智慧管网及其构建途径研究

2018-02-04朱帅领

智能城市 2018年16期

朱帅领

山东正元地球物理信息技术有限公司，山东济南 250001

1 城市地下管线建设和发展现状

城市地下管线是城市基础设施建设的重要内容，主要包括给排水管线、热力管线、燃气管线、通信管线和电力管线等，其作用是传输信息和能量，开展排水等工作，是城市生存和持续发展的物质基础。地下管线的管理也是城市管理的重要一环，地下管线工程档案资料是城市规划建设和管理的重要参考依据。近几年来，通过新技术和管理方式的应用，加强了城市地下管网建设和管理工作，有效提高了管网运行的效率和安全性，尤其是地下管线信息管理平台和数据库的建立，实现了对地下管线的统一监督管理，提高地下管线应急能力和决策水平。随着城市化进程的加快，地下管线建设规模快速扩大，地下管线种类、密度和复杂程度也在增加，所承担的功能也越来越多。当前大部分城市地下管线总长在万公里上，特大城市的管线总长度在几万、几十万公里以上。全国600多个城市有将近300个城市完成了地下管线普查工作，建立了地下管线数据库和管理系统，各种新技术和新工艺也被运用到地下管线建设和管理中。但是近几年来燃气爆炸事故、热力爆炸事故、漏水、漏气、管道腐蚀等问题依然普遍发生，随着智慧城市概念的出现和在城市规划建设中的应用，以及地下管网建设规模扩大、地下管线安全等问题日益严重，智慧管网建设将成为管线管理的发展趋势，也将成为行业和社会发展的重点。

2 城市地下管网建设出现的问题

2.1 管线工程档案资料不全

管线工程档案资料是城市规划建设以及管理重要的参考依据，如果信息档案资料不全、不正确，将导致地下管线管理效率低下，而且会引起严重的安全问题。但是现阶段全国依然有一半左右的城市并没有健全城市地下管线档案资料，甚至有的城市根本没有开展管线档案资料建设和管理工作。比如，有的城市在对地下管线建设管理和竣工验收时没有严格按照规定进行，不重视地下管线勘察工作，导致所搜集的资料不完整，不准确。因为管线资料的不全，导致无法发挥信息资源的优势，在对地下管线管理中出现协调性不够、管理方式陈旧、规划建设以及管理维护责任无法有效落实等问题。更严重的是，因为档案资料的不全，信息便不能在各部门之间流通，导致地下管网相互交叉重叠等问题的出现。因为无法及时充分地掌握相邻建筑设施的情况和管网的运行状态，所以对于地下管线的管理往往比较被动，无法及时发现管线运行中的问题，因而无法有效落实维护维修措施，导致地下管线安全问题严重。

2.2 地下管线超出使用期限

目前，我国大部分城市燃气管线、热力管线和自来水管道等是在20世纪80年代前后建成，很多已经进入使用寿命后期，有的甚至已经超出了使用期限，部分管道出现腐蚀、损坏和泄漏等问题，给管网的安全高效运行埋下隐患，一旦受到不良的外力作用就可能会出现安全事故，这也是近几年地下管网安全问题突出的一个重要原因。另外，地下管线属于隐蔽工程，隐蔽性特点突出，随着管线规模的快速扩大，管线种类、密度和复杂程度也在增加，像燃气、电力、给排水管线的功能也越来越多，而且大部分管道属于高危管线，尤其是输油、输气等长输管线很容易出现安全事故。而这些管线又是城市建设管理中发挥重要作用的管线，一旦出现安全问题便会带来严重的经济损失，给人们的生命财产构成威胁。

2.3 地下管线应急能力弱

地下管线安全高效运行是城市地下管线管理的重点，近几年来，随着新技术和新材料的运用，在地下管线规划建设和管理上取得了不少成就，尤其是地下管线信息化的建设。但是地下管线信息平台的构建还处于初步发展阶段，建设不完善，科学化自动化水平不高，尤其是在对管线紧急安全事故的预警能力、反应能力和决策处理能力上较弱，还有很大的改进空间。只有加强信息环境建设，构建完善的信息共享平台，提高管线事故的应急能力，才能及时发现和诊治管线病害。未来，应该继续积极加强对管线在线监测和控制技术的应用，实现地下管线管道信息化、数字化和自动化的监督管理。

