閆禹百，申樟虹，郭曉蒙，翁紅

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司）

1 引言

隨著新一代信息技術(shù)爆發(fā)式發(fā)展，在信息化、智能化、智慧化的過(guò)程中，BIM、GIS、人工智能、機(jī)器人等新技術(shù)在綜合管廊中的應(yīng)用也與時(shí)俱進(jìn)。管廊智能化在資源以及信息共享和融合方面將從技術(shù)和應(yīng)用層面不斷進(jìn)化。

2 支撐技術(shù)

2.1 BIM技術(shù)

①BIM(建筑信息模型)對(duì)建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)建立起三維的建筑模型，并進(jìn)行數(shù)字仿真。利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)三維可視化設(shè)計(jì)、快速查詢和分析綜合管廊、管線、設(shè)備等的設(shè)計(jì)、運(yùn)維、和安全等參數(shù)，改善綜合管廊全生命周期的建設(shè)運(yùn)營(yíng)。

BIM可視化設(shè)計(jì)軟件的出現(xiàn)有力地彌補(bǔ)了業(yè)主及最終用戶因缺乏對(duì)傳統(tǒng)建筑圖紙的理解能力而造成的和設(shè)計(jì)師之間的交流鴻溝。

對(duì)于設(shè)計(jì)師而言，除了用于前期推敲和階段展現(xiàn)，大量的設(shè)計(jì)工作還是要基于傳統(tǒng)CAD平臺(tái)，使用平、立、剖等三視圖的方式表達(dá)和展現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)成果。這種由于工具原因造成的信息割裂，在遇到項(xiàng)目復(fù)雜、工期緊的情況下，非常容易出錯(cuò)。BIM的出現(xiàn)使得設(shè)計(jì)師不僅擁有了三維可視化的設(shè)計(jì)工具，所見(jiàn)即所得，更重要的是通過(guò)工具的提升，使設(shè)計(jì)師能使用三維的思考方式來(lái)完成建筑設(shè)計(jì)，同時(shí)，也使業(yè)主及最終用戶真正擺脫技術(shù)壁壘的限制，隨時(shí)知道自己的投資能獲得什么。在綜合管廊中，BIM對(duì)于碰撞的優(yōu)勢(shì)在于可以很好的控制管廊節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，同時(shí)使得管廊在縱向多交叉穿越時(shí)更容易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

同時(shí)BIM與綜合監(jiān)控、運(yùn)維管理、GIS、物聯(lián)網(wǎng)融合，可產(chǎn)生眾多的基于BIM技術(shù)的管理平臺(tái)，包括管廊數(shù)字化竣工交付、逼真的三維展示、三維虛擬仿真場(chǎng)景再造、管廊設(shè)備（風(fēng)機(jī)、水泵、燈具等）可視化的集中管控、無(wú)紙化管理和維修等。

②協(xié)同設(shè)計(jì)是一種新興的工程設(shè)計(jì)方式，它可以使分布在不同地理位置的不同專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同展開(kāi)設(shè)計(jì)工作?，F(xiàn)有的協(xié)同設(shè)計(jì)主要是基于CAD平臺(tái)，并不能充分實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)間的信息交流，這是因?yàn)镃AD的通用文件格式僅僅是對(duì)圖形的描述，無(wú)法加載附加信息，導(dǎo)致專(zhuān)業(yè)間的數(shù)據(jù)不具有關(guān)聯(lián)性。

BIM使得協(xié)同不再是簡(jiǎn)單的文件參照，BIM技術(shù)為協(xié)同設(shè)計(jì)提供底層支撐，大幅提升協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)含量。借助BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，協(xié)同的范疇也從單純的設(shè)計(jì)階段擴(kuò)展到建筑全生命周期，需要規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等各方的集體參與，因此具備了更廣泛的意義，帶來(lái)綜合效益的大幅提升。

2.2 GIS技術(shù)

①GIS(地理信息系統(tǒng))是對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、處理、分析、顯示和描述的技術(shù)。它以地理空間為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，實(shí)時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，是一種為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。3DGIS（三維地理信息系統(tǒng)），彌補(bǔ)了GIS二維圖形界面空間信息抽象難懂的缺陷，可實(shí)現(xiàn)綜合管廊信息的空間化、可視化、逼真化、主要應(yīng)用于綜合管廊的前期規(guī)劃、管廊基礎(chǔ)開(kāi)挖計(jì)算、廊體及附屬設(shè)施空間信息展示、入廊管線數(shù)據(jù)展示、運(yùn)營(yíng)維護(hù)可視化管理等領(lǐng)域。

②管廊是城市管線的廊道，城市管線最大的問(wèn)題在于需要在地面做很多標(biāo)識(shí)，比如國(guó)防光纜，時(shí)間久遠(yuǎn)的時(shí)候，可能面臨資料不全，現(xiàn)場(chǎng)找不到管線，施工單位在不知情的情況下存在損壞管線等問(wèn)題。管廊解決了管線雜亂布放的問(wèn)題，但是如果加上GIS，相當(dāng)于形成了管廊的地圖，就像百度一樣，可以準(zhǔn)確定位管線位置，對(duì)于管廊的使用、維修、管理都是非常有利的。

2.3 人工智能技術(shù)

