西門子綜合管廊智慧化運維管理系統(tǒng)

鄭　凱,　鐘　時,　王國明,　李志剛

[1.西門子(中國)有限公司 上海分公司, 上海　200082;2.西門子(中國)有限公司, 北京　100102]

0　引　言

2015年8月10日,國務(wù)院辦公廳印發(fā)[2015]61號《關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》文件指出:“到2020年建成一批具有國際先進水平的地下綜合管廊并投入運營”。隨著國家的大力推廣,全國掀起綜合管廊建設(shè)的熱潮,2016年成為國家綜合管廊建設(shè)的元年。根據(jù)BHI統(tǒng)計,截至2017年4月,綜合管廊擬在建項目超2 700 km,總投資約為3 000億元,其中11省市建設(shè)規(guī)模超上百千米。未來3～5年內(nèi),將開工建設(shè)綜合管廊8 000 km,總投資額近萬億元。這些綜合管廊建成后,將在2～3年內(nèi)逐步投入使用進入后期運維階段。由于地下綜合管廊投資巨大、成本高昂、回收期長及設(shè)計壽命期許值高,通過PPP模式開展地下綜合管廊建設(shè)和運營,將成為解決地下綜合管廊建設(shè)中長期投資的重要途徑和來源。運維時間一般占整個PPP項目合作期的90%左右,且關(guān)系到整體收益,因此綜合管廊的后期運維是PPP模式能否成功的關(guān)鍵一環(huán),而良好的運維管理系統(tǒng)又是后期運維的最可靠基石[1]。

城市市政公用管線是城市賴以正常運行的生命線,綜合管廊實行“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”,做到地下空間綜合利用和資源共享。而如何進行管廊交付后的智能管理,是現(xiàn)有綜合管廊項目面臨的一大問題。

1　項目概述及西門子綜合管廊智慧化運維管理系統(tǒng)

在赤峰中心城區(qū)綜合管廊項目上業(yè)主提出要做智慧管廊這個概念。為滿足業(yè)主的要求,采用西門子智慧運維綜合管理系統(tǒng)平臺,其是基于云服務(wù)、BIM/GIS及大數(shù)據(jù)技術(shù),針對管廊智慧化運維建設(shè)的系統(tǒng)平臺。

西門子綜合管廊統(tǒng)一管理運維平臺含以下子系統(tǒng):環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),供配電監(jiān)控系統(tǒng),安全防范監(jiān)控系統(tǒng),火災(zāi)自動報警系統(tǒng),可燃氣體探測報警系統(tǒng),通信系統(tǒng)。

各子系統(tǒng)應(yīng)使用同一平臺軟件,形成統(tǒng)一且唯一的數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)環(huán)境與設(shè)備系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、可燃氣體探測報警系統(tǒng)、通信系統(tǒng)之間的深度集成。各子系統(tǒng)的所有信號在同一平臺、同一數(shù)據(jù)庫中,實現(xiàn)各子系統(tǒng)信號的連鎖,提高管廊管理水平,實現(xiàn)少人值守,甚至無人值守。

西門子綜合管廊統(tǒng)一管理運維平臺如圖1所示。

圖1　西門子綜合管廊統(tǒng)一管理運維平臺

除以上系統(tǒng)外,可依托西門子綜合管廊監(jiān)控平臺,開發(fā)出更多的智慧子系統(tǒng)。

(1) 應(yīng)急管理系統(tǒng)。管廊運維管理期間事件分為一般事件和應(yīng)急事件兩類。一般事件指日常運維管理期間發(fā)生的監(jiān)測指標預(yù)警、設(shè)備故障等,應(yīng)急事件指火災(zāi)、入侵、洪水、恐怖襲擊等大型、特大型自然或人為事件。系統(tǒng)依據(jù)事件級別和分類發(fā)出相應(yīng)的通知,按四級管理體系逐級上報處理。

