智慧管網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究

文｜ 中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院 賈之楠；中國航天科技集團(tuán)有限公司 賈東海 鐘加德

1 引言

隨著我國智慧城市理論與創(chuàng)新實(shí)踐的不斷深入，城市發(fā)展與信息技術(shù)相融合成為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。社區(qū)作為居民生活的基本組成，是民生保障、社會(huì)治理的重要服務(wù)載體，智慧社區(qū)建設(shè)已成為智慧城市發(fā)展進(jìn)程中的重要方面。近年來在全國大規(guī)模的城市建設(shè)背景下，社區(qū)中水、氣、電等城市基礎(chǔ)設(shè)施的敷設(shè)數(shù)量、密度不斷增加、能源消耗不斷加大，而且檢修維護(hù)工作越來越復(fù)雜，給智慧社區(qū)的服務(wù)與管理帶來了新的挑戰(zhàn)，智慧管網(wǎng)成為了智慧社區(qū)建設(shè)中的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容。

2 工作目標(biāo)

智慧管網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)的總體目標(biāo)是建立覆蓋整個(gè)社區(qū)的地上、地下一體化的可視化信息系統(tǒng)，將相關(guān)管線和設(shè)施設(shè)備通過二維、三維地圖進(jìn)行直觀顯示，并具備管網(wǎng)巡查、維修維護(hù)、節(jié)能降耗、輔助工程施工等功能，實(shí)現(xiàn)社區(qū)內(nèi)管網(wǎng)類資產(chǎn)的實(shí)時(shí)展示、動(dòng)態(tài)管理、高效保障，保障社區(qū)管網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提升社區(qū)的服務(wù)層次和水平，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具體而言：

（1）建立管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。摸清和管理社區(qū)管網(wǎng)資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)社區(qū)內(nèi)管網(wǎng)資產(chǎn)的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化和集中式管理，并通過完善的數(shù)據(jù)更新機(jī)制實(shí)現(xiàn)各類信息的動(dòng)態(tài)維護(hù)。

（2）建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)體系。通過對(duì)各類管線泵房的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，及時(shí)掌握社區(qū)內(nèi)全管網(wǎng)的工作狀態(tài)，保障各類管線的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，確保社區(qū)管網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。

（3）建立綜合分析平臺(tái)?；诟黝惞芫W(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合展示、智能分析、預(yù)警和應(yīng)急應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的精細(xì)化管理，從而提高社區(qū)管理能力與效率，促進(jìn)節(jié)能減排工作成效，并為相關(guān)工程施工及社區(qū)管網(wǎng)后續(xù)的設(shè)計(jì)、施工工作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

3 設(shè)計(jì)思路

智慧管網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)以社區(qū)管網(wǎng)數(shù)據(jù)作為核心，采用物聯(lián)網(wǎng)、GIS、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建統(tǒng)一集中管理的體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)信息數(shù)字化、綜合展現(xiàn)可視化、管網(wǎng)管理動(dòng)態(tài)化、決策支持智能化、專業(yè)服務(wù)規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)管道、水表、燃?xì)獗怼㈤y門資料以及相關(guān)的施工、維護(hù)維修資料統(tǒng)一管理，提供對(duì)地下管線的二維、三維可視化查詢、多維度分析，提高各類能源的利用率，輔助及時(shí)排除故障，縮短故障維修時(shí)間，為各類用戶全面準(zhǔn)確掌握社區(qū)管網(wǎng)運(yùn)行狀況提供有力的支持。

4 總體架構(gòu)

智慧管網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)以“一個(gè)中心、多項(xiàng)應(yīng)用”為基本原則，通過建設(shè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)中心，集中管理管網(wǎng)數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)以及各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。根據(jù)社區(qū)管理的工作內(nèi)容，建設(shè)日常服務(wù)、巡檢巡查、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、工程輔助和綜合分析等多項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)社區(qū)管網(wǎng)的科學(xué)化管理與智能化服務(wù)，提升人民群眾的生活質(zhì)量。

5 平臺(tái)組成

5.1 展現(xiàn)層

展現(xiàn)層是市政部門、物業(yè)單位、施工單位及應(yīng)急搶險(xiǎn)部門等各類用戶訪問智慧管網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)的窗口，主要圍繞燃?xì)?、熱力、排水、供水、電力、通信和消防等管網(wǎng)使用與維護(hù)，根據(jù)日常巡檢維護(hù)、能源使用、工程設(shè)計(jì)與施工、管網(wǎng)故障處理等方面的業(yè)務(wù)需求，通過指揮中心、計(jì)算機(jī)終端和移動(dòng)終端等方式訪問平臺(tái)。

