淺析城市綜合管廊系統(tǒng)建設(shè)

□ 文/張健

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，綜合管線建設(shè)規(guī)模不足，管理水平不高等問題凸現(xiàn)，一些城市相繼發(fā)生大雨內(nèi)澇，管線泄漏爆炸，路面塌陷等時間，嚴(yán)重影響著生命，財產(chǎn)安全和城市運(yùn)行秩序。

綜合管廊，就是地下城市管道綜合走廊。即在城市地下建造一個隧道空間，將電力，通訊，燃?xì)?，供熱，給排水等各種工程管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口，吊裝口和檢測系統(tǒng)，實施同一規(guī)劃，同一設(shè)計，統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和生命線

綜合管廊——城市的“生命線”

城市綜合管廊內(nèi)部不僅整合了維持城市功能的自來水，煤氣，電力，通信管線，而且管廊自身功能使用的動力，照明，排水等設(shè)備繁多，無論納入管線出現(xiàn)故障，還是自身附屬設(shè)備出現(xiàn)故障，都將造成沿線城市功能的癱瘓，因此建設(shè)城市綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)意義重大。

城市綜合管廊一般是在城市地下建造，將電力、通信、供水、熱力、能源等市政公用管線，根據(jù)規(guī)劃要求集中敷設(shè)在同一個構(gòu)建物內(nèi)，實施統(tǒng)一設(shè)計、施工、管理的市政公用隧道空間。綜合管廊的常見監(jiān)控對象包括：管廊內(nèi)環(huán)境溫、濕度，有害氣體濃度，通風(fēng)、水泵設(shè)備狀態(tài)，集水坑液位，入侵檢測，視頻監(jiān)控等。

綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)是一個綜合集成的自動化平臺，它集成了設(shè)備和環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、安防、火災(zāi)報警、語音通訊、電力監(jiān)控等子系統(tǒng)。通過集成和互聯(lián)管廊內(nèi)的自動化系統(tǒng)，為運(yùn)營和維檢人員提供一個完整的、統(tǒng)一的監(jiān)控平臺。

我國城市管廊現(xiàn)狀

實現(xiàn)城市地下管網(wǎng)的智慧化建設(shè)是智慧城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)和保證。而當(dāng)前，我國城市地下管網(wǎng)的建設(shè)現(xiàn)狀不容樂觀，管理技術(shù)相對落后，管理水平有待提升。

管網(wǎng)種類繁多，總體規(guī)劃不足

當(dāng)前，城市區(qū)域范圍內(nèi)的地下管網(wǎng)既有生活性管網(wǎng)，也有生產(chǎn)性管網(wǎng)，還有各類輔助性管網(wǎng)，種類較多的城市地下管網(wǎng)規(guī)劃、施工通常由各主管單位自己負(fù)責(zé)，綜合性的統(tǒng)一規(guī)劃和布局欠缺，與城市建設(shè)總體發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行無縫化對接較少。特別是在當(dāng)前諸多城市大開發(fā)、大建設(shè)、大改造，由外延擴(kuò)張型向內(nèi)涵提升型轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段，各類管網(wǎng)新舊交替，改造較多，許多地方為了埋設(shè)新管線不得不將馬路挖開，同一條路會反復(fù)填了挖、挖了又填，由此造成“馬路拉鏈”現(xiàn)象等“城市病”難題亟待破解。

統(tǒng)一管理缺乏，系統(tǒng)配合不足

各種類別不同、性質(zhì)各異的管網(wǎng)的管理權(quán)限分屬于不同的管理部門，這種分散化管理使得各管理部門各自為政，很難考慮到其他管網(wǎng)的規(guī)劃和布局。絕大部分城市都缺乏統(tǒng)一的管理平臺，也沒有專門針對地下管網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)，各管理部門只對自身管理權(quán)屬范圍內(nèi)的管網(wǎng)及相關(guān)業(yè)務(wù)有所掌握。同是給水管網(wǎng)，既有為居民家庭提供用水的管網(wǎng)，也有為工業(yè)生產(chǎn)提供用水的管網(wǎng)，在北方，冬季還有為居民家庭供熱的用水管網(wǎng)，這三類給水管網(wǎng)還分屬于不同的管理部門，部門間缺少密切的配合，遇到交叉供水問題時解決起來耗時費(fèi)力，效率低下。而且，目前的城市地下管網(wǎng)管理方式落后、管理手段單一，基本上沿用過去的人工管理手段和簡單信息化管理方式，越來越多的城市地下管網(wǎng)其隱蔽性特點(diǎn)使得人工監(jiān)測和檢修的難度大大增加，這種傳統(tǒng)的管理以及靠人工來完成監(jiān)測與檢修的手段和方式費(fèi)時費(fèi)力，準(zhǔn)確性不足，已經(jīng)不能滿足新一輪城市建設(shè)特別是智慧城市建設(shè)對分析和解決復(fù)雜管網(wǎng)問題的要求。

