馬洪旺，楊建雄，周 堅(jiān)，董詩楷

（保山城市綜合管廊投資開發(fā)有限公司，云南 昆明 678000）

0 引言

地下綜合管廊運(yùn)營里程較長，地下空間中公共通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋較差。由于安全性和網(wǎng)絡(luò)方面的問題，雖然移動智能終端發(fā)展速度較快，但在地下綜合管廊中運(yùn)用并不常見。通常在綜合管廊的通信方面，傳統(tǒng)方案主要通過泄露電纜的對講或應(yīng)急電話系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[1]。但對講機(jī)功能單一，無法輔助運(yùn)維人員在巡檢巡更同時完成其他工作，應(yīng)急電話系統(tǒng)同樣存在功能單一問題，而且位置固定，更加不便。

本研究在云南省保山市地下綜合管廊智能化工程的實(shí)踐中，創(chuàng)新化地開發(fā)了管廊運(yùn)維專用App，采用普通移動智能手機(jī)終端作為載體，融合了通信、操作維護(hù)、運(yùn)維管理、信息推送提醒、定位等功能，結(jié)合廊內(nèi)運(yùn)維工作的實(shí)際需要，取得了良好的效果。

1 項(xiàng)目背景

云南省保山市綜合管廊項(xiàng)目在中心城市建設(shè)19條干線、支線綜合管廊及監(jiān)控中心，總長度達(dá)到86.23 km，構(gòu)建干線、支線、纜線三級管廊系統(tǒng)，形成縱橫交通、分散布局的綜合管廊系統(tǒng)，將電力、通信、廣電、供水、燃?xì)狻⑽鬯?、中水等管線納入地下管廊綜合管理?？偼顿Y64.15億元。目前已建成保岫路、永昌路、青堡路、蘭城路等4條干線管廊、1個監(jiān)控中心及8條纜線管廊，總長31.78 km，有效提升了保山市的城市品位和生活質(zhì)量。

目前，保岫東路等相關(guān)智能化系統(tǒng)已安裝調(diào)試完成。保岫東路全長7.8 km，雙艙結(jié)構(gòu)，廊內(nèi)實(shí)現(xiàn)了WiFi覆蓋，智能終端可以通過WiFi接入管廊的內(nèi)網(wǎng)。廊內(nèi)接入智能化管理的設(shè)備包括智能照明、視頻監(jiān)控、風(fēng)機(jī)水泵控制器、智能門禁、環(huán)境監(jiān)控傳感器、區(qū)域控制器等。管廊的監(jiān)控信息通過智能化傳感設(shè)備承載著較為豐富的信息，需要時能及時通知廊內(nèi)工作人員，針對智能化設(shè)備的施工、調(diào)試、故障排查等需要便攜的終端進(jìn)行處理；發(fā)現(xiàn)故障險情時，廊內(nèi)施工運(yùn)維工作人員需要及時與監(jiān)控中心后臺支持人員聯(lián)系處理[2]?；谛畔⑼扑?、運(yùn)維處理、操作維護(hù)和通信的實(shí)際需要和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的支持，采用智能化終端App實(shí)現(xiàn)上述功能，將對管廊運(yùn)維工作提供極大的便利，達(dá)到“省人、省事、省時間”的目的[3]。

2 地下綜合管廊移動運(yùn)維的建設(shè)思路

地下綜合管廊移動運(yùn)維的建設(shè)需要圍繞著管廊實(shí)際運(yùn)維工作的需要，結(jié)合管廊的特點(diǎn)，充分發(fā)揮移動智能終端的功能優(yōu)勢進(jìn)行。

首先，地下綜合管廊沒有公共通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，需要解決網(wǎng)絡(luò)問題。通常情況下是通過WiFi接入方式解決。但地下管廊長達(dá)數(shù)千米，不可能用單一的熱點(diǎn)覆蓋。如果多個熱點(diǎn)，則涉及切換問題。要形成終端無縫切換，統(tǒng)一認(rèn)證方式，可以采用AC+AP（接入控制器+無線接入點(diǎn)）組網(wǎng)方案或者M(jìn)ESH（無線網(wǎng)格）組網(wǎng)方案。從管廊安裝調(diào)試便利性和經(jīng)濟(jì)性考慮，在保山管廊實(shí)踐中采用了MESH組網(wǎng)方案。

