摘要：通過面向成都市全域地下綜合管廊運營管理的大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)用案例分析，文章探討和研究城市在地下綜合管廊運營、管理、維護領(lǐng)域利用大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)管廊在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營和維護等各方面*的智慧化管理和運營，以實現(xiàn)城市地下管線監(jiān)、控、管一體化管理，從而提升城市基礎(chǔ)設(shè)施功能和城市運行能力,以期推動地下綜合管廊的運營與推廣。

關(guān)鍵詞：城市地下綜合管廊；運營管理；數(shù)據(jù)資源庫

1主要內(nèi)容

1.1項目背景

為貫徹落實黨、國務(wù)院“關(guān)于加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)"的指導(dǎo)精神，堅持走中國特色新型城鎮(zhèn)化道路，*推進綜合管廊建設(shè)。

自2013年以來，國務(wù)院先后出臺了《國務(wù)院關(guān)于加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見》（國發(fā)[2013]36號）、《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)[2014]27號），國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見（國辦發(fā)[2015]61號），《城市地下綜合管廊建設(shè)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》（建辦城函[2019]363號），對地下市政管線統(tǒng)籌規(guī)劃、建設(shè)和管理以及編制提出一系列要求，以適應(yīng)新時代基礎(chǔ)設(shè)施向綠色韌性、空間集約，安全智慧發(fā)展的新理念。

成都市結(jié)合舊城改造、新區(qū)建設(shè)、軌道交通建設(shè)等建設(shè)條件，考慮綜合管網(wǎng)的建設(shè)需求，于2016年3月批復(fù)同意市規(guī)劃局編寫的《成都市地下綜合管廊專項規(guī)劃2016-2035》，在市域內(nèi)形成“雙核十四片"的格局，在*城區(qū)內(nèi)規(guī)劃“一環(huán)、十射、多片"的綜合管廊體系，在成都天府新區(qū)直管區(qū)內(nèi)規(guī)劃“四橫三縱、九片"的綜合管廊體系。至2035年，成都市地下綜合管廊專項規(guī)劃公里數(shù)為1000公里。

為滿足監(jiān)管單位對管廊信息進行全域監(jiān)控的監(jiān)管要求，實現(xiàn)對綜合管廊的智能、協(xié)同、*和規(guī)范化管理，滿足應(yīng)急指揮調(diào)度、運營監(jiān)管、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)管理與服務(wù)、可視化展示等需求，結(jié)合成都市整體管廊規(guī)劃目標(biāo)和自身的信息技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，在廣泛吸取國內(nèi)外同業(yè)成功經(jīng)驗的同時，結(jié)合自身的資源現(xiàn)狀，啟動和實施了《成都市地下綜合管廊市級總監(jiān)控*建設(shè)項目》。

1.2需求分析

城市綜合管廊也被稱為綜合管溝、共同溝或地下共同溝，是通過將電力、通訊、給水、熱水、制冷、中水、燃?xì)狻⒗婵展艿葍煞N以上的管線集中設(shè)置到道路以下的同一地下空間而形成的一種現(xiàn)代化、科學(xué)化、集約化的城市基礎(chǔ)設(shè)施，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線"。

地下綜合管廊包含多種智能化系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要統(tǒng)一的集成管理，通過建設(shè)地下綜合管廊管理平臺實現(xiàn)各系統(tǒng)統(tǒng)一管理、信息共享及聯(lián)動控制。根據(jù)國標(biāo)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838）要求，建設(shè)地理信息系統(tǒng)和統(tǒng)一管控平臺，綜合管廊的建設(shè)應(yīng)向智慧化方向發(fā)展，通過結(jié)合BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，建設(shè)智慧管控一張圖，智慧運營服務(wù)、智慧應(yīng)急、大數(shù)據(jù)分析等系統(tǒng)平臺，覆蓋綜合管廊項目全生命周期，實現(xiàn)綜合管廊規(guī)劃、建設(shè)、運行、維護及管理、服務(wù)的智慧化，實現(xiàn)管廊在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營和維護等各方面*的智慧化管理和運營，以實現(xiàn)城市地下管線監(jiān)、控、管一體化管理，保障綜合管廊全生命周期的安全、*、智能、綠色，從而提升城市基礎(chǔ)設(shè)施功能和城市運行能力。

