城市地下綜合管廊移動化運維思路與實踐

馬洪旺，楊建雄，周 堅，董詩楷

（保山城市綜合管廊投資開發(fā)有限公司，云南 昆明 678000）

0 引言

地下綜合管廊運營里程較長，地下空間中公共通信網(wǎng)絡覆蓋較差。由于安全性和網(wǎng)絡方面的問題，雖然移動智能終端發(fā)展速度較快，但在地下綜合管廊中運用并不常見。通常在綜合管廊的通信方面，傳統(tǒng)方案主要通過泄露電纜的對講或應急電話系統(tǒng)實現(xiàn)[1]。但對講機功能單一，無法輔助運維人員在巡檢巡更同時完成其他工作，應急電話系統(tǒng)同樣存在功能單一問題，而且位置固定，更加不便。

本研究在云南省保山市地下綜合管廊智能化工程的實踐中，創(chuàng)新化地開發(fā)了管廊運維專用App，采用普通移動智能手機終端作為載體，融合了通信、操作維護、運維管理、信息推送提醒、定位等功能，結合廊內運維工作的實際需要，取得了良好的效果。

1 項目背景

云南省保山市綜合管廊項目在中心城市建設19條干線、支線綜合管廊及監(jiān)控中心，總長度達到86.23 km，構建干線、支線、纜線三級管廊系統(tǒng)，形成縱橫交通、分散布局的綜合管廊系統(tǒng)，將電力、通信、廣電、供水、燃氣、污水、中水等管線納入地下管廊綜合管理?？偼顿Y64.15億元。目前已建成保岫路、永昌路、青堡路、蘭城路等4條干線管廊、1個監(jiān)控中心及8條纜線管廊，總長31.78 km，有效提升了保山市的城市品位和生活質量。

目前，保岫東路等相關智能化系統(tǒng)已安裝調試完成。保岫東路全長7.8 km，雙艙結構，廊內實現(xiàn)了WiFi覆蓋，智能終端可以通過WiFi接入管廊的內網(wǎng)。廊內接入智能化管理的設備包括智能照明、視頻監(jiān)控、風機水泵控制器、智能門禁、環(huán)境監(jiān)控傳感器、區(qū)域控制器等。管廊的監(jiān)控信息通過智能化傳感設備承載著較為豐富的信息，需要時能及時通知廊內工作人員，針對智能化設備的施工、調試、故障排查等需要便攜的終端進行處理；發(fā)現(xiàn)故障險情時，廊內施工運維工作人員需要及時與監(jiān)控中心后臺支持人員聯(lián)系處理[2]?；谛畔⑼扑?、運維處理、操作維護和通信的實際需要和網(wǎng)絡環(huán)境的支持，采用智能化終端App實現(xiàn)上述功能，將對管廊運維工作提供極大的便利，達到“省人、省事、省時間”的目的[3]。

2 地下綜合管廊移動運維的建設思路

地下綜合管廊移動運維的建設需要圍繞著管廊實際運維工作的需要，結合管廊的特點，充分發(fā)揮移動智能終端的功能優(yōu)勢進行。

首先，地下綜合管廊沒有公共通信網(wǎng)絡覆蓋，需要解決網(wǎng)絡問題。通常情況下是通過WiFi接入方式解決。但地下管廊長達數(shù)千米，不可能用單一的熱點覆蓋。如果多個熱點，則涉及切換問題。要形成終端無縫切換，統(tǒng)一認證方式，可以采用AC+AP（接入控制器+無線接入點）組網(wǎng)方案或者MESH（無線網(wǎng)格）組網(wǎng)方案。從管廊安裝調試便利性和經(jīng)濟性考慮，在保山管廊實踐中采用了MESH組網(wǎng)方案。

其次，運維工作要了解運維對象的狀態(tài)和運行情況。在管廊地下巡檢維護過程中，各個防火區(qū)狀態(tài)不一樣，需要根據(jù)巡檢路線將運維人員即將進入的防火分段監(jiān)控信息及時告知運維人員。例如前方艙內氧氣濃度、淹水情況、可燃氣體濃度、有毒氣體濃度等，幫助運維人員判斷是否適宜進入，需要采取什么樣的措施[4]。信息的推送需要利用移動終端消息推送通知相關接口，才能達到實時性。同時利用移動智能終端的定位能力，實時獲取運維人員位置，基于位置信息進行相關推送[5]。

再次是位置管理。地下綜合管廊里程長，需要運維管理、巡視檢查的部位和設備分布在較長的區(qū)域內。人員、設備都較為分散。充分利用智能終端定位能力，獲取人員位置，結合設備位置，可以進行較多基于移動化特色的工作。例如，自動巡更打卡，可以基于人員定位信息自動打卡，省去巡更點設備的部署。