應(yīng)急管理系統(tǒng)界面如圖2所示。

(2) 日常管理系統(tǒng)。日常管理指管廊與管廊日常運維相關(guān)的業(yè)務(wù)管理,主要包括管廊的巡檢、維護及維修。

(3) 資產(chǎn)管理系統(tǒng)。資產(chǎn)管理系統(tǒng)基于BIM/GIS軟件系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù),將各個作業(yè)環(huán)節(jié)的基本數(shù)據(jù)以及BIM/GIS信息進行自動化的采集,保證資產(chǎn)管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準確性,實現(xiàn)對資產(chǎn)的申領(lǐng)、購置、入出庫等全生命周期的可視化管理,做到企業(yè)對資產(chǎn)設(shè)備的全天不間斷的監(jiān)管模式(該系統(tǒng)涉及的各類表格由甲方制定后提供)。

圖2　應(yīng)急管理系統(tǒng)界面

(4) 大數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)。綜合管廊大數(shù)據(jù)分析通過綜合分析系統(tǒng)中長期運維過程中累積的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、經(jīng)營資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)、應(yīng)急檔案數(shù)據(jù)等,深入挖掘其中深層次信息,分析其中具備規(guī)律關(guān)聯(lián)關(guān)系,并提供智能化分析。

2　BIM+GIS系統(tǒng)

BIM在規(guī)劃階段進行整體布置、智能規(guī)劃;在設(shè)計階段,優(yōu)化物業(yè)性能,創(chuàng)造高舒適度環(huán)境,提高物業(yè)價值;物業(yè)運營過程中,建立物業(yè)資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫、智能設(shè)備應(yīng)急處理、三維空間租售。

BIM的作用如圖3所示。

圖3　BIM的作用

GIS地圖能直觀地在運維時告知準確的倉位發(fā)生故障,在第一時間進行相應(yīng)的維護。GIS地圖示意如圖4所示。

圖4　GIS地圖示意

3　互聯(lián)網(wǎng)+移動終端技術(shù)

移動終端技術(shù)指管廊正常運維階段的各種終端管理應(yīng)用技術(shù),主要是綜合管廊移動終端APP,包括管廊運維、管廊經(jīng)營管理和管廊應(yīng)急等內(nèi)容,細分以下內(nèi)容。

(1) 三維顯示功能:基于模型輕量化技術(shù),實現(xiàn)移動端三維模型展示。

(2) 查詢功能:模型與管廊設(shè)備設(shè)施關(guān)聯(lián),通過移動端模型實現(xiàn)綜合信息查詢。

(3) 統(tǒng)計分析功能:以專題圖形式顯示綜合管廊監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù),可配置需要顯示的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)。

(4) 巡檢維護通知提醒功能:包括查看任務(wù)、任務(wù)查詢、巡檢記錄。用戶可使用文字、圖片、視頻等多種方式記錄巡檢及維護過程。

(5) 知識庫搜索功能:根據(jù)關(guān)鍵詞對知識庫進行模糊搜索,查找解決方案。

(6) 應(yīng)急提醒功能:以報警的方式顯示緊急事故,提供應(yīng)急指南及逃生路線規(guī)劃。

“3R”(VR/AR/MR)技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)、增強現(xiàn)實技術(shù)及混合現(xiàn)實技術(shù),基于特定設(shè)備模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身歷其境一般,具體應(yīng)用于以下方面:

(1) 模擬場景功能:與應(yīng)急演練模塊關(guān)聯(lián),生成三維險情模擬,為應(yīng)急演練提供技術(shù)支撐。

(2) 員工培訓(xùn)功能:基于模型提供虛擬場景,使員工身臨其境參與到培訓(xùn)內(nèi)容,直觀、形象實現(xiàn)課程培訓(xùn)。

(3) 隱蔽工程核驗功能:展示管廊中隱蔽結(jié)構(gòu)工程與實際情景對比,發(fā)現(xiàn)其中缺陷等。

“3R”技術(shù)在綜合管廊中的應(yīng)用如圖5所示。

圖5　“3R”技術(shù)在綜合管廊中的應(yīng)用

4　結(jié)　語

綜上所述,西門子智慧運維綜合管理系統(tǒng)離不開3大智慧。

(1) 智慧感知:運用先進的傳感和傳輸技術(shù),全面感知管廊關(guān)鍵信息,對影響管廊正常運轉(zhuǎn)的事故進行預(yù)警,實行超前控制。

(3) 智慧決策:通過對海量數(shù)據(jù)進行分析挖掘,結(jié)合邏輯關(guān)系模型,萃取其中的有效信息,為運維決策提供有效輔助,提升管理水平。

參考文獻