吳佩琦

隨著深入推進實施京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略，北京城市副中心建設(shè)速度不斷加快，在建工程量年均三四百項，城區(qū)規(guī)模不斷擴大，地下管線建設(shè)規(guī)模同步擴張。隨之而來的城市地下管線安全隱患日益凸顯，如燃氣爆燃、路面坍塌、城市內(nèi)澇、大面積停水停氣等考驗著城市管理綜合能力。北京市通州區(qū)以制度為抓手，以信息化為手段，不斷提高地下管線綜合承載能力，保障城市副中心“生命線”平穩(wěn)運行。

一、地下管線綜合管理平臺

（一）建設(shè)歷程

2013年，通州區(qū)啟動建設(shè)地下管線數(shù)據(jù)及信息化平臺，通過地下管線數(shù)據(jù)普查、地下管線三維信息化管理、地下管線施工安全防護管理等系統(tǒng)建設(shè)與運行，將通州區(qū)地下管線管理由二維平面管理提升到三維管理。同時，應(yīng)用增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將原有人工定期巡查擴展到管線在線監(jiān)測預警、隱患排查等方面，實現(xiàn)城市地下管線全生命周期管理的風險可視化、監(jiān)管規(guī)范化、管理精細化、保障主動化。

目前，已實現(xiàn)全區(qū)域市政道路范圍內(nèi)地下管線數(shù)字化全覆蓋，數(shù)據(jù)涵蓋供水、排水、燃氣、電力、通信、電視、熱力、工業(yè)及探測范圍內(nèi)其他類地下管線和附屬設(shè)施等。為保障地下管線數(shù)據(jù)資料的現(xiàn)勢性和完整性，編制了《通州區(qū)地下管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新工作方案》，建立常態(tài)化地下管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新工作機制，每年對新建地下管線數(shù)據(jù)進行更新普查和入庫。通州區(qū)地下管線系統(tǒng)建設(shè)范圍如圖1所示。

圖1 通州區(qū)地下管線系統(tǒng)建設(shè)范圍示意圖

（二）管理機制

先后編制了《通州區(qū)地下管線管理辦法》《通州區(qū)地下管線施工防護管理實施細則》和《通州區(qū)地下管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新工作方案》等，通州區(qū)城市管理委員會為地下管線綜合協(xié)調(diào)管理部門，協(xié)調(diào)督促地下管線權(quán)屬單位落實地下管線運行管理職責。

（三）地下管線三維可視化

開展地下管線數(shù)字化管理系統(tǒng)三維平臺建設(shè)，利用云地理信息系統(tǒng)（GIS）、AR等技術(shù)，將真實環(huán)境與地下管線三維數(shù)據(jù)相結(jié)合，將通州區(qū)地下管線數(shù)據(jù)庫從二維平臺升級為三維平臺。通過系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用，實現(xiàn)以下功能：

一是對地下管線施工工程的全過程管理。建立起從施工單位、權(quán)屬單位到行業(yè)監(jiān)管部門之間的溝通橋梁，避免因未掌握地下管線分布情況而盲目施工導致的各種安全事故。同時，加強地下管線隱患排查工作，對管線權(quán)屬單位進行全面管理和實時跟蹤，建立管線施工和管線安全的全面監(jiān)管機制。

二是將地下管線從傳統(tǒng)的二維地圖變?yōu)槿S地圖。積極推動數(shù)據(jù)應(yīng)用，為道路管網(wǎng)改造施工提供更加精準的地下管線數(shù)據(jù)服務(wù)和技術(shù)支持，有效降低地下管線施工安全隱患和風險。

三是建立地下管線數(shù)據(jù)服務(wù)工作快速響應(yīng)模式。通過基于移動終端的數(shù)據(jù)查詢、增強現(xiàn)實、綜合分析等應(yīng)用，將地下管線三維數(shù)據(jù)與現(xiàn)實環(huán)境擬合，有效降低管線施工工作難度和安全風險，提高道路施工和管網(wǎng)改造的工作效率。

四是建立地下管線動態(tài)常態(tài)化更新機制。通過地下管線動態(tài)更新，加強道路施工和管網(wǎng)改造工程的信息主動收集和共享，不斷把各類信息有機結(jié)合和規(guī)范化，以達到地下管線長效管理目標。

五是“無縫”集成真實世界信息和虛擬世界信息。運用AR技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，將專業(yè)數(shù)據(jù)與現(xiàn)實環(huán)境相結(jié)合，為隱蔽空間作業(yè)、道路開挖等工作提供超越現(xiàn)實的感官體驗（圖2）。

