基于排水安全隐患排查系统的建设研究

马骏 杨平科 孟金龙

（山东正元地球物理信息技术有限公司，山东济南 250101）

0.引言

随着城市的发展，城镇化水平迅速提高，城市的规模迅速扩大。与城市地上的空间发展相比，城市的地下排水管网作为与人民生活息息相关的基础设施，其规划和建设没有得到重视。城市管网服务半径扩大、管网更加复杂，排水管线交错分布在城市各个街道和角落，管理成本和运营难度大幅提高，安全、高效管网服务的迫切需求和城市综合管廊的推进实施，对管网综合管理提出了更高要求。通过整体规划、协调建设、信息化管理等手段改变传统城市管网建设管理模式，构建基于互联网、云计算、地理信息、大数据的智慧管网云平台，是城市管网发展的必由之路[1-2]。

地下管网安全隐患排查风险管理系统是基于新兴云技术的信息化集成应用，充分发挥“云平台”在海量数据计算力、数据存储空间等方面的优势，构建统一的城市管网云平台，实现海量管网信息云端“一站式”服务，实现信息更新、共享和应用统一实现。结合地理信息系统在空间数据分析管理上的强大功能，建立排水管网隐患排查风险管理信息平台。基于排水的安全隐患排查系统自建成并投入使用后，对外业探测的CCTV安全隐患数据进行管理，并对安全隐患数据实施动态监测，有效地提高了安全隐患数据的管理水平，避免了安全隐患事故的发生[3]。

1.系统架构

在对系统整体功能分析的基础上，结合架构思想，坚持面向服务、分层设计原则，对系统结构进行分层。与此同时，为了增强整个系统的实际扩展能力以及集成能力，必须积极探索面向服务思路，从而在一定程度上提升系统间与内部模块的联系，实现通信畅通。

数据层是整个系统的基础，系统的数据从内容上是基础地形数据、地下管线信息数据、CCTV探测数据、水质检测数据、属性数据、元数据等，然后对系统运行覆盖面进行不断扩大，就表现形式而言，一般是存储在分布式数据库中，该数据库位于到系统数据中心。从系统价值层面进行分析，价值水平高低与数据完整性以及实用性等息息相关，而且还应该增强数据的精确性，提升数据动态更新水平。基于此，相关工作人员必须要结合数据类型特点或者是实际应用需求，有效建立数据采集规范流程，并明确数据加工处理方法，增强数据管理的科学性以及专业性[4]。

服务层是接口层的基础，接口层是服务层的对外表现，服务层实现诸如二维数据引擎、功能服务引擎等，为接口层提供强大的后台支持，这二者合称为应用接口层。接口层发布空间数据信息，设置访问权限，向使用单位提供基于数据和功能的SOAP和REST服务，实现与各单位业务应用系统的无缝集成；并提供监控系统运行状态的功能，以保障整个系统能够为客户端应用提供安全、稳定的支撑。通过应用接口层，平台完成对各类空间数据资源的对外共享和发布。

应用层属于业务应用系统范畴，就用户体验而言，系统作为信息服务机构之一，能够被定义为桌面应用程序，发挥着重要作用，同时也是门户网站。通过建立不同的应用系统，为各使用单位提供各类空间数据及服务，解决空间信息资源共享问题[5]。

2.关键技术

GIS技术：GIS即地理信息系统（Geographic Infor-mation System），是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统[6]。

就GIS本身来说，一般均具备以下类型的功能，它们分别是：

（1）数据采集以及编辑功能。地理数据库属于GIS核心内容。基于此，在建立GIS的过程中，首先要将实体图形数据以及属性数据输入数据库中，即数据采集。此外，要想最大限度避免数据采集错误，相关工作人员必须要重视图形或者是文本数据的编辑以及修改工作。

（2）制图功能。对于GIS来说，既能够为用户提供全要素地图，又能够结合用户需要有效输出不同类型的专题地图，包括行政区划图、等高线图以及土壤利用图等。除此之外，GIS能够发挥自身空间分析作用，进而获取特殊地图，以更好地开展地学分析工作，常见特殊地图包括坡度图以及坡向图等。

（3）数据库管理功能。如果地理对象能够进行科学化的数据采集以及数据编辑，则地理数据集就可以得到有效建立。在整个过程中，数据库管理相关系统必须要发挥管理作用，对数据库进行合理定义，并且做好数据库维护工作，增强数据库操作的科学性。