5.2 業(yè)務(wù)層

（1）管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)

針對(duì)社區(qū)內(nèi)多種類型的管網(wǎng)線路，將經(jīng)過勘測(cè)或收集的管網(wǎng)數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、組織規(guī)則，形成管網(wǎng)圖庫和屬性庫，并建立圖數(shù)關(guān)聯(lián)，同時(shí)提供管網(wǎng)附屬設(shè)施、空間信息及其它屬性信息的修改功能。需要注意的是在實(shí)際工作中，管網(wǎng)線路經(jīng)常會(huì)發(fā)生變更，如各種專業(yè)管線時(shí)增時(shí)減，有的甚至還要改道。因此，平臺(tái)的修改功能需要全面、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、易操作，是整個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)組成部分。

（2）管網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)

結(jié)合社區(qū)服務(wù)的實(shí)際工作需求，根據(jù)社區(qū)管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)特點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)連接情況等，加載相關(guān)的空間信息數(shù)據(jù)，面向各類用戶提供基于管網(wǎng)信息的業(yè)務(wù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)?、熱力、排水、供水、電力、通信和消防等管線運(yùn)行狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)，提供“一張圖”展示等業(yè)務(wù)功能，科學(xué)合理地控制水、電、氣、暖等相關(guān)能源的消耗使用，并支持與各類專業(yè)管線公司業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成。同時(shí)，采用智能報(bào)表等手段，對(duì)各類管網(wǎng)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行多維分析，對(duì)相關(guān)部門和權(quán)屬單位的運(yùn)行調(diào)度、信息統(tǒng)計(jì)、信息分析提供決策支持。

（3）管網(wǎng)巡檢管理系統(tǒng)

規(guī)范社區(qū)物業(yè)管理人員、安保人員、市政設(shè)施巡查人員等各種角色的日程巡檢工作，制定標(biāo)準(zhǔn)化的工作流程，明確管網(wǎng)巡查的路線、方式、內(nèi)容和工作崗位、人員任務(wù)分配及人員績(jī)效考核，對(duì)巡檢區(qū)域內(nèi)的巡檢項(xiàng)目能夠動(dòng)態(tài)定義和維護(hù)，并將巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的問題或隱患及時(shí)上報(bào)、及時(shí)處理，從而保障管網(wǎng)的工作狀態(tài)，提高管網(wǎng)巡檢工作效率和質(zhì)量，促進(jìn)管網(wǎng)及相關(guān)設(shè)施設(shè)備的維護(hù)。

（4）管網(wǎng)預(yù)警管理系統(tǒng)

針對(duì)重大危險(xiǎn)源，對(duì)相關(guān)管網(wǎng)線路的壓力、流量、溫度、液位、水質(zhì)、有害氣體濃度以及市政設(shè)施狀態(tài)等指標(biāo)項(xiàng)，建立健康管理監(jiān)測(cè)體系，對(duì)危險(xiǎn)源和危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行分類、分級(jí)管理，并提供橫剖面分析、縱剖面分析、水平凈距分析、垂直凈距分析、埋深檢測(cè)、碰撞檢測(cè)、連通分析、路徑分析、緩沖區(qū)分析和管網(wǎng)維修分析等功能，以及提供相關(guān)的突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案。

（5）施工輔助管理系統(tǒng)

為社區(qū)建設(shè)涉及的工程建設(shè)項(xiàng)目、拆遷項(xiàng)目、管網(wǎng)搶修等施工提供準(zhǔn)確的管網(wǎng)線路查詢服務(wù)?？杉皶r(shí)、準(zhǔn)確地查詢施工路段或區(qū)域下方管網(wǎng)鋪設(shè)的深度、種類和分布信息，并對(duì)施工情況進(jìn)行跟蹤，及時(shí)掌握處理各類狀況，例如開挖后是否發(fā)現(xiàn)不一致的管網(wǎng)信息、是否發(fā)生管線挖斷事故，以便針對(duì)性采取補(bǔ)測(cè)、核測(cè)措施，在為施工項(xiàng)目提供輔助信息的同時(shí)，促進(jìn)社區(qū)管網(wǎng)信息的維護(hù)。