其次，運(yùn)維工作要了解運(yùn)維對象的狀態(tài)和運(yùn)行情況。在管廊地下巡檢維護(hù)過程中，各個防火區(qū)狀態(tài)不一樣，需要根據(jù)巡檢路線將運(yùn)維人員即將進(jìn)入的防火分段監(jiān)控信息及時告知運(yùn)維人員。例如前方艙內(nèi)氧氣濃度、淹水情況、可燃?xì)怏w濃度、有毒氣體濃度等，幫助運(yùn)維人員判斷是否適宜進(jìn)入，需要采取什么樣的措施[4]。信息的推送需要利用移動終端消息推送通知相關(guān)接口，才能達(dá)到實(shí)時性。同時利用移動智能終端的定位能力，實(shí)時獲取運(yùn)維人員位置，基于位置信息進(jìn)行相關(guān)推送[5]。

再次是位置管理。地下綜合管廊里程長，需要運(yùn)維管理、巡視檢查的部位和設(shè)備分布在較長的區(qū)域內(nèi)。人員、設(shè)備都較為分散。充分利用智能終端定位能力，獲取人員位置，結(jié)合設(shè)備位置，可以進(jìn)行較多基于移動化特色的工作。例如，自動巡更打卡，可以基于人員定位信息自動打卡，省去巡更點(diǎn)設(shè)備的部署。

最后是通信需求。傳統(tǒng)方案中，由于地下管廊沒有公共通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，因此，廊內(nèi)的通信保障主要通過安裝于每個艙的應(yīng)急電話和運(yùn)維人員帶的對講機(jī)進(jìn)行。但這種方式缺乏實(shí)時性，缺乏多媒體的手段。利用移動智能終端在沒有通信網(wǎng)絡(luò)情況下，就需要接入廊內(nèi)WiFi內(nèi)網(wǎng)，建立內(nèi)網(wǎng)使用的App，在App上開發(fā)即時通信工具，利用定制的內(nèi)網(wǎng)即時通信App實(shí)現(xiàn)語音、視頻、文字、圖片的實(shí)時通信。這對于實(shí)時發(fā)現(xiàn)問題和實(shí)時反饋處理、多媒體呈現(xiàn)、遠(yuǎn)程指導(dǎo)運(yùn)維，充分利用后臺專家力量有著極大的好處。

綜上所述，地下綜合管廊移動運(yùn)維建設(shè)的主要思路是接入內(nèi)網(wǎng)WiFi，定制開發(fā)專用的管廊運(yùn)維App，連接監(jiān)控系統(tǒng)后臺，進(jìn)行監(jiān)控信息的實(shí)時推送；利用終端定位功能，實(shí)現(xiàn)人員位置管理和基于位置的任務(wù)管理；實(shí)現(xiàn)移動工單處理；建設(shè)內(nèi)網(wǎng)即時通信App，實(shí)現(xiàn)廊內(nèi)廊外協(xié)同工作和多媒體通信。

3 地下綜合管廊移動運(yùn)維的主要內(nèi)容

3.1 監(jiān)控信息實(shí)時推送

地下綜合管廊的運(yùn)維工作絕大部分在地下現(xiàn)場進(jìn)行。對于工作場所的監(jiān)控信息，如有無有毒氣體、通風(fēng)情況、積水情況、火災(zāi)預(yù)警等需要及時通知廊內(nèi)工作人員。在當(dāng)前實(shí)踐中，由于監(jiān)控信息較多，采取了結(jié)合運(yùn)維人員的位置信息，給其推送與其位置和任務(wù)相關(guān)的環(huán)境監(jiān)控信息和其他信息的方式，做到既及時推送信息，又排除掉無關(guān)的信息，使監(jiān)控人員獲得的信息更加有用。

監(jiān)控推送示意圖見圖1。如圖1所示，運(yùn)維人員在進(jìn)入某個艙之前，系統(tǒng)自動獲取其定位信息（通過其安裝運(yùn)維App的智能終端），將當(dāng)前艙的環(huán)境監(jiān)控信息和智能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息推送到其App界面。運(yùn)維人員查看App后，可以判斷艙內(nèi)環(huán)境是否適合進(jìn)入，設(shè)備狀態(tài)如何，需要哪些準(zhǔn)備工作。

