城市地下综合管廊信息管理系统设计与研究

张东杰

摘要：随着城市化的不断进行，地下管线建设问题凸显，城市地下综合管廊建设力度不断加大，其信息管理系统应运而生。本文以南宁市地下综合管廊试点项目为例，介绍了地下管廊信息管理系统的开发环境、总体架构设计以及功能设计，为今后其他城市地下管廊信息管理系统的建设发展提供参考。

Abstract： With the development of urbanization， the problem of underground pipeline construction has become more prominent， the construction of urban underground integrated pipe corridors has been continuously increased， and the construction of underground pipe gallery information management systems has also begun. Based on the pilot project construction of underground Integrated Pipe Gallery in Nanning， this paper introduces the development environment， overall architecture design and functional design of the underground pipe gallery information management system， and provides reference for the construction and development of the underground pipe gallery information management system in other cities in the future.

关键词：综合管廊;信息管理系统;架构设计;模块设计

Key words： integrated pipe gallery;information management system;architecture design;module design

中图分类号：TU17;TU990.3                            文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）01-0098-03

0  引言

城市地下综合管廊，又称为共同沟或地下管廊，即在城市地下空间内建设一个完整的隧道，聚集了燃气管道、给排水管、电力设施、供热管线、通讯电线等各类市政管线，以便高效地实现管廊工程统一的规划、设计、施工和管理，在城市稳定运行中扮演着重要角色，是保障城市运行的“生命线”[1-2]。

现阶段，我国政府制定了不少鼓励政策，力推综合管廊的建设，逐渐有许多城市开始尝试建设地下综合管廊，但我国建筑行业在综合管廊建设上经验不足，许多建设完工地综合管廊还未投入实际运营，各地城市地下综合管廊信息管理系统的建设犹在摸索阶段。本文以广西省南宁市城市地下管廊工程为基础，通过研究分析其开发的南宁市地下综合管廊信息管理系统，对地下管廊信息管理系统的开发，进行科学的探讨[3-4]。

1  系统整体设计

1.1 开发环境

系统开发采用Windows server 2008 R2操作系统，数据库服务器为Oracle 11g，采用Centos Linux操作系统，操作环境为Apache提供的Jsp环境。

硬件环境为inter core i5-4590的CPU，16GB内存容量，NVIDIA GT960的显卡核心，2GB显存。

1.2 架构设计

城市地下管廊信息管理系统基于JavaEE框架进行开发，不同于其他技术架构，JavaEE的核心是主要解决企业级应用系统的问题。JavaEE作为当前主流软件开发平台，具有稳定可用性、可伸缩性的特点，并且开发效率高，支持异构环境[5-6]。整个系统可划分为数据访问层、业务逻辑层、用户层与Web层。

数据访问层（database access layer，DAL）：又被称为持久层，其通过操作数据表的查询、添加、修改、删除等步骤，实现系统对数据库的访问的主要功能。

业务逻辑层（business logic layer，BLL）：它位于数据访问层和表示层之间，是整个系统三层构架中的核心。它负责系统各项业务的逻辑处理，在数据交换中具有连接功能。业务逻辑层会调用数据访问层相关数据，负责接收用户层的业务请求进行逻辑处理;对于表示層，它是被调用者，业务处理完成后再将结果返回到用户层。在本层中，如果涉及到数据库的访问，需调用对应数据访问层的接口，申请数据访问。

用户层：（User Interface layer，UIL）：即人机交互界面层，具有用户与整个系统的交流互动功能。系统的业务逻辑一般不包含在该层中，且用户层中的逻辑代码仅与界面元素有关。

Web层：Web层是针对与B/S架构的应用而存在的，Web层的功能主要是完成网页端网页的外观呈现，不处理应用系统的任何业务。

相比传统构架，多层架构将系统结构清晰化，方便开发人员的分工合作，有助于前期开发的顺利进行，并加快后期的维护升级。此架构降低了各层次之间的依赖，各层之间逻辑由相似相通之处，可以修改后直接调用，提高了复用性。然而层次中子程序模块的未执行结束会导致主程序模块只能等待子程序模块当前命令完成，因此多层架构未必会提升性能。这说明将系统划分层次会降低其运行速度上，但能高效提升团队开发效率[7]。

2  系统功能结构设计

优秀的系统设计不仅要有对针对问题的高效性， 还要考虑到对将来的新增需求有足够的适用性。由于地下综合管廊信息管理系统功能设计广泛，整体开发较为困难，因此，系统功能在实现采取模块化设计时，要明确开发的基本功能模块，模块开发完成后立即进行组合，一套完整的系统就形成了[8-9]。