（6）運(yùn)維管理系統(tǒng)

具備全面可靠的權(quán)限管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多方面、多層次的平臺(tái)用戶訪問權(quán)限控制；提供日志記錄管理功能，可按各種條件對(duì)平臺(tái)操作日志進(jìn)行查詢管理；同時(shí)，建立元數(shù)據(jù)管理機(jī)制，形成用于描述數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)環(huán)境等之間信息及相互關(guān)系的規(guī)則，并具有可擴(kuò)充性，能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求的變化而不斷完善和充實(shí)。

5.3 數(shù)據(jù)層

智慧管網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)針對(duì)管網(wǎng)服務(wù)與管理相關(guān)工作中產(chǎn)生的各種業(yè)務(wù)信息、感知數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)，結(jié)合地理測(cè)繪等信息，基于統(tǒng)一業(yè)務(wù)語義的公共數(shù)據(jù)模型，通過數(shù)據(jù)交換、清洗、數(shù)據(jù)映射、整合、加工、時(shí)空化等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)基于業(yè)務(wù)應(yīng)用的有機(jī)集成，形成內(nèi)容全面、業(yè)務(wù)廣泛、數(shù)據(jù)規(guī)范、組織合理、高度融合智慧管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，包括基礎(chǔ)信息庫、地理信息庫、管網(wǎng)信息庫、監(jiān)測(cè)信息庫、業(yè)務(wù)信息庫和能耗信息庫等，同時(shí)建立便于索引使用的資源目錄和元數(shù)據(jù)庫，按主題對(duì)公共數(shù)據(jù)庫實(shí)行規(guī)范有序的統(tǒng)一管理，以滿足相關(guān)業(yè)務(wù)工作需求。

圖1智慧管網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)圖

5.4 基礎(chǔ)設(shè)施層

建立基于云計(jì)算技術(shù)的IT服務(wù)中心，完成網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、機(jī)房及配套設(shè)施建設(shè)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)相關(guān)軟硬件設(shè)施設(shè)備的集中部署，數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)和運(yùn)維服務(wù)的統(tǒng)一管理，以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的集中配置管理。

5.5 感知層

結(jié)合GIS技術(shù)，將電力、熱水、排水、供水和燃?xì)獾葘I(yè)管網(wǎng)的感知數(shù)據(jù)統(tǒng)一從感知平面進(jìn)行采集，通過數(shù)據(jù)聚合處理后，以標(biāo)準(zhǔn)接口接入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智慧管網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)的多元信息融合處理，為平臺(tái)應(yīng)用提供全面、可靠、及時(shí)的數(shù)據(jù)支撐。

5.6 信息安全體系

根據(jù)國家信息安全等級(jí)保護(hù)三級(jí)防護(hù)要求，通過身份認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用系統(tǒng)安全和物理安全等方面的技術(shù)防護(hù)措施和管理措施，開展平臺(tái)的信息安全管理體系建設(shè)。

5.7 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

結(jié)合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，進(jìn)一步梳理、制定平臺(tái)的建設(shè)規(guī)范和使用標(biāo)準(zhǔn)、流程，優(yōu)化社區(qū)物業(yè)管理部門原有的規(guī)章制度，促進(jìn)平臺(tái)的應(yīng)用效果。

6 結(jié)束語

作為智慧社區(qū)的有機(jī)組成部分，智慧管網(wǎng)近年來已成為一個(gè)熱點(diǎn)。通過智慧管網(wǎng)的建設(shè)實(shí)施，社區(qū)及相關(guān)服務(wù)部門可全面掌握區(qū)域內(nèi)各類管網(wǎng)信息資源的類型、數(shù)量等底數(shù)，通過各類管網(wǎng)數(shù)據(jù)的二維、三維可視化和管網(wǎng)精細(xì)化管理應(yīng)用服務(wù)功能，進(jìn)一步促進(jìn)社區(qū)管理的科學(xué)化和規(guī)范化，保障各類管網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，顯著減少管網(wǎng)突發(fā)事件的發(fā)生，并提高能源的利用水平，促進(jìn)節(jié)能減排工作，從而推進(jìn)設(shè)施智能、服務(wù)便捷、環(huán)境宜居、綠色環(huán)保的新時(shí)代智慧社區(qū)的建設(shè)。