何 倩，方 敏，扈 震，單 屹

（1.湖北省城鄉(xiāng)建設發(fā)展中心，湖北 武漢 430071； 2.湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074；3.中國地質(zhì)大學(武漢），湖北 武漢 430074）

省級地下管網(wǎng)安全運行監(jiān)管平臺建設

何 倩1，方 敏2，扈 震3，單 屹1

（1.湖北省城鄉(xiāng)建設發(fā)展中心，湖北 武漢 430071； 2.湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074；3.中國地質(zhì)大學(武漢），湖北 武漢 430074）

通過對當前地下管網(wǎng)現(xiàn)狀的探討，提出一種省級地下管網(wǎng)監(jiān)督平臺的建設方案。該方案從數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應用、技術路線進行研究，并以湖北省地下管網(wǎng)監(jiān)督平臺為案例進行探討，旨在為各省監(jiān)管平臺的建設提供參考思路。

地下管網(wǎng)；省級；安全運行；監(jiān)管

城市開展市級管網(wǎng)平臺建設的同時，多數(shù)缺乏省級地下管網(wǎng)監(jiān)管平臺的建設。由于各城市都在發(fā)展自己的市級平臺建設，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃與監(jiān)管，造成各城市地下管網(wǎng)發(fā)展不均衡，數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，難以進行數(shù)據(jù)共享與方案借鑒[1-4]。除此之外，建設省級地下管網(wǎng)監(jiān)管平臺有利于統(tǒng)籌各市級的事故及應急方案，便于對各市級提供決策參考，及時敦促地下管線普查與建設進度，提高各市級的運維效率。因此，開展省級地下管網(wǎng)安全運行監(jiān)管平臺是地下管網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。

1 研究內(nèi)容

1.1 數(shù)據(jù)標準

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準是實現(xiàn)省級管網(wǎng)監(jiān)督的前提。當前我國的數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，究其原因是沒有統(tǒng)一標準規(guī)范[5]。除此之外，各市級地下管線信息系統(tǒng)的建設均來自不同的實施單位，數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)庫設計差異較大，這就造成不同管理部門之間難以協(xié)調(diào)，各自建設自己的系統(tǒng)，存在安全隱患[6]。建設省級監(jiān)管平臺首先就需要統(tǒng)一標準體系，通過對各市級地下管線數(shù)據(jù)類別和性質(zhì)的分析，統(tǒng)一建立省級地下管線數(shù)據(jù)庫標準體系。此外，為實現(xiàn)地下管線數(shù)據(jù)全省統(tǒng)一和監(jiān)管，需要分析各城鎮(zhèn)管線數(shù)據(jù)交換內(nèi)容和交換體系，實現(xiàn)分布式地下管線數(shù)據(jù)的共享與交換。

1.2 數(shù)據(jù)管理

1）數(shù)據(jù)抽取篩選：由于省級監(jiān)管數(shù)據(jù)量龐大，省級中心數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建、使用、更新與維護難度也較大，需要進行嚴格的數(shù)據(jù)抽取篩選。嚴格的數(shù)據(jù)篩選通常以一定時間范圍內(nèi)的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為源，將抽取到的數(shù)據(jù)提交到省級監(jiān)管平臺，作為省級部門決策的參考。

2）數(shù)據(jù)匯交入庫：省級監(jiān)管平臺對各市級管線管理單位開放，管理單位需要嚴格地按照地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)提交標準提交各縣市管網(wǎng)數(shù)據(jù)。這里需要采用附件形式，通過數(shù)據(jù)匯交功能，并由管理員嚴格對數(shù)據(jù)進行入庫更新和反饋確認，以保證數(shù)據(jù)的完整性與現(xiàn)勢性。

圖1 省級平臺數(shù)據(jù)層框架

3）檔案管理建設：當前我國缺乏系統(tǒng)的基礎性城建檔案資料，且資料殘缺不全、多以圖紙等形式存在，建設單位難以了解地下已建項目，無法為城市規(guī)劃、建設提供有效的保障[7]。因此，檔案管理建設是數(shù)據(jù)管理必不可少的環(huán)節(jié)。

地下管網(wǎng)檔案應建立管網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，作為地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)共享和交換的平臺。檔案管理建設需要包含管線信息采集、管線數(shù)據(jù)庫建設與信息管理系統(tǒng)建設、動態(tài)管理3個方面。管理系統(tǒng)中應包含信息查詢、信息編輯、信息服務、信息審查等模塊。

