一种适用于城市级规模综合管廊运营管理的智慧管理平台

周永军，罗志成，郭屹忠，曹鹏

（1.南京城建隧桥经营管理有限责任公司；2.中冶京诚工程技术有限公司）

1 引言

在国家政策推动、城市管理升级的双重驱动下，我国的地下综合管廊建设发展迅猛，全国开工建设了大量综合管廊项目。综合管廊已成为改善城市环境、保障城市运行安全、提升防灾抗灾能力、有效拉动投资、打造经济发展新动力的重要举措，是提高城市综合承载能力、提升城市运行水平、解决“马路拉链”等问题的有效途径。

近几年开工建设的大量管廊项目逐步由建设阶段转向运维阶段，从2020年开始，尤其是“十四五”时期应该是管廊运营管理的关键时期。而目前我国综合管廊运营管理模式比较混乱，一座城市内的综合管廊往往分别由多家运营单位管理，增加了整个城市综合管廊的运营成本，降低了管理效率，加大了安全风险。因此，通过改变综合管廊运营管理模式，实现全市综合管廊的统一运营管理，有利于统筹和整合管理队伍、规范和简化管理流程、节约和降低管理成本、实现统一的调度指挥，从而更有利保障城市综合管廊及各类入廊管线的安全运行。

实现城市级综合管廊的统一运营管理，必须依靠先进技术，打造信息化、智慧化的综合管廊管理平台，实现综合管廊的智慧化运营管理。由此可以看出，如何建设城市级综合管廊智慧管理平台必然成为综合管廊建设及管理领域的一个重点问题。

2 平台建设问题

从目前我国综合管廊的建设及运营情况来看，如建设城市级综合管廊智慧管理平台，必须解决以下问题：

1）建设规模巨大

目前我国多数城市综合管廊建设里程都在几十公里以上，部分大中城市更是达到了100km ～200km。而根据各地的综合管廊规划来看，未来综合管廊的建设规模都在几百公里以上。如此规模的建设，必然对城市级综合管廊智慧管理平台的承载能力及未来的升级扩展能力带来不小的挑战。

2）建设标准各异

在综合管廊投资、建设方面，目前存在着投资模式多样、工程标段划分多等特点，使得实际参与到管廊建设的设计、施工单位众多。虽然各参与单位在设计、采购、安装等过程中都满足国家相关规范的要求，但不同单位之间也存在着很大的差异，这样造成了同一城市内不同单位参与建设的管廊项目在设备配置、品牌档次、技术标准等方面无法统一。而且，有些已建成的管廊项目已设置了项目级的管理平台，有些已实现了基础监控，未来难于统一纳入城市级平台统一管理。上述问题为城市级综合管廊智慧管理平台与各管廊项目的数据对接带来了难度。

3）运营管理涉及单位众多

综合管廊运营管理过程中涉及到政府主管部门、入廊管线权属单位、政府相关职能部门等众多单位。其中，入廊管线权属单位，作为管廊的使用者，更是与综合管廊的运营管理有着直接的关系。作为综合管廊运营管理的工具，智慧管理平台如何与众多的单位进行数据的对接，实现报警、事故信息的共享，形成有效的统一应急调度指挥体系，保障管廊及各类入廊管线的安全，也是城市级综合管廊智慧管理平台建设的一大难点。

3 平台总体建设思路

为了解决以上问题，城市级综合管廊智慧管理平台建设必须采取科学合理的技术架构及路线，运用智慧城市的建设理念，充分利用先进的互联网、物联网、云计算等技术，以“安全性、可靠性、易用性、可移植性、可扩展性”为原则，构建“管理可视化、维检自动化、应急智能化、数据标准化、分析全局化、管控精准化”的综合管廊管控体系，保障管廊运营维护的“安全、经济、便捷、高效”。

城市级综合管廊智慧管理平台基于云计算架构进行开发，平台总体架构如图 1 所示 ：

平台IaaS 层基于开源私有云架构进行综合管廊私有云平台开发，实现对城市级综合管廊智慧管理平台硬件服务器的计算、存储、网络等资源的统一管理，通过虚拟化的方式为整个平台提供计算、存储、网络服务。同时，采用私有云平台，可满足智慧管理平台数据安全及未来硬件资源的扩展、更新需求，为城市大规模综合管廊的运营管理提供基础支撑。

