淺析智慧管廊信息化建設

王文斌

廈門市政管廊投資管理有限公司，福建廈門，361001

0 引言

現階段，地下區域的基礎設施建設仍屬于城市建設中的短板。在城市管廊的建設過程中，會對路面進行開挖施工，這可能會對其他基礎設施造成一定的影響，從而導致地下基礎設施的建設與地下管線存在一定的沖突問題，因此，在地下管線施工過程中需要采取科學的技術方法和有效的管理手段，盡量解決城市管廊建設中存在的不足，進而提升城市建設水平[1]。

1 智慧管廊綜述

針對現階段城市管廊信息化建設過程中存在的問題，可以采取以下兩種解決方法。

（1）在工業控制方面進行優化改良。工作人員需要針城市管廊的自動控制進行方案設計，期可以選擇PLC/RTU 等硬件設備作為信息化建設的技術基礎，同時需要針管理系統中的上下位軟件材料進行編程處理；針對管廊工程設計施工，需提前采集工程建設施工區域的環境信息以及相關建設設備的具體信息數據，以此保障管道系統可以通過設計好的軟件方案進行數據分析工作，從而加強管道信息化方面的設計改良。由于城市在設計施工過程中，可能會受到多種環境因素的影響，因此需要進一步加強對管廊施工的信息化管理?，F階段，智慧管廊技術已經具備一定的應用范圍，但是在實際應用過程中，由于系處于封閉狀態，無法實現與其他平臺的數據共享傳遞，導致在管理過程中存在一定的局限性，不利于技術的進一步推廣。

（2）目前在進行智慧管廊信息化建設的過程中，主要是應用ArcGIS、MapGIS等GIS設備。將GIS設備作為管廊的運轉平臺，工作人員可以通過提供的管廊實體數據進行綜合分析，進而得出管廊設計的初步模型，同時在得到初步模型之后需要將其與城市智能管廊設計的實際需求進行對比，進而得出在建設過程中要的材料信息數據，可以有效實現對智慧管廊的管理。該技術在應用過程中，可以通過相關設備實現對智慧管廊的實時監控，也可以將管理工作直觀地表現出反映出來，一旦管廊工程出現任何故障，相關設備都可以確定出現故障的具體位置。但是由于模型的建立需要較長時間，同時相關數據分析與計算對于計算性能的要求較高，因此往往需要較高的投資成本[2]。

2 智慧管廊信息化建設目標

在進行智慧管廊信息化建設的過程中需要明確思路和建設目標。建設思路需要遵循統一化的基本原則，依照信息化建設方案進行統一規劃和設計，同時需要在建設過程中進行統一管理和運營，軟件的構建則需要具備充分標準化、智能化的基本特點。在智慧管廊信息化建設過程中，可以將整體架構分成管控層、資源層、現場層以及地下管廊空間四個部分。

（1）針對地下管廊空間，需要嚴格按照城市綜合管廊工程技術規范的相關標準進行建設，需要在正式建設之前完成對地下空間的總體設計、空間結構設計、其他基礎設施設計以及管道線路設計，為之后的工程施工奠定基礎。