圖1 監(jiān)控推送示意圖

3.2 運(yùn)維任務(wù)工單處理

管廊大部分運(yùn)維人員日常操作的是臺式電腦，很少能做到人手1臺。因此日常運(yùn)維任務(wù)工單的安排、處理，很多要通過移動智能終端進(jìn)行。移動App需要與運(yùn)維后臺連接，開發(fā)定制適合智能終端呈現(xiàn)的工單界面，后臺下發(fā)的工單任務(wù)能直接推送到運(yùn)維人員智能終端呈現(xiàn)并操作，完成回單、上傳處理圖片、編輯回復(fù)等任務(wù)。

工單管理示意圖見圖2。如圖2所示，可以在App界面分派工單、查看并處理待處理工單、認(rèn)領(lǐng)新工單等。

3.3 設(shè)備操作維護(hù)

廊內(nèi)智能化設(shè)備及通過智能化設(shè)備控制的機(jī)電設(shè)備如智能照明、風(fēng)機(jī)、水泵、門禁、電子井蓋等，在運(yùn)維人員日常巡檢過程中進(jìn)行開關(guān)等操作，以檢驗(yàn)其運(yùn)行狀態(tài)。

圖2 工單管理示意圖

通過移動App設(shè)計(jì)操作面板，調(diào)用后臺命令接口，可以向設(shè)備發(fā)送操作命令，從而對設(shè)備進(jìn)行操作維護(hù)，包括設(shè)備的初始化、啟動、停止、查看后臺日志等。這樣，運(yùn)維人員可以在巡檢過程中利用移動終端進(jìn)行設(shè)備操作，而不是攜帶笨重的移動PC或者到控制中心的操作臺進(jìn)行操作。

App操作面板示意圖見圖3。

圖3 App操作面板示意圖

3.4 位置管理

利用移動智能終端的一個重要特色是獲取持有人的位置信息，從而使運(yùn)維工作從時間的單一維度發(fā)展到時間和位置的二維空間。結(jié)合人員的位置信息，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息隨位置的動態(tài)推送，工作任務(wù)隨位置的動態(tài)安排，人員調(diào)度隨位置的動態(tài)調(diào)整。

在地下綜合管廊的實(shí)踐中，由于在地下無法獲取GPS信號，終端的定位是通過在地下綜合管廊中布放的WiFi熱點(diǎn)（保山管廊WiFi熱點(diǎn)與智能照明設(shè)備集成在一起），對運(yùn)維App所在終端進(jìn)行三角定位實(shí)現(xiàn)。該功能的實(shí)現(xiàn)，首先需要系統(tǒng)對WiFi熱點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理，獲取WiFi熱點(diǎn)收到的連接請求以及請求終端的MAC地址信息和連接信號強(qiáng)度等信息；運(yùn)維App也需要獲得權(quán)限以獲取終端的MAC地址等信息上傳后臺系統(tǒng)，系統(tǒng)將2個信息進(jìn)行比對后，將App登錄用戶、App終端MAC和WiFi MAC信息關(guān)聯(lián)，根據(jù)WiFi所在固定位置、不同WiFi針對該MAC的信號強(qiáng)度，通過定位算法計(jì)算得出相關(guān)終端位置。

定位計(jì)算示意圖見圖4。

圖4 定位計(jì)算示意圖

由于地下管廊環(huán)境相對一致，因此可以認(rèn)為WiFi熱點(diǎn)信號強(qiáng)度傳輸損耗模型是一致的。經(jīng)過環(huán)境測量可以得到相對準(zhǔn)確的環(huán)境參數(shù)。WiFi熱點(diǎn)的初始坐標(biāo)位置按照系統(tǒng)初始化確認(rèn)后，獲得各WiFi的坐標(biāo)，從而可以根據(jù)終端到各WiFi點(diǎn)的信號強(qiáng)度以三角形算法獲得其在管廊中的相對坐標(biāo)。以該坐標(biāo)換算到GIS（地理信息系統(tǒng)）地圖的坐標(biāo)，即可得出人員在地下管廊中的GIS坐標(biāo)。

3.5 巡檢巡更

巡檢巡更工作是綜合管廊日常運(yùn)維工作的重點(diǎn)。地下綜合管廊各艙巡檢任務(wù)項(xiàng)相對一致，但路程較長，利用移動智能終端支撐巡檢工作，主要實(shí)現(xiàn)的功能有：

