文｜廣州市南沙新區(qū)明珠灣開發(fā)建設管理局 肖寧；上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司 孫培翔 劉藝

1 引言

近年來各地已規(guī)劃或已建的地下車庫聯(lián)絡道、地下綜合管廊、軌道交通建設、地下商業(yè)街、停車場等地下系統(tǒng)增長迅猛，引起了人們對于地下空間建設及管理的穩(wěn)定性、長期經(jīng)濟價值和協(xié)調(diào)發(fā)展等問題的關注[1,7]。基于5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術應用深化地下空間建設及基礎設施管控，實時掌握地下基礎設施運行狀況，開展相關設施的運營安全監(jiān)測與預警應用，提升城市地下基礎設施數(shù)字化、智能化水平成為各省市開展地下設施規(guī)劃建設管理的趨勢及要求[8-9]。2021年1月，住房和城鄉(xiāng)建設部印發(fā)《關于加強城市地下基礎設施建設的指導意見》，提出要運用信息化技術開展城市地下市政基礎設施運行管理方式創(chuàng)新，結合城市地下市政基礎設施日常管理工作情況，打造綜合管理平臺，同時擴展完善監(jiān)控、仿真、預警等功能，提升地下基礎設施運行管理效率和事故監(jiān)測預警能力，滿足地下基礎設施規(guī)劃建設、運行服務、應急防災等工作需要。

目前的地下基礎設施建設運營存在平臺分散建設、管理和運營資源協(xié)同困難、智慧化程度不高、管養(yǎng)業(yè)務傳統(tǒng)等問題[3]。傳統(tǒng)地下基礎設施平臺“一隧一平臺、一廊一平臺”的分散建設模式，存在多個監(jiān)控中心重復建設，多套信息系統(tǒng)協(xié)同困難、耦合風險大，多支管養(yǎng)隊伍管理成本高等問題，如圖1所示。傳統(tǒng)的機電監(jiān)控系統(tǒng)存在功能單一，自動化智能化程度較低、無法實現(xiàn)自動化響應和智能化分析，決策分析和智慧調(diào)度支撐不足，欠缺對數(shù)據(jù)的整合和挖掘分析等問題。隨著信息技術的發(fā)展、管養(yǎng)業(yè)務、政府監(jiān)管要求的提升，復合型地下基礎設施集約化建設管理、集中式運營的“統(tǒng)一運營管控模式”對于提升運維管養(yǎng)效率、節(jié)約投資、強化監(jiān)管水平的意義凸顯。

圖1a) 分散管控模式

圖1b) 統(tǒng)一運營管控模式

2 項目背景

南沙明珠灣橫瀝島尖面積約為2km2，位于粵港澳大灣區(qū)核心區(qū)域，是由廣州市、南沙區(qū)與國際金融論壇聯(lián)合打造的國內(nèi)首個國際金融島，是世界地標性城市空間。明珠灣橫瀝島地下空間工程規(guī)模大，功能復合性強：地下空間總長約2km，總開發(fā)規(guī)模約7.8 萬m2；地下車庫聯(lián)絡道首尾相連形成一閉合環(huán)路，單向三車道規(guī)模，主線全長約2.66km；設計范圍內(nèi)含綜合管廊4 條，總長約4.9km。

3 設計目標

以提升南沙新區(qū)橫瀝島尖地下基礎設施管控科學化、精細化、智能化水平為方向，以地下基礎設施信息感知“一張網(wǎng)”、信息服務“一個腦”、地下展示“一張圖”為總體要求，以廣州南沙新區(qū)橫瀝島尖地下環(huán)路、綜合管廊、地下空間等基礎設施建設為依托，按照“統(tǒng)籌推進、集約共享、標準有序、安全可控”的建設原則，基于統(tǒng)一標準規(guī)范體系開展地下空間監(jiān)控系統(tǒng)、地下環(huán)路管控系統(tǒng)、地下綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)設計，在此基礎上重點打造“一屏全域感知、一體聯(lián)動控制、一網(wǎng)高效處置” 的地下基礎設施綜合管理體系，包括：1）一中心：建設基于橫瀝地下基礎設施的數(shù)據(jù)資源中心，匯聚、整合橫瀝業(yè)務系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)和物聯(lián)感知數(shù)據(jù)；2）一大腦：打造整個智慧地下基礎設施的平臺中樞；3）一平臺：建立地下基地運營管理服務平臺，支撐全局監(jiān)測預警、設備集中管控、一體化管養(yǎng)、事件統(tǒng)一指揮、公眾智能化服務等業(yè)務。

4 系統(tǒng)平臺設計

綜合管理平臺架構分為四層，包括基礎層、數(shù)據(jù)層、智慧地下大腦（核心層）、綜合管理平臺（應用層）。其中基礎層構建智慧地下空間云底座，提供云承載服務。數(shù)據(jù)層主要采用多樣化的數(shù)據(jù)采集手段、強大的多源異構數(shù)據(jù)融合技術以及先進的數(shù)據(jù)挖掘分析等手段構建智慧地下空間一池融通的數(shù)據(jù)資源中心。核心層基于業(yè)務中臺、數(shù)據(jù)中臺、技術中臺、公共支撐能力等核心中樞部件，為前端應用更新迭代提供強大中樞支撐。應用層集成地下空間弱電系統(tǒng)和智能化系統(tǒng)，打造地下基礎設施統(tǒng)一綜合管理平臺，深化監(jiān)測可視展示、系統(tǒng)集成、綜合運管等應用，同時對接起步區(qū)城市建設運管平臺，提升地上地下治理能力。

