設(shè)計(jì)管網(wǎng)信息平臺(tái)

■ 哈爾濱 張博群 劉源

編者按：為了提高城市地下綜合管線的智能化程度，本文介紹如何設(shè)計(jì)智慧管網(wǎng)信息平臺(tái)，來對(duì)地下綜合管線數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)二、三維可視化控制及管理的方法，全生命周期地提升城市地下綜合管網(wǎng)的管理水平。

伴隨著城市不斷的快速建設(shè)和發(fā)展，城市下面的地下管線類型和數(shù)量也在不斷的增加，因此在對(duì)城市未來的發(fā)展規(guī)劃、日常管理及擴(kuò)建改造的過程中，如果沒有統(tǒng)一的提供精確管線位置信息的信息系統(tǒng)，就會(huì)產(chǎn)生很多失誤，甚至?xí)绊懙浇?jīng)濟(jì)的發(fā)展。以往對(duì)城市地下管線的管理手段不能夠解決數(shù)據(jù)信息的互連互通，工作效率低，無法適應(yīng)城市飛速發(fā)展對(duì)海量級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理及應(yīng)用的需求，造成大量數(shù)據(jù)資源的浪費(fèi)，不能給智慧城市的建設(shè)提供必要的數(shù)據(jù)支撐。

針對(duì)目前的這種情況，迫切的需要將新技術(shù)、新思路、新概念來提高城市地下綜合管線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用，用以支撐政府及相關(guān)管線管理部門的應(yīng)用需要，使得地下管線信息得以科學(xué)、規(guī)范、智能化的得到應(yīng)用。

總體設(shè)計(jì)

搭建城市管網(wǎng)信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)地下綜合管線數(shù)據(jù)的統(tǒng)一有效管理，提供管線信息數(shù)據(jù)服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)信息共享與一體化應(yīng)用，提升城市管線管理、城市規(guī)劃、城市建設(shè)和管理水平，維護(hù)城市“生命線”的正常運(yùn)行。建立城市管網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)營維護(hù)體系，促進(jìn)各權(quán)屬單位對(duì)管網(wǎng)數(shù)據(jù)及時(shí)更新，保證管網(wǎng)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。智慧管網(wǎng)信息平臺(tái)預(yù)留擴(kuò)展接口，能夠充分利用現(xiàn)有其他平臺(tái)數(shù)據(jù)資源，同時(shí)兼顧將來建設(shè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)資源，以實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)數(shù)據(jù)的共享交換，保證管網(wǎng)信息系統(tǒng)的持續(xù)生命力。

1.建設(shè)內(nèi)容

智慧管網(wǎng)信息平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容概括為“一個(gè)中心、兩個(gè)分系統(tǒng)”，“一個(gè)中心”即管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心，“兩個(gè)分系統(tǒng)”為管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理服務(wù)分系統(tǒng)和管網(wǎng)信息監(jiān)控分系統(tǒng)。

2.總體架構(gòu)

圖1 城市智慧管網(wǎng)信息平臺(tái)總體架構(gòu)

圖2 管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心架構(gòu)

智慧管網(wǎng)信息平臺(tái)將建設(shè)覆蓋連接城市管線管理一級(jí)單位的專網(wǎng)，通過建立基于 SOA 架構(gòu)的數(shù)據(jù)與服務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能模塊的服務(wù)化、組件化、定制化管理。城市智慧管網(wǎng)信息平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。

3.系統(tǒng)功能

智慧管網(wǎng)信息平臺(tái)面向政府、企事業(yè)單位及社會(huì)公眾，提供城市管網(wǎng)建立、維護(hù)、更新、報(bào)廢、監(jiān)控等全生命周期輔助管理及數(shù)據(jù)服務(wù)功能，主要包括：

（1）城市管網(wǎng)信息政府管理功能：實(shí)現(xiàn)政府對(duì)城市管網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、竣工及維護(hù)的全周期管理審批工作，縮短政務(wù)流程及會(huì)簽審批時(shí)間，提高工作效率與效能；

（2）城市管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)服務(wù)功能：實(shí)現(xiàn)地下管線資料的信息化管理與利用，為使用地下管線信息的各種相關(guān)部門提供直觀、可靠和支持規(guī)劃決策的各種地下管線數(shù)據(jù)支持及服務(wù)；提供數(shù)據(jù)分層次面向政府及公眾發(fā)布功能；

（3）城市管網(wǎng)信息共享交換功能：實(shí)現(xiàn)各類管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)的共享、交換、查詢、瀏覽、更新、維護(hù)等功能；

