滇中新区哨关路智慧管廊建设实施方案探讨

王璐 刘姝楠

摘 要：地下综合管廊作为城市的“地下网络”，它的智慧化管理和运营是建设“智慧城市”的基础，对其利用“智慧化”手段实现对管网的数字化管理，并对其实现生命周期的管控，已越来越受到社会的广泛关注。本文主要结合滇中新区哨关路智慧管廊建设实际，对智慧管廊建设实施方案进行探讨，旨在为同类施工项目提供借鉴经验。

关键词：智慧管廊;智能管控平台;系统分级

0 引言

智慧管廊建设总体思路是通过对管廊电气、火灾报警、安防、通讯、环境监测、环境与设备监控等系统进行专业设计施工，基于以上硬件实施，构建智慧管廊综合业务运营平台，同时基于大量的数据，平台利用GIS、BIM、大数据等先进技术以及AR、VR和机器人等先进的装备，实现综合管廊从数字化到智能化，再到智慧化的转变。从而实现管廊的“管理可视化、维捡自动化、应急智能化、数据标准化、分析全局化、管控精准化”。

1 管廊建设目标

2015 年9 月7 日，国务院发布了《国务院关于同意设立云南滇中新区的批复》的文件，将滇中新区确定为我国面向南亚东南亚附属中心的重要支点、云南桥头堡建设重要经济增长极、西部地区新兴城镇化综合试验区和改革创新先行区。

滇中新区智慧化综合管廊建设以未来智慧城市发展为目标，构建建设、运维、培训、服务的完整体系，实现一体化的分析决策和综合管控，保障运营维护的安全便捷，打造功能实用、稳定可靠、技术先进的智慧管廊示范工程，推动云南滇中新区智慧城市的建设。管廊主要实现功能包括：

（1）对管廊的内部环境进行及时准确的监控，并将实时数据传至监控中心，为管廊本体、入廊管线、设备、人员提供适宜的运行环境和安全保障。

（2）对综合管廊出入口、通风口、逃生口、吊装口、井盖等进行监控，防止非法入侵和偷窃、破坏行为的发生。

（3）集成三维GIS、BIM 技术，达到综合管廊的三维可视化监控，实现整个管廊系统的漫游浏览、分区显示、动画导航、空间测量、设备动态信息显示、实时数据监控、设备信息查询、监控画面调取、车辆人员定位等功能。

（4）综合管廊的运维管理可实现人员、资产、成本和档案等多种管理功能，对人员、设备实施有序、高效管理。

（5）应急预案系统通过紧急告警与人员安全系统、应急预案管理、应急任务分配、应急车辆管理、应急人员与车辆定位跟踪等功能，对紧急事故进行及时处理。

（6）通过AR、VR 技术，实现事故的模拟，并在系统中对工作人员进行事故应急演练和模拟培训，提高运维和管理人员的技术水平。

2 现阶段智慧管廊建设存在的主要问题

2.1 人力投入较多，运营成本增大

国内的综合管廊目前多为人工管理模式，造成人员投入量众大、问题响应速度迟缓、管理水平低下，使得运营成本增大，并且出现责任不清、事后扯皮等问题。

2.2 过程数据缺失

综合管廊的建设数据、实时数据、历史数据是智慧化管控平台的重要组成部分，勘测、设计、采购、施工、设备和材料检测、建设进度、质量管理、运维管理等过程数据的缺失使智慧平台的建设难以形成完整的数据体系。

2.3 数据孤岛

由于參与单位和数据种类众多，而且各子系统的数据各自独立，未形成统一的数据平台，造成信息数据孤岛。

2.4 智能化管控水平低

综合管廊的监测、检测设备落后，使应急处理能力相对薄弱，缺少预警、预判和事故应急能力，并且由于国内综合管廊运维管理部门的标准化作业文件尚不完善，使智能化管控水平普遍较低。

