综合管廊智慧运维系统建设探讨

张伟，邓祺琪，陆尧琪

基于城市综合管廊的特性，其信息化管理系统通常需要一个平台管控多个项目，乃至全市范围内的所有项目，技术上仍存在一些难点，比如：智能化系统各自独立、以传统方式进行业务管理、分期建设导致标准不一、数据完整性不够、网络规划不规范。导致各项目无法在一个统一的信息平台上来对整个城市地下“生命线”提供智慧化、安全化的综合监控与经营运维。

一、智慧运维系统建设难点

（一）独立智能化系统统一接入的问题

监控系统各自建设，硬件设备品牌、型号都不一致，无法在统一的监控平台进行整合，只能在数据层面实现整合。

（二）分期建设标准不一、数据完整性不够的问题

不同时期建设的管廊，设计标准、监控任务不一致，从最新的建设标准去看旧的标准，数据的完整性不够是必然问题。但是最新的标准要兼容旧的标准。需将旧数据按照新数据的标准重新建立。

（三）网络规划不规范的问题

网络规划不规范会对旧有项目按照新标准进行改造造成影响，需要进行数据对接等繁琐技术攻关。

二、智慧运维系统搭建思路及对策

（一）系统整体建设思路

通过标准规范体系、安全保障体系，依托地理信息技术、建筑模型技术、流行框架技术、SCADA组态技术、工控标准协议和计算机网络技术等先进技术手段，在统一的标准体系下，以数据中心为支撑，提供统一的数据管理、数据展示、数据交互和工作流审批等基础模块，统一管理管廊的整体运作。系统分为以下几个层面：

1.基础资源支撑层

以硬件作为支撑，由基础网络、交换机、服务器、工控设备、传感器、消防设施、应急通讯等设备组成。

2.数据中心

包括非涉密区和涉密区。非涉密区提供管廊云环境，包括存储虚拟化、操作平台、数据库集群。涉密区使用实体服务器集群，同时增加环境监控和安全监控。环境监控通过环境监控主机监视机房设备的工作情况，及时发现和排查故障；安全监控通过环境监控主机监视机房的安全情况。

3.应用支撑层

支撑整个应用的关键技术，包括工作流引擎、3D GIS、VR/AR、SCADA、融合通讯等等。

4.应用层

包括三大平台（态势感知平台、综合监控平台、态势感知平台），三大系统（应急指挥、安全保障、安全预警）

5.数据展示、人机交互

整个系统的最外层，包括浏览器、PC客户端、大屏展示等交互方式。

（二）系统搭建对策

为解决分期建设标准不一、数据完整性不够等问题，系统需构建综合管廊全生命周期的信息化框架和数据中心，建立标准统一、关系清晰、数据一致、互联互通的数据服务和协同管理平台，实现各区监控中心的数据共享，为综合管廊的综合集成与管控、智能运维、精细化经营、可视化应急抢险、移动化办公应用和沉浸式VR/AR交互提供信息平台。

城市综合管廊的建设目标是在信息化管理的基础上，逐步实现自动化，用智慧覆盖整个管廊运行管理的全过程，实现高效、节能、安全、环保的一体化智慧型管廊。具体体现在以下几个方面：

1.态势感知

基于数据集成、大数据分析、地理信息系统、BIM技术、虚拟现实、增强现实等技术于一体，实现综合监控、运营维护、网络安全等多领域数据的汇聚、交换、筛选、共享、趋势分析、数据挖掘、可视化展示。态势感知为综合管廊信息平台提供丰富的公共支撑组件和应用分析服务，基于这些组件和服务，按照业务需求，可以灵活组合搭建智慧应用，发布到管廊云上。

2.运维管理

基于态势感知平台提供的业务化的分析、GIS/BIM等组件直观形象的展示管廊运维相关信息，极大提升运维管理能力，结合融合通讯技术，整合各级应急资源，提升应急协调指挥能力。运维调度是资产管理、应急管理信息可视化的综合呈现。满足指挥调度、运维管理、演练参观等各层级的管理需求，展示地下管廊和内部各专业管线运行数据、基础数据管理、图档管理、管线拓扑维护、数据离线维护、维修与改造管理、基础数据共享等功能信息，能为运维、监控与报警系统提供简洁、统一、友好的人机交互界面，按需分层分级显示相关重要数据；能直观展现“各监控子系统、各运维资源分布”信息。

