■ 哈爾濱 張博群 劉源

編者按：為了提高城市地下綜合管線的智能化程度，本文介紹如何設計智慧管網(wǎng)信息平臺，來對地下綜合管線數(shù)據(jù)實現(xiàn)二、三維可視化控制及管理的方法，全生命周期地提升城市地下綜合管網(wǎng)的管理水平。

伴隨著城市不斷的快速建設和發(fā)展，城市下面的地下管線類型和數(shù)量也在不斷的增加，因此在對城市未來的發(fā)展規(guī)劃、日常管理及擴建改造的過程中，如果沒有統(tǒng)一的提供精確管線位置信息的信息系統(tǒng)，就會產(chǎn)生很多失誤，甚至會影響到經(jīng)濟的發(fā)展。以往對城市地下管線的管理手段不能夠解決數(shù)據(jù)信息的互連互通，工作效率低，無法適應城市飛速發(fā)展對海量級數(shù)據(jù)進行管理及應用的需求，造成大量數(shù)據(jù)資源的浪費，不能給智慧城市的建設提供必要的數(shù)據(jù)支撐。

針對目前的這種情況，迫切的需要將新技術、新思路、新概念來提高城市地下綜合管線基礎數(shù)據(jù)的管理和應用，用以支撐政府及相關管線管理部門的應用需要，使得地下管線信息得以科學、規(guī)范、智能化的得到應用。

總體設計

搭建城市管網(wǎng)信息平臺實現(xiàn)地下綜合管線數(shù)據(jù)的統(tǒng)一有效管理，提供管線信息數(shù)據(jù)服務接口，實現(xiàn)地下管網(wǎng)信息共享與一體化應用，提升城市管線管理、城市規(guī)劃、城市建設和管理水平，維護城市“生命線”的正常運行。建立城市管網(wǎng)數(shù)據(jù)運營維護體系，促進各權屬單位對管網(wǎng)數(shù)據(jù)及時更新，保證管網(wǎng)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。智慧管網(wǎng)信息平臺預留擴展接口，能夠充分利用現(xiàn)有其他平臺數(shù)據(jù)資源，同時兼顧將來建設平臺的數(shù)據(jù)資源，以實現(xiàn)不同平臺數(shù)據(jù)的共享交換，保證管網(wǎng)信息系統(tǒng)的持續(xù)生命力。

1.建設內(nèi)容

智慧管網(wǎng)信息平臺建設內(nèi)容概括為“一個中心、兩個分系統(tǒng)”，“一個中心”即管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心，“兩個分系統(tǒng)”為管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理服務分系統(tǒng)和管網(wǎng)信息監(jiān)控分系統(tǒng)。

2.總體架構

圖1 城市智慧管網(wǎng)信息平臺總體架構

圖2 管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心架構

智慧管網(wǎng)信息平臺將建設覆蓋連接城市管線管理一級單位的專網(wǎng)，通過建立基于 SOA 架構的數(shù)據(jù)與服務管理系統(tǒng)，實現(xiàn)業(yè)務功能模塊的服務化、組件化、定制化管理。城市智慧管網(wǎng)信息平臺總體架構如圖1所示。

3.系統(tǒng)功能

智慧管網(wǎng)信息平臺面向政府、企事業(yè)單位及社會公眾，提供城市管網(wǎng)建立、維護、更新、報廢、監(jiān)控等全生命周期輔助管理及數(shù)據(jù)服務功能，主要包括：

（1）城市管網(wǎng)信息政府管理功能：實現(xiàn)政府對城市管網(wǎng)規(guī)劃、設計、施工、竣工及維護的全周期管理審批工作，縮短政務流程及會簽審批時間，提高工作效率與效能；

（2）城市管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)服務功能：實現(xiàn)地下管線資料的信息化管理與利用，為使用地下管線信息的各種相關部門提供直觀、可靠和支持規(guī)劃決策的各種地下管線數(shù)據(jù)支持及服務；提供數(shù)據(jù)分層次面向政府及公眾發(fā)布功能；

（3）城市管網(wǎng)信息共享交換功能：實現(xiàn)各類管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)的共享、交換、查詢、瀏覽、更新、維護等功能；

（4）城市管網(wǎng)信息實時監(jiān)控及預警功能：實現(xiàn)各類管網(wǎng)信息的實時監(jiān)控，并對管網(wǎng)突發(fā)事件及事故提供預警分析和應急預案功能。詳細設計

