浅谈三维管线系统在智慧供热中的重要意义与实现方法

李刚 魏雷

摘要：随着中国经济的腾飞，城市建设日新月异。供热企业面对因城市改造、标的物更改、部分老旧管网图纸丢失，造成的大量管网走向不明或图纸与实际管网走向不符;管网走向、阀门、补偿器的坐标不能直观、准确地在平面图上体现;抢修掘进作业容易破坏供热网管网附近的自来水、煤气管网、电力、电信光缆等问题的尴尬局面。传统的供热管网平面图，在智慧供热大行其道的今天，已经无法满足生产和检修的需求。本文将从三维管线系统在智慧供热中的重要意义与如何实现的方面进行分析，提出相应的措施.

关键词：智慧供热;三维管线系统;发展需求

引言：

2018年4月22日，第一屆数字中国建设峰会在福建省会福州市召开，峰会向全国企业展现了建设数字化、智慧型企业的前景和趋势。供热企业在数字化转型、智慧热网建设上看到了进一步降低成本、提高服务质量的发展方向。随着智慧热网建设的日趋推进，传统的二维管线地图尽显疲态。在生产、检修的实践中明显无法满足新技术背景下的需求。

1.三维管线系统需求的分析

1.1近年来随着城市的迅猛发展，供热业务扩展迅速，服务对象日趋复杂，支持生产的供热元素也日益庞大、繁复。以管线作为空间延展的供热设备、供热节点分布在城市的地下、地上和地表，对于生产的管理、异常情况的处理仅仅依赖传统的离散数据或者平面图形数据显得力不从心.数据孤立、部门不能联动等问题逐渐暴露出来。

1.2三维管线系统基于地理信息技术，整合以管线为线索的广域分布的供热元素，包括逻辑整合与数据呈现，期待提升管理层次多、设备和设施以及线路复杂的供热行业的生产管理水平。

1.3在三维管线系统基础上可以实现对供热生产可视化的空间管理和调度，可视化方式监测供热数据变化情况，实现VR方式管理所有生产元素，对于故障诊断和预测实现沙盘作业。

2.三维管线系统实现的效果

2.1建立虚拟现实的三维数字管线系统，描述全部供热元素，包括热源、管网、各类换热站、用户接入设备，除了描述各元素的静态物理特性外，也描述供热相关的动态特性;

2.2现有系统和三维数字管线系统对接，实现供热指挥数字沙盘，可以场景化观察供热元素运行情况，并依此作出决策和详细指挥方案;

2.3三维数字管线系统作为各系统的入口，以场景化的方式定性查看各系统反馈数据，也可以定量实现数据逐级钻取溯源，达到整合各个系统的目的。

3.三维管线系统框架的分析

3.1对于供热企业服务范围绘制地形图，全面查明、汇总供热企业服务区域地下管线分布情况，建立数据库、归档制度与数据更新机制。

3.2对供热企业所属地下管线、地上重点供热设备进行三维景观模型制作，根据三维模型制作成果建立建筑模型和热力相关部件信息数据库。建立可视化系统，实现管线基本属性和交互属性的各类管理与查询。

4.实现三维管线系统地分析

4.1地形图：旨在以地形图为依托，展现所建设数字管线系统，包括地上、地表和地下的管线与供热站点与设备。

4.1.1地形图的标准

按照国家标准建立服务区域的1：500的地形图，进行卫星影像采购，完成对原始高程数据的整理、投影转换、图像镶嵌、裁剪、金字塔建立等处理工作。

4.1.2地形图数据库

数据库建立的目的是实现可视化系统与地形数据的对应，以实现基于虚拟现实的应用与管理。地形、地貌基础地理数据以及二维矢量数据包括道路、房屋边界、水域、植被等;建筑、管线属性数据采集.

4.2数字管线系统

4.2.1建筑物描述

地表三维景观模型制作内容为管线上方的重点建筑物。建筑物模型制作准确、真实，能够描述建筑物的名称和各项属性，方便用户查询。

4.2.2管线数据库

建立属性数据库：运营监测数据、模型参数数据、管线普查数据。

建立中继数据库：用于描述数据位置、集合、属性等结构性数据以及数据范围、精度等说明性中继数据项。

数据库元素：管线的点、线属性和图示符号。

4.2.3数字管线建模：结合3D建模或符号化建模手段，建立各类管线设备模型。

4.2.3.1建立标准

从管线三维可视化信息管理系统的日常运作与维护的长效机制考虑，制定符合该系统的技术规范体系，制定管线数据生产技术标准、管理办法、维护守则、更新机制等。

4.2.3.2建立符号库

将相同或类似特征的相关管线设施建立管线符号库，以及国家管线相关标准和规程，将包含各种类型管线、三通、四通、阀门、变径等管线设施及相关辅助设施等常见的数据类型，构建相应的符号库，并且支持在构建管线模型时添加使用。

4.2.3.3建立管线三维模型

将入库的管线普查数据成果，根据管线的属性信息（管线埋深、管点编号、管线类型、材质、管线起止点等）与空间位置信息以及管线符号库中的管线符号进行匹配生成三维管线模型，在三维场景中显示。

4.3基于管线系统的集成

实现与供热企业其他系统的集成，包括自动化管理系统、ERP系统、服务系统、大数据系统等。

4.3.1通过与其他系统的集成，可以实现数据共享、数据交互，实现虚拟现实场景下的生产管理和供热服务，能够实现管理的场景分析与验证，使得管理与服务系统化，更加接近真实场景。

4.3.2实现基于数字管线系统的场景、性能漫游，尽量再现生产动态场景及精确特征，方便于各类决策和指挥。

5.结语

综上所述，三维管线系统替代传统二维管线地图是一种先进的发展趋势。建设三维管线系统，可以满足智慧供热时代背景下，供热企业生产、检修实践的需求。统筹智慧热网上下游信息，拓展管线系统反应的供热元素，更好的保障民生，提升供热企业品牌价值。

参考文献：

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