（1）利用人員定位信息，基于位置進(jìn)行巡檢任務(wù)項(xiàng)的推送。例如，來到某個防火區(qū)綜合艙，即推送該綜合艙設(shè)置的相關(guān)巡檢任務(wù)，如土建結(jié)構(gòu)檢查、出入口檢查等。

（2）環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時智能填寫。日常巡檢任務(wù)通常包含檢查該艙的環(huán)境監(jiān)控讀數(shù)，這些數(shù)據(jù)本來就在監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)時監(jiān)控，利用移動終端App，可以在運(yùn)維人員到達(dá)該位置時自動讀取該位置環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，自動填寫，運(yùn)維人員只需檢查比對，省去抄表工作。能自動的不手動。

（3）實(shí)時填寫檢查結(jié)果上報(bào)，并可以通過手機(jī)拍照、錄視頻等附加檢查的詳細(xì)信息，輔助后臺進(jìn)行故障排除。

巡檢任務(wù)處理示意圖見圖5。

圖5 巡檢任務(wù)處理示意圖

在巡更方面，可以利用終端定位數(shù)據(jù)在后臺系統(tǒng)預(yù)設(shè)巡更點(diǎn)，當(dāng)定位到達(dá)巡更點(diǎn)附近位置時，自動打卡。省去布設(shè)巡更設(shè)備和巡更棒。

3.6 協(xié)同工作和即時通信

移動智能終端不僅僅是通過App，實(shí)現(xiàn)了隨時隨地處理運(yùn)維工作，更重要的是提供了多樣化的通信手段，使得廊內(nèi)廊外能更好地協(xié)同工作。

地下管廊的環(huán)境沒有公共通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，只能通過WiFi熱點(diǎn)接入管廊運(yùn)營工作內(nèi)網(wǎng)。因此需要在內(nèi)網(wǎng)建立內(nèi)部即時通信的服務(wù)，將該服務(wù)發(fā)布于運(yùn)維App中，加載管廊相關(guān)人員通信錄，通過該即時通信服務(wù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員之間的文字、圖片、語音、實(shí)時視頻對話交流，方便廊外工作人員、專家與廊內(nèi)運(yùn)維人員及時交流，準(zhǔn)確判斷廊內(nèi)故障。

即時通信示意圖見圖6。

4 實(shí)施移動運(yùn)維的成果成效

當(dāng)前，云南建投在保山市地下綜合管廊中實(shí)現(xiàn)的移動化運(yùn)維極大豐富了管廊運(yùn)維人員的運(yùn)維手段，加強(qiáng)了管廊運(yùn)營公司的管理能力，提高了運(yùn)維工作的效率，節(jié)省了項(xiàng)目的投資。

圖6 即時通信示意圖

首先，移動智能終端的引入，使得運(yùn)維人員能夠發(fā)現(xiàn)問題后及時上報(bào)，使用多種方式豐富發(fā)現(xiàn)的問題信息，拍照、錄像與后臺實(shí)時交流，視頻實(shí)時解決問題等。

其次，監(jiān)控信息、工作任務(wù)隨終端推送，使得運(yùn)維人員無論身處何地，均能及時收到消息，掌握管廊運(yùn)行整體情況，隨時處理工作任務(wù)。

再次，監(jiān)控中心通過App定位能力掌握運(yùn)維人員位置，使得任務(wù)的分配不僅僅基于人員的職責(zé)技能，而且可以根據(jù)位置進(jìn)行調(diào)度安排，極大提高了調(diào)度的合理性和效率。

最后，使用移動終端可以實(shí)時操作智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)移動操作面板；可以實(shí)時對講通信，無需再增加對講機(jī)；可以自動定位打卡，免去部署巡更點(diǎn)的麻煩。這些綜合能力整合了諸多系統(tǒng)，整體上節(jié)省了投資。

5 結(jié)語

在管廊的特殊地理環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，進(jìn)行移動化運(yùn)維存在一些難題和工作習(xí)慣的差異。隨著地下綜合管廊建設(shè)的完善，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的改善，網(wǎng)絡(luò)安全管理監(jiān)控的增強(qiáng)，未來5G的引入，可能會使得移動運(yùn)維成為必然的選項(xiàng)。在將來，移動運(yùn)維更可能會突破局域網(wǎng)內(nèi)部應(yīng)用的限制，發(fā)揮越來越大的作用。