最后是通信需求。傳統(tǒng)方案中，由于地下管廊沒有公共通信網(wǎng)絡的覆蓋，因此，廊內的通信保障主要通過安裝于每個艙的應急電話和運維人員帶的對講機進行。但這種方式缺乏實時性，缺乏多媒體的手段。利用移動智能終端在沒有通信網(wǎng)絡情況下，就需要接入廊內WiFi內網(wǎng)，建立內網(wǎng)使用的App，在App上開發(fā)即時通信工具，利用定制的內網(wǎng)即時通信App實現(xiàn)語音、視頻、文字、圖片的實時通信。這對于實時發(fā)現(xiàn)問題和實時反饋處理、多媒體呈現(xiàn)、遠程指導運維，充分利用后臺專家力量有著極大的好處。

綜上所述，地下綜合管廊移動運維建設的主要思路是接入內網(wǎng)WiFi，定制開發(fā)專用的管廊運維App，連接監(jiān)控系統(tǒng)后臺，進行監(jiān)控信息的實時推送；利用終端定位功能，實現(xiàn)人員位置管理和基于位置的任務管理；實現(xiàn)移動工單處理；建設內網(wǎng)即時通信App，實現(xiàn)廊內廊外協(xié)同工作和多媒體通信。

3 地下綜合管廊移動運維的主要內容

3.1 監(jiān)控信息實時推送

地下綜合管廊的運維工作絕大部分在地下現(xiàn)場進行。對于工作場所的監(jiān)控信息，如有無有毒氣體、通風情況、積水情況、火災預警等需要及時通知廊內工作人員。在當前實踐中，由于監(jiān)控信息較多，采取了結合運維人員的位置信息，給其推送與其位置和任務相關的環(huán)境監(jiān)控信息和其他信息的方式，做到既及時推送信息，又排除掉無關的信息，使監(jiān)控人員獲得的信息更加有用。

監(jiān)控推送示意圖見圖1。如圖1所示，運維人員在進入某個艙之前，系統(tǒng)自動獲取其定位信息（通過其安裝運維App的智能終端），將當前艙的環(huán)境監(jiān)控信息和智能設備的運行狀態(tài)信息推送到其App界面。運維人員查看App后，可以判斷艙內環(huán)境是否適合進入，設備狀態(tài)如何，需要哪些準備工作。

圖1 監(jiān)控推送示意圖

3.2 運維任務工單處理

管廊大部分運維人員日常操作的是臺式電腦，很少能做到人手1臺。因此日常運維任務工單的安排、處理，很多要通過移動智能終端進行。移動App需要與運維后臺連接，開發(fā)定制適合智能終端呈現(xiàn)的工單界面，后臺下發(fā)的工單任務能直接推送到運維人員智能終端呈現(xiàn)并操作，完成回單、上傳處理圖片、編輯回復等任務。

工單管理示意圖見圖2。如圖2所示，可以在App界面分派工單、查看并處理待處理工單、認領新工單等。

3.3 設備操作維護

廊內智能化設備及通過智能化設備控制的機電設備如智能照明、風機、水泵、門禁、電子井蓋等，在運維人員日常巡檢過程中進行開關等操作，以檢驗其運行狀態(tài)。

圖2 工單管理示意圖

通過移動App設計操作面板，調用后臺命令接口，可以向設備發(fā)送操作命令，從而對設備進行操作維護，包括設備的初始化、啟動、停止、查看后臺日志等。這樣，運維人員可以在巡檢過程中利用移動終端進行設備操作，而不是攜帶笨重的移動PC或者到控制中心的操作臺進行操作。

App操作面板示意圖見圖3。

圖3 App操作面板示意圖

3.4 位置管理

利用移動智能終端的一個重要特色是獲取持有人的位置信息，從而使運維工作從時間的單一維度發(fā)展到時間和位置的二維空間。結合人員的位置信息，可以實現(xiàn)監(jiān)控信息隨位置的動態(tài)推送，工作任務隨位置的動態(tài)安排，人員調度隨位置的動態(tài)調整。

在地下綜合管廊的實踐中，由于在地下無法獲取GPS信號，終端的定位是通過在地下綜合管廊中布放的WiFi熱點（保山管廊WiFi熱點與智能照明設備集成在一起），對運維App所在終端進行三角定位實現(xiàn)。該功能的實現(xiàn)，首先需要系統(tǒng)對WiFi熱點進行統(tǒng)一管理，獲取WiFi熱點收到的連接請求以及請求終端的MAC地址信息和連接信號強度等信息；運維App也需要獲得權限以獲取終端的MAC地址等信息上傳后臺系統(tǒng)，系統(tǒng)將2個信息進行比對后，將App登錄用戶、App終端MAC和WiFi MAC信息關聯(lián)，根據(jù)WiFi所在固定位置、不同WiFi針對該MAC的信號強度，通過定位算法計算得出相關終端位置。