信息溝通不暢，數(shù)據(jù)共享不足

目前，盡管有部分城市開展了地下管網(wǎng)數(shù)字化管理工作， 但大多只是針對其中某幾類管網(wǎng)，并沒有涵蓋所有地下管網(wǎng)，不系統(tǒng)不全面。從總體上看，我國國內(nèi)城市地下管網(wǎng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化程度不高。第一，以往儲存的地下管網(wǎng)管理資料以及施工圖多以紙質(zhì)版為主，電子化存儲很少，而紙質(zhì)版資料不易保存，受時間、環(huán)境、人為等因素的影響，部分紙質(zhì)版資料破損甚至遺失，因此，城市地下管網(wǎng)信息的準(zhǔn)確性較差，統(tǒng)計數(shù)據(jù)失真較多。質(zhì)量較差的地下管網(wǎng)信息帶來的問題就是數(shù)據(jù)實時更新和有效管理困難。第二，由于城市地下管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)分散在不同的權(quán)屬管理部門，各管網(wǎng)管理部門掌握著不同管網(wǎng)的埋設(shè)、傳輸?shù)刃畔①Y料，彼此間的信息數(shù)據(jù)不流通，加上地下管網(wǎng)管理平臺建設(shè)的落后，導(dǎo)致各類管網(wǎng)的信息數(shù)據(jù)相對封閉，無法有效集成，形成了互相獨(dú)立、彼此割裂的城市地下管網(wǎng)信息“孤島”，難以實現(xiàn)地下管網(wǎng)資源的有效共享，數(shù)據(jù)利用率較低，這種失真、“孤島”狀、利用率低的地下管網(wǎng)統(tǒng)計信息數(shù)據(jù)不能及時有效地為城市的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供決策和參考。第三，由于缺乏相應(yīng)的溝通機(jī)制，各管理部門的這種管網(wǎng)數(shù)據(jù)“孤島”狀態(tài)使得實踐中數(shù)據(jù)互補(bǔ)、協(xié)同成了最大問題，一旦遇到問題需要協(xié)作解決時很難進(jìn)行綜合性的會商研究和系統(tǒng)分析。

管網(wǎng)問題頻發(fā)，應(yīng)急能力不足

近年來，由于設(shè)施老化、陳舊，加上當(dāng)初埋設(shè)的管線質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較低，城市地下管網(wǎng)問題頻發(fā)，自來水管道爆裂、污水管道堵塞、燃?xì)夤艿佬孤?、城市積水內(nèi)澇、施工挖斷電纜、石油管道爆炸等問題常常見于報端。很多人也在思考城市的建設(shè)和發(fā)展問題，諸多聲音和討論指向了城市地下排水系統(tǒng)，這說明城市地下管網(wǎng)已經(jīng)嚴(yán)重落后于當(dāng)前的城市建設(shè)與發(fā)展。這些事故一再刺激城市居民的神經(jīng)，嚴(yán)重影響城市居民的正常生活，威脅城市居民的生命財產(chǎn)安全。日漸突出的城市地下管網(wǎng)問題，對城市治理能力和應(yīng)對突發(fā)事件的處置能力形成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

綜合管廊通信解決方案

上海兆越通訊技術(shù)有限公司專注于工業(yè)級通訊設(shè)備的研發(fā)與制造，為我國城市綜合管廊系統(tǒng)的通信傳輸層提供了高性能且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備作為支撐。

方案中采用二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：核心層和接入?yún)R聚層，接入?yún)R聚交換機(jī)采用導(dǎo)軌式全千兆網(wǎng)管型交換機(jī)MIE-2412M，該交換機(jī)具有8個10/100/1000Mbps以太網(wǎng)接口，4個1000Mbps SFP擴(kuò)展槽（可插千兆電口或光口）。由多個MIE-2412M組成接入?yún)R聚千兆環(huán)網(wǎng)（每個環(huán)網(wǎng)交換機(jī)數(shù)量根據(jù)具體情況而定），每個環(huán)網(wǎng)中使用2臺MIE-2412M分別上聯(lián)到核心控制交換機(jī)，從而防止其中某一臺上聯(lián)的MIE-2412M發(fā)生故障而造成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不能上傳，采用雙設(shè)備上聯(lián)主要是起到上聯(lián)節(jié)點(diǎn)的備份。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)的MIE-2412M設(shè)備出現(xiàn)故障時，備份節(jié)點(diǎn)的MIE-2412M就可以繼續(xù)將數(shù)據(jù)上傳的核心，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的冗余，提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

核心層控制交換機(jī)采用VRRP雙機(jī)熱備的方式，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，避免單核心單點(diǎn)故障時導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)癱瘓。VRRP主要是通過把2臺核心交換機(jī)聯(lián)合組成一臺虛擬的設(shè)備，并通過一定的機(jī)制來保證當(dāng)主機(jī)的下一跳設(shè)備出現(xiàn)故障時，可以及時將業(yè)務(wù)切換到其它設(shè)備，從而保持通訊的連續(xù)性和可靠性。VRRP主要是將物理上的兩臺核心交換設(shè)備虛擬出邏輯上的一臺設(shè)備，并將兩臺設(shè)備分成主備，當(dāng)其中一臺發(fā)生故障時，備份設(shè)備會主動接替，從而進(jìn)行核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理，整個過程對用戶完全透明，實現(xiàn)了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)不間斷通信。同時使用VRRP也可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理的負(fù)載均衡，主要是指多臺核心設(shè)備同時承擔(dān)業(yè)務(wù)，因此需要建立兩個或更多的備份組，即在備份組1中，核心1為主，核心2為備；在備份組2中，核心為2，備份為1。

結(jié)束語

城市地下綜合管廊的建設(shè)是現(xiàn)階段我國政府在大力倡導(dǎo)的、具有戰(zhàn)略意義的轉(zhuǎn)型升級的市政配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。建設(shè)綜合管廊有助于提升城市整體基礎(chǔ)設(shè)施水平、提高地下空間資源利用率、促進(jìn)市政管線集約化管理。對我國城市地下綜合管廊的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題及解決措施的探討，將會推進(jìn)我國城市綜合管廊的規(guī)范化、集約化、智慧化管理，為綜合管廊行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有益參考。