基于EIS的城市地下管网监控系统设计

张俊达　张全才　郑成林　于东林　王春雷

摘 要：当前的城市地下管网十分复杂，其中包含城市供水管网、城市供气管网、城市下水管网、城市供电管网和城市供热管网等，且上述管网的监管部门并不是统一的，这就对管网之间的综合监管带来了一定的麻烦。因此，城市市政部门急需建立一种能进行地下管网综合监管的系统。由此，本文介绍一种基于EIS的城市地下管网监控系的设计。

关键词：伴检系统;复合式监控;远距离管控;传输系统

中图分类号：TU990.3;TP277 文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）26-0026-03

城市地下管网是城市建设的重要内容和城市生存和发展的生命线，具有规模大、范围广、管线种类繁多、空间分布复杂、变化大、增长速度快和形成时间长等特点[1]。触及城市的各个角落，与人民生活息息相关。每当城市地下管线发生爆裂或者泄露事故时，往往会给城市居民带来许多不利影响，成为目前影响城市居民幸福感的一块毒瘤。虽然现今有一部分企业已经开始涉足城市地下管线监管监控行业，但其手段大多借助现有管线上下游所安装的传感器，通过后期的计算机模拟运算实现对管线的监控与监管。但是，这类监管监控方法大多伴随着误报率高、预警报警不及时等缺点。因此，部分市政部门并不会选择对这方面进行投入，并不是因为市政部门对此缺少建设，而是现今的城市地下管网监测技术并不能满足其实际需求[2]。既然城市管理者对此有所需求，那么，如果上述问题能够得到相对应解决，未来的城市建设将会呈现一副全新的态势。

1 伴检系统

针对城市地下管线监控监管困难的壁垒，利用模拟伴热管模式的伴检管线进行解决。所谓伴检系统，即通过将现有及未来需要搭建的城市地下管线使用大管线进行包裹或者嫁接的方式构建起的城市地下管廊系统。其结构如图1所示。

伴检系统的结构不同于现有的城市地下管井，其伴检管线铺设结构是由现有城市地下管线及未来需要建设的城市地下管线的二维矢量线数据所得，通过将二维矢量线数据输入构建系统后，计算机后台运算得到最为合理的伴检管线铺设模型[3]。运算模型如图2所示。

2 远程操控系统

远程操控系统即城市地下管线监控系统的执行方法，其由三大部分组成，即采集系统、上报系统和操控系统[4]。通过伴检系统对管线进行实时监控，并及时上传管线工况的动态数据，计算机会及时对实时上传的管线工况的动态信息进行分析和处理，一方面，推算出部分高危管线，然后通知维修工人到现场对管线的危险程度进行系统化评估，尽可能做到对管线的爆裂及泄漏防患于未然;另一方面，一部分已经发生渗漏的管线将会被排查出来，系统操作者将会通过远程控制系统关闭问题节点附近上下游的阀门，并通知维修人员赶赴现场对问题管线进行维修或更换。

2.1 采集系统

伴检系统的建立，将大部分监控硬件移入伴检管线中，一方面加大了监控系统的使用寿命，另一方面可以丰富目标管线的检测手段，从而提高监测的准确性。采集系统中最为主要的便是移动监控组件，其将原有的静态监控模式变成动态监控模式，并借助红外成像技术将目标管线上的细微泄漏点都监测出来，提高整套监测系统的实时监控性能[4]。具体监控模式如表1所示。

2.2 上报系统

对于城市地下管线的复杂性及分管部门的分散性，系统将会对采集的数据进行分析汇总，同时建立一个城市地下管线数据管理中心，如图4所示，将管线的监控信息上报至其中，一方面将共享数据分享至各个管线的分管部门，另一方面完善健全后续的城市地下管线综合数据库，为后续的城市地下管线建设及维修打下基础。

2.3 操控系统

在建立伴检系统的同时，需要将一部分地下管线的连接阀门更换为远传控制阀门，当管线发生爆裂或者泄露时，其将起到及时关闭上下游管线连接的作用，在最短时间做到将各类损失降至最低。操控系统如图5所示。

3 数据传输管理系统

数据传输管理系统是整个系统的连接枢纽，其将采集到的数据上传到城市地下管线数据管理中心的数据库中，利用大数据分析，将海量数据中的数据噪声去除，并对各类管线的监管数据进行分类处理，以便于后期相关分管部门的调取及利用。

通过对数据的整合及分析，进一步建立地下管线信息系统，其将以城市地图为基础，以各类管线数据为核心，进行各种图形数据的建立、查询、叠加分析，从而建立一整套全面规划的管线信息化解决方案，如图6所示。

利用数据传输管理系统实现城市三维地下管线管理系统的建立，其是以计算机网络为载体，GIS软件为平台的应用型技术系统[5]，整合城市地下综合管线数据资源，实现了地下管線的三维可视化管理、存储、查询、分析、定位等功能，形成了一套完善的城市地下综合管线数据资源管理数字化、可视化的三维管线系统。

4 结论

①通过对城市地下管线进行伴检管线铺设，进一步整合城市地下综合管线基础数据资源，推进数字化地理空间信息平台建设，逐步通过数据资源的“集中管理、分布应用”实现数据管理部门和应用部门之间的共建共享。

②实现决策基础数据资源管理数字化、可视化。通过整合GIS技术，将地图元素和地下空间信息融入管理体系中，以三维的形式展现，实现城市决策信息资源的数字化和可视化，提高决策的科学性和合理性。

③提高政府保障公共安全和处置突发公共事件的能力。突发应急事故发生后，政府可在第一时间了解灾害发生地周边管线分布情况，高效调用相关资源，迅速完成应急处置，使产生的危害降到最低程度。

④提高基础数据管理水平。既可以查阅局部地区管线的各种细节，又可浏览区域管线的宏观分布;既可研究单种管线情况，又可了解各种管线的整体分布关系;既可用以指导工程施工，又可用来做新区规划或管线设计，使管理工作顺利进行。

参考文献：

[1]鲁玉甫.城市地下管线综合管理现状及存在问题研究[J].建材与装饰，2017（51）：132-133.

[2]朱伟，郑建春.面向智慧城市的城市地下管网信息管理体系构建探讨[J].办公自动化，2014（S1）：67-69.

[3]周京春.地下管网三维空间数据模型及自动化精细建模方法研究[D].武汉：武汉大学，2016.

[4] Zhu W，Sun P，Ma Y N，et al. Location Method of Underground Pipeline Monitoring Point Based on Cavity Detection[J]. Journal of Convergence Information Technology，2012（22）：75-81.

[5]吴良超，吴军荣，刘赟.GIS技术在数字管道系统中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2013（4）：57-60.