城市地下綜合管廊信息化建設(shè)探討

童麗閨+楊浩

摘 要：從城市綜合管廊全方位管理的角度出發(fā)，該文在運(yùn)用GIS、物聯(lián)網(wǎng)、BIM等多技術(shù)融合的基礎(chǔ)上，提出綜合管廊信息化建設(shè)思路，研究法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系、綜合管廊大數(shù)據(jù)、綜合管廊管理平臺等建設(shè)內(nèi)容，全面實(shí)現(xiàn)綜合管廊的全面感知、智能監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警、仿真模擬等智慧化管理，提高綜合管廊的智能化水平，對提高綜合管廊安全管理水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：綜合管廊 信息化 GIS BIM

中圖分類號：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（b）-0036-02

Abstract： For the management of urban utility tunnel，this paper used the technologies of GIS，ToT and BIM，put the train of thought for information construct of utility tunnel，researched on standards and regulations，utility tunnel big data and utility tunnel management platform，realized the intelligent management of the full awareness，intelligent monitoring，hazard forecast-warning and analogue simulation，improved the ability of utility tunnel. This research has important practical significance in improving the level of safety management on utility tunnel.

Key Words： Utility Tunnel； Information Construct； GIS； BIM

我國城鎮(zhèn)化正處于快速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還比較薄弱，表現(xiàn)為路面頻挖、管線事故時(shí)有發(fā)生等問題，因此，改變現(xiàn)有管線的管理方式，迫在眉睫。從發(fā)達(dá)國家的成功經(jīng)驗(yàn)來看[1]，解決好城市的地下管線問題，最科學(xué)的途徑是建設(shè)城市地下綜合管廊。城市地下綜合管廊亦稱共同溝，是指在城市地下用于集中敷設(shè)電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃?xì)獾仁姓芫€的公共隧道，是一種現(xiàn)代化、科學(xué)化、集約化的城市基礎(chǔ)設(shè)施 [2]。

城市地下綜合管廊的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)管理等過程，離不開信息化技術(shù)手段的支撐。目前，國內(nèi)在城市地下綜合管廊信息化建設(shè)還需進(jìn)一步提升。而且，現(xiàn)有的工作熱點(diǎn)主要集中數(shù)字化層面，實(shí)現(xiàn)管廊信息數(shù)字化表達(dá)和管理，這只是信息化最基本的層次，還需要融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算等先進(jìn)的技術(shù)手段，進(jìn)行集成化、智慧化層面提升，實(shí)現(xiàn)綜合管廊的全面感知、智能監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警、仿真模擬等智慧化管理。

1 綜合管廊信息化技術(shù)基礎(chǔ)

1.1 GIS技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（GIS）以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間和動態(tài)的地理信息[3]。將GIS技術(shù)引入綜合管廊領(lǐng)域，通過空間位置的關(guān)聯(lián)，將物聯(lián)感知、管廊設(shè)施等數(shù)據(jù)進(jìn)行空間顯示、分析和管理。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是通過安裝在物體上的射頻識別裝置（RFID）、紅外線感應(yīng)器、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、激光掃描儀以及各種傳感器，能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何物體之間進(jìn)行信息交流和通信，從而真正實(shí)現(xiàn)精確定位、準(zhǔn)確識別、智能監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[4]。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入綜合管廊領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)管廊環(huán)境、人員等的智能感知與管理。

1.3 BIM技術(shù)

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling），通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具備的真實(shí)信息，不僅包含三維幾何形狀信息，還包含了大量的非幾何形狀信息[5]。將BIM技術(shù)引入綜合管廊領(lǐng)域，可整合建筑物的圖形以及非圖形信息，用以指導(dǎo)綜合管廊信息化的設(shè)計(jì)、施工和后期運(yùn)營管理。

2 綜合管廊信息化建設(shè)思路

在智慧城市的頂層設(shè)計(jì)下，針對城市發(fā)展水平不均衡性，采取技術(shù)貫通、業(yè)務(wù)融合、機(jī)制模式等不同層次策略。根據(jù)“政府引導(dǎo)、市場運(yùn)作、社會參與”的總體思路，從綜合管廊規(guī)劃、建設(shè)、管理、維護(hù)、運(yùn)營工作的全生命周期過程，運(yùn)用信息化技術(shù)手段，及時(shí)建立地下綜合管廊信息化管理體系，實(shí)現(xiàn)對綜合管廊的全方位管理管廊資料管理、數(shù)據(jù)更新維護(hù)、決策支持、運(yùn)行監(jiān)控、事故預(yù)警、事故處理、管廊維護(hù)。通過地上地下一體化的管理和開發(fā)，大幅提高城市地上地下空間結(jié)構(gòu)不斷增長、變化、對話過程中的土地集約化綜合經(jīng)濟(jì)效益。

