對城市地下智慧管網的研究

翟建華 孟建文 王瑞志 趙文海

摘??要：城市不斷發(fā)展導致地下管網的種類和數(shù)量日益增多?。城市管理者對地下空間的開發(fā)缺乏科學合理?的規(guī)劃設計，以及主管部門在規(guī)劃設計、施工維修過程中存在一定的溝通閉塞，城市地面被反復開挖，造成嚴?重的社會資源浪費?。通過三維建模軟件將地下各類管網繪制在三維模型中，以三維實體管線模型真實反映地下管網復雜空間分布狀態(tài)，為城市地下管網規(guī)劃設計、施工維修、運營維護提供清晰的解決思路和技術方案。

關鍵詞：BIM?建模???城市管網???智慧建造???產業(yè)化發(fā)展

中圖分類號：?????????????????????文獻標識碼：A????????????????????文章編號???：???1672-3791（XXXX）XX-

0001-04

Research?on?Urban?Smart?Underground?Pipe?Networks

—Taking?the?Pipe?Network?Reconstruction?Project?in?a?City?as?an?Example

ZHAI?Jianhua???MENG?Jianwen???WANG?Ruizhi???ZHAO?Wenhai

（Wuwei?Occupational?College，?Wuwei，?Gansu?Province，?733000?China）

Abstract：?The?continuous?development?of?cities?has?led?to?the?increasing?number?and?kind?of?underground?pipe?networks.?Urban?managers?lack?the?scientific?and?reasonable?planning?design?of?the?development?of?underground?space，?and?competent?authorities?have?a?certain?communication?block?in?the?process?of?planning?design?and?construction?maintenance，?so?the?urban?ground?is?repeatedly?excavated，?resulting?in?a?serious?waste?of?social?resources.?This?paper?uses?3D?modeling?software?to?draw?various?types?of?underground?pipe?networks?in?the?3D?model，?and?uses?the?3D?solid?pipeline?model?to?truly?reflect?the?complex?spatial?distribution?state?of?underground?pipe?networks，?which?provides?clear??solutions?and?technical?schemes?for?the?planning?design，?construction?maintenance?and?operation?maintenance?of?urban?underground?pipe?networks.

Key?Words：?BIM?modeling;?Urban?pipe?network;??Smart?building;??Industrial?development

城市地下管線被稱為“地下生命線”。隨著城市的不斷發(fā)展，地下空間開發(fā)需求日益增大，城市地下空間的開發(fā)缺乏整體規(guī)劃以及網絡化、信息化和智能化的應用，導致地下管道種類繁多，不同項目的施工主體因信息壁壘導致地下管線反復開挖，造成社會資源嚴重浪費，城市交通舉步維艱，城市環(huán)境嚴重惡化。

本項目著重研究利用BIM?技術強大的建模、渲染、變更和高仿真能力，逐步建成涼州城區(qū)“地下生命線?”的?BIM?管網數(shù)據(jù)三維可視化模型［1］。

1?武威市涼州區(qū)城市地下管網改造現(xiàn)狀

通過調查走訪，了解到從?2023?年初至今，武威市涼州城區(qū)內地下集中管道敷設工程主要有：2023年?3?月開工建設城區(qū)鳳凰路、濱河西路光明橋—榮華橋段、迎賓路、惠民小區(qū)、榮華新天地、天一央著集中供暖管網改造提升項目等。

2?城市地下管網建設暴露出來的問題

2.1?管網種類繁多，規(guī)劃不合理

目前城市地下管網的管理存在諸多遺留問題?。隨著城市化建設范圍不斷擴大，城區(qū)范圍內生活用水設?施設備在不停的增加，并且出現(xiàn)與工業(yè)用水交叉存在的情況?。

2.2?城市管網主管單位責權模糊，管理水平較低

目前，城市地下管線涉及城市供水、排水、燃氣、熱力、電力、電信、工業(yè)、人防等行業(yè)。相關行政、企事業(yè)單位，各單位地下管線管理方式不一，權責不統(tǒng)一，常常造成城市道路反復開挖，常年施工的局面，嚴重影響城市的市容環(huán)境，市民的交通出行，城市的健康發(fā)展。

3?建設城市地下智慧管網的措施

通過勘查武威市涼州區(qū)城市地下管網改造工程全過程，收集第一手管網工程資料，匯總整理形成各專業(yè)數(shù)據(jù)表格。按專業(yè)分組利用revit等建模軟件，建立各專業(yè)管道模型，逐步建成涼州區(qū)BIM?管網數(shù)據(jù)三維可視化模型［2］。

3.1?建立智慧管網BIM實施平臺

為推進涼州區(qū)城市地下管網數(shù)字化三維模型的建立，成立了智慧管網BIM實施共享平臺。平臺能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和模型的輸出。并對模型成果進行實時監(jiān)控，對明顯不符合設計規(guī)范的管網模型發(fā)送警報，促使進一步核查數(shù)據(jù)的準確性和完整性。

