应用数字化技术构建基础设施平台

沈莉

摘要：新疆油田公司工程技术研究院最初从1965年的一栋平房已发展成现在的几十栋办公楼、化学实验楼、机械试验站、健身馆、车库等现代化的办工场所。院内的所有基础设施（水、电、暖、网络）维护中存在着因年代久，图纸资料凌乱，不易查询等问题，对基础设施维护有时会伤害施工人员。针对以上问题建设了一套数字化管理系统。实践证明该系统充分解决了上述历史遗留难题，值得推广借鉴。

关键词：数字化 GIS技术 基础设施

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0180-02

1 背景

新疆油田公司工程技术研究院自1965年成立以来，科研生产基础设施经过建设、拆除、再建设，由最初的一栋平房到现在的几十栋楼房，与之配套的室外水、暖、电等基础设施也在逐年的增加。若干年后，因老化腐蚀，需要进行拆除、更换维修。同时随着房屋的增加，室外陆续建成的各种管道、线路，越来越多，交错分布。基础设施的图纸资料也是建设时陆续形成存入档案，各个时期形成的图纸资料只反映当时的个体的情况，不能反映整体和现在的情况。基础设施特别是室外水、暖、电使用一定的年限后，在拆除维修时，一般是那段管线坏了换那段，施工完后画个草图做个竣工资料交付存档。因此，要想掌握和查询基础设施的情况，就要查询历年来的每次建设维修的图纸和资料，工作量大、凌乱，查询困难。还有个别基础设施的维修后图纸资料不全或基本没有，给正常的基础设施维修管理带来很多不便。

再则，水、暖、电等基础设施都处于地下，且基础设施分布较广，人力资源有限，视觉上发现查找比较困难，诸如以上客观原因，导致管理人员的工作只能被动开展，出了问题才知道坏了需要处理，在问题出现前缺少主动发现的措施和方法。鉴于种种这些情况建立一套先进的基础设施特别是水、暖、电、讯管网运维数字化管理系统，把历年来发生的历史图纸、资料、信息汇总整合到一个平台上就势在必行。

2 内容框架

基础设施数字化管理系统利用对各种基础设施信息进行汇总、整合，地下设施准确定位，实现了“空间可视化”、“图数联动”。把复杂的地下结构清晰可视化展示出来，设备图形上清楚的标明各种参数，可显著提高施工准确性和效率。核心思想是“防患于未然”，内置强大的预警机制，通过消息、手机短信、声音等多重手段，建立一套潜在危险预警体系，大幅度降低基础设施在运维中的风险。

2.1 总体构架设计

通过对院区历年来的所有图纸和基建档案进行数字化处理，并利用计算机辅助设计手段根据一定的规则进行二维建模，根据管理需要确定数据元素属性结构，划分图形层次，从而形成工程院建筑物和管网数据的基础模版数据结构，为后续数据管理建立标准规范，以后所有维护和管理工作都可以在此基础上开展。其系统架构见图1。

2.1.1 信息基础层

收集现有各类图纸数据，建立1：500（1：10000、1：2000）大比例尺的覆盖院区全要素地理信息数据库，各类专业基础设施及管网空间和属性数据。建设地下管线数据库。基础地理数据库：包括建筑物、道路、植被等最基本的基础地理信息；综合管网数据库：包括地下管网普查的给水、排水、暖汽、燃气、通信等各类管网空间数据和属性信息；专业管网数据库：包括自来水、通信、暖汽服务公司等的专业管网空间数据和属性信息。

2.1.2 专业应用层

利用CAD基础地理信息平台，对信息基础层提供的各管网数据进行分层管理、统筹分析，在数据处理的基础上，对地形图、管网的空间数据和属性数据提供诸如编辑修改等专业CAD功能。通过专业应用层的支持，为综合业务层提供丰富的数据、功能.

2.1.3 综合业务层

经过专业应用层对数据进行的初步处理，综合服务层针对地下管线管理单位的专业特性，通过对数据进行更深层次的挖掘分析，利用先进的计算机技术、人工智能技术、网线技术，构建更专业的交互式管网分析功能。综合业务层的搭建，将为地下管线的综合信息查询提供高质量的服务，为院领导的决策提供辅助依据。

2.2 系统数据组织

基础设施运维数据库主要按功能划分为：管网基础模板数据库、管网维护历史数据库、系统基础数据库、管网维护计划数据库。

2.2.1 管网基础模板数据库

按区域存储管网模板信息，其中信息包括：栋号、楼层、房间号、标题、管网图纸文件、管网图纸编目信息、最后维护时间等。

2.2.2 管网维护历史数据库

按区域存储管网维护记录信息，其中包括：栋号、楼层、房间号、标题、图纸版本号、维护时间、维护内容、维护单位、注意事项等。

2.2.3 系统基础数据库

保存系统中所有的基础数据，其中包括：人员帐号、组织架构、人员权限、图纸密级、管件属性等信息。

2.2.4 管网维护计划数据库

保存辅助设计系统产生的管网维护计划任务，其中包括：栋号、楼层、房间号、标题、图纸版本号、维护时间、维护内容、维护单位、注意事项、是否发布等信息。只有发布的计划任务才能被普通维护人员看到，未发布的计划任务只有具有计划编辑权限的人员能看到。

