文｜浙江中南建設集團 石巍

一、建設背景

隨著我國燃氣行業(yè)的發(fā)展，燃氣行業(yè)管理及服務已經(jīng)從簡單的手工運作方式上升到管網(wǎng)數(shù)字燃氣的階段，大量采用信息化手段管理燃氣業(yè)務。燃氣管網(wǎng)作為城市基礎建設之一，不但要立足于未來發(fā)展需要，復合天然氣安全用氣需求，更要實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)敷設的可視化、智慧化，為居民以及工業(yè)生產用氣提供更加堅實的保障。

傳統(tǒng)的二維管線管理模式，無法表達三維管線間的空間管線，無法表達垂直、復雜管線。因此，建立一個二三維一體化的城市管線管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對管線資料的輸入、編輯、管理和分析，成為亟待解決的問題。本項目緊密結合燃氣集團信息化建設的業(yè)務需求，以GIS+BIM 三維數(shù)據(jù)模型為基礎，燃氣管網(wǎng)及相關設施設備數(shù)據(jù)為核心，將已有燃氣GIS 系統(tǒng)與各業(yè)務系統(tǒng)進行有效集成，全面整合燃氣管網(wǎng)運維業(yè)務系統(tǒng)和信息資源，提高數(shù)據(jù)資源利用率，實現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)信息互聯(lián)互通。為燃氣管線日常巡檢、搶修等方面的應用提供直觀、準確的系統(tǒng)支撐。為燃氣公司的管理提供綜合全面的輔助決策，提升企業(yè)的運維管理效率和水平。

二、項目主要成效

根據(jù)燃氣集團的實際需求，在燃氣集團的指導下，選擇合適的試點區(qū)域，針對試點區(qū)域建立三維智慧化燃氣運維管理平臺，為燃氣管網(wǎng)的運行、維護、搶修決策提供支持，目前項目已完成交付。

本項目主要實現(xiàn)如下業(yè)務功能：

地上地下一體化三維場景：對試點區(qū)域的地下燃氣管網(wǎng)及管網(wǎng)地表信息進行三維建模，搭建一體化三維場景，為管網(wǎng)管理提供可視化平臺。

基礎三維瀏覽查看功能：在三維場景內，構建三維交互體系，支持可視化瀏覽、查看管線信息和環(huán)境信息。

基本測量和查詢統(tǒng)計功能：在三維場景內，進行燃氣管線相關的測量、統(tǒng)計工作。

燃氣用戶立體管理：通過三維建筑模型對燃氣居民用戶進行三維立體可視化管理。

三維仿真預案制作：結合三維場景，模擬燃氣爆管情況，對爆管影響進行分析，提高燃氣爆管的處理效率，為燃氣爆管應急方案提供更直觀的參考。

三、功能介紹

系統(tǒng)采用標準的三層體系結構：數(shù)據(jù)層、服務層、應用層。

數(shù)據(jù)層：采用Oracle、SQL Server、MongoDB 等數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)各類管線數(shù)據(jù)的高效存儲和管理，形成完整的管線空間數(shù)據(jù)庫。

服務層：采用Cesium GIS 平臺，通過自主研發(fā)空間數(shù)據(jù)引擎，負責數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)業(yè)務邏輯的實現(xiàn)，提供服務接口和功能API；自主研發(fā)BIM 發(fā)布服務，將三維模型與數(shù)據(jù)進行發(fā)布，實現(xiàn)三維可視化交互。

應用層：BIM 智慧燃氣運維管理平臺各應用，滿足管線部門日常運維管理要求。該業(yè)務應用層可以進一步根據(jù)具體的應用需求進行擴展。

CIM 模型數(shù)據(jù)。本項目為地上地下全三維實景模型數(shù)據(jù)，其中地上模型采用無人機采集的城市三維模型，地下管網(wǎng)模型為BIM 模型，是根據(jù)燃氣系統(tǒng)竣工圖、維修圖、系統(tǒng)圖并結合現(xiàn)場實際情況采集的真實數(shù)據(jù)。

（一）基本功能

首頁劃分為工具欄區(qū)域、業(yè)務操作區(qū)域，其中，工具欄區(qū)域可操作的功能包括專題圖層控制、默認視圖、測點、測距、測面、測高、3D 視角、2D 視角、搜索、管線/閥門信息、清除格式、燃氣用戶分布情況；業(yè)務操作區(qū)域主要為對管網(wǎng)進行分析的功能，包括剖面分析、凈距分析、流向分析、開挖分析、爆管分析、碰撞分析、連通性分析。

1.圖層管理

可通過專題圖層控制各類圖層的可見性，目前可控制的圖層有：天地圖影像圖層、水系圖層、傾斜攝影圖層、燃氣管線圖層、給水管線圖層、通訊管線圖層、污水管圖層、雨水管圖層、電力管圖層。此外可拖動控制條可調整圖層透明度。

2.測點

用于測量區(qū)域內某一點的經(jīng)緯度和高程。點擊“測點”按鈕，鼠標變成筆狀，將鼠標移動至需要測量的點，單擊鼠標左鍵，界面顯示該點的經(jīng)緯度及高程數(shù)據(jù)。

