智慧管網(wǎng)在智慧城市中的重要應(yīng)用

杜朋衛(wèi)

（北京同創(chuàng)達(dá)勘測(cè)有限公司）

1 引言

城市地下管網(wǎng)設(shè)施是城市的生命線(xiàn)，其運(yùn)行是否良好，直接影響人們的生產(chǎn)、生活、出行、資源利用、環(huán)境安全甚至生命財(cái)產(chǎn)的安全。例如，2012年7月，北京特大暴雨水淹下沉式立交橋；2013年11月，青島中石化原油輸油管道爆燃事故；2013年12月，北京東四環(huán)外環(huán)方向大郊亭橋自來(lái)水管泄漏；2014年6月，中石油大連輸油管道爆燃事故等。城市地下管網(wǎng)設(shè)施故障，輕則造成道路塌陷，阻礙交通，重則造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1.1 城市地下管網(wǎng)事故帶來(lái)的后果

1）社會(huì)影響

事故造成停水、停電以及停氣等，嚴(yán)重影響人民群眾的生產(chǎn)和生活，容易造成恐慌情緒。

2）經(jīng)濟(jì)損失

事故，特別是重大事故造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損壞等，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而由此引發(fā)的間接經(jīng)濟(jì)損失，往往無(wú)法估量。

3）管理成本

由于地下管網(wǎng)事故頻發(fā)，政府管理部門(mén)不得不投入大量的人力和物力資源，增加了管理成本，但收效甚微。

1.2 造成城市地下管網(wǎng)事故的根本原因

1）地下管網(wǎng)經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，已經(jīng)到了服役的中后期，進(jìn)入事故高發(fā)階段。

2）由于城市建設(shè)快速發(fā)展的需要，規(guī)劃建設(shè)階段的隱患逐漸暴露出來(lái)。

3）沒(méi)有對(duì)綜合管網(wǎng)進(jìn)行全面有效的管理手段和機(jī)制，沒(méi)有對(duì)管網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行有效地評(píng)估。

2 智慧管網(wǎng)在智慧城市中的重要性

城市地下管網(wǎng)設(shè)施是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是城市管理的重要基礎(chǔ)對(duì)象，直接影響人們的生產(chǎn)、生活、出行、資源利用、環(huán)境安全甚至生命財(cái)產(chǎn)的安全。同時(shí)，由于地下管線(xiàn)大多掩埋于地下，非專(zhuān)業(yè)人員對(duì)地下管網(wǎng)的情況并不知情，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，容易產(chǎn)生不良的影響。而智慧管網(wǎng)，不僅能夠確定地下管網(wǎng)的準(zhǔn)確位置，還可以監(jiān)控地下管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)管網(wǎng)出現(xiàn)漏損時(shí)可以及時(shí)報(bào)警，必要時(shí)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。因此，智慧管網(wǎng)是智慧城市的重要組成部分，智慧管網(wǎng)應(yīng)用管理模式是智慧城市管理應(yīng)用的重要分支。

2014年6月14日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線(xiàn)建設(shè)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2014〕27號(hào)），部署加強(qiáng)城市地下管線(xiàn)建設(shè)管理，保障城市安全運(yùn)行，提高城市綜合承載力和城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量。

圖1 智慧管網(wǎng)管理邏輯

圖2 智慧管網(wǎng)應(yīng)用的邏輯架構(gòu)

3 智慧管網(wǎng)

3.1 概念

智慧管網(wǎng)概念，是基于智慧城市體系下的一個(gè)重要應(yīng)用延伸，其自身也可形成獨(dú)立的管理體系。智慧管網(wǎng)不是指管線(xiàn)本身的智能化性能，也不是常規(guī)意義上的數(shù)字化信息化管理、展示和輔助決策，而是以統(tǒng)一的基礎(chǔ)地理空間框架為參照基準(zhǔn)的，在三維空間數(shù)字化、信息化的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展的，加入時(shí)間維度和智能控制維度的一個(gè)管理閉合環(huán)的方式，保證地下管網(wǎng)安全、節(jié)能以及環(huán)保地運(yùn)行。其理想的目標(biāo)是：可靠的無(wú)人值守、遠(yuǎn)程遙控以及動(dòng)態(tài)監(jiān)視，通過(guò)統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)警，在需要時(shí)能夠應(yīng)急處置聯(lián)動(dòng)（經(jīng)過(guò)確認(rèn)后的控制動(dòng)作），如圖1所示。

智慧管網(wǎng)，在維度上，可以看作是有五個(gè)維度的體系，即三維地理空間定位，反映空間分布及關(guān)系特征；一個(gè)時(shí)間維度，反映管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)變化特征；一個(gè)智能控制維度，反映系統(tǒng)對(duì)地下管網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)分析產(chǎn)生的智能控制結(jié)果，達(dá)到管理者的管理預(yù)期。

3.2 智慧管網(wǎng)的支持體系及基本架構(gòu)

智慧管網(wǎng)的支持體系從大的方面分為：政策法規(guī)體系、標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)支持體系和應(yīng)用體系。

當(dāng)前，技術(shù)支持體系及應(yīng)用體系相對(duì)成熟，而關(guān)鍵的政策法規(guī)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系比較落后，統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系還沒(méi)出臺(tái)，政策法規(guī)基本上是各自為政、條塊分割，信息共享程度有待提升。