平台PaaS 层基于开源物联网架构进行综合管廊物联网平台开发，除实现对全市各管廊现场监控数据的采集、处理、信息融合外，综合管廊物联网平台提供统一的用户、数据管理，提供统一的工作流引擎及GIS、BIM、可视化平台，为SaaS 层的各类业务应用提供基础服务。

平台SaaS 层利用PaaS 层综合管廊物联网平台提供的各类基础服务，实现对城市所有综合管廊的综合监控、维护管理、入廊管理、资产管理、经营管理、应急管理等业务功能。各应用采用松耦合架构，通过物联网平台进行统一的数据管理，便于未来业务功能的扩展。

图1 城市级综合管廊智慧管理平台总体架构

4 平台主要业务功能

为满足整个城市范围内所有综合管廊的统一运营管理需要，保证全市综合管廊的统一调度指挥，综合管廊智慧管理平台业务功能如图2 所示：

4.1 综合监控

综合监控主要包括管廊一张图、运行监控、工作日志等功能模块。

4.1.1 大屏一张图

为了满足城市级大规模综合管廊的监控需要，平台设置管廊一张图功能模块，利用多种可视化手段以一张图的方式在监控大屏幕上对全市综合管廊的总体运行情况进行展示，方便管廊运维管理人员直观、便捷地掌握综合管廊总体情况。主要功能包括：

1）管廊总貌展示

在GIS 地图上，以不同颜色、线形等对全市综合管廊的分布、规划建设情况、各级监控中心管辖范围、运营管理模式等进行可视化展示。

2）管廊运行情况展示

在GIS 地图上，以动态图标、热力图等对全市综合管廊的廊内环境情况、设备运行状态、异常报警、入廊人员位置信息等进行集中监控，通过图表等方式对各综合管廊的健康情况、能耗情况、设备故障情况等进行对比分析。

3）管廊维护作业情况展示

在GIS 地图上，对各类维护作业区域及现场维护人员进行定位，通过图表的方式展示当天各类作业内容及进度。

4）入廊作业情况展示

在GIS 地图上，对各管线单位入廊施工作业区域及现场施工人员进行定位，通过图表的方式对各类管线入廊率等进行对比分析。

5）应急调度指挥

在GIS 地图上，对管廊应急物资、应急装备、应急人员、安全隐患、应急事件等进行定位，了解应急资源的实时调配情况。通过动态流程图查看应急预案及执行情况，通过图表、报表等对事态进行分析，实现综合管廊的可视化应急调度指挥。

4.1.2 运行监控

图2 城市级综合管廊智慧管理平台业务功能

运行监控功能模块用于管廊监控人员在PC 端对全市综合管廊全域内人员、设备、管线的全程集中监控，实现多系统的联动控制。

平台可实现管廊环境与设备监控、安全防范、通信、火灾报警、可燃气体报警、结构监测、巡检机器人等各系统的集中及分系统监控。平台基于GIS 及BIM 技术，实现对管廊设备设施的地理位置及三维场景定位，并实现二、三维可视化监控。结合维护作业任务，进行通风、照明、人员定位、视频安防、火灾报警等多系统的联动控制。

4.1.3 工作日志

用于综合管廊运维管理值班过程中重要事件的记录，由运行监控人员填写，形成每个班组的交接班记录，便于后期查找问题及工作考核。

4.2 维护管理

综合管廊维护主要包括巡检、保养、维修、大中修等内容，维护管理主要包括对上述作业的项目管理、计划管理、任务管理、监督考核等功能模块。

1）维护作业项目、计划管理

对综合管廊巡检等各类维护作业的项目内容、方法、标准、区域、计划等进行编制及管理。

2）维护任务管理

根据已制定的维护作业项目项目、计划，定期自动生成维护作业任务，并下发至维护人员移动端设备。维护人员可通过移动端APP实现维护任务的查询、执行、异常上报等功能。此外，根据实际运维管理需要，管理人员可制定临时性的维护任务。