項目要求充分利用市政務(wù)云平臺基礎(chǔ)資源，按照實際總監(jiān)控*功能需求和標(biāo)準(zhǔn)，建筑面積約2790㎡，進行信息化基礎(chǔ)設(shè)施、信息化系統(tǒng)建設(shè)。項目建成后應(yīng)發(fā)揮對全市綜合管廊統(tǒng)一管理和指揮調(diào)度作用，實現(xiàn)全域監(jiān)控、指揮調(diào)度、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)管理和服務(wù)、展示參觀、運營監(jiān)督等功能。

1.3項目研究的創(chuàng)新點

本項目研究在充分調(diào)研并實踐的基礎(chǔ)上，提出了綜合管廊市級總控*建設(shè)關(guān)鍵性技術(shù)，通過以下四項技術(shù)創(chuàng)新，基本適應(yīng)了綜合管廊市級總控*在建設(shè)中有建設(shè)周期長、地域分布廣、數(shù)據(jù)量大、實時性要求高、安全性要求高的特點，滿足前瞻性和全局性的總體要求，項目具有科學(xué)性與可持續(xù)發(fā)展性。

（1）分布式采集技術(shù)

圖1分布式采集邏輯圖

根據(jù)規(guī)劃在成都市各個區(qū)縣均有綜合管廊的建設(shè)，造成整體檢測點位分散，目前常規(guī)技術(shù)方案無法實現(xiàn)過于分散的數(shù)據(jù)采集，需根據(jù)實際情況采用定制化分布式部署應(yīng)用。常見大型監(jiān)控系統(tǒng)有樓宇監(jiān)控、園區(qū)監(jiān)控、車站監(jiān)控等，這些系統(tǒng)大都采用的是一體式整體部署，且監(jiān)控點位掛載數(shù)量有限，無法實現(xiàn)超大規(guī)模的集群監(jiān)控。如圖1所示，采用分布式工控系統(tǒng)可實現(xiàn)多點分散監(jiān)控，總監(jiān)控*從各分控*獲取監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)化整為零拆大為小的監(jiān)控策略。同時解決了綜合管廊建設(shè)周期長的突出問題，可實現(xiàn)建設(shè)一管廊接入一管廊，建設(shè)一分控接入一分控的靈活接入模式。

（2）高并發(fā)采集技術(shù)

對綜合管廊而言保證綜合管廊的安全穩(wěn)定持續(xù)運行是首要任務(wù)。綜合管廊依靠放置在廊內(nèi)的眾多傳感器實時檢測廊內(nèi)的運行環(huán)境參數(shù)，如溫濕度傳感器、氣體傳感器、火災(zāi)傳感器等，各傳感器如同神經(jīng)組織一樣遍布綜合管廊各處。如何利用如此龐大且遍布在管廊中的神經(jīng)組織是軟件設(shè)計的一大技術(shù)難點。如圖2所示，針對綜合管廊現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集服務(wù)應(yīng)具有連接數(shù)量大、數(shù)據(jù)處理能力強、靈活配置、效率高等特性。

圖2高并發(fā)采集架構(gòu)示意圖

（3）高壓縮數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

圖3高壓縮數(shù)據(jù)存儲流程圖

根據(jù)目前的建設(shè)經(jīng)驗，標(biāo)準(zhǔn)的雙艙管廊一公里需要接入的IO點位大約在1500個點位左右。到2035年成都市將建成綜合管廊超過1000公里，彼時綜合管廊檢測點位達(dá)到千萬數(shù)量級，不僅對采集有較高的性能要求，對儲存同樣有較高的要求。又根據(jù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)分控*管廊監(jiān)控平臺采集數(shù)據(jù)頻率不得低于2S每次，即一個點位在2S內(nèi)*少要產(chǎn)生一條數(shù)據(jù)。如此循環(huán)一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量就能致使普通數(shù)據(jù)庫無法承受而崩潰。如圖3所示，尋求*的高壓縮率的工業(yè)級數(shù)據(jù)庫是有效的解決辦法，因為除壓縮比高以外，有效的查詢速度也是制約系統(tǒng)的限制因素。若采用非數(shù)據(jù)庫方式在保證高壓縮率后無法實現(xiàn)快速查詢，則違背了數(shù)據(jù)使用原則。

（4）大數(shù)據(jù)技術(shù)