3.安全保障

系统在物理上分为涉密网和非涉密（参密），涉密网运行涉及管廊GIS/BIM数据的运维管理和态势感知系统，加强非涉密网（参密）的信息安全管理及防护建设是为保障工控系统中各种工控设备、通讯设备使用安全性、各种信号传输的稳定性。通过网闸、数据交换等技术实现非涉密数据向涉密网的单向流动，分析结果数据，比如维护优化方案等，通过安全介质移动到非涉密网络。

4.智慧应用

智慧应用依托管廊云，在安全网的保障下的实现各自建设的管廊项目监测数据的加密上传、控制指令的加密下达。依托云平台为运维团队开展管廊检修方案优化、管廊运维方案优化等智慧应用；为入廊管线经营企业提供管线入廊施工方案优化、管线运维方案优化、安全预警等智慧应用；为行业监管部门提供分析决策支撑、管廊建设规划方案优化等智慧应用。

三、管廊智慧运维平台实际案例

目前，苏州管廊已建成一套体系完整的综合管廊智慧化综合监控及信息管理系统，并已投入实际使用。

（一）系统架构

苏州管廊智慧运维平台按照全市地下综合管廊集中管理、统一运维的要求进行设计，满足集群扩展、远程管理、规范接入、统一权限、智能运维的建设要求。主体结构分为基础资源层、数据中心层、应用支撑层三大子系统，其中，基础资源层主要包括市级指挥中心与各分控中心之间的通讯网络骨干网、管廊项目廊内的通讯网络、廊内的环境监控设备、安全防范设备、应急通讯设备等；数据中心层即信息化基础设施，主要包括中心机房及其相关设备等；应用支撑层对服务器、存储等硬件资源进行虚拟化管理，以支持应用集群扩展，提高系统的扩展性、可靠性和稳定性；基于SCADA、融合通讯、三维仿真等技术集成完成综合监控子系统的开发；基于数字证书、单点登录、工作流、消息总线等技术完成运维管理子系统的开发；基于地理信息、BIM、数据集成、数据分析等技术完成态势感知子系统的开发。子系统之间相互协同，共同实现管廊智慧化综合监控和信息管理的目标。

（二）综合监控子系统

综合监控子系统主要连接廊内各项终端设备，包括廊内管线单位的数据对接，实现对廊内各项环境的全面掌握，同时，市级监控中心的平台与各分控中心相连接，做到统一管理。

基于综合监控子系统，通过多种终端方式，实现对地下综合管廊7⋆24小时随时随地对全市管廊的设备进行管控，保障管廊本体安全和保障专业管线安全。

（三）运维管理子系统

当运营规模不断扩大，成本不断增加的情况下，若继续采用传统的管理方式，工作效率低下、成本支出不可控。需要一套以资产设备全生命周期管理为核心的，包括智能运检、生产经营管理、智能调度功能的一体化的运维管理系统。

运维管理子系统的建设目标是按照综合管廊运营单位已有的规章制度和标准操作流程，基于统一的运维管理系统，实现全市管廊运维中人、财、物、事的集中管理，从而提升管廊维护效率，提高管廊管理水平。

（四）态势感知子系统

随着业务规模的不断扩大，管理的设备数量、产生的数据量将急剧增加，如何对这些数据进行有效管理、综合利用成为一个问题。

态势感知子系统的建设目标是通过以下手段：

1.建立管廊数据规范

建立资源目录，对系统涉及的基础网络设施运行监控数据、网络安全运行监控数据、智能化设备运行监控数据，运维服务业务数据进行集中管理。

2.建立管廊运行指标体系

建立健康评估模型，从智慧、安全两个维度对管廊运行状况进行可视化展示，优化运维流程，提高维护效率。

3.建立管廊应急预案

搭建指挥调度系统，提供事件监控、影响分析、指挥调度功能，提高应急响应能力。

逐步搭建起具有数据集成、趋势分析、大屏展示能力的数据分析系统，为综合监控、运维管理系统提供辅助决策、数据可视化等应用支撑。

信息化系统是综合管廊运营必不可少的手段，建设一套综合管廊信息化系统，能实现城市综合管廊的监测实时化、预警智能化、决策科学化、应急管理一体化和设备资产管理精细化等综合管控，有效减少安全隐患，确保综合管廊安全、高效运行，为生产经营提供决策辅助，促进城市综合管廊的创新管理。