宿州市智慧管網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)研究與實(shí)現(xiàn)

文｜正元地理信息集團(tuán)股份有限公司 薛晨煜

一、項(xiàng)目背景

城市地下管線是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施和組成部分，是保障城市正常運(yùn)行的“生命線”。隨著城市快速發(fā)展，地下管線建設(shè)規(guī)模不足、管理水平不高等問(wèn)題逐漸凸顯，大雨內(nèi)澇、管線泄漏爆炸、飲水污染、河道污染、路面塌陷等事件頻頻發(fā)生，亟需加強(qiáng)城市地下管線管理工作。地下管線管理工作難度大，主要體現(xiàn)在地下管線資料不準(zhǔn)確、不現(xiàn)勢(shì)，相應(yīng)政策法規(guī)不健全，地下管線管理機(jī)制不完善，地下管線維護(hù)不及時(shí)。

安徽省宿州市于2015年完成市政主干管線普查工作，但基于管線普查成果和綜合管線數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的信息化工作，基于管線動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的獲取、處理、傳輸、存儲(chǔ)、分析的應(yīng)用技術(shù)以及管線安全監(jiān)測(cè)等問(wèn)題尚未解決。運(yùn)用精確探測(cè)、綜合感知等各種先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行地下管線綜合監(jiān)管，有利于全面提高管線運(yùn)行安全水平，提升地下管線建設(shè)管理水平。

二、工作思路

宿州市智慧管網(wǎng)項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)管線管理精細(xì)化、安全監(jiān)管綜合化、應(yīng)急處置高效化，綜合利用傳統(tǒng)的管線探測(cè)、地下管道養(yǎng)護(hù)技術(shù)，成熟的地球物理技術(shù)，結(jié)合最新GIS、物聯(lián)網(wǎng)、軟件工程、項(xiàng)目管理技術(shù)，建立起宿州智慧管網(wǎng)指揮中心，對(duì)城市管網(wǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證宿州地下管線安全運(yùn)行，有效提升城市精細(xì)化管理水平。

項(xiàng)目建設(shè)的總體思路是建全管線資料數(shù)據(jù)庫(kù)并與原有數(shù)據(jù)無(wú)縫銜接，形成地下綜合管線圖和專業(yè)管線圖；利用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、化學(xué)、光學(xué)、電磁雷達(dá)等多種檢測(cè)手段，進(jìn)行管道結(jié)構(gòu)性狀況評(píng)估和功能性狀況評(píng)估，構(gòu)建相對(duì)完善的健康檔案數(shù)據(jù)庫(kù)；安裝物聯(lián)感知設(shè)備和智能監(jiān)管系統(tǒng)對(duì)各類管線進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)現(xiàn)勢(shì)性的準(zhǔn)確把握。

三、主要做法

正元地理信息集團(tuán)股份有限公司緊緊圍繞項(xiàng)目建設(shè)總體思路，有計(jì)劃、分工程、按步驟推進(jìn)完善管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)、生成地表圖像模型、構(gòu)建安全檢測(cè)系統(tǒng)、形成管線養(yǎng)護(hù)機(jī)制等工作。

1.完善管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)

完善管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)是在原來(lái)主干管線資料的基礎(chǔ)上，對(duì)部分存疑管線進(jìn)行復(fù)核修正，補(bǔ)充測(cè)量小區(qū)管線及新增主管管線，并針對(duì)管線施工作業(yè)開(kāi)展竣工測(cè)量工作。

以淮河路為界，將整個(gè)宿州城區(qū)分成兩個(gè)施工作業(yè)單元。東起二徐路，西至京臺(tái)高速，南起鞋城九路，北至北外環(huán)，以小區(qū)管線探為工作基點(diǎn)，以小區(qū)管線與主管管線對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題為延伸，修正及補(bǔ)測(cè)主干管線；在建立供、排水模型時(shí)，以原主干管線資料存疑的地方為切入點(diǎn)，重新復(fù)核補(bǔ)充部分管線資料，解決了原資料中存疑斷頭、水流方向異常、存疑聯(lián)通等問(wèn)題；為掌握管線資料在項(xiàng)目建設(shè)期間變化情況，開(kāi)展管線施工作業(yè)驗(yàn)收階段的探測(cè)工作。