城市地下综合管廊信息管理系统按其系统功能进行分析，主要可分为地下管廊地址规划与地质模块、地下管廊设计管理模块、地下管廊成本管理模块、地下管廊施工管理模块、地下管廊运维管理模块五个功能模块。

①地下管廊规划与地质模块。通过规划与地质模块，可以管理管廊项目规划阶段需要的各种文档和电子数据，科学地规划管廊项目的平面、剖面和工程关键点。该模块下划分规划资料管理、快速规划、规划检查、方案管理四个次级模块，具有查询、上传、移动、删除、下载、编辑、添加等基本功能。

②地下管廊设计管理模块。设计管理模块是实现对管廊设计进度和设计数据集中管理的功能模块。通过该模块，可以管理和审查每个阶段的设计结果，及时了解项目的设计进展，通过增强联系提高各参建方之间的协作工作和沟通的效率。在此模块中分为设计进度管理、模型管理、文档管理三个次级模块，具有添加、删除、编辑、查询、上传等基本功能，负责编制设计计划、追踪设计进度、修订计划等。

③地下管廊成本管理模块。成本管理模块是管理全生命周期中管廊成本的功能模块，通过该模块，可以将不同阶段的管廊模型进行比对，帮助用户了解管廊工程在建设周期过程中的成本变化。共分为文件报表、合约管理、统计分析三个次级模块，具有添加、筛选、删除、导出、上传、下载、预览等基本功能，进行各阶段的文件报表管理、清单关联合同管理、竣工结算管理以及工程量统计对比和成本构成分析。

④地下管廊施工管理模块。施工管理模块是管理施工过程中的进度、质量、安全、人机物料等过程的功能模块。该模块总体分为进度管理、质量管理、安全管理、文档管理这四个次级模块，具有添加、删除、插入同级项、插入子项、移动、编辑、查询等基本功能，可以实现任务审查、任务状态计算、进度追踪、模型关联、事件处理等一系列功能。

⑤地下管廊运维管理模块。运维管理系统是南宁地下综合管廊进行后期综合管控的重要部分，本系统通过融合GIS 技术、BIM 技术和物联网技术，对管廊运行状况进行多方面监控，实现了管廊运营过程每项工作的智慧管理。同时BIM技术与业务管理的相结合，保障了管廊安全，提高了管理水平和工作效率，为后期管廊运营数据统计分析做了充足的数据依据。该模块分为营运管理、监测系统、统计分析和远程会议四个次级模块，具有查询、添加、删除、导入、导出等基本功能。

通过具体分析可以发现，模块化设计的优势除了易于发开及更强的系统拓展性外，在系统的各个模块中存在许多重复的基本功能模块，例如添加、删除、移动、编辑等基本功能模块。在系统设计中，当其他模块需要之前模块中已经设计完成好的基本功能模块时，只需要直接调用引入即完成基本功能设计。

3  总结

本系统采用了基于JavaEE的层次化和模块化设计，给系统的开发带来了以下优势：

①系统整体架构层次划分明确，各层间划分明确，功能实现采用模块化设计，分工明确，前期易于开发，后期便于维护。

②系统层次间依赖相比传统构架减弱，很容易用新的实现替换原有层次的实现。

③系统功能拓展性强，只需根据要增加的功能直接添加新模块即可。

④功能相同或相似的逻辑和模块可以直接调用或修改调用，增加了代码的复用性，提高开发效率。

⑤整个系统通过层次化和模块化的设计，有利于系统设计的工程化、标准化。

参考文献：

[1]李辉.城市地下综合管廊防水的设计与施工方法[J].科技经济导刊，2016（14）：55-56.

[2]Ding Yongqiang，Li Xiaojiang，Fei Chen. Discussion on the design of integrated node of urban integrated pipe gallery[J]. IOP Conference Series： Earth and Environmental Science，2019，242（6）.

[3]殷宪飞.BIM技术在城市综合管廊运营维护阶段的应用研究[D].哈尔滨工业大学，2017.

[4]彭亮.基于BIM的地下综合管廊信息管理系统的设计与实现[D].广西大学，2018.

[5]刘天庆.基于JavaEE技术平台课程管理系统的开发与设计[J].科学技术创新，2019（19）：95-96.

[6]于娇.证券公司反洗钱监控系统的设计与实现[D].厦门大学，2018.

[7]樊銀亭，何鸿云.基于客户机/服务器体系的二层与三层结构研究[J].计算机应用研究，2001（12）：23-24，40.

[8]蔡长安，王琪.基于B/S模式的学生信息管理系统设计与实现[J].计算机工程与设计，2006（14）：2585-2587，2590.

[9]柳树春，廖孟扬，王思贤，徐振勤.Browser/Server模式管理信息系统的设计与实现[J].计算机工程与应用，2000（06）：106-107，132.