基于CIM平台燃气地下管线项目建设

文｜浙江中南建设集团 石巍

一、建设背景

随着我国燃气行业的发展，燃气行业管理及服务已经从简单的手工运作方式上升到管网数字燃气的阶段，大量采用信息化手段管理燃气业务。燃气管网作为城市基础建设之一，不但要立足于未来发展需要，复合天然气安全用气需求，更要实现燃气管网敷设的可视化、智慧化，为居民以及工业生产用气提供更加坚实的保障。

传统的二维管线管理模式，无法表达三维管线间的空间管线，无法表达垂直、复杂管线。因此，建立一个二三维一体化的城市管线管理系统，实现对管线资料的输入、编辑、管理和分析，成为亟待解决的问题。本项目紧密结合燃气集团信息化建设的业务需求，以GIS+BIM 三维数据模型为基础，燃气管网及相关设施设备数据为核心，将已有燃气GIS 系统与各业务系统进行有效集成，全面整合燃气管网运维业务系统和信息资源，提高数据资源利用率，实现系统间数据信息互联互通。为燃气管线日常巡检、抢修等方面的应用提供直观、准确的系统支撑。为燃气公司的管理提供综合全面的辅助决策，提升企业的运维管理效率和水平。

二、项目主要成效

根据燃气集团的实际需求，在燃气集团的指导下，选择合适的试点区域，针对试点区域建立三维智慧化燃气运维管理平台，为燃气管网的运行、维护、抢修决策提供支持，目前项目已完成交付。

本项目主要实现如下业务功能：

地上地下一体化三维场景：对试点区域的地下燃气管网及管网地表信息进行三维建模，搭建一体化三维场景，为管网管理提供可视化平台。

基础三维浏览查看功能：在三维场景内，构建三维交互体系，支持可视化浏览、查看管线信息和环境信息。

基本测量和查询统计功能：在三维场景内，进行燃气管线相关的测量、统计工作。

燃气用户立体管理：通过三维建筑模型对燃气居民用户进行三维立体可视化管理。

三维仿真预案制作：结合三维场景，模拟燃气爆管情况，对爆管影响进行分析，提高燃气爆管的处理效率，为燃气爆管应急方案提供更直观的参考。

三、功能介绍

系统采用标准的三层体系结构：数据层、服务层、应用层。

数据层：采用Oracle、SQL Server、MongoDB 等数据库系统，实现各类管线数据的高效存储和管理，形成完整的管线空间数据库。

服务层：采用Cesium GIS 平台，通过自主研发空间数据引擎，负责数据库系统业务逻辑的实现，提供服务接口和功能API；自主研发BIM 发布服务，将三维模型与数据进行发布，实现三维可视化交互。

应用层：BIM 智慧燃气运维管理平台各应用，满足管线部门日常运维管理要求。该业务应用层可以进一步根据具体的应用需求进行扩展。

CIM 模型数据。本项目为地上地下全三维实景模型数据，其中地上模型采用无人机采集的城市三维模型，地下管网模型为BIM 模型，是根据燃气系统竣工图、维修图、系统图并结合现场实际情况采集的真实数据。

（一）基本功能

首页划分为工具栏区域、业务操作区域，其中，工具栏区域可操作的功能包括专题图层控制、默认视图、测点、测距、测面、测高、3D 视角、2D 视角、搜索、管线/阀门信息、清除格式、燃气用户分布情况；业务操作区域主要为对管网进行分析的功能，包括剖面分析、净距分析、流向分析、开挖分析、爆管分析、碰撞分析、连通性分析。

1.图层管理

可通过专题图层控制各类图层的可见性，目前可控制的图层有：天地图影像图层、水系图层、倾斜摄影图层、燃气管线图层、给水管线图层、通讯管线图层、污水管图层、雨水管图层、电力管图层。此外可拖动控制条可调整图层透明度。

2.测点

用于测量区域内某一点的经纬度和高程。点击“测点”按钮，鼠标变成笔状，将鼠标移动至需要测量的点，单击鼠标左键，界面显示该点的经纬度及高程数据。

3.测距

用于测量区域内两点之间的直线距离，用鼠标确认所需测量的两个点的点位，系统可测量出两点之间的直线距离。二次测距需重新选择“测距”按钮，到选中状态时，可进行测距操作。

