基于gis-bim的城市综合管廊智能运维管理平台研究与设计.doc

基于 GIS-BIM 的城市综合管廊智能运维管理平台研究与设计 唐超 马全明 王思锴 杨晓飞 北京城建勘测设计研究院有限责任公司 摘 要： 城市综合管廊建设有利于统筹各类市政管线规划、建设和管理, 解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题, 有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观、促进城市集约高效和转型发展传统方式构建的地下管线管理系统难以对管廊进行全生命周期管理为了减少地下管线的安全事故, 提高地下管线运维管理效率、实现新建管廊的全生命周期管理, 有必要建立一套统一化、标准化的综合管廊智能运维管理平台本研究本着保障综合管廊安全, 提高综合管廊运维水平、应急能力和经营管理水平的目的, 利用云计算、大数据、物联网、GIS、BIM 等高新技术将全生命周期管理思想应用于城市综合管廊运维管理中, 集成管理各个阶段的管廊竣工模型数据, 基于我国管廊运维管理现状与特点, 对基于 GIS-BIM 的综合管廊智能运维管理平台架构和功能模块展开研究与设计, 为城市综合管廊的运营维护和构建统一的信息化管理平台提供理论依据和技术参考关键词： 综合管廊; GIS-BIM; 大数据; 智能运维; 设计; 作者简介：唐超 (1985-) , 男, 河北正定人, 博士, 高级工程师, 从事地理信息系统开发相关工作。

E-mail:tangchao0312@收稿日期：2017-11-06Research and Design of Intelligent Operation and Maintenance Management Platform of Urban Comprehensive Pipe Corridor Based on GIS-BIMTANG Chao MA Quanming WANG Sikai YANG Xiaofei Beijing Urban Construction Exploration and Surveying Design Research Institute Company Limited; Abstract： The City Comprehensive Pipe Gallery building is conducive to co-ordinate various municipal pipelines planning, construction and management, to solve the repeated excavation of the road, overhead line network intensive, pipeline accidents and other problems, it will also help to protect the city safe and promote city function, beautify the city landscape, promote the efficient and intensive development of city transformation.The traditional construction of underground pipeline management system is difficult to manage the whole life cycle of the pipe corridor.In order to reduce accidents of underground pipelines, promote underground pipeline operation and maintenance management efficiency, improve the implementation of the new life cycle management of pipe gallery.It is necessary to establish a unified and standardized management platform of comprehensive pipe gallery operation.This paper based on enhancing the comprehensive pipe gallery safety, improving the comprehensive pipe gallery operation level and emergency ability and management level.Some new technology like cloud computing, big data, networking, GIS, BIM and other high technology theory is applied to the city pipe gallery management, which integrated management of each stage of the pipe Gallery completion model data.Based on the current situation and characteristics of the management and operation of corridor maintenance in our country, the research and design of the framework and function modules of the intelligent operation and maintenance management platform of the integrated pipe corridor based on GIS-BIM are carried out, it can provide theoretical basis and technical reference for the operation, maintenance and construction of a unified information management platform for urban comprehensive management corridor.Keyword： Comprehensive Pipe Gallery; GIS-BIM; big data; intelligent operation and maintenance; design; Received： 2017-11-061 引言综合管廊是城市的重要基础设施, 对城市规划管理和城市地下空间治理具有重要的战略意义。

综合管廊是城市赖以生存和发展的基础, 将两种或两种以上的管网设施集中布置于同一地下空间中, 进行统一规划和管理, 构成以共同沟为平台的市政管网综合铺设系统[1-3]综合管廊在数据共享、管廊监管、管线资源配置等方面的问题, 实现综合管廊的监测、控制、管理的一体化[4]综合管廊内部不仅整合了维持城市功能的电力、电信、给水、热力、燃气、污水管线, 而且管廊自身功能使用的动力、照明、排水等设备繁多, 无论纳入管线出现故障, 还是自身附属设施出现故障, 都将造成沿线城市功能的瘫痪, 因此建设综合管廊智能运维管理平台意义重大[5-7]为了有效利用管廊在各个阶段的数据资料, 整合前期构建的相关模型, 避免重复采集、处理人廊地下管线的信息数据, 管廊建设中多采用 BIM 技术它将管廊在规划、设计和施工阶段的数据、资料关联至管廊模型, 并在后期运维管理中实时添加和更新管廊模型相关数据, 实现项目从规划、设计、施工、运维到拆除的全生命周期管理[8]GIS 功能是实现对综合管廊人员、设备和巡检车辆的位置坐标数据的采集、存储、管理、分析和表达, 将信息通过多功能基站及时、准确地传输到监控中心, 并将地下综合管廊的走向以及出入口位置精确的在地图上标注出来, 实现对通风线路、避灾路线、监测设备、巡检人机坐标等位置信息的浏览[9-10]。

