智慧综合管廊系统建设应用技术分析

刘 亮

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽 合肥 230088)

1 概述

基于3S(GPS，GIS，RS)，BIM，大数据等技术，通过物联网、无线传输网、互联网对地下管廊进行全面信息化管理，即充分利用管廊内的各类设备信息、监测监控信息、传感信息等，进行管廊的智慧化综合运维，包括对综合管廊及其附属设备设施及纳入管廊的管线(给水、雨水、再生水、直饮水、天然气、热力、电力、通讯、广电、暖气)等感知、传输、控制形成的各类数据，通过GIS技术的信息集成、空间数据分析与表现能力，对管廊进行二三维展现，为管廊工程管理、管线管理、附属设施设备管理、日常运营维护、技术服务、应急处理、分析评估等提供支持，提高规划、应急、救援、管理和决策的科学性，提高工作效率。系统如图1所示。

2 智慧综合管廊系统建设应用技术

2.1 智慧综合管廊大数据中心

大数据中心采用带外架构，降低元数据与数据信息相互干扰，单卷可支持PB级的存储空间，高效的管理海量文件，使得存储环境在文件规模较大的情况下，也能高效检索访问，提高计算系统整体访问效率。

元数据集群化技术，提高海量文件的访问效率和文件上限。

云存储系统通过世界领先的元数据集群化技术，所有元数据集群服务器统一参与数据检索及分配操作，大大提高了海量文件的访问效率，并且提高单套文件系统下能支撑的文件数量上限，可以达到单套文件系统下,对于数据量较大又需要统一管理的应用非常重要。

2.2 管廊地理信息(GIS)技术标准

基础地图操作：通过ArcGIS API提供的接口，从而实现基本地图操作功能。

查询系统：在系统中，利用接口来对点、线、面以及三维数据的查询。通过系统底图坐标，坐标点击可实现附近各种要素的调查显示，属性数据的显示通过SQL语句进行查询，同时把满足条件的数据在地图上高亮显示。

信息查询：在系统中，利用接口来对点、线、面以及三维数据的查询。属性数据的显示通过SQL语句进行查询，同时把满足条件的数据在地图上高亮显示。

鹰眼功能：在地图中，能够查看图框中的地图在整幅地图中的位置，也可点击鹰眼快速查看地图。

2.3 数据三维可视化(BIM)技术

1)三维建模要求。三维建模的范围：建筑物、各类管线、路面、花坛、设备等。

重点建筑物三维模型要求能够真实、美观，具有建筑物名称，可供用户属性查询和点击查看。

三维模型的要求主要在三个方面：纹理贴图的大小、纹理贴图的格式、模型的面片数量。

在3DMax中创建三维模型时，纹理贴图的高和宽要求是2的n次幂(单位：像素)。

纹理贴图的格式优先考虑使用jpeg，png，主要原因是其数据量较小、压缩比高。jpeg一般用于不需要半透明的贴图，png用于需要半透明的贴图。

2)应用功能要求。支持地下管线数据的批量建模，把管线探测结果快速生成三维管线模型。

支持地下管线三维模型的编辑，包括鼠标的交互式编辑和管线节点的坐标值修改。

支持三维管线模型的拓扑信息提取，便于实现连通分析、爆管分析等。

支持三维模型的编辑，包括：水平移动、垂直移动、旋转等。支持三维设备动画与工艺动画的显示。

支持地上、地下浏览模式。支持加载管网设计及竣工CAD数据(dxf格式)。

2.4 智慧化综合管廊统一管理平台技术

综合管廊统一管理平台利用大数据、GIS+BIM、影像传感、机器人巡检、廊体监测等多种技术手段对管廊业务内容进行智慧化、平台化管理，对管廊本体、入廊管线以及附属设施从“审”“监”“维”“检”“调”“考”6方面出发，构建统一管理平台。

1)管廊环境监控系统。对管廊内的温度、湿度、氧气、甲烷、硫化氢、水位等环境参数进行监控，并实时做出应对措施。

2)用户管理系统。可添加管理员、审批和添加权限、对巡检人员信息、员工培训、登陆系统人员时间等进行管理。

3)视频监控系统。对视频设备进行管理，可自由选择切换模式，根据摄像机号码、标题、站点名称对实时的录像进行查询。

4)入侵检测系统。对于外来人员或者无卡人员独自进入地下管廊时通过红外感应器触发报警器报警，监控中心通过报警点可以调用监控对应急预案进行紧急情况处理。

5)门禁系统。自动检测打卡人员信息与系统已录入信息进行对比检测，并可远程控制门锁开关。

6)电子巡检巡查系统。可以在移动终端或者监控中心对巡检人员进行定位及巡检轨迹查询，并且系统自动录入巡检人员的巡检信息。

7)无线通讯与应急通讯系统。查看通讯设备状态(在线、离线)，并利于管廊巡检人员通讯。

8)调度系统。对管廊专用通信中的有线通信系统、无限通信系统、广播系统、语音通信系统等进行集中管理，保持管廊内部正常通信，支持事故现场与监控中心同步通信和协同指挥救援，应急调度。

9)人员定位系统。对地下管廊中的人员进行定位及信息查询并可显示巡检工作人员的数量和在线状态。

10)管廊火警与消防系统。通过感温光纤实现环境感温探测，将采取异常温度信息传输至监控中心，与消防控制系统联动，实现管廊内部灭火器的启动喷发。

11)高压线缆本体监测系统。实现机制：事先设定预警值，根据具体情况选择是否手动消除报警，并进行实时数值记录，查看统计报表。

12)管廊沉降监测系统。对管廊沉降监测数据进行实时记录并显示成图，设置预警值，超出预警界限进行手动或自动报警，传至监控中心，提出相应措施。

13)管廊规划系统。对城市规划信息进行查询、统计、分析，分析管线碰撞可能并进行挖方量计算，分析管廊建设中可能出现的碰撞隐患，及时做出调整。

14)管廊通风系统。根据管廊环境温度、湿度显示手动或自动控制风机排风。可进行通风设备实地开关控制、远程开关控制及通风设备故障反馈、监控中心报警。

15)管廊本体养护系统。根据养护计划，对养护信息、费用信息登记并统计。

3 结语

智慧综合管廊建设技术为解决综合管廊运营管理提供人工智慧化解决方案，同时预留远期系统平台升级扩展的空间，针对安徽省内智慧化综合管廊技术建设具有指导意义。