4.测面

测量某一区域的面积，拖动鼠标进行区域选择，确认区域后，系统计算出所画区域的面积大小。

5.测高

测量两点之间的水平距离、垂直高度、空间距离。移动鼠标，水平距离、垂直高度、空间距离按照鼠标所在位置进行同步测量。

6.三维管线

显示地下管网的三维视图，并可对三维管线进行放大缩小操作，近距离观察管线分布。

7.二维管线

可显示地下管网的二维视图，通过滚动鼠标滚轮放大缩小管网。

8.搜索

可搜索地图中的阀门及管线，通过阀门或管线的编号进行搜索，可直接显示与关键字相关的数据，并与地图联动。

9.信息

可查看管线及阀门的基本信息，黄色为燃气管线，点击“信息”按钮后，选择要查询的管线，鼠标左键单击管线，可查看管线的基本信息情况。该管线模型均通过BIM 模型搭建过程时即输入管线信息，在平台内可直接读取。根据项目需求，亦可增加运维、成本、产权等各类信息。

10.用户分析

可显示区域内小区的燃气用户信息。默认显示小区住户及建筑的标签，单击小区住户/建筑标签，显示建筑的基本信息，小区燃气住户则显示燃气开户及维护时间，燃气接入方式等。

(二)应用功能

除以上CIM 平台中的基本测绘功能外，本项目还根据燃气系统的业务需求和管理痛点进行了一些业务应用开发。首先是剖面分析、开挖分析等功能，主要解决燃气地下管网分布的精准性和可视化。通过这一功能解决施工、地铁等施工开挖规避风险的问题。流向分析主要为项目了解现场系统分布情况更直观。

1.剖面分析

选择区域，通过对区域内存在的管线进行剖面分析，分析各类管线的埋深以及管线与管线之间的距离。通过“剖面分析”图标，悬着起始点、终点位置，弹窗展示划线区域内剖面的管线分布情况，包括每个管线的坐标、高程、埋深、管径等。

2.净距分析

对指定管线与其附近管线的距离。填写分析范围，点击“分析”按钮，显示该范围内其他管线与选中管线的距离信息。

3.流向分析

对燃气管线内的燃气流向进行分析。通过“流向分析”，直接模拟燃气管线内气体的流动方向。

4.开挖分析

模拟现场开挖环境，指定开挖深度，查看开挖区域的管线分布情况。绘制开挖的区域，填写需要开挖的深度，确认深度无误后，地图上显示在选择区域中进行模拟开挖后的管线分布情况。

5.爆管分析

模拟某段管线出现事故后，通过计算显示出对阀门及周边建筑的影响情况。选择一条需要分析的管线，系统可根据管线的连通情况，计算出该条管线所影响的阀门及建筑。选择某一个阀门，点击自动关联至选中的阀门位置。选择某一个建筑，地图自动关联至选中的建筑位置。

6.碰撞分析

地下管线交错复杂，加上已有的管线资料数据不准确，在地下管线建模阶段容易发生管线碰撞。该功能则可选择某一条管线，分析某根管线是否与其他的管线有发生碰撞的情况。

7.连通性分析

选择起点管线和终点管线，系统根据管线连接情况计算出起止点的两根管线是否连通。单击选择开始和结束管线，自动显示两根管线之间的连通状态，如若连通，则连接管线之间的各管线编号。

通过本项目对地上空间模型信息采集、地下燃气管网信息建设以及数据整合，让城市地下空间完全透明敞开，并且整合各类基础数据。通过信息的可视化、集成化，让管理、决策更精准、更有依据。通过与IOT 各类物联设备的整合，更可提升我们对城市各个空间部位的管控。

以CIM 作为智慧城市基础设施的底层支撑平台，不仅是城市管理的信息化、智能化和智慧化的重要手段和途径，随着它的广泛与深入应用，更可以大大提升城市的治理能力现代化。