3.測距

用于測量區(qū)域內兩點之間的直線距離，用鼠標確認所需測量的兩個點的點位，系統(tǒng)可測量出兩點之間的直線距離。二次測距需重新選擇“測距”按鈕，到選中狀態(tài)時，可進行測距操作。

4.測面

測量某一區(qū)域的面積，拖動鼠標進行區(qū)域選擇，確認區(qū)域后，系統(tǒng)計算出所畫區(qū)域的面積大小。

5.測高

測量兩點之間的水平距離、垂直高度、空間距離。移動鼠標，水平距離、垂直高度、空間距離按照鼠標所在位置進行同步測量。

6.三維管線

顯示地下管網(wǎng)的三維視圖，并可對三維管線進行放大縮小操作，近距離觀察管線分布。

7.二維管線

可顯示地下管網(wǎng)的二維視圖，通過滾動鼠標滾輪放大縮小管網(wǎng)。

8.搜索

可搜索地圖中的閥門及管線，通過閥門或管線的編號進行搜索，可直接顯示與關鍵字相關的數(shù)據(jù)，并與地圖聯(lián)動。

9.信息

可查看管線及閥門的基本信息，黃色為燃氣管線，點擊“信息”按鈕后，選擇要查詢的管線，鼠標左鍵單擊管線，可查看管線的基本信息情況。該管線模型均通過BIM 模型搭建過程時即輸入管線信息，在平臺內可直接讀取。根據(jù)項目需求，亦可增加運維、成本、產權等各類信息。

10.用戶分析

可顯示區(qū)域內小區(qū)的燃氣用戶信息。默認顯示小區(qū)住戶及建筑的標簽，單擊小區(qū)住戶/建筑標簽，顯示建筑的基本信息，小區(qū)燃氣住戶則顯示燃氣開戶及維護時間，燃氣接入方式等。

(二)應用功能

除以上CIM 平臺中的基本測繪功能外，本項目還根據(jù)燃氣系統(tǒng)的業(yè)務需求和管理痛點進行了一些業(yè)務應用開發(fā)。首先是剖面分析、開挖分析等功能，主要解決燃氣地下管網(wǎng)分布的精準性和可視化。通過這一功能解決施工、地鐵等施工開挖規(guī)避風險的問題。流向分析主要為項目了解現(xiàn)場系統(tǒng)分布情況更直觀。

1.剖面分析

選擇區(qū)域，通過對區(qū)域內存在的管線進行剖面分析，分析各類管線的埋深以及管線與管線之間的距離。通過“剖面分析”圖標，懸著起始點、終點位置，彈窗展示劃線區(qū)域內剖面的管線分布情況，包括每個管線的坐標、高程、埋深、管徑等。

2.凈距分析

對指定管線與其附近管線的距離。填寫分析范圍，點擊“分析”按鈕，顯示該范圍內其他管線與選中管線的距離信息。

3.流向分析

對燃氣管線內的燃氣流向進行分析。通過“流向分析”，直接模擬燃氣管線內氣體的流動方向。

4.開挖分析

模擬現(xiàn)場開挖環(huán)境，指定開挖深度，查看開挖區(qū)域的管線分布情況。繪制開挖的區(qū)域，填寫需要開挖的深度，確認深度無誤后，地圖上顯示在選擇區(qū)域中進行模擬開挖后的管線分布情況。

5.爆管分析

模擬某段管線出現(xiàn)事故后，通過計算顯示出對閥門及周邊建筑的影響情況。選擇一條需要分析的管線，系統(tǒng)可根據(jù)管線的連通情況，計算出該條管線所影響的閥門及建筑。選擇某一個閥門，點擊自動關聯(lián)至選中的閥門位置。選擇某一個建筑，地圖自動關聯(lián)至選中的建筑位置。

6.碰撞分析

地下管線交錯復雜，加上已有的管線資料數(shù)據(jù)不準確，在地下管線建模階段容易發(fā)生管線碰撞。該功能則可選擇某一條管線，分析某根管線是否與其他的管線有發(fā)生碰撞的情況。

7.連通性分析

選擇起點管線和終點管線，系統(tǒng)根據(jù)管線連接情況計算出起止點的兩根管線是否連通。單擊選擇開始和結束管線，自動顯示兩根管線之間的連通狀態(tài)，如若連通，則連接管線之間的各管線編號。

通過本項目對地上空間模型信息采集、地下燃氣管網(wǎng)信息建設以及數(shù)據(jù)整合，讓城市地下空間完全透明敞開，并且整合各類基礎數(shù)據(jù)。通過信息的可視化、集成化，讓管理、決策更精準、更有依據(jù)。通過與IOT 各類物聯(lián)設備的整合，更可提升我們對城市各個空間部位的管控。

以CIM 作為智慧城市基礎設施的底層支撐平臺，不僅是城市管理的信息化、智能化和智慧化的重要手段和途徑，隨著它的廣泛與深入應用，更可以大大提升城市的治理能力現(xiàn)代化。