人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬和擴(kuò)展人的智能的一種技術(shù)科學(xué)，與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有著密切關(guān)系。為了延伸人類(lèi)的各種智能來(lái)滿足社會(huì)發(fā)展需要人工智能的各項(xiàng)研究越來(lái)越多,人工智能技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。人工智能技術(shù)探索智能的實(shí)質(zhì)，生產(chǎn)以人類(lèi)智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，可以處理不確定性、不可知性、非線性問(wèn)題，具備寫(xiě)作、學(xué)習(xí)、解釋和推理等能力。可以利用人工智能相關(guān)技術(shù)，巡檢機(jī)器人、智能語(yǔ)音、機(jī)器視覺(jué)、智能搜索、智能控制、生物特征識(shí)別等，對(duì)綜合管廊進(jìn)行動(dòng)態(tài)巡檢與在線監(jiān)測(cè)，對(duì)管廊內(nèi)的電力、水力、通訊管線設(shè)施進(jìn)行表面外觀與實(shí)時(shí)發(fā)熱情況等分析，并對(duì)燃?xì)庑孤?、水管破裂泄漏情況進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)與分析診斷。

2.4 衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)

衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)能為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時(shí)等導(dǎo)航信息，目前全球主要的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)有GPS、GALILEO、GLANASS和北斗。其中GPS由美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自行研制的。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以全球范圍內(nèi)提供全天侯、高精度、高可靠性的導(dǎo)航、定位、授時(shí)等功能。通過(guò)衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，可以精確定位在綜合管廊內(nèi)佩戴導(dǎo)航用戶終端設(shè)備的人員和設(shè)備，為地下管線智能巡檢、應(yīng)急搶修、施工管理等提供精準(zhǔn)的人員和設(shè)備的位置信息服務(wù)。

2.5 機(jī)器人技術(shù)

①智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在綜合管廊中應(yīng)用,作為新型智能化巡檢模式,可以有效減輕傳統(tǒng)人工巡檢人員的負(fù)擔(dān)。通過(guò)自適應(yīng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)等理論方法，智能機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)高可解釋性、強(qiáng)泛化能力、類(lèi)腦智能計(jì)算理論的突破，機(jī)器人通過(guò)類(lèi)腦信息的編碼、處理、記憶、學(xué)習(xí)與推理理論，可形成類(lèi)腦復(fù)雜系統(tǒng)及類(lèi)腦控制等理論與方法，建立大規(guī)模類(lèi)腦智能計(jì)算模型和腦啟發(fā)認(rèn)知模型，具備復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景感知與理解、實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位、面向復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性智能導(dǎo)航等能力。利用其自我修復(fù)能力、邏輯思維、深度學(xué)習(xí)、分析能力，智能機(jī)器人在綜合管廊內(nèi)執(zhí)行自動(dòng)巡檢、發(fā)現(xiàn)異常警告、自動(dòng)時(shí)行爆管分析、自動(dòng)應(yīng)急處理等任務(wù)。

②機(jī)器人交互技術(shù)的發(fā)展，使得人類(lèi)與機(jī)器可以進(jìn)行有效溝通，實(shí)現(xiàn)多風(fēng)格、多語(yǔ)言、多領(lǐng)域的自然語(yǔ)言智能理解和交互應(yīng)付，機(jī)器人將替代人工做管廊日常巡檢、隱患排查，并協(xié)助進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案制定等工作，提高管廊運(yùn)營(yíng)單位的應(yīng)急響應(yīng)速度，應(yīng)急資源調(diào)配效率，從而為管廊應(yīng)急事件處理的快速、科學(xué)、有效性提供保證。機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，惡劣環(huán)境下照常巡檢，可深入危情現(xiàn)場(chǎng)，特別是對(duì)于燃?xì)馀搩?nèi)相對(duì)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，機(jī)器人可以代替人工實(shí)現(xiàn)維修維護(hù)、巡檢等，并將現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)上傳到?jīng)Q策中心，配合處理異常，可以最大程度上確保檢修人員的安全。智能化巡檢，科學(xué)化管理，根據(jù)要求即可通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置實(shí)現(xiàn)巡檢，質(zhì)量和設(shè)施的運(yùn)行狀況通過(guò)巡檢系統(tǒng)即可掌握。

2.6 移動(dòng)通訊技術(shù)

移動(dòng)通訊技術(shù)包括3G（第三代移動(dòng)通信）、4G（第四代移動(dòng)通信）、5G（第五代移動(dòng)通信）技術(shù)、5G在時(shí)延、傳輸速率、頻率利用率上，都比4G得到了顯著的提升。隨著通信技術(shù)在探索中不斷創(chuàng)新，完成自身在技術(shù)上的突破，對(duì)智能管廊而言，也必將是一次更為智能化、人性化、和現(xiàn)代化的成長(zhǎng)。通信技術(shù)與智能管廊的結(jié)合，將推動(dòng)兩個(gè)行業(yè)共同發(fā)展。5G無(wú)線通信技術(shù)運(yùn)用大規(guī)模天線、自適應(yīng)偵測(cè)、毫米波等技術(shù)，支持高帶寬大容量數(shù)據(jù)傳輸，提高系統(tǒng)通訊的可靠性，降低系統(tǒng)內(nèi)傳輸節(jié)點(diǎn)的時(shí)延，用于綜合管廊系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，為智能管廊提供優(yōu)質(zhì)安全的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)支撐。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代新技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)精細(xì)化、智能化管理要求的不斷提高，管廊智慧化具有廣闊的應(yīng)用前景。其將在降低管廊建設(shè)成本、完善管廊功能、和保護(hù)生態(tài)等方面發(fā)揮作用。