3）维护作业考核

管廊管理人员可通过平台对各区域维护人员的巡检工单执行情况进行监督考核，查看统计信息，作为维护人员绩效考核依据。

4.3 入廊管理

入廊管理包括入廊作业管理、人员入廊管理、管线统计、入廊收费查询等模块。

1）入廊作业管理

入廊作业管理主要面向用户为管廊运营公司及各管线单位，智慧管廊管控平台为各单位用户分配权限后，即可通过web 端登陆平台，通过管理系统完成相应管理功能。对于管线单位，主要功能包括创建并提交进入管廊作业申请、查看流程状态等；对于管廊运营公司，主要功能包括对管线单位进入管廊作业流程的审批，及入廊作业期间的相关信息记录。

2）人员入廊管理

人员入廊管理主要包括人员入廊申请、审批、登记等功能，并对入廊人员进行全程监控。

3）管线统计

系统对廊内已有管线及新增管线进行统计，并在通过图表、报表等方式进行查看及分析。

4）入廊收费查询

根据政府指定的管线入廊收费标准，对已入廊管线收费进行计算，并可为管线单位提供费用计算工具，方便管线单位对将入廊管线的收费标准进行查询。

4.4 资产管理

资产管理包括库房管理、采购管理、备品备件管理、设备台账管理等功能模块。

1）库房管理

对全市分布各地的库房进行备案，对库房内的备品、备件等物资的入库、出库、库存、领用等进行管理。

2）采购管理

实现对管廊备品备件等资产的采购计划申请、采购任务分配、采购进度记录、物资库房分配等功能。

3）备品备件管理

对综合管廊各类备品、备件的规格、型号、品牌、供应商、数量、批次等进行登记管理。系统对库存数量设置预警值，低于预警值时自动报警并生成相应的采购清单。

4）设备台账管理

对综合管廊各类设备设施资产进行数字化记录，包括资产的基础信息、位置信息、价值信息等，能够根据不同的折旧方法进行定期折旧。同时，通过资产状态监测，同步系统各功能板块的资产监控数据，补充和更新资产信息，实现准确的实时查询与综合分析，提高对更新改造、大中修等业务进程中的管理决策支持。

4.5 经营管理

经营管理主要包括收费管理、成本管理、合同管理等模块。

1）收费管理

管线单位进行入廊申请时，系统根据政府、管廊公司、管线单位商定的收费标准，按照收费规则及申请的管线规格数量等计算出管线入廊费用。系统按照时间对应收取费用、实际收取费用等进行统计，为运营管理提供依据。

2）成本管理

系统对管廊的运营成本进行计算及统计，通过分析决策，对运营成本进行有效管理，保证管廊公司的运营收益。

3）合同管理

对管廊运营公司与外部单位签订的各项合同进行记录和管理。

4.6 应急管理

应急管理主要包括应急资源管理、应急预案管理、应急处置管理、应急培训演练等功能模块。

1）应急资源管理

根据综合管廊应急保障体系，对应急组织机构、应急队伍、应急人员、应急专家、危险源、应急物资、应急装备等进行录入、更新与共享，并基于GIS地图对应急资源进行定位、标绘、查询等。

2）应急预案管理

根据综合管廊安全突发事件类型与级别对应急预案进行管理，通过应急预案模板管理、应急预案编制管理、应急预案审批管理、应急预案发布管理等功能，实现对综合管廊应急预案的数字化、组态化设计。

3）应急处置管理

应急处置功能实现对应急事件响应的全流程管理，从事故接报、预案启动到调度指挥直至完成事故处置，根据应急预案组织调配各类应急资源，协调各类预案任务，对灾情及处置情况进行跟踪，并根据实际情况通过辅助决策系统，给应急指挥人员提供及时的现场情况分析及决策依据，并在应急响应终止后进行相关资料的整理入库。

4）应急培训演练

应急培训包括技术资源库管理、法律法规及标准库管理、案例库管理、三维应急培训、培训考核等。应急演练包括三维仿真演练和实地演练等功能，其中三维仿真演练基于管廊BIM 模型，演练者可根据选择的演练题目，在三维场景中根据系统提示进行移动、操作设备等，系统根据所选预案对现场状态进行模拟。

5 结语

目前，适用于城市级综合管廊运营管理的智慧管理平台已基本开发完成，正在某城市的综合管廊项目中进行部署。平台正式上线运行后，根据管廊运营单位的实际使用情况，逐步对平台业务功能进行完善，最终形成真正满足城市级规模综合管廊运营管理需求的智慧化管理平台，实现全市综合管廊的集中、统一运营管理，保障管廊及入廊管线的安全运行。