3.2??勘測武威涼州區(qū)城市地下管網數(shù)據(jù)資料

為了提高城市的社會價值和經濟價值，改善城區(qū)基礎設施條件，解決城區(qū)內供水、供熱、燃氣設施功能落后的問題，本項目利用已有管網圖紙資料和實地勘測地下管網信息來確定城區(qū)地下既有給排水、電力電信、暖通燃氣等管道的信息資料，為后期采用三維可視化方式展現(xiàn)地下管線全域多維“一張圖”打好基礎。使得管線信息更加清晰明了，為市政管理部門提供各類查詢、編輯、輔助分析等功能。

3.3??創(chuàng)建武威涼州區(qū)城市地下管網三維模型

3.3.1?項目服務特色優(yōu)勢

本項目致力于將歸屬權不同的城市地下給排水、電力電信、暖通燃氣管道集合于一個可視化三維模型??中，改善城市管網管理比較混亂的現(xiàn)象，充分發(fā)揮?BIM?合作共享為基礎的標準化信息模型優(yōu)勢?。

3.3.2?地下管線的特征分析

多種類型的地下管線交匯集合形成了地下管網?。一條管線的空間位置屬性和構件屬性是建立模型的基礎數(shù)據(jù)。在前期勘查階段，收集以上信息。?建立管線模型，首先要確定其管道系統(tǒng)類型，通過revit建模軟件來定義管道系統(tǒng)類型。然后，管線建模過程要確定兩個管點的三維空間坐標信息和構成實體的材質等信息?。多個管線段通過變徑接頭、彎頭、三通和四通等管道附件連接起來就形成了一條完整的管線［3］，如表1所示。

3.3.3?建立地下管網數(shù)據(jù)庫

為了將海量管道數(shù)據(jù)進行有效管理和將來建立三維模型的需要，管線的空間位置信息以三維坐標的形式儲存在數(shù)據(jù)庫中，并配合管線字段、數(shù)據(jù)類型、備注說明等形式加以表征?。管線的屬性信息，如材質、顏色、類型、建設年份等以表格的形式儲存在數(shù)據(jù)庫中。這樣可以方便準確的提取到任意管段的信息，為將來數(shù)字化建模提供數(shù)據(jù)保障［4］，如表2所示。

3.3.4??地下管網快速建模

城市地下管網種類十分龐雜、數(shù)量十分巨大，單純依靠人工建模工作量巨大，且效率不高，建模過程中容易出現(xiàn)錯誤??？梢允褂?C++編程語言編寫管線信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)管網的自動建模，這樣可以提高建模的效率?。這里還要強調，地下管網是依附在城市地形和道路等主體之下的，所以還需要將創(chuàng)建的城市三維地形信息載入建模軟件中［5］，如表3所示。

通過revit軟件強大的建模，渲染等功能，分專業(yè)建立模型。包括循環(huán)供水系統(tǒng)、衛(wèi)生設備系統(tǒng)、濕式消防系統(tǒng)等類型，各專業(yè)通過使用一個項目樣板文件建立各自專業(yè)的管線模型，然后通過多專業(yè)協(xié)作整合成完整的三維模型文件。

3.3.5?地下管網碰撞檢查及優(yōu)化處理

城市地下管網隨著模型規(guī)模的不斷擴大，種類數(shù)量日益增加，會出現(xiàn)各種碰撞問題，出現(xiàn)這種問題基本上是因為數(shù)據(jù)不準確，或模型建立過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差?。出現(xiàn)這種情況，一定要從數(shù)據(jù)入手調查原因，排除?一切因素，不斷調整糾正管網空間信息，直到排除碰撞問題［6］。

4?結語

城市地下智慧管網建設過程中還有很多需要攻克的技術難題，要不斷提升?BIM?技術能力。在實踐中迎接各種挑戰(zhàn)，通過查資料、做調研、勤學習，不斷磨煉和提升整體的技術技能水平?。并積極探索利用智能化技術如人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等手段提高城市智慧管網的建設效率。將研究成果積極應用于民生項目，與政府、企事業(yè)單位建立合作關系，謀求更深更廣的技術支持，為區(qū)域全面建立城市地下智慧管網作出更有效的貢獻［7］。

參考文獻

[1]?楊銳，馬丁山，雷文書.城市地下管網參數(shù)化建模關鍵技術研究及應用[J].城市勘測，2023（5）：51-55.

[2]?鄧梁，劉新華.基于BIM協(xié)同的地下管網三維建模方法研究[J].國防交通工程與技術，2022，20（5）：63-67.

[3]?江楠，張萬輝，馬揚.城市排水管網信息數(shù)據(jù)庫與智慧排水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].廣東土木與建筑，2021，28（4）：56-60.

[4]?陳永鴻，甘文杰，高雄.地下管網BIM模型輕量化技術應用研究：以云南某高校管網為例[J].科技和產業(yè)，2021，21（12）：107-111.

[5]?孫慶霞，劉廣文，于慶華.BIM?技術應用實務[M].北京：北京理工大學出版社，2018.

[6]?林國清.城市綜合管廊?BIM?技術全過程應用管理與工程仿真方法研究[D].廣州：廣東工業(yè)大學，2023?.

[7]?陶彥妤.城市地下管網一體化三維建模方法研究[D].桂林：桂林理工大學，2020.