1.管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心

管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心通過整合數(shù)據(jù)基礎資源構建分布式并行計算、分布式存儲等一系列基礎服務，為城市各行業(yè)管理及應用服務平臺提供并行計算及海量數(shù)據(jù)云存儲能力。通過流程調(diào)度和設備監(jiān)控等服務實現(xiàn)對應用平臺的業(yè)務流程監(jiān)控和物理設施運行狀態(tài)的監(jiān)控。通過服務定制功能針對各特定行業(yè)智慧管理的需要定制特有的應用服務支持各應用平臺。另外，云中心為系統(tǒng)提供了靈活的部署環(huán)境和高擴展性，可根據(jù)業(yè)務的數(shù)據(jù)處理和存儲的需要動態(tài)擴展計算及存儲能力。管線數(shù)據(jù)及信息共享云中心架構如圖2所示。

2.管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理服務分系統(tǒng)

（1）管線二維應用子系統(tǒng)

提供了二維管線基礎的地圖應用操作，主要包括了二維管線屬性數(shù)據(jù)信息的查看統(tǒng)計功能；能夠?qū)Σ煌瑢傩缘墓芫€信息進行單一或綜合的查詢；能夠?qū)Φ叵鹿芫€信息進行分類或分段的統(tǒng)計分析；能夠為用戶提供橫斷面分析、縱斷面分析、爆管分析等一些輔助決策功能。

（2）管線三維展示子系統(tǒng)

提供從三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)、發(fā)布、應用為一體綜合型三維系統(tǒng)?；谌S管線地圖的基礎應用操作，主要包括三維管線基本信息的瀏覽查看功能，如繪制點線面、三維量測、圖層管理、二三維聯(lián)動等；在二維基礎應用的基礎上增加了開挖分析、覆土分析、淹沒分析、管線巡檢等三維的空間分析功能，使用戶可以直觀的完成三維地圖信息的基本操作功能。

（3）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

集地圖基本操作、視圖控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)下載等功能于一體。實現(xiàn)對管網(wǎng)普查數(shù)據(jù)的質(zhì)檢、入庫、更新及對工程文件的一般性操作，常規(guī)的視圖操作。為數(shù)據(jù)的日常維護，管網(wǎng)數(shù)據(jù)更新，二三維管網(wǎng)系統(tǒng)應用等提供基礎數(shù)據(jù)支持。

（4）應用管理子系統(tǒng)

能夠為管線管理部門的各級領導和辦公人員的日常使用提供服務。能夠輔助辦公人員完成從管線報建審批到允許發(fā)證的所有表格方面的工作，在線完成管線在建委部門的會簽工作，實現(xiàn)地下管線信息的登記會簽、在線審批等工作通過GIS圖進行直觀的輔助分析并實現(xiàn)文件最終的電子化存檔。

3.管網(wǎng)信息監(jiān)控分系統(tǒng)

（1）管線信息采集子系統(tǒng)

由感知管線運行狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)采集終端組成，包括在管線關鍵節(jié)點及廠站安裝的傳感器網(wǎng)絡、網(wǎng)絡攝像機，以及人工巡檢使用的數(shù)據(jù)采集終端。

（2）管線信息傳輸子系統(tǒng)

主要實現(xiàn)設施狀態(tài)與信息監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳遞?；跓o線通信方式，兼容多種通信模式，如無線公網(wǎng)（GPRS/CDMA等）、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等。其中，GPRS網(wǎng)絡主要用于傳輸傳感器及巡檢終端采集的數(shù)據(jù)，需高帶寬傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)則通過地面通信網(wǎng)絡實現(xiàn)回傳。傳輸層具備良好的適應能力，根據(jù)具體終端設施環(huán)境采用不同的通信模式。

（3）管線監(jiān)測平臺子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)是管網(wǎng)信息監(jiān)控分系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，調(diào)用來自管線數(shù)據(jù)及信息共享平臺的數(shù)據(jù)及報警信息，實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)管理、運行狀態(tài)展示、數(shù)據(jù)智能分析、應急預案和系統(tǒng)管理等功能，為用戶提供對管線運行信息的實時監(jiān)測展示、智能分析、預警提示等決策輔助信息，提高其對城市綜合管線的智能化、信息化的管理水平。