因此, 在国内全面推动综合管廊建设的形势下, 有必要基于 GIS-BIM 技术, 同时结合云计算、大数据、仿真、人工智能控制等技术, 建立可视化统一管理信息平台, 并整合管廊通风、消防、排水、电气等系统, 构建以大数据互联互通为基础的高度灵活、信息化、集约化的管廊智慧运营管理系统, 最终实现“智慧管廊”的目标2 综合管廊运维信息化现状由于我国综合管廊仍处于在各城市试点建设的阶段, 综合管廊信息化水平也欠发达, 在开展信息化工作过程中面临诸多问题1) 综合管廊管理信息化程度低, 数据共享难度高在智慧城市建设过程中, 电力、水务、通讯等相关单位已相继对其管辖的管线开展了数字化工作, 但并未全面覆盖综合管廊中管线种类, 且数据更新的周期较长, 无法保障数据的精度和现势性由于类管线分别数据不同的部门管理, 而各部门之间并未实现信息开放和共享, 数据管理过程中管线单位各自为政的现象十分普遍数据共享程度低, 信息管理不够全面、重复管理、相互矛盾等特性, 不利于开展管廊信息化工作[11]2) 管线问题频发, 监管部门应急水平有待提高随着城市规模不断扩大以及网络型公用事业的发展, 城市对市政管线的需求量越来越大。

同时, 由地下管线引发的安全问题也越来越多, 城市内涝、水管爆裂、施工路段塌陷、燃气爆炸等突发事故频繁发生, 对城市居民的生命财产安全构成了重大威胁管线问题的日益严峻, 对管线监管部门分析和解决管网问题的能力、对突发事故的管理和应急水平提出更高的要求[12]3) 综合管网资源配置有待优化, 面临综合管理需求由于缺乏法律法规管理依据, 管线由其所属单位或运营单位开发的信息化系统进行管理, 各系统独立运行维护, 缺少交互接口, 未能实现联动分析, 相关政府部门无法进行综合监管、分析由于缺乏对管网的全局统筹管控, 导致在进行地下管线资源配置时, 难以得到最优的配置方案管廊管线的综合管理是地下管线资源优化配置的根本保障, 也是综合管廊信息化服务平台需要实现的重点目标[13]3 平台设计与实现3.1 系统总体框架综合管廊智慧运维管理系统是基于云服务、物联网、BIM/GIS 及大数据技术, 针对管廊智慧化运维建设的系统平台, 应用层包括包括基础数据管理系统、实时监控系统、安防管理系统、通讯管理系统、应急管理系统、日常管理系统、资产管理系统、大数据智能分析决策系统 8 个子系统, 每个子系统又包括多个专业的管理模块 (图 1) 。

系统各个子系统之间、各子系统功能模块之间, 基于统一数据库实现, 满足数据共享的要求, 同时系统各部分与管廊内相应的硬件设备具备联动控制功能综合管廊云平台为综合管廊数据资源的存储提供硬件和软件环境, 利用综合数据云服务平台, 对外提供统一的数据服务, 实现综合管廊各类数据、信息的集中存储、管理、分析与共享, 为各类智慧应用提供完整的、有效的数据支撑, 解决分散建设导致的数据不共享、不同步、更新难的弊端, 避免“数据孤岛”问题的发生云平台建设主要包括硬件和软件两个层面, 硬件指服务器和网络等硬件设备, 软件指与硬件配套支撑软件, 主要指服务器操作系统、数据库管理软件等[14]本系统的采用标准的 GUI 图形界面, 主窗体为多文档风格, 其中出现的所有错误信息和提示信息均采用 Windows 的标准提示框图 1 综合管廊智能运维管理系统总体结构图 下载原图3.2 系统架构设计综合管廊智能运维平台采用分层, 内部交互采用六层的总体框架 (图 2) 感知层, 包括对管廊本体安全、环境与附属设施安全和管线安全进行监测监控的各个子系统, 实现“安全监管、集成融合、智能联动”传输层, 是。