（4）空间分析功能。借助空间查询以及空间分析功能的有效发挥，最终决策结论可以尽快获得，进而发展为GIS的出发点。具有代表性的空间分析类型包括以下几种：

拓扑空间查询，常见拓扑关系包括两类，一种是几何元素的节点、面块以及弧段相互间的关系，能够对拓扑数据结构进行科学表达；另一种则是空间拓扑关系，主要借助关联关系以及位置关系进行某种程度上的隐含表达，接下来，用户再借助这种特殊方法实施科学查询。

缓冲区分析，主要是结合数据库点、线、面实体，形成缓冲区多边形。

叠置分析，将同一地区或者是同一比例尺的多边形要素数据实施叠置，并结合多边形边界点形成多重属性的多边形或进行多边形范围的属性特征的统计分析。

3.系统功能

3.1 专业性评估

该功能模块对外业探测的CCTV安全隐患数据进行检查，对不符合要求的数据输出，对符合要求的数据进行数据评估，并将数据和评估结果入库。该功能模块还可以输出管道状况评估表、管道缺陷统计表、现场记录表、检测成果表、统计数据表、专业报表。

本部分评估依据外业管道检测数据，按照《城镇排水管道检测与评估技术规程》规定，将管道缺陷分为结构性缺陷和功能性缺陷。根据功能性缺陷和结构性缺陷的不同特点分别对排水管道进行评价。

一方面，对外业采集的数据进行数据检查，检查评估所需的必要字段是否齐全，字段内容填写是否规范，对于数据检查不通过的数据，生成数据错误报告如图1所示；另一方面按照评估规程评价排水管道风险隐患级别，如图2所示。

数据检查完成，进行数据评估，对外业数据表中的管道监测数据进行评估，生成评估结果列表，并显示输出报告按钮，将评估结果生成评估报告，如图3所示。

3.2 动态监测

动态监测包括为温度、水位、水质、流速、流量、站压、井盖、硫化氢、一氧化碳、一氧化氮、甲烷、苯、汽油进行检测，并对异常数据进行分析。其中流量检测功能，即根据起始终止结束时间以及监测点ID对监测点的流量数据进行历史数据追溯如图4所示。

对于异常数据，系统会统计最近一个月的异常数据情况，并以柱状图的形式展现出来，同时也有饼状图作为辅助能看出异常数据的分类，如图5所示。

3.3 登录模块

该模块主要实现用户每次进入本移动端系统时的身份验证功能。还包括记住密码和自动登录两个辅助的功能。

3.4 综合评估

综合性评估内容包括排水管线与其他管线类净距计算，覆土深度计算，建设年代评估，检查井间距计算，排水管段片坡度计算，排水管段弯度计算，检查井内管径与分支计算，排水管道与建筑物（构筑物）水平净距计算，以及检查井、雨水口动态评估计算等。

（1）与其他管道净距。计算排水管线和综合类管线之间的净距是否满足最小间距规范值。（2）覆土深度。计算排水管线的覆土深度是否满足排水管线设计规范最小值要求。管顶最小覆土深度，应根据管材强度、外部荷载、土壤冰冻深度和土壤性质等条件，结合当地埋管经验确定。管顶最小覆土深度宜为：人行道下0.6m，车行道下0.7m。（3）建设年代。根据管道材质设计年限，评估使用年限超出设计年限的管道状况。（4）检查井间距。检查相邻的两个检查井之间距离是否符合规划设计标准。（5）坡度检查。检查指定管段的两端的坡度是否符合设计规范。（6）管径与分支。检查井位置处，根据管线管径计算管线分支是否符合设计规范。

4.项目应用

系统投入应用后，为城市安全隐患数据管理提供基础数据支撑，系统面向决策层、城市应急防灾部门和管线管理部门，为城市应急管理、安全隐患排查等及时提供决策依据，有效维护和保障公共安全，提高城市地下管线信息系统现代化管理水平。

此外，系统提供多种决策分析功能避免了盲目开挖和野蛮施工，减少了挖断管线、停水和断电现象。系统提供的管线安全性检查功能，对于事故快速处理，安全隐患排查、灾害预防具有较大的作用。