智慧管網(wǎng)應(yīng)用的邏輯架構(gòu)如圖2所示。

1）感知層

智慧管網(wǎng)管理體系中，安裝于地下管網(wǎng)關(guān)鍵部位上的各種傳感器和數(shù)控設(shè)備是關(guān)鍵的物理基礎(chǔ)。必須能夠動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地獲取地下管網(wǎng)的位置信息、運(yùn)行信息并將其數(shù)字化，才有可能了解地下管網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)，進(jìn)而根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行閾值預(yù)警、做出決策并實(shí)施控制。

感知數(shù)據(jù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等進(jìn)行信息的獲取、分析、傳遞和控制；通信系統(tǒng)可以是基于通用手機(jī)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，也可以是通用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，還可以是專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（如微波、數(shù)字電臺(tái)）、專(zhuān)用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，各種通信網(wǎng)絡(luò)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇何種通信手段，取決于通信和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及資金投入。

2）數(shù)據(jù)層

包含與智慧管網(wǎng)相關(guān)的所有數(shù)據(jù)內(nèi)容，通過(guò)對(duì)智慧管網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的綜合管理，才能達(dá)到管網(wǎng)數(shù)據(jù)的完整性、一致性和有效性，從而為智慧管網(wǎng)的深度應(yīng)用和數(shù)據(jù)挖掘打好基礎(chǔ)。智慧管網(wǎng)所有數(shù)據(jù)、信息及其分布關(guān)系依托在基礎(chǔ)地理空間框架參照基礎(chǔ)上，因此，建設(shè)以基礎(chǔ)地理信息為背景的地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)是智慧管網(wǎng)的核心平臺(tái)。

3）應(yīng)用層

基于城市地下管網(wǎng)的完整性數(shù)據(jù)庫(kù)，建立城市地下管網(wǎng)的綜合應(yīng)用平臺(tái)，以及不同行業(yè)的專(zhuān)用信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)的自動(dòng)化控制和智能化管理，智慧管網(wǎng)管理體系中，安裝于地下管網(wǎng)關(guān)鍵部位上的各種傳感器和數(shù)控設(shè)備是關(guān)鍵的物理基礎(chǔ)，進(jìn)而根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行閾值預(yù)警、做出決策并實(shí)施控制。

4）決策層

智慧管網(wǎng)是智慧城市的一個(gè)重要組成部分， 全社會(huì)參與城市管理和服務(wù)于全社會(huì)是智慧城市建設(shè)的一個(gè)基本目標(biāo)，因此，智慧管網(wǎng)是為社會(huì)提供貼心服務(wù)的窗口、為管理者提供決策依據(jù)的平臺(tái)、為運(yùn)營(yíng)人員提供指揮管理的工具、為智慧城市提供應(yīng)用支撐的環(huán)境。

4 智慧管網(wǎng)能夠解決的問(wèn)題

智慧管網(wǎng)是一種管網(wǎng)管理的模式，建設(shè)安全、節(jié)能以及環(huán)保的城市地下管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)從源頭抓起，即規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工的高標(biāo)準(zhǔn)；材質(zhì)、附屬設(shè)施的高質(zhì)量；竣工資料的完整準(zhǔn)確和管理的科學(xué)化，智慧管網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)其理想目標(biāo)，否則疲于應(yīng)對(duì)頻繁的管網(wǎng)事故的局面很難有根本的改變。

未來(lái)的智慧管網(wǎng)能夠?yàn)楣芾碚呓鉀Q什么問(wèn)題呢？在預(yù)警預(yù)報(bào)服務(wù)、日常管理服務(wù)、保持管網(wǎng)體系有效性3個(gè)方面，可以為改善民生、保障社會(huì)安全、提升人們幸福感發(fā)揮較大的作用，為城市管理者在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市管理方面獲得高效、有效的服務(wù)。

5 智慧管網(wǎng)展望

智慧管網(wǎng)建設(shè)，首先要求我國(guó)政府方面在政策法規(guī)體系的制定與落實(shí)上要打破過(guò)去條塊分隔、各自為政以及互不共享的局面，以云計(jì)算中心為基礎(chǔ)，建設(shè)統(tǒng)一的以地理信息系統(tǒng)為平臺(tái)核心的智慧管網(wǎng)管理運(yùn)行監(jiān)控中心。

其次，在行業(yè)主管方面，編制統(tǒng)一的智慧管網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格按法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)解決新建設(shè)的城市管線(xiàn)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及竣工建檔中存在的問(wèn)題，規(guī)范建設(shè)、施工單位從項(xiàng)目立項(xiàng)開(kāi)始就按照智慧管網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。

最后，國(guó)內(nèi)地下管線(xiàn)的相關(guān)企業(yè)，需要能夠以專(zhuān)業(yè)化的技術(shù)支撐服務(wù)，解決新舊信息化問(wèn)題，進(jìn)入良性循環(huán)的發(fā)展軌道，滿(mǎn)足公眾、企業(yè)、政府等對(duì)管網(wǎng)信息的需求，實(shí)現(xiàn)安全有保障、問(wèn)題有預(yù)警、決策科學(xué)高效率、應(yīng)急反應(yīng)干預(yù)快速有效等管理目標(biāo)，創(chuàng)建安全、幸福、和諧、節(jié)能、環(huán)保以及可持續(xù)性發(fā)展的城市環(huán)境。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智慧管網(wǎng)是智慧城市不可或缺的重要組成部分，也是保障城市生命線(xiàn)的基礎(chǔ)，在智慧城市建設(shè)中，必須加大力度建設(shè)智慧管網(wǎng)，從而使智慧城市是有保障的和完整的。