（4）城市管網(wǎng)信息實(shí)時(shí)監(jiān)控及預(yù)警功能：實(shí)現(xiàn)各類管網(wǎng)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)管網(wǎng)突發(fā)事件及事故提供預(yù)警分析和應(yīng)急預(yù)案功能。詳細(xì)設(shè)計(jì)

1.管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心

管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心通過整合數(shù)據(jù)基礎(chǔ)資源構(gòu)建分布式并行計(jì)算、分布式存儲(chǔ)等一系列基礎(chǔ)服務(wù)，為城市各行業(yè)管理及應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)提供并行計(jì)算及海量數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)能力。通過流程調(diào)度和設(shè)備監(jiān)控等服務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程監(jiān)控和物理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。通過服務(wù)定制功能針對(duì)各特定行業(yè)智慧管理的需要定制特有的應(yīng)用服務(wù)支持各應(yīng)用平臺(tái)。另外，云中心為系統(tǒng)提供了靈活的部署環(huán)境和高擴(kuò)展性，可根據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的需要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)展計(jì)算及存儲(chǔ)能力。管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心架構(gòu)如圖2所示。

2.管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理服務(wù)分系統(tǒng)

（1）管線二維應(yīng)用子系統(tǒng)

提供了二維管線基礎(chǔ)的地圖應(yīng)用操作，主要包括了二維管線屬性數(shù)據(jù)信息的查看統(tǒng)計(jì)功能；能夠?qū)Σ煌瑢傩缘墓芫€信息進(jìn)行單一或綜合的查詢；能夠?qū)Φ叵鹿芫€信息進(jìn)行分類或分段的統(tǒng)計(jì)分析；能夠?yàn)橛脩籼峁M斷面分析、縱斷面分析、爆管分析等一些輔助決策功能。

（2）管線三維展示子系統(tǒng)

提供從三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)、發(fā)布、應(yīng)用為一體綜合型三維系統(tǒng)?；谌S管線地圖的基礎(chǔ)應(yīng)用操作，主要包括三維管線基本信息的瀏覽查看功能，如繪制點(diǎn)線面、三維量測、圖層管理、二三維聯(lián)動(dòng)等；在二維基礎(chǔ)應(yīng)用的基礎(chǔ)上增加了開挖分析、覆土分析、淹沒分析、管線巡檢等三維的空間分析功能，使用戶可以直觀的完成三維地圖信息的基本操作功能。

（3）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

集地圖基本操作、視圖控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)下載等功能于一體。實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)普查數(shù)據(jù)的質(zhì)檢、入庫、更新及對(duì)工程文件的一般性操作，常規(guī)的視圖操作。為數(shù)據(jù)的日常維護(hù)，管網(wǎng)數(shù)據(jù)更新，二三維管網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

（4）應(yīng)用管理子系統(tǒng)

能夠?yàn)楣芫€管理部門的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和辦公人員的日常使用提供服務(wù)。能夠輔助辦公人員完成從管線報(bào)建審批到允許發(fā)證的所有表格方面的工作，在線完成管線在建委部門的會(huì)簽工作，實(shí)現(xiàn)地下管線信息的登記會(huì)簽、在線審批等工作通過GIS圖進(jìn)行直觀的輔助分析并實(shí)現(xiàn)文件最終的電子化存檔。

3.管網(wǎng)信息監(jiān)控分系統(tǒng)

（1）管線信息采集子系統(tǒng)

由感知管線運(yùn)行狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)采集終端組成，包括在管線關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及廠站安裝的傳感器網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，以及人工巡檢使用的數(shù)據(jù)采集終端。

（2）管線信息傳輸子系統(tǒng)

主要實(shí)現(xiàn)設(shè)施狀態(tài)與信息監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳遞?；跓o線通信方式，兼容多種通信模式，如無線公網(wǎng)（GPRS/CDMA等）、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等。其中，GPRS網(wǎng)絡(luò)主要用于傳輸傳感器及巡檢終端采集的數(shù)據(jù)，需高帶寬傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)則通過地面通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)回傳。傳輸層具備良好的適應(yīng)能力，根據(jù)具體終端設(shè)施環(huán)境采用不同的通信模式。

（3）管線監(jiān)測平臺(tái)子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)是管網(wǎng)信息監(jiān)控分系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，調(diào)用來自管線數(shù)據(jù)及信息共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)及報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、運(yùn)行狀態(tài)展示、數(shù)據(jù)智能分析、應(yīng)急預(yù)案和系統(tǒng)管理等功能，為用戶提供對(duì)管線運(yùn)行信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測展示、智能分析、預(yù)警提示等決策輔助信息，提高其對(duì)城市綜合管線的智能化、信息化的管理水平。