查明測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的給水、排水、燃?xì)?、熱力、工業(yè)管道、電力、通訊、綜合管溝等管線以及地面附屬設(shè)施，查明管線的平面位置、高程、埋深、走向(流向)、規(guī)格、材質(zhì)、性質(zhì)、埋設(shè)年代、權(quán)屬單位等信息，編制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)成果文件、編繪地下管線圖（綜合管線圖和專業(yè)管線圖）。地下管線探測(cè)采用的坐標(biāo)系統(tǒng)和宿州市城市規(guī)劃使用的坐標(biāo)系統(tǒng)相一致，平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用1980 西安坐標(biāo)系，高斯投影三度分帶，中央子午線為117°；高程系統(tǒng)為1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)。

2017 年9月至2018年3月，新增探測(cè)城區(qū)管線4700 余公里，基本掌握了宿州市地下管網(wǎng)分布情況，同時(shí)補(bǔ)充完善管線附屬物信息，對(duì)主干道井蓋、路燈桿進(jìn)行了測(cè)繪，形成井蓋、路燈專題圖，為進(jìn)行井蓋、路燈的管理奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.生成地表圖像模型

生成地表圖像模型就是對(duì)宿州市全域進(jìn)行航空攝影任務(wù)獲取影像，并制作實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)、正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）以及數(shù)字表面模型（DSM）產(chǎn)品。

根據(jù)項(xiàng)目成果不同分辨率的要求分為01 區(qū)、02 區(qū)兩個(gè)航攝分區(qū)，測(cè)區(qū)范圍 為E:116 ° 51.02 ′～117 ° 19.07 ′，N:33°29.23′～33°47.97′，如圖1所示。

01 區(qū)約94.2 平方公里1:500 傾斜攝影，02 區(qū)約909 平方公里1:2000 推掃式航空攝影。制作01 區(qū)（宿州市建成區(qū)）0.05m 分辨率，成圖比列尺為1:500 全域?qū)嵕叭S模型數(shù)據(jù)、正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）以及數(shù)字表面模型（DSM）；制作02 區(qū)（宿州市行政區(qū)）0.2m 分辨率，成圖比列尺為1:2000 全域的數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）以及數(shù)字表面模型（DSM）。成果如2 圖所示。

將地下管線數(shù)據(jù)跟地表影像資料結(jié)合，形成地上地下一張圖，形成管線監(jiān)管的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，如圖3所示。

3.構(gòu)建安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

構(gòu)建安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的是在管線測(cè)繪的基礎(chǔ)上，對(duì)供水、排水、燃?xì)夤芫€進(jìn)行管線健康狀態(tài)檢測(cè)，提供各類管線評(píng)估檢測(cè)報(bào)告和意見(jiàn)。針對(duì)供水、燃?xì)夤芫€進(jìn)行漏點(diǎn)排查，發(fā)現(xiàn)供水嚴(yán)重漏點(diǎn)18 處、燃?xì)庑孤? 處，針對(duì)供水管網(wǎng)老化情況給出評(píng)估意見(jiàn)；排水管網(wǎng)進(jìn)行清淤檢測(cè)工作，逐路段形成管道檢測(cè)分析報(bào)告，檢測(cè)區(qū)域覆蓋了主城區(qū)和汴北新區(qū)。該資料是宿州市“黑臭水體治理工程”及“排水管道修復(fù)工程”重要的支撐材料。同時(shí)，在管道健康檢測(cè)的過(guò)程中，根據(jù)檢測(cè)施工情況不斷校正地下管線基礎(chǔ)資料，在管道修復(fù)完成后，宿州排水管網(wǎng)資料實(shí)現(xiàn)了基本準(zhǔn)確。

4.形成管線更新及養(yǎng)護(hù)管理機(jī)制

對(duì)項(xiàng)目搜集的地下管線數(shù)據(jù)持續(xù)動(dòng)態(tài)更新及養(yǎng)護(hù)管理，是確保管線資料現(xiàn)勢(shì)性和準(zhǔn)確性，確保項(xiàng)目建設(shè)成果發(fā)揮作用的基礎(chǔ)性工作。但是由于法律法規(guī)、工作實(shí)踐、技術(shù)規(guī)范等方面還有很多不完善的地方，使得這項(xiàng)工作的落實(shí)比較困難。在法律法規(guī)方面，目前沒(méi)有全國(guó)性的城市地下管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新及養(yǎng)護(hù)管理的法規(guī)，地方上也缺乏相應(yīng)的制度，即使地方部門(mén)有所要求，由于無(wú)相應(yīng)的監(jiān)管和處罰手段，約束力比較差；在工作實(shí)踐中，管線建設(shè)在大部分工程中作為附屬組成部分存在，且一旦布設(shè)完畢埋入地下復(fù)核困難，管線建設(shè)單位對(duì)管線管理的重要性普遍認(rèn)識(shí)不足，一般不會(huì)及時(shí)委托相關(guān)單位進(jìn)行管線覆土前測(cè)量，只是在工程驗(yàn)收時(shí)，隨意補(bǔ)充些管線圖紙作為竣工資料提交；在技術(shù)規(guī)范方面，建設(shè)或權(quán)屬單位不按照國(guó)家要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，常常出現(xiàn)測(cè)得數(shù)據(jù)與實(shí)際位置偏差較大的情況。

