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摘要:本文主要提出了基于BIM與GIS技術(shù)的綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思路,對BIM與GIS在管廊智能化管理中的應(yīng)用進行了相關(guān)分析研究,為管廊智能化管理提供參考。
關(guān)鍵詞:綜合管廊;智能化管理;運維監(jiān)控
0引言
綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控是一項確保城市市政設(shè)施良好運行的現(xiàn)代科技手段,為了響應(yīng)創(chuàng)建智慧城市的號召,在城市綜合管廊管理的工作中加強綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建是當(dāng)前的首要任務(wù)。在大數(shù)據(jù)時代背景下,智慧城市的建設(shè)對市政設(shè)施的管理工作提出了新的要求,為了推進地下綜合管廊的建設(shè),解決市政設(shè)施建設(shè)混亂、管理混亂的現(xiàn)存問題,需要做好與地下綜合管廊相配套的運維監(jiān)控措施。
1綜合管廊簡介
綜合管廊建設(shè)是一個系統(tǒng)性工程,不僅要設(shè)計合理的管艙,使得城市服務(wù)管道入廊,著重針對但不限于以下管道入廊:天然氣管道、熱力管道、給水管道、再生水管道、雨水管道、電力電纜、GIS通信線纜、廣播電視等。還要涵蓋消防、供電、照明、監(jiān)控與報警、通風(fēng)、排水等設(shè)施。將分散、分段的監(jiān)管資源集中通過綜合管廊實施和共享,實現(xiàn)管廊監(jiān)控一個系統(tǒng)的融合局面,真正實現(xiàn)共享管理、協(xié)同治理的格局。各子系統(tǒng)之間由于技術(shù)體系不一,采用的標(biāo)準(zhǔn)各異,不僅需要考慮環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、通信聯(lián)絡(luò)、地理信息等需求,還要兼顧災(zāi)難事故預(yù)警、安全防范等方面對圖像監(jiān)控的需求,同時還需要考慮報警、門禁等配套系統(tǒng)的集成以及與廣播系統(tǒng)的聯(lián)動,消除系統(tǒng)異構(gòu)的信息孤島問題,綜合管廊智能化運維管理系統(tǒng)如圖1所示。
圖1綜合管廊智能化運營管理系統(tǒng)
2綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控的必要性
圖2綜合管廊大數(shù)據(jù)中心
首先傳統(tǒng)的運維管理方式管理水平落后、運營成本投入高應(yīng)急響應(yīng)速度慢、責(zé)任不清以及事后扯皮等現(xiàn)象頻頻發(fā)生;其次運維管理智能化水平低下,巡檢手段落后,工作效率低下,應(yīng)急處置能力薄弱,監(jiān)控維護漏洞百出。針對以上種種問題,國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)部門和專家提出了不同解決方案,例如利用綜合物聯(lián)網(wǎng)、三維可視化、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)建立運維管理系統(tǒng),因此,本文利用空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化等現(xiàn)代信息技術(shù),構(gòu)建城市綜合管廊運維管理系統(tǒng),對綜合管廊進行管理與監(jiān)控,實現(xiàn)綜合管廊運維管理的集約化、規(guī)范化、科學(xué)化,從而提高管廊抗風(fēng)險能力,降低管廊運維成本。
3綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建
3.1設(shè)計思路
綜合管廊管理智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)是以BIM技術(shù)與GIS技術(shù)為基礎(chǔ)建立起的管理系統(tǒng)(如圖2所示),其通過BIM技術(shù)來實現(xiàn)對管廊相關(guān)數(shù)據(jù)信息的獲取,所獲取的數(shù)據(jù)信息傳送給以GIS技術(shù)為核心的管理平臺系統(tǒng)之上,在GIS平臺上顯示綜合管廊的三維模型,在綜合管廊三維模型上可以直觀的體現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù),每項參數(shù)都設(shè)置有特定的ID,根據(jù)ID來對應(yīng)具體的綜合管廊設(shè)備、裝置以及基礎(chǔ)設(shè)施管線。在這種模式下開展對綜合管廊的監(jiān)控管理,不僅減少了管理人員的投入數(shù)量,能夠有效降低50%管理難度,同時可以比以往工作效率提升30%。對綜合管廊相關(guān)數(shù)據(jù)信息的獲取,通過布置在綜合管廊內(nèi)部的測溫設(shè)備、預(yù)警設(shè)備以及傳感設(shè)備等裝置實現(xiàn)。
3.2系統(tǒng)的構(gòu)建
綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)傳感器系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)、綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)組成,涉及的系統(tǒng)可以根據(jù)功能性分成三個層次,每個層次的系統(tǒng)互相提供支持,也能根據(jù)需要實現(xiàn)人機交互。在綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)之中,物聯(lián)網(wǎng)傳感器系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的獲取與傳輸,當(dāng)數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)中心后,根據(jù)數(shù)據(jù)信息的具體用途,在數(shù)據(jù)中心進行分析整理,管廊的信息存入管廊數(shù)據(jù)庫、地理信息存入地理數(shù)據(jù)庫,相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)備份至監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,在構(gòu)建綜合管廊三維模型時,直接送上述數(shù)據(jù)庫中調(diào)取所需的數(shù)據(jù)參數(shù)。另外,如果數(shù)據(jù)中反映出設(shè)備的異常狀態(tài),會直接反饋給監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng),通過監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)完成三維模型的展示、預(yù)警消息以及相應(yīng)的預(yù)警數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫主要存放管理人員、運維人員的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),記錄其每日工作簽到、值班情況以及交接班情況等信息,在該系統(tǒng)的支持下,可以更好的實現(xiàn)績效考核工作以及監(jiān)督管理,能夠發(fā)揮督促員工的作用,同時也能實現(xiàn)對工作細(xì)節(jié)的備注與工作交接。而應(yīng)急指揮相應(yīng)系統(tǒng)可以對預(yù)警信息進行及時的處理,可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心提供的三維模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)實現(xiàn)對事故的模擬,再結(jié)合相應(yīng)的預(yù)警消息,制定更加有效的應(yīng)急處理方案,這樣就實現(xiàn)了對故障、事故的預(yù)防,也提高了綜合管廊管理的應(yīng)急響應(yīng)能力。
4系統(tǒng)功能的設(shè)計與實現(xiàn)
綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)采用的系統(tǒng)框架為SOA架構(gòu),其采用的二維地圖為ArcGIS平臺,三維地圖采用BIM為核心的三維建模平臺,該系統(tǒng)的架構(gòu)可以分為三個層次,第一層為數(shù)據(jù)中心,第二層為應(yīng)用層,第三層為客戶端,對數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)訪問通過ODBC接口來實現(xiàn),數(shù)據(jù)存儲采用Oracle數(shù)據(jù)庫,此環(huán)節(jié)能夠?qū)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性控制在90%以上,而且客戶端支持JSON、XML等前端技術(shù),應(yīng)用層為MVC框架,應(yīng)用的計算機語言為C#。在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)的具體功能如下:
4.1三維建模功能
三維建模功能時建立在BIM技術(shù)基礎(chǔ)之上的,其通過探測設(shè)備完成對管線狀態(tài)的檢測,通過激光點云等設(shè)備完成對數(shù)據(jù)的采集,進而實現(xiàn)與GIS地理環(huán)境信息的資源共享。通過控制系統(tǒng)即可觀看到模擬出來的管線布置結(jié)構(gòu)與具體走向,這對運維工作有著重要的數(shù)據(jù)支持作用。
4.2監(jiān)控預(yù)警功能
監(jiān)控預(yù)警功能根據(jù)監(jiān)控目標(biāo)不同,采用的檢測設(shè)備也有所不同,例如檢測管廊內(nèi)溫濕度以及氣體濃度等環(huán)境時使用的是溫濕度變送器、氧氣濃度變送器以及有毒氣體監(jiān)測器等檢測裝置;對管廊內(nèi)部情況的觀察采用的是視頻監(jiān)控設(shè)備;對管廊的巡檢由機器人或人工實現(xiàn);同時系統(tǒng)內(nèi)部還設(shè)置相應(yīng)的消防報警系統(tǒng)以及通風(fēng)系統(tǒng)的檢測設(shè)備等,其可以實現(xiàn)對各種設(shè)備運行參數(shù)的檢測。所獲取的相關(guān)參數(shù)有數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一進行處理分析,保存數(shù)據(jù)庫并根據(jù)用戶需求傳輸?shù)娇蛻舳恕?/p>
表1城市地下綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)
4.3綜合業(yè)務(wù)功能
綜合業(yè)務(wù)功能是由綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)及安裝有巡檢APP的智能巡檢終端組成的,巡檢人員通過智能巡檢終端與綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行遠(yuǎn)程通信,完成人機交互,在智能選件終端上進行每日簽到,以及相關(guān)業(yè)務(wù)完成情況的匯報等工作。*終綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)信息可以作為考勤、業(yè)務(wù)審查等工作提供數(shù)據(jù)參考,進而實現(xiàn)日常業(yè)務(wù)的規(guī)范化、自動化管理。
在智能巡檢終端中包括了手機設(shè)備、計算機設(shè)備、平板電腦設(shè)備,智能巡檢APP的兼容性較強,可以適用在不同的終端之上,只要安裝智能巡檢APP,就能進行相應(yīng)的綜合業(yè)務(wù)操作,這種模式更加便利,更加人性化,這符合當(dāng)今時代的發(fā)展趨勢。
4.4應(yīng)急指揮響應(yīng)功能
在綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)之中,應(yīng)急指揮響應(yīng)功能是一項重要的系統(tǒng)功能,具備該功能才能實現(xiàn)對人員、設(shè)備以及相關(guān)資源的調(diào)控,以此功能為基礎(chǔ),可以實現(xiàn)應(yīng)急指揮預(yù)案的制定,通過預(yù)先設(shè)定應(yīng)急響應(yīng)策略,就能在發(fā)生相關(guān)意外事件時,讓系統(tǒng)在第一時間按照預(yù)案進行自動處理,將事件影響控制在較小范圍之內(nèi)。在制定應(yīng)急指揮預(yù)案前,有系統(tǒng)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)進行預(yù)案的模擬演練以及相關(guān)事故的模擬,這樣可以提高預(yù)估結(jié)果的準(zhǔn)確性,讓預(yù)案的有效性得到良好保證。
4.5出入口門禁系統(tǒng)與報警系統(tǒng)
為了防止綜合管廊闖入非工作人員,避免人為因素對市政基礎(chǔ)設(shè)施造成的破壞,綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng)還與門禁系統(tǒng)相連,管理人員可以通過攝像頭來實現(xiàn)對綜合管廊出入口的遠(yuǎn)程監(jiān)控,通過電子門禁來實現(xiàn)對進入權(quán)限的發(fā)放,同時通過與報警系統(tǒng)的連接,實現(xiàn)對非法闖入事件的報警,這樣就有效保證了綜合管廊的安全性。另外,隨著虹膜識別、人臉識別以及指紋識別等技術(shù)的加入,將進一步提高綜合管廊的管理水平。
5、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺
5.1平臺概述
AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體,為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持,從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計,解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題,大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性,提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。
5.2平臺組成
安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺,它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù),通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度,同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。
5.3平臺拓?fù)?/p>
5.4平臺子系統(tǒng)
5.4.1電力監(jiān)控
電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所,對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控,對0.4kV出線配置多功能計量儀表,用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況,可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。
5.4.2環(huán)境監(jiān)測
環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警,同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。
5.4.3電氣安全
AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器,消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器,接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示,并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視,發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預(yù)警。
5.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單
5.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
6結(jié)論
綜上所述,應(yīng)用BIM與GIS技術(shù)建立起的綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控系統(tǒng),可以顯著提升對綜合管廊的管理效率。目前,基于BIM與GIS技術(shù)之上構(gòu)建的綜合管廊管理系統(tǒng)平臺已經(jīng)在城市中加以應(yīng)用,其發(fā)揮出的效果令人滿意,在應(yīng)用過程中還存在改進空間,在日后的研究工作中,我們應(yīng)該重點放在增加系統(tǒng)的功能性以及系統(tǒng)穩(wěn)定性方面。隨著BIM技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗的不斷積累,綜合管廊智能化管理平臺勢必更加完善,在此基礎(chǔ)上開展綜合管廊的管理工作,可以有效推動綜合管廊行業(yè)的發(fā)展,進而更好的為構(gòu)建智慧城市作出應(yīng)有貢獻。
參考文獻
[1]周文,李倩楠,潘良波,楊國敬.基于BIM和GIS的綜合管廊智能化管理平臺研究與實現(xiàn)[J].地理信息世界,2017,24(03):97-100.
[2]姜勝利,劉亞軍.綜合管廊智能化管理運維監(jiān)控的實現(xiàn)
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05