玉溪市红塔大道（抚仙路-火车站）综合管廊工程-管廊监控运维管理平台

文｜中国市政工程华北设计研究总院有限公司 沈辰楠 张庆维 李梦培 刘百韬 张博 谢佳琪

1.项目概述

玉溪市红塔大道（抚仙路-火车站）综合管廊工程位于玉溪市红塔区红塔大道，东起抚仙路，西至火车站，全长约2500 米。管廊分为两舱，分别为燃气舱和综合舱，设有15 个防火分区。管廊内能容纳给排水、雨污水、电力、通信、燃气等多种管线的内部敷设，是玉溪市围绕建设“现代宜居生态城市”的目标、贯彻落实国务院及云南省“关于加强城市地下管线建设管理的意见”、于2016年成为云南省地下综合管廊试点城市后开工建设的综合管廊。

相对于传统的地下管线建设及管理工作，管廊建设存在建设规模大，实施工期长、建设成本高、工程结构复杂、维护难度大等特点，这些都给管廊建设及后期维护管理工作带来较大困难。针对玉溪红塔大道管廊的现状，本项目采用最新三维引擎技术、BIM 技术、物联网技术和数据库技术等，设计了适合红塔大道管廊运营的监控运维管理平台。平台能够真实、全面、直观地展现综合管廊全貌，给运维者带来全新的真实现场感和交互感，并为综合管廊运维工作提供完整、准确的信息支撑系统，实现对综合管廊的实时监控和动态管理。

2.项目进展

玉溪市红塔大道（抚仙路-火车站）综合管廊工程-管廊监控运维管理平台建设及管理中心软硬件集采项目于2019年11月开工，2021年3月22日完工。在各方有关部门的支持和监管下，陆续完成运维管理平台的硬件安装以及调试，主要包括：主系统、大屏幕系统、无线覆盖系统、人员定位系统、网络安全系统、移动通讯（视频对讲）设备、光纤电话系统、运维管理平台的软件开发等。在各方部门的支持和监管下，现已完成对管廊监控运维管理平台建设及管理中心软硬件集采项目的验收。

3.平台构成

管廊监控运维管理平台利用先进成熟的计算机技术、地理信息系统技术、定位技术、通讯技术，结合物联网、大数据等技术，对综合管廊设备进行软硬件集成设计，实现了对综合管廊的智慧化管理，为综合管廊的实时监控、动态管理和管廊运维工作提供完整、准确的信息支撑。

平台包括三维可视化运维控制平台、综合运维管理平台、移动端APP 三部分，三大平台相互协调工作，从廊内、廊外对管廊进行更加精细化、高效率、高水平的管理。

3.1 三维可视化运维控制平台

三维可视化运维控制平台,以三维模型为基础，管廊空间数据和各类业务数据为前提，通过整合管廊内部各系统资源，实现对管廊设备和人员的全面信息化管理，平台包括大屏端和控制端，两端界面分离，操作联动。控制端可进行触控操作，满足管廊的日常运维工作，大屏端则为管廊的日常运维监控提供可视化的监控手段，平台的系统架构图如图1所示。

图1 三维可视化系统架构图

（1）大屏端

大屏端分为综合总览监控和防火分区监控两个界面。综合总览监控界面展示管廊的整体运行情况，包括设备的运行状态、人员分布情况及通过三维模型显示管廊及其周边的区位情况，如图2所示。

防火分区监控界面展示管廊内各防火分区及配控站的运行情况，通过对显示区域放大、缩小、移动及切换视角展示管廊内不同区域。界面分为三大主要区域：上方为设备信息区域，显示界面区域设备的数量及运行状态；中部为管廊内剖切示意区域，通过三维模型显示管廊内的空间结构、设备分布及人员实时定位，点击设备可查看设备的相关点位数据、信息及实际运行状态；下方为环境数据区域，显示界面区域的温湿度、含氧量、硫化氢浓度、液位的实时数据及历史温度趋势等环境指标，如图3所示。当出现告警信号时，平台会根据事件的不同级别进行相应的事件告警可视化联动。

（2）控制端

控制端分为管廊总览和防火分区两个界面。总览页面可显示管廊整体建筑、设备、人员、事件等信息，如图4所示。同时可以调出三维场景控制键盘，对可视化大屏端进行控制，如图5所示。

防火分区页面，可显示该防火分区位置信息、环境信息、设备信息、人员信息、事件列表及监控看板。其中点击设备按钮，可在大屏端定位至该设备，并显示设备详情，同时点击设备控制按钮，可实现对管廊内的如风机、照明等现场设备的远程操控，如图6所示。

3.2 综合运维管理平台

图2 总览监控页面

图3 防火分区监控页面

图4 可视化控制端总览页面

图5 可视化控制端总览页面场景控制

图6 可视化控制端防火分区页面

图7 综合运维管理平台页面

综合运维管理平台根据管廊运维人员角色、工作内容及工作流程进行设计，该平台可辅助运维人员了解工作内容、明确工作职责，高效完成运维工作。主要功能包括：运行监控、入廊巡检、施工管理、维修保养、设备管理、资产管理、入廊人员管理、值班日志、事件告警、安全应急等，如图7所示。