4）容災備份建設：容災備份主要是為發(fā)生災害損壞或服務器故障時，及時保證業(yè)務的不間斷。容災系統(tǒng)應當能確保災害發(fā)生后，依然能最大限度地保障提供正常的應用服務。

5）數(shù)據(jù)審查分析：與數(shù)據(jù)匯交入庫中審查員檢查數(shù)據(jù)中的內(nèi)容類似，對管網(wǎng)數(shù)據(jù)的屬性完整性和圖形完整性檢查，評估各城鎮(zhèn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的拓撲與連通管線。

6）數(shù)據(jù)共享服務：省級管網(wǎng)監(jiān)管平臺可作為地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)分發(fā)和共享的樞紐，一方面可以為同級環(huán)保、規(guī)劃、安監(jiān)、能源等政府機構(gòu)提供數(shù)據(jù)共享通道，滿足城市建設和應急救災的需要；另外一方面可以為國家相關部門提供全省統(tǒng)一的地下管線數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)應用

1.3.1 監(jiān)督管理

1）管網(wǎng)預警：管網(wǎng)預警可將發(fā)現(xiàn)的問題及時提交給市級管網(wǎng)平臺，起到預警監(jiān)督的作用。管網(wǎng)預警對入庫的管線進行管線間的碰撞分析，并根據(jù)國家相關規(guī)定高亮顯示出不達標的管線，以報告的形式提交給市級監(jiān)管平臺。此外，還可將管線保質(zhì)期和鋪設年限超出或接近運營管道年限的管線以圖表的形式反饋至城鎮(zhèn)管線管理單位，及時預警，保障運營安全。

2）運行維護：包括運行監(jiān)督與維護監(jiān)督。市級監(jiān)管平臺將定期抽取與篩選管網(wǎng)的運行狀態(tài)，并提交到省級監(jiān)管平臺，以達到省級平臺可以實時監(jiān)督管網(wǎng)運行狀態(tài)的目的。同樣，省級監(jiān)管平臺也要求市級平臺提交維護狀態(tài)，以供省級部門進行維護監(jiān)督。

3）規(guī)劃審批：省級部門通過省級監(jiān)管平臺可以及時得到市級部門規(guī)劃的項目明細，起到及時管控的作用。市級相關部門規(guī)劃的管網(wǎng)建設項目提交到省級監(jiān)管平臺后，省級監(jiān)管平臺將對項目進行分析審批，并將審批結(jié)果反饋到市級監(jiān)管平臺，其結(jié)果包含存在的問題以及改進意見。

4）項目管理：項目管理中涵蓋所有省內(nèi)的管網(wǎng)項目，包括完成的項目、待完成的項目、待審批的項目等，該功能起到了對項目綜合管理的作用，同時也能為其他市級提供項目參考。

5）智能分析：智能分析的設計主要是為防止操作人員的紕漏，同時提高操作人員的效率。該功能依據(jù)管網(wǎng)建設標準，當市級平臺提交的實時數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了異常點，例如，管網(wǎng)年限達到了限定日期、管網(wǎng)運行出現(xiàn)可疑狀態(tài)，系統(tǒng)將會發(fā)出警告，并將可疑結(jié)果反饋到平臺中。

1.3.2 決策分析

1）應急預案：當全省范圍內(nèi)發(fā)生管網(wǎng)事故時，省級主管部門領導可通過基于高密度的監(jiān)測傳感器，啟動地下管網(wǎng)的空間分析和查詢方法，快速確定事故點，分析出事故周圍需要處置的各項危機隱患，提供合理的方案，為快速了解災情現(xiàn)場和實施應急處置提供快讀通道，提高政府職能部門的應急處置能力。

2）輔助決策：輔助決策中包含對不同管網(wǎng)泄露源的多種泄露模式，對各種模式發(fā)生的條件、特征進行細致的闡述，并提供應急參考。此外，還可調(diào)出以往的類似案例并進行分析，為政府部門提供決策依據(jù)，起到幫助、協(xié)助和輔助決策者的目的。