宿州市針對(duì)以上情況，以《宿州市地下管線管理辦法》為法規(guī)基礎(chǔ)，設(shè)立管線辦公室，逐步強(qiáng)化管線施工報(bào)備、管線覆土測(cè)量工作，將管線的變化納入到常態(tài)化管理中。同時(shí)出臺(tái)管線探測(cè)規(guī)范，明確了數(shù)據(jù)入庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)格式。對(duì)供水、燃?xì)夤艿阑诎踩O(jiān)測(cè)的結(jié)果，以城市安全事件預(yù)防為主，督促權(quán)屬單位進(jìn)行管道養(yǎng)護(hù)，并將發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和養(yǎng)護(hù)情況登記備案。分別對(duì)污水管道，探索“管（污水管道）——廠（污水處理廠）——河（河道）”一體化管理，對(duì)雨水管道，試行“管（雨水管道）——河（河道）”一體化管理，明確管理者內(nèi)防城市內(nèi)澇，外不污染河道水體的責(zé)任目標(biāo)。在技術(shù)應(yīng)用方面，數(shù)據(jù)更新主要通過(guò)管線覆土前的跟蹤測(cè)量方式實(shí)現(xiàn)。

四、項(xiàng)目成效

宿州市智慧管網(wǎng)項(xiàng)目改變了傳統(tǒng)的地下管線管理模式，推動(dòng)了宿州城市地下管線管理科學(xué)化、現(xiàn)代化，保障了“城市生命線”的安全運(yùn)行，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

圖1 測(cè)區(qū)范圍

在經(jīng)濟(jì)效益上，項(xiàng)目為“排水管道非開(kāi)挖修復(fù)工作”“黑臭水體治理工程”提供了基礎(chǔ)資料，引導(dǎo)了不低于6 億元的城市基礎(chǔ)建設(shè)投資；項(xiàng)目對(duì)宿州市供水管網(wǎng)進(jìn)行了漏損檢測(cè)、安裝了漏損監(jiān)測(cè)設(shè)備，降低供水漏損率大約5%，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不低于 100 萬(wàn) /月；精確掌握管線狀態(tài)，節(jié)省的工程探測(cè)費(fèi)用無(wú)法精確統(tǒng)計(jì)，不過(guò)按照市政工程造價(jià)的2%計(jì)算，管網(wǎng)測(cè)繪帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益在1-5年內(nèi)不會(huì)低于數(shù)億元；在項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，多次發(fā)現(xiàn)燃?xì)?、供水泄漏情況，及時(shí)報(bào)警，有效的保護(hù)了城市安全。

在社會(huì)效益上，宿州市智慧管網(wǎng)項(xiàng)目發(fā)揮試點(diǎn)城市的引領(lǐng)作用，為安徽省管網(wǎng)管理提供參考依據(jù)。項(xiàng)目得到安徽省主要領(lǐng)導(dǎo)、安徽省住建廳的肯定，建設(shè)內(nèi)容引起住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的關(guān)注，是城市地下管線安全監(jiān)管的代表項(xiàng)目，社會(huì)效益極其顯著。

圖3 地上地下一張圖

圖4 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

五、工作展望

宿州智慧管網(wǎng)項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入到項(xiàng)目運(yùn)維階段，建立的管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、管網(wǎng)安全監(jiān)管系統(tǒng)，運(yùn)行穩(wěn)定、性能良好。工作中需要繼續(xù)落實(shí)《宿州市地下管線管理辦法》的執(zhí)行，加強(qiáng)各建設(shè)單位對(duì)地下管線重要性的認(rèn)識(shí)，不斷完善地下管線的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和位置，不斷引入最新的技術(shù)手段優(yōu)化數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，提升監(jiān)測(cè)能力。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及信息平臺(tái)建設(shè)，建立從地下管線規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行、應(yīng)急、報(bào)廢的全生命周期管理平臺(tái)，從政府部 門(mén)、管線企業(yè)、社會(huì)單位和公眾對(duì)管線信息的應(yīng)用需求出發(fā)，分層級(jí)、分類別的研發(fā)地下管線信息應(yīng)用的功能模塊，才能真正實(shí)現(xiàn)全方位、立體式的地下管線信息服務(wù)。