以基于Hadoop技術(shù)的大數(shù)據(jù)平臺作為核心，使用云平臺技術(shù)采集城市內(nèi)各分控*的數(shù)據(jù)，可根據(jù)業(yè)務(wù)要求進行橫向縱向的資源擴容，實現(xiàn)城市地下綜合管廊統(tǒng)一規(guī)劃、分步建設(shè)、集中管理。緊密結(jié)合地下綜合管廊治理的業(yè)務(wù)需求開發(fā)各項應(yīng)用，打通總控*與分控*之間的數(shù)據(jù)壁壘和業(yè)務(wù)管理流程，形成各種專題數(shù)據(jù)集和智能算法引擎，實現(xiàn)智慧化運營和管理。

1.4關(guān)鍵技術(shù)的建立與應(yīng)用

（1）構(gòu)建了管廊大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，建立了管廊信息化建設(shè)模式

根據(jù)成都市綜合管廊建設(shè)規(guī)劃，到2035年綜合管廊將建成超過1000公里。綜合管廊總控制*職責(zé)決定了綜合管廊總控*無法待2035年綜合管廊總體建設(shè)完成后再建設(shè)，就需要我們在綜合管廊總控*建設(shè)時充分考慮綜合管廊信息化建設(shè)的實際情況，使用技術(shù)手段、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來保證綜合管廊信息化建設(shè)實現(xiàn)建設(shè)一條接入一條、綜合管廊監(jiān)控*建設(shè)一個接入一個的模式。

為加強綜合管廊信息化、智能化的統(tǒng)一建設(shè)原則，由成管委牽頭、我司制訂、發(fā)布了《成都市地下綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》和《成都市智慧城市市政設(shè)施地下綜合管廊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)規(guī)范》兩份地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，作為日后城市綜合管廊信息化建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)則統(tǒng)一了全市地下綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范數(shù)據(jù)接口，確保各條管廊、分控*和總控*的系統(tǒng)功能有效銜接。導(dǎo)則適用于新建、改建、擴建綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、施工、驗收及維護全過程。

（2）統(tǒng)一管廊大數(shù)據(jù)采集、存儲，構(gòu)建城市管廊大數(shù)據(jù)資源庫

根據(jù)成都市綜合管廊建設(shè)規(guī)劃，在成都市各區(qū)縣均規(guī)劃有綜合管廊的建設(shè)，結(jié)合實際成都市探索出了總控+分控的兩級管理模式?？偪?建設(shè)了優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)資源*，以打破“信息孤島"消除“數(shù)據(jù)煙囪"為理念，通過大數(shù)據(jù)平臺*采集，處理分控*各項數(shù)據(jù)，對海量數(shù)據(jù)進行采集、計算、分析、開發(fā)處理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，形成大數(shù)據(jù)資產(chǎn)，進而為用戶提供*、快捷、易用的數(shù)據(jù)服務(wù)?？偪?利用大數(shù)據(jù)平臺提供數(shù)據(jù)，快速開發(fā)應(yīng)用場景，實現(xiàn)全域綜合管廊進行統(tǒng)一管理、指揮和調(diào)度，全域綜合管廊環(huán)境、智能設(shè)備、各專業(yè)系統(tǒng)的集中展示與監(jiān)管，為總控*調(diào)度員、值班人員提供管理服務(wù)。

（3）綜合管廊實時性要求高

根據(jù)建設(shè)規(guī)范為保證綜合管廊的運行生產(chǎn)安全，綜合管廊監(jiān)控*監(jiān)測數(shù)據(jù)采集頻率不得低于2秒每次，以保證實現(xiàn)綜合管廊實時監(jiān)測?？偪?匯集全市綜合管廊的各類數(shù)據(jù)保證超大數(shù)據(jù)量的實時刷新是軟件系統(tǒng)的首要任務(wù)。數(shù)據(jù)處理的時效性是我們面臨的*大挑戰(zhàn)，大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)采集處理能力可以在非常短的時間內(nèi)對數(shù)據(jù)進行處理，支持上層應(yīng)用低延遲實時的數(shù)據(jù)展示和數(shù)據(jù)運算，幫助客戶及時作出合理反應(yīng)，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的實效價值。

1.5應(yīng)用亮點及成效

通過本項目的實施積累了大量的綜合管廊建設(shè)和管理經(jīng)驗，探索出了總控+分控的綜合管廊管理架構(gòu)。成都市總控*的建設(shè)，為下級分控*建設(shè)積累了大量的寶貴經(jīng)驗。同時總控*各系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮各項突發(fā)情況，面對應(yīng)急突發(fā)事件總控*能隨時接管分控*各項職能。分控*建設(shè)時可在總控*系統(tǒng)規(guī)模上進行刪減后直接部署到分控進行復(fù)用，縮短分控*建設(shè)周期，節(jié)約施工成本。國內(nèi)的市級“1+1+N"綜合管廊管理架構(gòu)，1個成都市市級控制*、1個成都市天府新區(qū)控制*和N個分控*，形成一主一備若干分控的兩級管理體系，其覆蓋全域的城市級架構(gòu)居于國內(nèi)**水平，將為保障全市地下綜合管廊*、安全、科學(xué)的運營發(fā)揮重要的作用。