（2）智慧管廊信息化建設主要體現可視化的監控系統。①現場層主要是對地下管廊空間以及其他相關管道線路的監控設施進行統籌規劃?？梢栽谙到y中設置視頻監控、電子巡查、入侵報警、無線通信以及人員定位等功能進行安全防范（表1），在監測過程中，對管線本體進行監測，針對可能出現的漏水、漏電現象進行檢查，一旦出現故障問題，則可以通過報警系統告知相關工作人員，針對其他基礎設施可以進行有效的環境參數監測。例如，針對地下空間的濕度、溫度進行監控，一旦出現溫度過高則可以發出警報，同時如果自動報警系統感受到煙霧報警則會自動觸發火災報警系統。另外，通過物聯網技術的應用，可以使用電子標簽的方式對監控設備進行管理，可以及時查詢設備的運行情況，并做出調整和更換。②資源層主要是針對云計算相關設施和服務平臺進行管理，可以支持各項數據的存儲、運算和分析功能。在信息的存儲方面，信息系統可以將現場層獲取的相關管廊信息進行統一存儲，包括地理信息、管線情況、設備感知數據、業務數據以及環境感知、數據信息等；在信息的分析與運算方面，可以通過大數據技術以及云計算等相關信息技術針對數據信息進行統一的匯總分析。③管控層是根據國家規定的統一標準進行設計的管理平臺，通常情況下是由負責城市管廊工程管理的部門進行設計，相關施工單位需要具備數控信息數據接口，并將管廊系統運行的各種信息統一發送至管理平臺，而管理平臺則會將匯集而來的數據信息送至各個權屬單位的控制平臺，在建設管廊運營中心的過程，需要包括實時監控系統、聯動控制系統、報警處理系統、運行分析系統、報表管理系統以及接口管理系統[3]。管理平臺還針對各項功能進行了有效的拓展，可以對管廊工程的各項資源進行管理，并通過相關計算功能對工程建設的成本進行預算等，運營中心通過數據通信接口連接各權屬單位監控平臺，包括排水、電力、通信、燃氣等。

表1 現場層相關技術

3 城市綜合管廊信息化建設中的核心技術

3.1 GIS技術

GIS技術是利用地理空間數據作為基礎，通過對地下管廊系統所處環境的空間信息采集，可以對相關的數據信息進行統一的集中式管理和存儲，并利用該技術自帶的操作系統對數據以及地下管廊工程的地理模型進行分析，可以有效得出工程建設過程中所需要的空間信息以及動態數據內容。在智慧管理信息化建設的過程中，該技術主要是利用地下空間位置之間的關聯關系，并結合物聯網感知技術實現對地下空間環境信息的分析與處理。

3.2 物聯網技術

城市綜合管廊信息化建設過程中，物聯網技術主要被應用在相關設備的識別安裝方面?？梢酝ㄟ^紅外線感應系統電子標簽對信息化建設中的各項設備進行監督管理，同時可以實現信息的交流和通信，有效避免了信息設備在空間上的通信限制。紅外線感應系統可以針對空間環境因素進行識別和準確定位，而電子標簽則可以裝置在監控設備中，實現對監控設備運行情況的監督，以及時發現信息化管理過程中各種監測設備的故障問題[4]?，F階段，物聯網技術在城市綜合管廊建設中已經有了廣泛的應用，互聯網技術可以實現對管廊環境、相關設備以及工作人員的實時動態監控，進而提升信息化管理的實際效果。

3.3 BIM技術

BIM技術被廣泛應用在建筑工程模型設計中，該技術在應用過程中可以建筑工程的實際需求進行三維模型的設計。隨著技術的不斷發展，該技術不僅包含三維建模的功能，同時可以針對建筑工程施工的全部環節進行有效的監督管理。我國在該技術方面仍處于發展的初期階段，在管廊工程建設過程中，應用頻率較低；從該技術的應用效果來看，需要將BIM技術作為建筑工程的重點研究項目，在實際施工建設過程中，不斷完善和優化技術標準和技術內容，并將BIM技術作為助力建筑工程水平的關鍵內容之一。因此，智慧管廊信息平臺也需要進一步加強BIM技術的應用。

現階段，我國在該技術的應用方面已經取得了一定的成績，但是仍存在諸多不足。為了有效推動該技術的應用效果，要將該技術應用到綜合管廊工程的設計建設過程中，實現對復雜管線的有效管理。三維立體模型的建立，為管廊工程的施工提供更加準確的據信息，同時可以優化施工過程中的技術管理，有效避免實際施工過程中其他因素對于管廊工程施工的影響[5]。