3.3 移动端APP

移动端APP 可实现巡检任务接收和上报、异常上报、语音对讲、可视对讲、人员实时定位，辅助运维人员廊下日常工作，并为运维人员与管理人员做了单独的功能设计。

针对运维人员，可通过APP 查看廊体的基础信息，还能借助定位、图片存储、信息录入等手段辅助巡查工作，如图8所示。针对管理人员，APP 为管廊和管线的管理和决策工作提供高效的服务，方便廊内和监控室的信息实时共享，如图9所示。

4.平台建设亮点及经验

4.1 BIM+GIS 协同管理

本项目将GIS 平台和BIM 模型通过C/S 模式整合进行管廊三维可视化运维控制平台的建设。采用企业级三维建模软件（如3DS MAX 等），按照建、构筑物的真实尺寸和形状，在保证建、构筑物基本特征的前提下，以尽可能少的三角形面片数量构造建、构筑物的三维模型。采用三级混合精度建模，即精细模型、简单模型和概略模型，其中地面模型制作流程如图10所示。管廊内部三维模型的制作结合现场实拍相片制作而成，根据该系统CAD 图纸进行位置摆放。

基于管廊内外BIM 模型，通过GIS 技术一体化，将BIM 模型与地形模型、三维管线等多元空间数据结合在一起，实现宏观与微观相辅相成、管廊内外的管理一体化。

4.2 采用科学的设备编码技术

随着技术的发展，BIM 模型的融合交互以及全生命周期的应用已成为一大发展趋势，而BIM 模型的编码是实现这两项目标的重要一环。现大部分BIM 平台会自动生成ID，但仅为无意义的一串数字，为BIM模型后续应用带来不便。为了解决这一问题，本项目编码采用“空间编码+构件编码”的混合编码方式。使用空间编码表达所关注的空间、位置，并且可表示该空间的功能类别。在模型构件系统的层级上，将综合管廊工程模型分为专业级、功能（系统）级以及构件级几个层次，具体规则如图11所示。

图8 运维人员移动APP 页面

图9 管理人员移动APP 页面

图10 地面模型制作流程图

图11 设备命名规则

管廊设备编号，使用十六位表示，其中首位大写字母表示管廊所处道路，二、三位数字表示管廊编号；第四位为字母，表示燃气舱（R）或综合舱（Z）；五、六位为两位数字，表示具体防火分区；第七、八位为两位字母，表示该设备的所属系统，一般使用系统名称的首位字母组合；第九、十为位为两位数字，表示具体设备类别，一般使用设备名称的首位字母组合；第十一、十二位为两位数字，表示设备类型；最后四位数字，表示设备的编号。例如H01R01JKSX020002表示红塔大道1 号管廊燃气舱1 号防火分区监控系统的球机摄像头0002 号。

本项目在设计阶段依据科学的编码规则对设备进行命名，不仅能够提升BIM 应用效率，而且利于BIM全生命周期应用向规范化、科学化方向发展。

4.3 事件告警分级联动

告警事件分级能使运维者快速了解告警性质和结果，及时处理告警故障，从而提高运维管理的效率。针对本项目特点及事件分级的标准，进行事件系统设计，如表1所示。

在合理评估告警严重程度的基础上，确保设计合理的事件告警联动流程系统，对于快速有效解决事件至关重要。本项目根据事件的不同级别进行相应的事件告警可视化联动，其中：

当发生一级事件时，控制端及大屏端可刷新事件列表并弹出事件提示，同时大屏端会根据事件，画面自动定位至发生所在防火分区具体位置，如设备、人员、环境等详情。

当发生二级事件时，控制端及大屏端可刷新事件列表并弹出事件气泡，事件气泡10 秒后可选择隐藏。

当发生三级事件时，控制端及大屏端可刷新事件列表并显示在事件列表区域。

5.小结

玉溪市红塔大道（抚仙路-火车站）综合管廊工程-管廊监控运维管理平台通过三大平台的协调与联动，建设成为低事故、低能耗、高效率、安全、绿色的智慧化管廊监控运维管理平台。不仅实现对管廊的全面监测、控制，而且能够实现对廊内多系统的协同调用，即在一张图下对人员、设备、安监、环境等系统的融合应用。充分的信息为应急提供了良好的先决条件，同时达到了节约人力成本的目的，为人员安全提供有效保障。实现直观的现场监控、准确的情况分析、智能的事件处理、高效的人员管控、科学的工作流程，有效地提升运维管理效率、应急处理水平，打造先进的管廊智慧运维管理体系。

玉溪市红塔大道（抚仙路-火车站）综合管廊工程-管廊监控运维管理平台的建设是美化城市环境、节约土地资源、促进昆玉一体化快速发展、提高玉溪市经济发展的需要，对贯彻国家地下空间综合开发利用的政策有着十分重要的意义。

表1 事件分级