3）統(tǒng)計分析：統(tǒng)計分析功能主要是對事故造成的損失進行統(tǒng)計分析，以便進一步進行災后評估。

4）災后評估：災后評估是對事故造成的損失進行評估，包括泄露損失、維護費用、人員傷亡等，同時，為以后發(fā)生事故時能有效地減少損失作參考。

圖2 省級監(jiān)管平臺總框架

2 關鍵技術

2.1 省級海量數(shù)據(jù)加載技術

使用數(shù)據(jù)裁剪技術、數(shù)據(jù)動態(tài)裝載技術以及LOD模型實現(xiàn)省級海量數(shù)據(jù)的加載應用[8]。數(shù)據(jù)裁剪技術主要是去掉不可見的多種變形，減少應用場景中不可見部分數(shù)據(jù)對正常數(shù)據(jù)的影響，進而保證正確處理了離視點近的動態(tài)遮擋目標數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)動態(tài)加載即通過把數(shù)據(jù)分層、分塊模式與數(shù)據(jù)更新算法結(jié)合，實時加載用戶需要的數(shù)據(jù)，充分利用計算機特性，通過對視點移動方向趨勢的捕獲，預先把數(shù)據(jù)從硬盤中裝載到內(nèi)存中，直接從內(nèi)存中高效讀取數(shù)據(jù)提升動態(tài)裝載效率。應用多細節(jié)層次（LOD）模型，達到場景內(nèi)容展示效果的漸進繪制，根據(jù)圖形繪制的質(zhì)量要求，對刷新頻率進行優(yōu)化設計，生成連續(xù)的多個LOD模型，提供不同的展示效果。

2.2 面向服務的分布式體系架構(gòu)

使用基于HTTP傳輸協(xié)議的應用訪問模式，以XML作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，把應用需求不同的基礎服務進行分別封裝，形成具體的單獨接口，包括三維數(shù)據(jù)服務、精細場景服務、本地搜索服務、人機交互服務等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)之間的分布式應用服務，實現(xiàn)地下管線數(shù)據(jù)共享、集成、交換，有利于不同應用系統(tǒng)的集成。

2.3 空間信息服務技術

目前空間信息技術應用于地下管線管理，多用于管線數(shù)據(jù)采集與建庫上。省級平臺在各城市地下管線普查與信息系統(tǒng)建設的基礎上，結(jié)合省級地下管線主管部門的安全運行監(jiān)管、檔案信息共享與交換、大數(shù)據(jù)量的地下管線存儲方面都做了深入研究。另外對地下空間分析、運行信息監(jiān)測和決策支持方面，建立完善的地下管線空間數(shù)據(jù)分析理論和方法體系。

2.4 數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)安全控制技術

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)在各個部門中的安全共享，需要建立一整套的數(shù)據(jù)共享機制和安全管理控制機制，如實現(xiàn)用戶管理體系、用戶資源目錄體系和權限體系的管理和配置，結(jié)合CA認證保障系統(tǒng)的安全性。還可以通過數(shù)據(jù)的加密體系，通過屬性加密、矢量數(shù)據(jù)變換、矢量數(shù)據(jù)特殊標識、數(shù)字水印等技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全。

3 湖北省級地下管網(wǎng)運行監(jiān)管平臺建設

近年來，湖北省地下管線事故屢屢發(fā)生，給城市居民生活帶來了非常嚴重的后果，究其原因是湖北省全省城鎮(zhèn)地下管線信息缺乏統(tǒng)一的監(jiān)管。為積極響應國家號召，保障湖北省管網(wǎng)運行的安全，助力加快推動“智慧湖北”建設，湖北省開展了省級地下管網(wǎng)安全監(jiān)管平臺的建設計劃，其目的是通過建設全省的地下管線數(shù)據(jù)中心和監(jiān)管平臺，整合全省各行業(yè)和權屬單位的專業(yè)管線信息數(shù)據(jù)，全面查清城鎮(zhèn)范圍內(nèi)地下管線現(xiàn)狀和預防事故隱患，切實保障地下管線的安全運行。

湖北省省級管網(wǎng)平臺將數(shù)據(jù)標準體系建設、省級地下管線管理模式、管線工作模式、服務共享模式作為項目目標，實現(xiàn)了在省級平臺上對全省各主要城市地下管線的總體規(guī)劃指導、建設情況統(tǒng)計匯總和管線資源宏觀分析，為省政府提供行業(yè)規(guī)范化指導和宏觀決策提供可靠的決策依據(jù)。