4 智慧管廊的信息化內容

在進行智慧管廊信息化的建設中，需要進一步加強信息化技術的應用，主要包括人臉識別技術、大數據技術、VR技術、云計算技術以及人工智能技術。信息技術的應用可有效推動管廊工程的現代化發展，同時，可以在管廊系統的內部實現自動化報警、動態實時監控以及智能化管理等諸多功能。智慧管廊從設計環節一直到工程施工、投入使用都可以實現智能化的管理模式，這對于地下管廊工程的設計與建設具有積極作用，同時可以進一步推動我國工程建設的信息化發展。

4.1 人臉識別技術的運用

人臉識別技術在智慧管廊信息化建設中的應用主要體現在對相關工作的實時監控方面，只有工作人員通過人臉識別之后才可以進入管廊系統的操作空間，才可以有效避免非相關人員隨意出入操作空間，避免在信息化系統運行過程中可能出現的經濟損失以及對管廊工程的損壞。同時，人臉識別技術可以針對工作人員的工作行為進行監督，避免在維護管理過程中出現消極怠工的行為，進而提升工作人員的責任意識。

4.2 將大數據與智慧管廊相結合

地下管廊的設計與其他基礎設施具有密切聯系，因此在施工建設過程中，往往需要地上、地下形成良好的協同關系，以此保證地下管廊系統出現故障時，不會對地面上的基礎設施造成影響[6]。大數據技術的應用可以提前針對地下區域進行數據分析，并判斷該區域內的地質條件以及環境因素對智慧管廊的建設與施工所產生的影響大小，這可以通過信息化數據處理中心，針對智慧管廊的相關數據進行分析，重點針對業務數據以及管廊的運行數據，進而保證地下管廊系統的有效運行。

4.3 利用VR技術保障智慧管廊運行

智慧管廊在建設過程中包含燃氣管道、供水系統以及供熱系統等項目，對于城市居民的日常生活尤為重要。為了優化地下管廊系統的設計，且在施工過程中不會影響其他管道系統，可以利用VR技術加強對相關技術人員的技術培訓。VR技術可以模擬管廊系統在施工建設過程中可能出現的各種問題，而相關工作人員利用VR設備，可以進行模擬施工。同時，利用VR技術，可以有效觀測到技術人員在模擬施工過程中存在的細節問題，可以幫助技術人員優化自身技術，并提高實戰經驗。而通過對各種特殊情況的模擬，可以有效呈現出不同的施工問題，保證技術人員在實際施工過程中可以有效解決各種突發性問題，進而提升工程施工質量[7]。

4.4 利用云計算實現故障的精準定位

云計算技術對智慧管廊在施工過程以及投入使用后具有重要意義，在設計過程中，需要利用云計算技術針對各種管道以及相關數據進行計算，并針對數據信息和位置內容做明確的標記。通常情況下，這部分數據內容需要保證較高的準確性，而只依靠人工計算的方式，可能存在眾多計算錯誤，因此云計算技術的應用可以保證管廊施工中的質量。同時，管廊系統投入使用之后，利用云計算技術可以實現對出現故障位置的定位，幫助負責管理維護的工作人員快速判斷故障位置，并采取適當的處理手段。

4.5 利用機器人實現預警監控

由于智慧管廊系統在實際應用過程中難免出現故障情況，傳統的管理模式是指派工作人員進行監督管理，這需要花費大量的人力成本。隨著人工智能技術的發展，可以利用機器人對管廊系統進行監督，一旦出現故障，可以立即發出警報，不僅可以有效降低工作人員的工作壓力，同時可以實現準確無誤的動態監測[8]。

5 結語

總而言之，智慧系統的信息化建設對于提升管廊建設管理水平尤為重要，負責工程建設管理的相關部門需要重點加強信息化平臺的建設，積極應用信息技術并重點針對管廊系統可能故障情況進行分析，加強智慧管廊系統在設計、施工、維護管理全環節的信息化管理，進而推動我國管廊工程建設的信息化發展。