2.3 业务系统功能设计

按照需求分析调研报告，本管理系统需要完成的功能模块包括：统一身份认证接口、基础地理信息模块、专题图层维护与管理、基础设施信息变更、设施属性查询、设施维护计划、预警信息定制、维修日志记录，其中主要功能设计如下。

2.3.1 身份认证接口

本系统与油田公司现有的统一身份认证实现了接口集成，所有用户只需输入自己在统一身份认证中分配的用户名和密码便可登陆本系统，系统自动实现了用户身份鉴别，并根据用户权限进行控制。后台提供专用功能管理用户登录信息，应用程序登录后生成访问令牌并实施维护，在服务端记录帐号访问行为。endprint

2.3.2 图形操作基本功能

图形查阅编辑区主要包括，常用工具、图形特性、图形显示区域。常用工具栏包含一些常用的图形操作工具，如图视区放大/缩小命令、窗口缩放命令、视区移动命令等。

2.3.3 建立基础设施方位现状图（图2）

根据基础设施运维管理和查询需要，建立了房屋、水、暖、电、讯、网专题分层管理功能。将相关的设备设施进行识别归类，用户可以方便的查看到当前关心的专题信息。我们建立了：（1）院区建筑物现状平面图；（2）院区供热现状平面图；（3）院区供水现状平面图。

2.3.4 建立基础设施管理控制平台

（1）建立设备信息综合查询。系统提供了集中统一查询列表功能，用户可以根据综合查询功能快速查看所有分类设备信息数据记录，也可以快捷定位到指定的设备上进行数据信息查询；

（2）基础设施维护信息记录和查询。系统提供维修日志记录功能，可以通过本工具对基础设施的每次维修过程及内容进行记录。

（3）基础设施变更信息维护。提供一系列专业的制图工具，后期基础设施运行维护管理人员可以方便的通过交互式图形制作方法，在系统中增加设备设施，将已经去掉的设施归入历史库，可通过点击设备设施交互式更新其属性资料，可以对特定设施的维护过程进行流水登记；

（4）设备设施属性管理。软件除建立各类管网的空间数据库外还有属性数据库。独立建立不同管网的空间数据库及属性数据库，能够独立维护各类管网的数据结构；能够灵活的进行各类管网的管点和管段属性内容的数据调整，除提供常用的属性外，还可根据用户需要添加属性；

（5）自动运维预警机制。系统提供了设备预警定制功能，运维人员可以对某特定设备的使用年限、检修周期等进行设置，系统将自动根据时间进行预警提醒，防止因为人为管理疏忽导致的事故；

（6）设备维修计划。系统提供计划编制功能，可以根据以往对基础设施维修的时间间隔，将未来一段时间的设备设施维护做出工作计划，这样可以便于领导工作统筹安排，同时可以对运维管理工作进行过程控制。

3 实施效果

该系统于2012年开始筹备建设，于2013年建成并投入使用，迄今为止已经很好的应用到工程院基础设施运行维护管理工作中。系统应用之前，基础设施管理完全靠人工，以经验为主，档案资料和图纸更新滞后，设备、设施维护完全处于被动状态。通过该系统的建设，为工程院建立了规范先进的基础设施管理系统，能够通过设备详情，从施工计划、实施到数据维护，通过系统分析任何位置的管线、全过程计算机化，及时更新及时显示，自动提醒逾期工作的设备、设施，自动提醒设备保养时间，把死的资料变成了活得可视化的图表，把散乱的个体整合成集中的整体，信息集中、全面、共享，可以做到更新维护实时化，运维管理流程化、隐患预警智能化。为工程院基础设施管理提供了一个与时俱进，数字化的信息平台，满足了工程院基础设施管理的需要，将工程院基础设施运维管理水平提升到了全新的高度。endprint

2.3.2 图形操作基本功能

图形查阅编辑区主要包括，常用工具、图形特性、图形显示区域。常用工具栏包含一些常用的图形操作工具，如图视区放大/缩小命令、窗口缩放命令、视区移动命令等。

2.3.3 建立基础设施方位现状图（图2）

根据基础设施运维管理和查询需要，建立了房屋、水、暖、电、讯、网专题分层管理功能。将相关的设备设施进行识别归类，用户可以方便的查看到当前关心的专题信息。我们建立了：（1）院区建筑物现状平面图；（2）院区供热现状平面图；（3）院区供水现状平面图。

2.3.4 建立基础设施管理控制平台

（1）建立设备信息综合查询。系统提供了集中统一查询列表功能，用户可以根据综合查询功能快速查看所有分类设备信息数据记录，也可以快捷定位到指定的设备上进行数据信息查询；

