張興曄 中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司

隨著相關(guān)政策的持續(xù)支持和資金投入的不斷增加,全國各地綜合管廊的建設(shè)工作正在積極開展,但是針對綜合管廊運維管理的研究相對較少,也并未形成一套完整、成熟的技術(shù)體系。因此,本文結(jié)合某綜合管廊工程實際,采取“BIM+GIS”及物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù),進(jìn)行綜合管廊的智慧運維管理探索。

1.關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1 BIM與3DGIS融合技術(shù)

實現(xiàn)BIM和3DGIS的融合,關(guān)鍵是建立兩者之間的數(shù)據(jù)交互接口。IFC(Industry Foundation Classes)標(biāo)準(zhǔn)是IAI(International Alliance of Interoperability)組織制定的建筑工程數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn),是目前BIM普遍使用的一種格式,能夠?qū)崿F(xiàn)建筑模型不同專業(yè)、不同設(shè)計軟件間的信息交互共享。

CityGML(City Geography Markup Language)是實現(xiàn)三維城市模型信息共享和可視化的國際標(biāo)準(zhǔn),定義了城市空間對象的三維幾何、拓?fù)?、語義信息。將IFC和CityGML分別作為BIM和3DGIS領(lǐng)域的數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn),通過數(shù)據(jù)解析,語義映射,實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

1.2 云計算平臺的搭建

云計算平臺包括數(shù)據(jù)儲存中心和數(shù)據(jù)服務(wù)中心兩大部分,以提供綜合管廊運維數(shù)據(jù)的統(tǒng)一儲存、管理、分析和提取。數(shù)據(jù)儲存中心主要將綜合管廊的地理信息數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、事件處理數(shù)據(jù)等集中在云平臺,形成一個數(shù)據(jù)倉庫,為各應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),并進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、計算。數(shù)據(jù)儲存中心采用NF5280M4系列高性能服務(wù)器作為硬件基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)服務(wù)中心是綜合管廊智慧運維管理各子系統(tǒng)功能的實現(xiàn),并提供基于移動終端的服務(wù)應(yīng)用。

1.3 面向服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

BIM和GIS的WebService都是基于WSDL的服務(wù)發(fā)布方式進(jìn)行發(fā)布,這些服務(wù)以消息傳遞作為其通信方法和使用服務(wù)描述來保持松散耦合。SOA是以服務(wù)流程為中心的體系結(jié)構(gòu),其中每個流程可以劃分成如干個小步驟。SOA體系結(jié)構(gòu)主要由服務(wù)請求者、服務(wù)提供者、服務(wù)代理者三者組成,其中服務(wù)代理可以根據(jù)具體的業(yè)務(wù)分為若干個類型的服務(wù)。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計綜合管廊智慧運維管理的系統(tǒng)架構(gòu),主要包括基礎(chǔ)設(shè)施層、感知層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、用戶層以及展現(xiàn)層。

2.智慧運維管理平臺建設(shè)

2.1 地理信息系統(tǒng)

通過GIS和BIM相結(jié)合,實現(xiàn)二三維聯(lián)動,對綜合管廊地上、地下模型進(jìn)行漫游、縮放、屬性查看、高程測量、距離測量、面積測量等。同時,提供鷹眼視圖、地圖書簽等視圖控制,方便管廊運維人員快速掌握管廊相關(guān)信息。用戶可按預(yù)設(shè)路線進(jìn)行場景飛行,也可以自定義地上、地下飛行路線,利用場景飛行功能,不但能及時了解綜合管廊相關(guān)信息,還可進(jìn)行逃生路線、管廊巡檢路線的規(guī)劃及自動導(dǎo)航等。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理主要實現(xiàn)組織機構(gòu)和人員的統(tǒng)一管理,將綜合管廊工程的組織架構(gòu)、任命情況、人員檔案、上崗資質(zhì)、聯(lián)系方式等進(jìn)行統(tǒng)一儲存和查詢。綜合管廊工程資料的統(tǒng)一管理,支持word、pdf、圖形圖像等文檔的存儲。通過統(tǒng)一的平臺將各類資料集成管理,避免信息的丟失。