圖2 地下管線三維系統(tǒng)建模AR展示

（四）地下管線監(jiān)測預警

依托現(xiàn)有城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)資源，以預防燃氣爆燃、城市內(nèi)澇、管網(wǎng)泄漏等重大安全事故為目標，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)為支撐，以“點、線、面”相結(jié)合的方式，統(tǒng)籌分析評估城市復雜耦合風險，基于風險評估結(jié)果對現(xiàn)有城市安全運行監(jiān)測感知網(wǎng)進行補充和完善。

通過安全監(jiān)測平臺建設(shè)，感知管線實時運行狀態(tài)，實現(xiàn)城市安全風險實時監(jiān)測。應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)預警管線安全事故風險，進行自動化模型推演及研判分析，對事故災害發(fā)生的可能性和損失程度進行智慧化分級預警，建立城市安全運行整體監(jiān)測、早期預警和高效應(yīng)對體系，同時根據(jù)預警類型和等級啟動相應(yīng)級別的響應(yīng)，實現(xiàn)高效聯(lián)動處置，并對每一起事件形成一套全周期檔案，作為事件追溯和大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的依據(jù)。實現(xiàn)城市安全運行管理“從被動應(yīng)對向主動防控”的轉(zhuǎn)變。

（五）系統(tǒng)應(yīng)用案例

地下管線數(shù)字化管理系統(tǒng)三維平臺為各級行業(yè)部門、地下管線權(quán)屬單位、建設(shè)工程施工單位等提供地下管線數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)核實服務(wù)，在地下管線施工安全管理、施工協(xié)調(diào)、應(yīng)急搶修、隱患治理等方面發(fā)揮了重要作用。

2022年1月，通州區(qū)故城東路新華小區(qū)供熱站供電線路發(fā)生故障。通過地下管線數(shù)字化管理系統(tǒng)三維平臺查閱既有管線資料，并結(jié)合現(xiàn)場探測情況排查核實，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)的實時性，在出現(xiàn)應(yīng)急事故時第一時間快速反應(yīng)，運用信息化手段精準排查。

2022年1月，對通州區(qū)群芳中二街與群芳二路交叉口、群芳中二街與頤瑞中三街交叉口的過路電力拉管施工進行現(xiàn)場支持。通過信息化系統(tǒng)、AR技術(shù)對現(xiàn)場管線數(shù)據(jù)進行核實，清晰了解了施工現(xiàn)場的管線分布情況，與各權(quán)屬單位核實管線數(shù)據(jù)，對施工道路所涉及的管線種類、埋深進行統(tǒng)計后，施工順利進行。施工完成后，對新增、翻修的管線數(shù)據(jù)做統(tǒng)一的更新報備，與信息化系統(tǒng)保持統(tǒng)一，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性（圖3）。

圖3 通州區(qū)某交叉路口管線分布情況

2022年3月，通州區(qū)西小馬莊園西南門附近因施工單位發(fā)現(xiàn)不明管線，為避免二次事故發(fā)生，需進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)支持。利用信息化系統(tǒng)、AR增強現(xiàn)實技術(shù)對施工區(qū)域地下管線進行分析確認，明確了不明管線，并現(xiàn)場與施工單位、權(quán)屬單位核實。

二、通州地下管線綜合管理平臺的亮點及不足

（一）亮點

一是實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)標準化加工處理。物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)集中匯聚，系統(tǒng)對匯聚的數(shù)據(jù)進行處理，基于分布式服務(wù)框架，提供數(shù)據(jù)接入轉(zhuǎn)換、融合處理等實時大數(shù)據(jù)處理等功能，實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的標準化加工處理。

二是建立數(shù)據(jù)全生命周期管理長效機制。依托城市安全基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、應(yīng)急資源數(shù)據(jù)等，為整個系統(tǒng)提供系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲，滿足不同數(shù)據(jù)資源池數(shù)據(jù)入庫需要，建立貫穿接入、存儲、使用、遷移等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)全生命周期管理長效機制。

三是實現(xiàn)運行狀態(tài)實時化和可視化。結(jié)合通州區(qū)數(shù)字孿生城市建設(shè)，實現(xiàn)城市全要素的數(shù)字化和虛擬化，達到城市狀態(tài)的實時化和可視化。將現(xiàn)有地下管線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、城市運行數(shù)據(jù)、城市安全監(jiān)測數(shù)據(jù)、城市建設(shè)數(shù)據(jù)等相互對應(yīng)、相互映射、協(xié)同交互，形成物理世界和虛擬世界共生、虛實交融的城市發(fā)展格局。

（二）不足

一是由于城市副中心建設(shè)發(fā)展快，對地下管線施工管理還需進一步加強，應(yīng)通過全生命周期監(jiān)管方式及時掌握管線的變化情況，確保信息完整和長效性。

