上和地下空間的科學應用[1]。

（1）有利于降低突發事件發生的概率。建設城市地下管線智慧化管理平臺，就可以對各類信息進行有效監測，實現信息的整合和傳輸。針對報警信息，可以及時發送給管理人員，這樣就可以打破傳統管理中逐級匯總和匯報的界限，提升城市地下管線管理工作的效率，加快事故的處理進程。與此同時，還可以通過大數據分析，做好事故預警工作，進而把傳統的事后處理變成事前預警，最終做到早發現、早處理和早解決，減少突發事件的發生率，從根源上避免城市安全事故的產生[2]。

（2）有利于管網設施運行維護效率的提升。城市地下管線智慧化管理平臺通過使用對應的傳感設備，可以實現信息的自動化采集，進一步避免地下管線由于其隱蔽性特征造成的安全隱患，如最具代表性的爆管、漏氣、漏水，如圖1所示。這樣管理者就可以及時掌握管線的實際運行情況，以此來提升地下管線管理工作整體效率，將管網設施運行維護效率不斷提高[3]。

（3）有利于實現信息共享應用。近年來，隨著科技的進步，我國城市管理工作逐漸朝著信息化發展，管理水平也在不斷增強，特別是部門之間，在數據共享應用方面，需求開始增加。城市地下管線屬于城市發展的重要基礎設施，無論是市政管理、建設管理，還是應急指揮或者城市規劃設計相關工作，都需要獲得相關的管線數據，建設城市地下管線智慧化管理平臺，可以為相關部門提供更為專業且全面的管線數據，進而實現信息資源的共享應用，改善城市資源浪費狀況，確保空間配置的合理性，從而為循環經濟的發展創造良好環境[4]。

2" 城市地下管線智慧化管理平臺建設的關鍵技術

城市地下管線智慧化管理平臺建設關鍵技術包含以下方面。

（1）多源異構地下管線大數據技術。研究地下管線的歷史的和現時的，勘查的和監測的，靜態的和動態的，空間的和屬性的，原始的和綜合的，結構化、非結構化和半結構化的多源多類異質異構數據的融合、存儲、挖掘與分析、展示與應用，探索對地下空間時空大數據的高效處理和融合應用，包括對復雜的多源多類異質異構地學時空大數據進行整合、集成、同化、融合和挖掘的方法技術及其算法模型，同時，研究并解決城市地學時空大數據的管理與動態索引問題，著重研究跨界、跨領域、跨專業地學數據的廣度聚聯和深度挖掘的方法和技術，實現地學時空大數據的高效處理[5]。

（2）地下管線數據倉庫技術。研究地下空間涉及行業如地下管線、地下病害等海量多源多類異質異構數據的有效存儲和快速調取方法，解決地下空間多源多類異質異構的海量數據存儲問題，研究使用分布式數據庫建立多領域多主題數據倉庫。

（3）城市地下管線基礎設施安全預警可視化技術。研究以數字孿生技術為基礎的具備高實時性、高動態性和高仿真性城市地下空間基礎設施安全預警可視化及模擬技術，研究并實現地下空間基礎設施隱患安全預警模擬的實時性、動態性和高仿真性，為城市地下空間基礎設施應急處置提供重要技術支撐。

（4）地下管線安全預警技術。研究針對燃氣管網、供水管網、排水管網等公共基礎設施的安全監測與安全運行綜合風險管控機制，通過對既有公共基礎設施進行專業分析評估，有針對性地加裝物聯網安全監測設備，動態監測設施運行狀態，并根據數據進行動態分析評估，為各類災害事故預防、管控和處置提供決策依據。

（5）地下管線二、三維一體化可視化技術。三維GIS在展示效果和分析決策方面具有二維GIS無法比擬的優勢，其目前在城市多個領域應用中已發揮著越來越重要的作用，如輔助城市規劃、管網管理、城市宣傳展示等。城市地下管線智慧化管理平臺建設要充分考慮對二維、三維一體化的管理與應用支持，從數據管理、數據顯示、分析應用等層面全面支持二、三維一體化，為各領域應用提供更為靈活、可靠的服務。

3" 城市地下管線智慧化管理平臺建設的有效路徑

想要使城市地下管線智慧化管理平臺建設工作有序進行，管線主管單位及相關人員就要樹立統籌意識，從頂層設計做起。針對城市管線現狀，樹立“一盤棋”思想，整合各管線權屬單位需求及痛點。首先摸清家底，其次搭建地理信息平臺，最后對各類管線通過物聯網加以監測，構建整體的智慧化管理平臺，確保平臺建設更加科學有效。具體可以從以下幾個方面入手。

3.1 建設城市地下空間安全運維平臺，確保數據資源系統化管理

想要建設更為科學的城市地下管線智慧化管理平臺，就要促進城市地下管網相關數據信息的統一化管理，而這一目標的實現，最為基礎的就是構建“城市地下空間安全運維平臺”。分別建立基礎地理信息數據庫和綜合管線數據庫，并進行統一的管理。各種比例尺、各種類型的空間數據庫中的空間數據要能夠相互套合、相互疊加，形成集成化的空間數據庫。與此同時，還要做好各類信息的存儲工作，包括事故應急處理、管網智能分析以及物聯網監測等各項信息。通常情況下，管線在使用過程中，往往會面臨數據更新問題，主要是由于管線更換、廢棄以及改造等造成的，這就需要常態化地做好管線及其他數據的補測工作，保證平臺中數據的現勢性。