（2）基础设施维护信息记录和查询。系统提供维修日志记录功能，可以通过本工具对基础设施的每次维修过程及内容进行记录。

（3）基础设施变更信息维护。提供一系列专业的制图工具，后期基础设施运行维护管理人员可以方便的通过交互式图形制作方法，在系统中增加设备设施，将已经去掉的设施归入历史库，可通过点击设备设施交互式更新其属性资料，可以对特定设施的维护过程进行流水登记；

（4）设备设施属性管理。软件除建立各类管网的空间数据库外还有属性数据库。独立建立不同管网的空间数据库及属性数据库，能够独立维护各类管网的数据结构；能够灵活的进行各类管网的管点和管段属性内容的数据调整，除提供常用的属性外，还可根据用户需要添加属性；

（5）自动运维预警机制。系统提供了设备预警定制功能，运维人员可以对某特定设备的使用年限、检修周期等进行设置，系统将自动根据时间进行预警提醒，防止因为人为管理疏忽导致的事故；

（6）设备维修计划。系统提供计划编制功能，可以根据以往对基础设施维修的时间间隔，将未来一段时间的设备设施维护做出工作计划，这样可以便于领导工作统筹安排，同时可以对运维管理工作进行过程控制。

3 实施效果

该系统于2012年开始筹备建设，于2013年建成并投入使用，迄今为止已经很好的应用到工程院基础设施运行维护管理工作中。系统应用之前，基础设施管理完全靠人工，以经验为主，档案资料和图纸更新滞后，设备、设施维护完全处于被动状态。通过该系统的建设，为工程院建立了规范先进的基础设施管理系统，能够通过设备详情，从施工计划、实施到数据维护，通过系统分析任何位置的管线、全过程计算机化，及时更新及时显示，自动提醒逾期工作的设备、设施，自动提醒设备保养时间，把死的资料变成了活得可视化的图表，把散乱的个体整合成集中的整体，信息集中、全面、共享，可以做到更新维护实时化，运维管理流程化、隐患预警智能化。为工程院基础设施管理提供了一个与时俱进，数字化的信息平台，满足了工程院基础设施管理的需要，将工程院基础设施运维管理水平提升到了全新的高度。endprint

2.3.2 图形操作基本功能

图形查阅编辑区主要包括，常用工具、图形特性、图形显示区域。常用工具栏包含一些常用的图形操作工具，如图视区放大/缩小命令、窗口缩放命令、视区移动命令等。

2.3.3 建立基础设施方位现状图（图2）

根据基础设施运维管理和查询需要，建立了房屋、水、暖、电、讯、网专题分层管理功能。将相关的设备设施进行识别归类，用户可以方便的查看到当前关心的专题信息。我们建立了：（1）院区建筑物现状平面图；（2）院区供热现状平面图；（3）院区供水现状平面图。

2.3.4 建立基础设施管理控制平台

（1）建立设备信息综合查询。系统提供了集中统一查询列表功能，用户可以根据综合查询功能快速查看所有分类设备信息数据记录，也可以快捷定位到指定的设备上进行数据信息查询；

（2）基础设施维护信息记录和查询。系统提供维修日志记录功能，可以通过本工具对基础设施的每次维修过程及内容进行记录。

（3）基础设施变更信息维护。提供一系列专业的制图工具，后期基础设施运行维护管理人员可以方便的通过交互式图形制作方法，在系统中增加设备设施，将已经去掉的设施归入历史库，可通过点击设备设施交互式更新其属性资料，可以对特定设施的维护过程进行流水登记；

（4）设备设施属性管理。软件除建立各类管网的空间数据库外还有属性数据库。独立建立不同管网的空间数据库及属性数据库，能够独立维护各类管网的数据结构；能够灵活的进行各类管网的管点和管段属性内容的数据调整，除提供常用的属性外，还可根据用户需要添加属性；

（5）自动运维预警机制。系统提供了设备预警定制功能，运维人员可以对某特定设备的使用年限、检修周期等进行设置，系统将自动根据时间进行预警提醒，防止因为人为管理疏忽导致的事故；

（6）设备维修计划。系统提供计划编制功能，可以根据以往对基础设施维修的时间间隔，将未来一段时间的设备设施维护做出工作计划，这样可以便于领导工作统筹安排，同时可以对运维管理工作进行过程控制。

3 实施效果

该系统于2012年开始筹备建设，于2013年建成并投入使用，迄今为止已经很好的应用到工程院基础设施运行维护管理工作中。系统应用之前，基础设施管理完全靠人工，以经验为主，档案资料和图纸更新滞后，设备、设施维护完全处于被动状态。通过该系统的建设，为工程院建立了规范先进的基础设施管理系统，能够通过设备详情，从施工计划、实施到数据维护，通过系统分析任何位置的管线、全过程计算机化，及时更新及时显示，自动提醒逾期工作的设备、设施，自动提醒设备保养时间，把死的资料变成了活得可视化的图表，把散乱的个体整合成集中的整体，信息集中、全面、共享，可以做到更新维护实时化，运维管理流程化、隐患预警智能化。为工程院基础设施管理提供了一个与时俱进，数字化的信息平台，满足了工程院基础设施管理的需要，将工程院基础设施运维管理水平提升到了全新的高度。endprint