2.3 綜合信息查詢

將所有設(shè)備、工程數(shù)據(jù)與BIM模型建立關(guān)聯(lián)關(guān)系,通過BIM模型獲取與設(shè)備有關(guān)的設(shè)計、施工、安裝調(diào)試、設(shè)備編碼以及設(shè)備參數(shù)等所有信息。實現(xiàn)綜合管廊運行、檢修、設(shè)備更新改造信息的實時動態(tài)錄入,新舊數(shù)據(jù)結(jié)合,形成綜合管廊工程數(shù)據(jù)中心,并支持?jǐn)?shù)據(jù)的綜合查詢調(diào)取。

2.4 輔助決策

輔助決策子系統(tǒng)主要是通過各系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)中心進(jìn)行篩選、處理及分析,實現(xiàn)各系統(tǒng)自動控制及系統(tǒng)間聯(lián)動。通過各類數(shù)據(jù),為各級各類監(jiān)控人員、管理人員提供入廊分析、凈距分析、管網(wǎng)分析、周邊環(huán)境分析等決策支持。

2.5 指揮調(diào)度

指揮調(diào)度子系統(tǒng)實現(xiàn)了應(yīng)急預(yù)案、人員物資調(diào)度、預(yù)警預(yù)報三大功能。

(1)應(yīng)急預(yù)案：在GIS地圖上查詢出危險點,查看鄰近的工作人員的分布情況與人員組成,提供物資調(diào)運、隊伍投入最優(yōu)方案；調(diào)度歷史事件管理,實現(xiàn)對運行調(diào)度日志的維護(hù)和管理；同時,跟蹤各操作員的各項操作的詳細(xì)過程,提高災(zāi)情預(yù)判能力,避免和減少了突發(fā)事件曹成的人員傷亡和危害。

(2)人員物資調(diào)度：實現(xiàn)了對應(yīng)急物資的管理及人員的組織,應(yīng)急物資管理可幫助用戶及時掌握防汛物資的儲備結(jié)構(gòu)和儲存情況、各類應(yīng)急物資的應(yīng)用方法以及組織運輸供應(yīng)等。

(3)預(yù)警預(yù)報：實現(xiàn)了對綜合管廊的運行全過程監(jiān)測,同時,實現(xiàn)災(zāi)情及時預(yù)警、報警、處理及疏散,同時通過通信系統(tǒng),及時通知綜合管廊內(nèi)的工作人員,迅速撤離現(xiàn)場,保證工作人員的人身安全。

2.6 實時監(jiān)控

實時監(jiān)控模塊是將監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、可視化展示,包括環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、火災(zāi)報警、基本保障四個部分。環(huán)境監(jiān)控主要是對溫濕度、水位、氧氣濃度、有害氣體、煙霧的統(tǒng)計分析；設(shè)備監(jiān)控包括供電數(shù)據(jù)、供暖數(shù)據(jù)、供水?dāng)?shù)據(jù)的監(jiān)測分析；火災(zāi)報警是對綜合管廊內(nèi)的火災(zāi)進(jìn)行及時預(yù)警,并啟動應(yīng)急處理；基本保障包括對通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、照明配電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)的監(jiān)控,保證其正常運行。

2.7 設(shè)備管理

設(shè)備管理子系統(tǒng)有效提高了綜合管廊內(nèi)設(shè)備的管理效率和精準(zhǔn)性,包括設(shè)備臺賬、維修臺賬兩大功能。其中,設(shè)備臺賬是對管廊內(nèi)設(shè)備名稱、型號規(guī)格、購入日期、使用年限、折舊年限、資產(chǎn)編號、使用部門、使用狀況,設(shè)備的更新和盤點,設(shè)備的運行狀態(tài)統(tǒng)計等信息的統(tǒng)一管理。維修臺賬包括維修設(shè)備名稱、編號、使用部門、故障原因、處理方法、更換的備件名稱、維修人員信息等。

結(jié)語：綜合運用GIS、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù),構(gòu)建了綜合管廊智慧運維管理系統(tǒng),實現(xiàn)了綜合管廊的實時化監(jiān)測、科學(xué)化決策、智能化預(yù)警、一體化應(yīng)急管理、精細(xì)化設(shè)備資產(chǎn)管理等綜合管控,解決了綜合管廊運營維護(hù)中的技術(shù)難題,促進(jìn)了綜合管廊的創(chuàng)新管理，有效地減少了安全隱患,確保綜合管廊的安全、高效運行。