探索PPP（Public Private Partnership）模式，促進(jìn)公共政府部門與民營企業(yè)合作，推動“互聯(lián)網(wǎng)+”與城市地下綜合管廊進(jìn)一步結(jié)合，創(chuàng)新城市地下綜合管廊的運(yùn)營，為地方政府財(cái)政和企業(yè)帶來持續(xù)性運(yùn)營收入，構(gòu)建一個(gè)以服務(wù)居民為核心、多方互惠的智能管理和服務(wù)模式，進(jìn)一步提升城市的智慧化服務(wù)水平。

3 綜合管廊信息化內(nèi)容

城市地下綜合管廊信息化建設(shè)，可結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、三維建模、地理信息、移動通訊等科技前沿技術(shù)及手段，全面實(shí)現(xiàn)對綜合管廊的智能化管理與安全自動預(yù)警，實(shí)現(xiàn)綜合管廊勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)各階段的可視化、精細(xì)化和智能化，助力城市地下綜合管廊的快速發(fā)展。

3.1 法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

參照《城市地下綜合管廊工程規(guī)劃編制指引》《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立支持地下綜合管廊信息共享集成的標(biāo)準(zhǔn)體系，降低數(shù)據(jù)更新的成本，推進(jìn)地下綜合管廊可持續(xù)性發(fā)展。

3.2 綜合管廊大數(shù)據(jù)建設(shè)

通過建立綜合管廊自身與地面設(shè)施的拓?fù)潢P(guān)系，基本實(shí)現(xiàn)城市地下地上“一張圖”管理。充分復(fù)用城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，將常態(tài)數(shù)據(jù)與非常態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)合，將歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)勢數(shù)據(jù)相結(jié)合，建立管廊綜合數(shù)據(jù)庫，包括管廊空間數(shù)據(jù)管廊、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、管廊BIM建模數(shù)據(jù)和應(yīng)急指揮數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

3.3 綜合管廊管理平臺建設(shè)

采用地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、BIM等技術(shù)，全面探明、查清地下綜合管廊分布情況，獲取管廊內(nèi)部各類運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析處理和運(yùn)算，全面掌控管廊內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)，構(gòu)建集智能感知、精確定位、三維建模、預(yù)警監(jiān)控、專業(yè)分析、應(yīng)急救援、BIM應(yīng)用等內(nèi)容于一體的信息化解決方案。

3.3.1 智能感知

綜合管廊內(nèi)集中放置了燃?xì)狻⒔o水、熱力等各種地下管線，為了充分保障管廊的安全運(yùn)行，可通過監(jiān)測綜合管廊環(huán)境，實(shí)現(xiàn)管廊環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測。主要涉及到管廊內(nèi)的溫濕度監(jiān)測、氧氣監(jiān)測、水位監(jiān)測等。

3.3.2 精準(zhǔn)定位

綜合管廊的空間信息是否完備準(zhǔn)確，位置是否精確，對于規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工都至關(guān)重要。通過管廊測量的準(zhǔn)確定位，有助于提升管廊數(shù)據(jù)的管理和動態(tài)更新能力。

3.3.3 三維建模

系統(tǒng)可對管廊通道、管廊艙體、管網(wǎng)等綜合管廊實(shí)體進(jìn)行三維實(shí)體建模，為三維數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)與分析提供基礎(chǔ)支撐，可廣泛應(yīng)用于管廊的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、調(diào)度和施工等方面。

3.3.4 預(yù)警監(jiān)控

通過固定點(diǎn)監(jiān)測和人工巡查等方式，處理辨識出風(fēng)險(xiǎn)因子數(shù)據(jù)庫，保障綜合管廊的安全運(yùn)營。將結(jié)果與預(yù)警等級進(jìn)行對比，通過基于地圖的空間展示，實(shí)現(xiàn)了預(yù)警數(shù)據(jù)可視化，及時(shí)通過人工或自動監(jiān)控程序進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

3.3.5 專業(yè)分析

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)日常管理情況下的斷面、凈距、開挖、碰撞等專業(yè)分析，以及應(yīng)急處置情況下的火災(zāi)、事故搶險(xiǎn)等專業(yè)分析。

3.3.6 應(yīng)急救援

根據(jù)綜合管廊運(yùn)營應(yīng)急預(yù)案，開發(fā)“天、地、人、物”一體化技術(shù)體系和系列終端，滿足施工紀(jì)錄、應(yīng)急指揮、應(yīng)急疏散、災(zāi)害救援、應(yīng)急協(xié)同、輔助決策等要求，科學(xué)、快速地處置事故。

3.3.7 BIM應(yīng)用

系統(tǒng)可應(yīng)用于項(xiàng)目規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等各階段，實(shí)現(xiàn)基于同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)方案模擬、規(guī)劃設(shè)計(jì)、管線綜合、運(yùn)營維護(hù)等各方面應(yīng)用，為項(xiàng)目全過程的方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)；支持各專業(yè)協(xié)同工作、項(xiàng)目的虛擬建造和精細(xì)化管理。

4 結(jié)語

基于對物聯(lián)網(wǎng)、地理信息等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理解，對城市地下綜合管廊管理信息化過程進(jìn)行初步研究，有助于提高城市地下綜合管廊的智能化水平，對提高綜合管廊安全管理水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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