圖2 橫瀝島尖地下空間工程

圖3 總體架構

圖4 應用層運維與應急管理

4.1 基礎設施層設計

基礎設施層包括云基礎平臺和感知接入平臺。云基礎設施包括IaaS 層服務和PaaS 層服務。感知接入平臺是由各類感知設備組成的感知體系，一是通過物聯(lián)網(wǎng)關接入各類機電設備的數(shù)據(jù)，對機電設備的狀態(tài)、報警等信息進行集中處理，二是通過5G、物聯(lián)網(wǎng)等設施采集感知橫瀝島尖智慧地下空間基礎信息，實現(xiàn)對地下基地環(huán)境、車輛、人員等管理服務對象的充分感知。

4.2 數(shù)據(jù)層設計

數(shù)據(jù)層基于橫瀝地下基礎設施的數(shù)據(jù)資源中心，匯聚現(xiàn)有橫瀝業(yè)務系統(tǒng)基礎和業(yè)務數(shù)據(jù)，將分散、獨立運行的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)進行整合。同時通過物聯(lián)網(wǎng)感知采集設備進行實時現(xiàn)場采集，對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行匯集、清洗、轉換、加載、分析和綜合利用，形成規(guī)范、統(tǒng)一、精確、標準的統(tǒng)一數(shù)據(jù)，為各類地下空間應用和相關智慧化應用提供準確、唯一的數(shù)據(jù)來源，盡量避免數(shù)據(jù)的不一致性。從而提升的數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管控力度，并為相關管理機構提供跨系統(tǒng)的交叉決策分析支持。

4.3 智慧地下大腦設計

地下空間智慧大腦是整個橫瀝島尖地下空間的運轉中樞，是實現(xiàn)“可看，可用，會思考”的核心組件，是幫助隧道管理者提高運營管理水平、將驅(qū)動隧道管理走向精細化，實現(xiàn)“一圖全面感知橫瀝家底、一鍵全局輔助決策、一體綜合運營管理服務、上下立體運行聯(lián)動”的永動機。主要的核心組件包括業(yè)務中臺、數(shù)據(jù)中臺、技術中臺和公共支撐能力。

4.4 綜合管理平臺設計（應用層）

應用層主要由綜合展示、設備設施管理、運維與應急管理、智慧服務及部分組成。

綜合展示平臺是對整個系統(tǒng)所需顯示的地下基礎設施運行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)管，實時對各種采集到的信息進行動態(tài)可視化顯示和分析，能夠靈活清晰的顯示地下道路全方位信息，便于運維管理人員及時做出管控決策。設備設施管理平臺主要對地下空間基礎設施的數(shù)量、類型、分布情況、告警情況、設備新增數(shù)量、設備故障情況、設備維護情況、地下管廊健康分布情況、感知設備監(jiān)控情況等進行展示和統(tǒng)計。運維管養(yǎng)與應急管理平臺主要設置基礎數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)聯(lián)動展示、應急預案管理、模擬演練、日常運維管理、應急事件仿真推演分析六個關鍵功能，提供基于地下基礎設施運行管理數(shù)據(jù)、基礎空間數(shù)據(jù)的三維可視化智能分析應用。智慧化服務提供多樣化的智能化服務，利用“粵系列”小程序入口和公眾號等業(yè)務觸達手段，向公眾和企業(yè)提供與地下基地密切相關的智慧交通、智慧安全和智慧生活類服務，提升地下基地的整體安全和公眾服務水平。

5 結語

橫瀝島尖地下基礎設施以信息感知“一張網(wǎng)”、信息服務“一個腦”、地下展示“一張圖”的總體要求，以數(shù)據(jù)融合驅(qū)動、業(yè)務流程再造和管理模式創(chuàng)新為保障，建立地下空間基礎設施綜合運行管理平臺。向上對接南沙新區(qū)智慧城市綜合管理平臺，向下集成地下空間監(jiān)控系統(tǒng)、地下環(huán)路管控系統(tǒng)、綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)，全面打造“一屏全域感知、一體聯(lián)動控制、一網(wǎng)高效處置”的地下空間基礎設施綜合管理體系。進一步推動地下空間基礎設施管理決策科學化、地下空間治理精準化，為開展后期南沙智慧地下基礎設施建設奠定基礎，也為國內(nèi)地下基礎設施項目提供了參考經(jīng)驗。

此外，橫瀝島尖智慧地下基礎設施綜合管理平臺的建成將產(chǎn)生可觀社會效益，主要體現(xiàn)在以下三個方面：第一，應用BIM+GIS 技術，基于信息系統(tǒng)集成融合，通過數(shù)據(jù)的全面采集及數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)深化應用，有效提升地下基礎設施運行管理能力。第二，采用監(jiān)控智慧化管理、數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計分析、電子化應急預案等技術，全面提升應急管理水平，提升運行管理效率和事故監(jiān)測預警能力，滿足地下基礎設施規(guī)劃建設、運行服務、應急防災等工作需要。第三，推進地下基礎設施運行管理模式創(chuàng)新，有效提升整個城市治理現(xiàn)代化水平，為明珠灣區(qū)打造國際金融集聚區(qū)提供重要支撐。