3.2 利用三維可視化地理信息系統，完善地下管線管理功能

利用城市管線三維可視化地理信息系統，能夠站在不同層面，將地上、地下管線以三維立體方式直觀呈現，如圖2所示。該系統的建立，具備報表統計、定位查詢、空間分析、敷設規范分析以及視圖展示等基礎性功能，能夠將地下管線管理功能加以完善，為城市地下管線智慧化管理平臺建設提供重要保障。其主要包括以下幾點。

（1）場景和開挖模型。場景模型主要模擬對象為給水管道泄漏、燃氣管道爆炸以及城市積水等情況。開挖模型重點是對開挖情況、設置開發位置等信息加以模擬，在管理平臺中通過三維展示，體現在開挖時會對哪些管線有破壞可能并自動計算開挖土方量，進而防止施工對城市地下管線安全產生影響。

（2）輔助設計。結合系統管線情況，更新、改造和分析舊管網，開展新管網設計和定線等工作。

（3）管網及空間分析。管網分析是指對地下管線空間的相對位置關系加以分析，涉及管線埋深、距離以及交叉等情況。而空間分析主要是指對特定空間范圍中的管網情況加以分析，重點包含管線位置以及管線長度等。優化和完善地下管線管理功能，能夠提高城市地下管線智慧化管理平臺技術水平。

3.3 通過物聯網智能監控，增強管線監測管理水平

結合城市地下管線特點及現狀，在遵照管理部門工作要求的基礎上，對存在風險的各類管線安裝物聯網監測設備，實時監測管線安全運行狀態，并將監測數據接入管理平臺中。需要針對不同風險等級管線類型及行業特點，通過物聯網技術，提升管線監測管理水平，為系統分析、預警預報以及信息查詢等提供支持。在該過程中，可以使用城市地下管網數據信息，對監測設備中的信息實行科學管理。，可以通過應用物聯網技術對管線實現智能化監測，具體內容包括：①對燃氣管網壓力異常、可燃氣體泄露進行實時在線監測，保障燃氣管網的安全運行、安全預警并實施必要的應急處理；②對供水管網壓力、流量水源地和供水末梢水質進行實時在線監測，實現供水管網DMA，減少漏損率，保障居民用水安全；③對排水管網進行流量、液位、水質和積水點的實時在線監測，通過水力模型預警城市內澇風險，監測城市排水水質達標情況；④對城市窨井蓋異動進行在線監測。通過對窨井蓋安裝監測終端，實時在線監測窨井蓋位移、丟失等情況，以此保障“腳下安全”。

3.4 構建智慧管網安全運維系統平臺，實現城市地下管線綜合管理

在城市地下管線統一管理中，智慧管網安全運行系統是一個智慧化平臺，物聯網用于監測系統和管網數據信息。以兩者作為基礎，結合管線三維地理信息系統平臺，加大物聯網監測設備的覆蓋范圍，不但可從專業角度對不同種類的地下管線加以分析，而且可確保城市管線管理的綜合性，實現資源合理配置等發展目標。該系統把城市地下給排水、供熱和電纜線路等當作一個有機整體考慮，有利于實現管理和監控的一體化發展，其系統功能主要有智能分析、管網預警以及維護和運行監測等幾個方面。

（1）智能分析。指管網智慧化管理分析，包括應急管理、智能調度和事故影響分析等。通過將上述管理功能加以有效利用，可以為管理部門應急決策提供幫助，減小突發事故產生帶來安全威脅，進一步確保應急方案的科學性和合理性。

（2）管網預警。具體需結合管網運行特點將預警劃分為三個級別，重點是結合事故的危害程度和事故類型，預警預報不同管線事故。

（3）維護和運行監測。維護監測是指對管網日常維護相關工作的監管、主要設備維護記錄和管線巡檢等，可以與移動端有效融合，以此推進城市地下管線日常巡檢工作更加智慧化。運行監測需要對地下管線以及附屬設備進行實時監測，包括運行狀態查詢和歷史運行狀態查詢，可以實時呈現物聯網監測相關數據。

4" 結束語

綜上所述，想要從根本上做好城市地下管線智慧化管理平臺建設工作，相關人員就要樹立現代發展思想，明確城市地下管線智慧化管理平臺建設的重要意義，研究平臺建設關鍵技術，結合我國城市地下管線管理現狀，建設城市地下管線智慧化管理平臺，確保城市地下管線布局更加合理，安全運行更有保障，以此適應現代城市發展步伐。■

參考文獻

[1] 金靈芳．智慧城市建設中地下綜合管線的智能化管理思路[J]．華東科技（綜合），2020（7）：1.

[2] 趙欣，吳喻西．城市綜合管廊智能化管理系統建設方案研究[J]．智能建筑，2021（12）：3-4.

[3] 朱儉．智慧城市建設背景下的地下管線檔案管理對策思考[J]．檔案與建設，2020（10）：2-3.

[4] 趙勇，曹宇薇．“智慧政府”建設的路徑選擇——以上海“一網通辦”改革為例[J]．上海行政學院學報，2020（5）：8-9.

[5] 吳沖龍，劉剛，王力哲，等．基于大數據的城市地質環境智能監管思路與方法[J]．地質科技通報，2020，39（1）：157-163.