成都市地下綜合管廊市級總控*項目充分利用地理信息、建模仿真、城市運行“大數(shù)據(jù)"分析等技術(shù)手段的應(yīng)用，提高了管廊市域規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃編制科學(xué)水平。通過“多規(guī)合一"技術(shù)突破和管理創(chuàng)新，提升了空間規(guī)劃統(tǒng)籌能力和行政審批效能。使用信息技術(shù)、虛擬仿真、地圖資源在城市規(guī)劃、城市設(shè)計、城市管理和安全保障領(lǐng)域的新技術(shù)深度融合和創(chuàng)新應(yīng)用。建立統(tǒng)籌地下綜合管廊空間規(guī)劃信息的“多規(guī)合一"數(shù)據(jù)庫，完善城市地下空間規(guī)劃信息平臺構(gòu)建技術(shù)體系，支撐部門信息共享、管理協(xié)同和綜合評估，提升成都市市級一張藍(lán)圖實施管控力度。運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、整合信息資源，提升城市精細(xì)管理服務(wù)能力，支撐城市生態(tài)控制線和開發(fā)邊界的科學(xué)劃定，構(gòu)建平衡適宜、可持續(xù)的城鄉(xiāng)空間格局，形成智慧城市典型案例和模式。

項目建設(shè)過程中應(yīng)用了BIM技術(shù)、3D技術(shù)并探索相關(guān)技術(shù)在運維過程中的應(yīng)用模式，整合GIS并融合設(shè)計圖紙實現(xiàn)分級分層監(jiān)控管理，使用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺對所有系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)進行匯總、存儲、分析、共享交換以形成數(shù)據(jù)價值鏈，應(yīng)用虛擬實境技術(shù)進行人員培訓(xùn)，結(jié)合智慧建筑技術(shù)、信息網(wǎng)路技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等在內(nèi)的智慧科技，提升整體管理水平，減輕人力負(fù)擔(dān)。

通過成都市地下綜合管廊總控*示范工程的實施，形成了具有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的管廊建設(shè)體系，探索了關(guān)鍵技術(shù)自主掌控，形成了工程作業(yè)流程和組織管理體系?？偨Y(jié)項目建設(shè)經(jīng)驗指導(dǎo)市內(nèi)、省內(nèi)其他管廊控制*建設(shè)，帶領(lǐng)管廊管理體系在全市、全省形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的管理模式。

成都市總控*項目立足于全市管廊控制*高層，采用工業(yè)控制系統(tǒng)和多維大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實時對管廊運行狀態(tài)進行監(jiān)管。系統(tǒng)實時反饋管廊異常信息，為管廊運營單位提供決策數(shù)據(jù)支撐。

2 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

2.1平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、*的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

2.2平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、*、有序的要求。

2.3平臺拓?fù)?img src="https://mall.acrel.cn:10078/mall/6872d9e64092423eaa28b71e0ad7e1b1.png" style="width:800px;"/>

2.4平臺子系統(tǒng)

2.4.1電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

2.4.2環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機等設(shè)備集成的三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

2.4.3電氣安全

 AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器，消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預(yù)警。

2.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單

2.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

2.5.2電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

2.5.3消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

2.5.4防火門監(jiān)控系統(tǒng)

2.5.5消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

3結(jié)語

利用大數(shù)據(jù)平臺，有效實現(xiàn)了成都市全域地下綜合管廊的海量實時數(shù)據(jù)采集、高壓縮數(shù)據(jù)存儲。采用總控+分控的兩級管理模式，打破了“信息孤島"，通過大數(shù)據(jù)平臺*采集，處理分控*各項數(shù)據(jù)，對海量數(shù)據(jù)進行采集、計算、分析、開發(fā)處理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，形成大數(shù)據(jù)資產(chǎn)，有力保障了全市地下綜合管廊*、安全、科學(xué)的運營。

參考文獻

[1]季文獻,蔣雄紅.綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].信息系統(tǒng)工程,2014(12):103-105.

[2]張志銳.面向成都市全域地下綜合管廊運營管理的大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)用案例探討.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05