3 管廊建设实施方案

3.1 基础硬件设施建设

哨关路综合管廊全长10.6 km，断面尺寸6.7×3.6 m，分设电力舱和管道舱，电力舱内布置220 kV、110 kV、10 kV电力线缆，舱室内径为2.6 m×2.9 m;管道舱内布置给水、中水及电信线缆，舱室内径为3.0 m×2.9 m。管廊工程范围包含区域内综合管廊建设的机电工程、消防工程和综合监控系统。

3.2 提出监控水平划分及功能

根据综合管廊的监控需求，将综合管廊监控大体分为基础监控（2.0 系统）、智能监控（3.0 系统）和智慧管控（4.0 系统）三个等级，在综合管廊普通段实施（2.0 系统），综合管廊参观段、监控室、展示厅实施（3.0 系统），并预留（4.0 系统）接口和扩展空间。

3.3 设置监控中心、展示厅和参观段

3.3.1 展示大厅

（1）总体体验：设智能电子投影沙盘一套，实现滇中新区和滇中新区管廊建设的展示。沙盘带互动功能，可实现智能互动。设一系列电子展板，旨在给参观者形象直观的介绍管廊的施工过程、管廊的设计模型及新技术新材料的应用等。

（2）虚拟管廊体验：体验区入口设人脸识辨和液晶触摸屏，对参观者进行角色分配;体验区入口设AR 眼镜，通过增强显示技术，在参观者的视觉中叠加虚拟的管廊;在体验区入口设智能巡检设备（PAD），参观者体验智能巡检;体验区前段设防入侵装置和摄像机（带云台），进行管廊视频联动和安防体验;在体验区设人员定位系统，进行人员安全体验;在体验区设环境监测，进行环境安全体验;在体验区设智能照明，进行智能照明节能体验。

（3）运维体验：展示厅设互动触摸屏一处，实现综合管廊3D GIS 展示、模拟巡检演示、虚拟参观演示、应急预案演示等，设VR 管廊虚拟现实培训站一处。

3.3.2 参观段

参观段按满足3.0 智能时代的要求设计，参观段设排水系统、通风系统、消防系统、集中监控系统，同时设廊体结构检测1 套，对廊体的形变、位移、沉降进行检测;电力仓设光纤测温一套，保障管线安全;水信舱漏水报警系统一套，对给水和中水管道就行报警和预警。

通过无线AP，实现通讯和人员定位;设巡检机器人，实现机器人辅助巡检;设智能巡检装备，满足智能巡检体验;设AR 眼镜，满足远程协助体验。

3.3.3 监控中心

结合国家对于综合管廊建设的要求和滇中新区当前发展趋势，设计综合管廊监控中心，保障综合管廊的功能实现和应用管理的后期运营，实现对管廊的数字化、信息化、智能化等管理要求。

3.4 研发综合管廊智慧管理平台

3.4.1 系统架构

综合管廊智慧平台的数据分为静态数据、动态数据和管理数据，数据的来源有三个渠道：一是通过管廊数据全生命周期传导，来自规划、设计、施工和运营的不同阶段的数据;二是设备和环境监控、安防系统、消防系统、通信系统等系统的实时数据;三是来自管理系统、手机、PAD 等的管理数据。

基于大量的数据，平台利用GIS、BIM、大数据等先进技术以及AR、VR 和机器人等先进的装备，实现综合管廊从数字化到智能化，再到智慧化的转变。

综合管廊统一管理平台软件的总体架构自下而上要包括感知层、网络层、数据层、平台层、应用层，囊括了包括环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、火灾自动报警系统和地理信息系统等在内的多个功能模块。

感知层：是平台体系架构的基础，实现环境与设备监控、安防、消防、通讯等系统的信息采集。

网络层：是整个平台的网络基础设施，要采用多个光纤环网，保证数据通讯的安全性、快速性和稳定性。实现感知层的数据上传到数据层，完成数据的上传和下发，传输层提供的服务可分为传输连接服务和数据传输服务。