3.1 總體架構(gòu)

該項目主要目的是通過建設省城鎮(zhèn)地下管線數(shù)據(jù)中心和監(jiān)管平臺來研究湖北省省級地下管線數(shù)據(jù)中心和監(jiān)管平臺建設管理模式，并建設統(tǒng)一的標準規(guī)范體系和信息安全體系來保障數(shù)據(jù)中心運行的安全穩(wěn)定。

1）物聯(lián)傳感為地下管線數(shù)據(jù)中心提供必要的監(jiān)測數(shù)據(jù)，保障管網(wǎng)的安全運營。

2）信息集成與服務共享通過構(gòu)建創(chuàng)新型的數(shù)據(jù)存儲、管理與服務云模式，為數(shù)據(jù)中心提供存儲、管理和數(shù)據(jù)服務共享發(fā)布等功能。

3）管線數(shù)據(jù)中心對全省城鎮(zhèn)管線數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，保證基礎數(shù)據(jù)的一致性、準確性和完整性，為各業(yè)務部門提供基礎數(shù)據(jù)支持。

4）綜合監(jiān)管平臺主要面向省級政府機關、管線主管部門、權屬單位和社會公眾，通過建設各類業(yè)務應用系統(tǒng)，為各有數(shù)據(jù)共享和服務需求的單位、集體、個人提供應用服務，通過信息化手段實現(xiàn)建設廳的行政職能。

5）標準體系規(guī)范包括建設符合國家和湖北省城市建設行業(yè)相關標準要求的數(shù)據(jù)生產(chǎn)、處理規(guī)范，符合國家信息化及湖北省建設廳業(yè)務要求的數(shù)據(jù)建庫、入庫、數(shù)據(jù)服務及共享標準規(guī)范；信息安全通過制定相應安全策略和安全防護機制，對數(shù)據(jù)中心信息安全架構(gòu)進行有效支撐。

3.2 存在問題

1）全國各省份均為開展過省級地下管線綜合監(jiān)管平臺的建設研究，對于各城鎮(zhèn)管線數(shù)據(jù)如何建立完善的數(shù)據(jù)服務目錄和省級地下管線數(shù)據(jù)庫標準體系，如何創(chuàng)新性地應用全省城鎮(zhèn)地下管線監(jiān)管平臺變革現(xiàn)有工作管理模式，目前國內(nèi)均未有先例研究。

2）各城鎮(zhèn)建設行政管理部門、各專業(yè)管線權屬單位管線數(shù)據(jù)內(nèi)容與標準不同，全省未進行統(tǒng)一管理，省級各管線管理相關部門和國家管理機構(gòu)共享所轄地下管線數(shù)據(jù)并無有效通道，缺乏全省對地下管線檔案統(tǒng)一管理。

3）地下管線安全運行是管線管理部門的底線，當應急事故發(fā)生時，由湖北省住建廳聯(lián)合安監(jiān)、能源等政府機構(gòu)深入現(xiàn)場指導應急救援，搶險救災工作耗時較長，當前并無有效信息化手段為地下管線應急搶險和指揮調(diào)度提供決策服務，削弱了省級管理部門災害應急管理水平。

4 結(jié)論與展望

省級地下管網(wǎng)安全運行監(jiān)管平臺的建設有利于統(tǒng)一管理全省地下管線的運行維護，有效監(jiān)督各地管線普查和信息系統(tǒng)建設是否按照政策法規(guī)執(zhí)行，提高政府部門對事故應急調(diào)度、搶險救災、決策分析的能力，助力加快“智慧管網(wǎng)”的建設，有著十分重要的意義。通過本文的分析，省級管網(wǎng)監(jiān)管平臺的建設方案已處于成熟狀態(tài)，各項技術均可支持平臺的開發(fā)，建設省級安全監(jiān)管平臺切實可行。雖然全國各省份鮮有開展省級綜合監(jiān)管平臺，且全省數(shù)據(jù)標準尚未統(tǒng)一，但建設省級監(jiān)管平臺具有十分重要的意義，省級平臺的建設勢在必行，未來將會成為省級部門監(jiān)管不可缺少的途徑。

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P208

B

1672-4623（2017）10-0087-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.10.029

2017-07-17。

何倩，高級工程師，主要從事地下管網(wǎng)普查與管理工作。