3 城市智慧管网

3.1 智慧管网概念

智慧管网是在智慧城市概念的基础上出现的，智慧城市包括城市管理智慧化、城市环保智能化、国土规划智能化、社区家居智能化，随着物联网技术和云计算技术的快速发展，进一步推动了智慧城市的建设。智慧城市是在基础设施的基础上，以信息技术为技术支撑，从而实现城市基础设施体系的智能化建设和管理，推动城市道路和管网等市政工作的发展，最终形成智慧城市体系。在智慧城市的概念下，智慧管网也是通过物联网技术的应用，实现对地下管网各种参数的采集，并经过数据处理和智能化分析，及时掌握管道运行状态，并通过执行结构的自动化控制，实现城市管道高效安全运行。

3.2 智慧管网工作内容

3.2.1 地下管网信息化建设

地下管网具有隐蔽性突出的特点，而信息化建设就是通过信息化技术，如数字技术、地理信息系统、计算机技术和网络技术、数据库等的应用，实时获取地下管线运行状态等各种信息数据，然后对数据进行高效处理、加工，通过数据库和信息管理系统的建设，实现对地下管线信息资源的共享和应用，使原本隐蔽的地下管网呈现在人们眼前。

3.2.2 地下管线诊断数据库建设

很多城市地下管道已经运行多年，加上受到外界环境的影响，部分管道出现了腐蚀、损坏等问题。为保证地下管线安全运行，通过诊断数据库的建设，利用在线检测技术实时采集管线运行状态信息、管线周边环境信息，并及时掌握地下管网中不同管线建设标准的执行情况，从而完善管线基础数据库，为管网的未来发展奠定信息基础。

3.2.3 物联网技术的应用

物联网是在互联网基础上，通过通信、信息处理等技术将实体物品和数字网络连接起来，从而实现信息的共享。在智慧管网建设中，对物联网技术的应用指的是通过自动化监控设备的设置，利用物联网实现监控设备和数字处理中心的连接，然后对管网运行状态、信息传输等进行实时监控，将管网信息采集、处理传输和综合应用有效连接起来，实现对管网智能化的识别、跟踪、监控和管理。

3.2.4 综合管理平台的建设

综合管理平台的建设指的是将各种信息连接起来实现综合利用，不仅可以发挥平台管理的作用，而且还可提升安全事故应急处理和决策的能力。比如，对基础信息进行及时更新，对管网信息数据进行挖掘，将各种监控影像数据、遥感影像数据等相融合，通过三维建模等技术的应用进行模拟仿真，最后通过一系列的计算、模拟和分析制定相应的管网管理方案、应急处理方案和决策方案。

4 智慧管网构建的途径

4.1 加快地下管线信息化建设

智慧管网构建是一项系统性工程，涉及到管网智慧化构建和管线等设施的建设，也涉及到大量的检修井、阀门等附属物设施构建。工程量较大，加上管网复杂、种类繁多，在进行智慧管网建设中必须加快地下管线的信息化建设，从而加快实现城市管网的综合管理，完善城市功能。通过管理机制的完善、管理流程的优化，利用信息技术加强城市地下管线的检查，然后建立地下管网数据库，实现数字化在线检测和管理。

4.2 探索和落实现有管网诊断机制

现有管网诊断机制是在数字管网建设的基础上，通过自动化在线检测和评估技术的应用，对已有的管网数据库进行完善，然后通过现有管网运行状态分析评价机制的构建，实现对管网的在线监测控制，将现有管线和新建管线连接起来，实现信息共享，从而保障管网的安全高效运行。

4.3 开展智慧管网构建的顶层设计

智慧网管构建是一项系统工程，加上已有地下管线本身就非常复杂，地下管线种类繁多、功能各异、管线建设规模庞大、隐蔽性突出，所以智慧管网建设应该要逐层展开，根据现有管网特点以及新建管网智慧化建设要求，结合管线种类和不同功能，逐步推动智慧管网的建设，同时智慧管网的构建还要和城市规划建设与管理结合起来。为此，开展智慧管网构建的顶层设计，加强对高危管道的监测，加强对管网典型问题的关注和重点部位勘察，推行试行机制，最终可实现智慧管网的有效构建。