二是由于老舊小區(qū)比較多，隱患較多、底數(shù)摸排困難，目前只覆蓋到城市道路的公共區(qū)域，對小區(qū)內(nèi)部管線的管理還缺乏有效手段。

三是管線物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測范圍只覆蓋到主城區(qū)范圍，為了進一步提升城市安全風險監(jiān)測能力，還需加大監(jiān)測力度。

通州區(qū)某供電線路故障排除現(xiàn)場。作者提供

三、深化地下管線智慧化管理的經(jīng)驗啟示

（一）建設(shè)快速響應(yīng)機制

結(jié)合地下管線三維平臺建設(shè)，將地下管線從傳統(tǒng)的二維地圖變?yōu)槿S地圖，推動數(shù)據(jù)應(yīng)用，建立數(shù)據(jù)服務(wù)審核流程，為各企業(yè)在道路管網(wǎng)改造過程中提供更加精準的地下管線數(shù)據(jù)服務(wù)和技術(shù)支持，有效降低地下管線施工安全隱患和風險。

在實際應(yīng)用過程中，通過地下管線信息化系統(tǒng)，提供道路挖掘分析、管線老化預警分析、管線碰撞分析、歷史數(shù)據(jù)對比分析等功能，為多個重大工程提供了應(yīng)用支持，包括海綿城市的規(guī)劃設(shè)計、雪亮工程施工、各主干道路景觀改造、副中心老城雙修等，有力保障了“城市生命線”的安全運行。

建立地下管線數(shù)據(jù)服務(wù)工作快速響應(yīng)機制，設(shè)立專職人員負責地下管線數(shù)據(jù)應(yīng)用和應(yīng)急響應(yīng)。當企業(yè)施工或出現(xiàn)管線突發(fā)事故時，技術(shù)人員立即響應(yīng)，第一時間到達現(xiàn)場配合權(quán)屬單位排查管線現(xiàn)場分布情況，結(jié)合三維應(yīng)用系統(tǒng)，制定應(yīng)急響應(yīng)路線，精準定位管線信息，分析管線周邊情況，為應(yīng)急搶險工作提供第一手數(shù)據(jù)資料，避免管線發(fā)生二次事故。

將AR技術(shù)應(yīng)用到地下管線行業(yè)管理中，通過該技術(shù)把真實環(huán)境和地下管線三維數(shù)據(jù)結(jié)合起來，形成一種“透視眼”效果，解決了以往地下管線隱藏在地下難以查看和掌握的問題，把應(yīng)用場景從室內(nèi)搬到了室外，為現(xiàn)場施工、應(yīng)急搶險等工作提供更加真實準確的地下空間信息。

（二）建立地下管線行業(yè)管理常態(tài)化和長效機制

開創(chuàng)地下管線數(shù)據(jù)管理與業(yè)務(wù)服務(wù)新模式，將地下管線數(shù)據(jù)管理與地下管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新相結(jié)合，將管線調(diào)閱、施工信息分發(fā)、管線應(yīng)急處置、管線數(shù)據(jù)更新等各類信息規(guī)范化和有機結(jié)合，對管線業(yè)務(wù)信息與管線應(yīng)用數(shù)據(jù)進行深度挖掘，建立地下管線行業(yè)管理常態(tài)化和長效機制。

（三）建立實時監(jiān)控、綜合指揮機制

目前，已初步完成對通州區(qū)老城區(qū)轄區(qū)內(nèi)燃氣、供排水、熱力、綜合管廊等城市生命線工程和城市洪澇等安全監(jiān)測感知網(wǎng)絡(luò)覆蓋、監(jiān)測預警系統(tǒng)建設(shè)，建成城市安全風險綜合監(jiān)測預警平臺，實現(xiàn)了“城市生命線”安全的日常值守、實時監(jiān)測、報告報送、預測預警、輔助決策、風險分析等重要功能。

在實際業(yè)務(wù)工作中，建立了管線施工安全防護溝通機制，整合從施工企業(yè)、權(quán)屬單位到行業(yè)監(jiān)管部門之間的資源，協(xié)調(diào)施工、建設(shè)、監(jiān)管、運行各部門在管線施工過程中對地下管線安全運行的保護工作，實現(xiàn)對地下管線施工工程的全過程管理，從而避免因未掌握地下管線情況而盲目施工導致的各種安全事故。

結(jié)合安全防護機制，整合各種管線施工工程信息，加強與各管線權(quán)屬單位的定期溝通，主動收集地下管線施工信息，建立地下管線常態(tài)化更新機制，確保地下管線數(shù)據(jù)的及時更新和長期有效。

（責任編輯：趙立杰）