定位計算示意圖見圖4。

圖4 定位計算示意圖

由于地下管廊環(huán)境相對一致，因此可以認為WiFi熱點信號強度傳輸損耗模型是一致的。經(jīng)過環(huán)境測量可以得到相對準確的環(huán)境參數(shù)。WiFi熱點的初始坐標位置按照系統(tǒng)初始化確認后，獲得各WiFi的坐標，從而可以根據(jù)終端到各WiFi點的信號強度以三角形算法獲得其在管廊中的相對坐標。以該坐標換算到GIS（地理信息系統(tǒng)）地圖的坐標，即可得出人員在地下管廊中的GIS坐標。

3.5 巡檢巡更

巡檢巡更工作是綜合管廊日常運維工作的重點。地下綜合管廊各艙巡檢任務項相對一致，但路程較長，利用移動智能終端支撐巡檢工作，主要實現(xiàn)的功能有：

（1）利用人員定位信息，基于位置進行巡檢任務項的推送。例如，來到某個防火區(qū)綜合艙，即推送該綜合艙設置的相關巡檢任務，如土建結構檢查、出入口檢查等。

（2）環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)實時智能填寫。日常巡檢任務通常包含檢查該艙的環(huán)境監(jiān)控讀數(shù)，這些數(shù)據(jù)本來就在監(jiān)控系統(tǒng)中實時監(jiān)控，利用移動終端App，可以在運維人員到達該位置時自動讀取該位置環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)，自動填寫，運維人員只需檢查比對，省去抄表工作。能自動的不手動。

（3）實時填寫檢查結果上報，并可以通過手機拍照、錄視頻等附加檢查的詳細信息，輔助后臺進行故障排除。

巡檢任務處理示意圖見圖5。

圖5 巡檢任務處理示意圖

在巡更方面，可以利用終端定位數(shù)據(jù)在后臺系統(tǒng)預設巡更點，當定位到達巡更點附近位置時，自動打卡。省去布設巡更設備和巡更棒。

3.6 協(xié)同工作和即時通信

移動智能終端不僅僅是通過App，實現(xiàn)了隨時隨地處理運維工作，更重要的是提供了多樣化的通信手段，使得廊內廊外能更好地協(xié)同工作。

地下管廊的環(huán)境沒有公共通信網(wǎng)絡覆蓋，只能通過WiFi熱點接入管廊運營工作內網(wǎng)。因此需要在內網(wǎng)建立內部即時通信的服務，將該服務發(fā)布于運維App中，加載管廊相關人員通信錄，通過該即時通信服務，實現(xiàn)運維人員之間的文字、圖片、語音、實時視頻對話交流，方便廊外工作人員、專家與廊內運維人員及時交流，準確判斷廊內故障。

即時通信示意圖見圖6。

4 實施移動運維的成果成效

當前，云南建投在保山市地下綜合管廊中實現(xiàn)的移動化運維極大豐富了管廊運維人員的運維手段，加強了管廊運營公司的管理能力，提高了運維工作的效率，節(jié)省了項目的投資。

圖6 即時通信示意圖

首先，移動智能終端的引入，使得運維人員能夠發(fā)現(xiàn)問題后及時上報，使用多種方式豐富發(fā)現(xiàn)的問題信息，拍照、錄像與后臺實時交流，視頻實時解決問題等。

其次，監(jiān)控信息、工作任務隨終端推送，使得運維人員無論身處何地，均能及時收到消息，掌握管廊運行整體情況，隨時處理工作任務。

再次，監(jiān)控中心通過App定位能力掌握運維人員位置，使得任務的分配不僅僅基于人員的職責技能，而且可以根據(jù)位置進行調度安排，極大提高了調度的合理性和效率。

最后，使用移動終端可以實時操作智能設備，實現(xiàn)移動操作面板；可以實時對講通信，無需再增加對講機；可以自動定位打卡，免去部署巡更點的麻煩。這些綜合能力整合了諸多系統(tǒng)，整體上節(jié)省了投資。

5 結語

在管廊的特殊地理環(huán)境和網(wǎng)絡環(huán)境中，進行移動化運維存在一些難題和工作習慣的差異。隨著地下綜合管廊建設的完善，網(wǎng)絡環(huán)境的改善，網(wǎng)絡安全管理監(jiān)控的增強，未來5G的引入，可能會使得移動運維成為必然的選項。在將來，移動運維更可能會突破局域網(wǎng)內部應用的限制，發(fā)揮越來越大的作用。