数据层：实现数据采集、数据处理和数据存储。数据要包括空间、环境、设备、人员、管理等子系统的所有数据。开发中间件实现不同通讯协议的系统数据信息在本层汇集，避免信息孤岛、IT 黑洞三数据。选用技术先进的实时、历史、关系、空间数据库系统。

平台层：是基础服务支撑平台，为整个平台应用提供GIS 和协同管理的封装服务和组件。采用SCADA、GIS 和运维管理数据共享，深度集成。

应用层：将应用层的处理结果通过预设的设备或者软件展示给管理、运维人员，同时提供人机操作接口。依托地理信息系统和BIM，建设二、三维与全景融合的监测系统，实现二维平面图、三维动态模型和全景环境相辅相成的环境监测信息、设备运行状态、安全防范与报警信息实时显示展示系统。通过二维GIS 了解管廊的全局概览，通过BIM 三维建模，提供管廊、通道、管路、线路、设备的虚拟再现，将检测数据通过全景环境进行现场的展示，同时与控制系统进行联动。

3.4.2 主要展示的功能

（1）三维可视化。集成三维GIS系统，实现可视化监控，实现管廊设备设施的数据记录和管理，实现管廊运维的虚拟模拟。实现基础设施设备档案记录及维护的平台，将与各类管线的相关原始信息存入计算机信息数据库中，实现动态数据的实时传送和监视，达到对基础设施及设备的信息化和可视化。实现整个管廊系统的漫游浏览、分区显示、动画导航、空间测量、设备动态信息显示、实时数据监控、设备信息查询、监控画面调取、车辆人员定位等功能。

（2）运维管理。综合管廊运维管理实现人员管理、资产管理、成本管理和档案管理四个部分。实现人员、设备的有序高效管理。

（3）应急预案管理。系统包括紧急告警与人员安全系统、应急预案管理、应急任务分配、应急车辆管理、应急人员与车辆定位跟踪等。

（4）应急演练和模拟培训。通过三维虚拟技术，实现事故的模拟，并在事故应急演练和在系统中对工作人员进行事故应急演练。

（5）数据共享和自动信息上报。平台可以实现同政府、管理公司和相关职能部门的数据共享，当发生事故时，可以完成自动信息上报。

4 实施应用情況

滇中新区智慧管廊工程入选住建部“2017年科学技术示范工程（信息化类）”，并于通过住建部组织的专家验收，成为国内第一个智慧管廊示范项目在全国示范推广。工程配套建设完成了国内第一个大型多媒体智慧管廊展厅，为参观者提供具有科技感的全新体验。工程的建设落成吸引了国内行业人士100余次、超1200人参观考察，成为滇中新区、云南省的亮点工程和国内智慧管廊标杆工程。

示范工程的辐射效在滇中-昆明-云南地区逐渐形成：滇中新区小哨片区的综合管廊正在陆续接入示范工程的平台进行统一监控管理，昆明市其他区域也考虑在新建综合管廊工程中应用该项技术。

5 结束语

哨关路智慧管廊建设结合滇中新区的定位及建设方的需求，同时结合项目实际建设情况对管廊基础设施建设进行了系统设计，对管廊智慧化建设提出了功能分级，同时为满足管廊智慧化管理需求研发了智慧管廊管控平台，为打造示范、试点工程设置了管廊控制中心、参观段、展示厅等。项目取得了预期的建设效果，在满足建设方基本需求外，作为滇中新区甚至云南省试点工程取得了很好的示范作用。

参考文献：

[1]李飞.BIM技术在地下综合管廊施工阶段的应用[D].长春工程学院，2017.

[2]刘静.智慧管网可“按图索骥”[J].中国经济和信息化，2014（12）：85-86.

[3]俞国锋，杨钦.地下综合管廊监控管理系统探讨[J].智能建筑，2015（8）：57-68.