文｜浙江中南建設(shè)集團(tuán) 石巍

一、建設(shè)背景

隨著我國(guó)燃?xì)庑袠I(yè)的發(fā)展，燃?xì)庑袠I(yè)管理及服務(wù)已經(jīng)從簡(jiǎn)單的手工運(yùn)作方式上升到管網(wǎng)數(shù)字燃?xì)獾碾A段，大量采用信息化手段管理燃?xì)鈽I(yè)務(wù)。燃?xì)夤芫W(wǎng)作為城市基礎(chǔ)建設(shè)之一，不但要立足于未來發(fā)展需要，復(fù)合天然氣安全用氣需求，更要實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)的可視化、智慧化，為居民以及工業(yè)生產(chǎn)用氣提供更加堅(jiān)實(shí)的保障。

傳統(tǒng)的二維管線管理模式，無法表達(dá)三維管線間的空間管線，無法表達(dá)垂直、復(fù)雜管線。因此，建立一個(gè)二三維一體化的城市管線管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管線資料的輸入、編輯、管理和分析，成為亟待解決的問題。本項(xiàng)目緊密結(jié)合燃?xì)饧瘓F(tuán)信息化建設(shè)的業(yè)務(wù)需求，以GIS+BIM 三維數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，燃?xì)夤芫W(wǎng)及相關(guān)設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)為核心，將已有燃?xì)釭IS 系統(tǒng)與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行有效集成，全面整合燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)維業(yè)務(wù)系統(tǒng)和信息資源，提高數(shù)據(jù)資源利用率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)信息互聯(lián)互通。為燃?xì)夤芫€日常巡檢、搶修等方面的應(yīng)用提供直觀、準(zhǔn)確的系統(tǒng)支撐。為燃?xì)夤镜墓芾硖峁┚C合全面的輔助決策，提升企業(yè)的運(yùn)維管理效率和水平。

二、項(xiàng)目主要成效

根據(jù)燃?xì)饧瘓F(tuán)的實(shí)際需求，在燃?xì)饧瘓F(tuán)的指導(dǎo)下，選擇合適的試點(diǎn)區(qū)域，針對(duì)試點(diǎn)區(qū)域建立三維智慧化燃?xì)膺\(yùn)維管理平臺(tái)，為燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行、維護(hù)、搶修決策提供支持，目前項(xiàng)目已完成交付。

本項(xiàng)目主要實(shí)現(xiàn)如下業(yè)務(wù)功能：

地上地下一體化三維場(chǎng)景：對(duì)試點(diǎn)區(qū)域的地下燃?xì)夤芫W(wǎng)及管網(wǎng)地表信息進(jìn)行三維建模，搭建一體化三維場(chǎng)景，為管網(wǎng)管理提供可視化平臺(tái)。

基礎(chǔ)三維瀏覽查看功能：在三維場(chǎng)景內(nèi)，構(gòu)建三維交互體系，支持可視化瀏覽、查看管線信息和環(huán)境信息。

基本測(cè)量和查詢統(tǒng)計(jì)功能：在三維場(chǎng)景內(nèi)，進(jìn)行燃?xì)夤芫€相關(guān)的測(cè)量、統(tǒng)計(jì)工作。

燃?xì)庥脩袅Ⅲw管理：通過三維建筑模型對(duì)燃?xì)饩用裼脩暨M(jìn)行三維立體可視化管理。

三維仿真預(yù)案制作：結(jié)合三維場(chǎng)景，模擬燃?xì)獗芮闆r，對(duì)爆管影響進(jìn)行分析，提高燃?xì)獗艿奶幚硇?，為燃?xì)獗軕?yīng)急方案提供更直觀的參考。

三、功能介紹

系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的三層體系結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層。

數(shù)據(jù)層：采用Oracle、SQL Server、MongoDB 等數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類管線數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)和管理，形成完整的管線空間數(shù)據(jù)庫。

服務(wù)層：采用Cesium GIS 平臺(tái)，通過自主研發(fā)空間數(shù)據(jù)引擎，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，提供服務(wù)接口和功能API；自主研發(fā)BIM 發(fā)布服務(wù)，將三維模型與數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布，實(shí)現(xiàn)三維可視化交互。

應(yīng)用層：BIM 智慧燃?xì)膺\(yùn)維管理平臺(tái)各應(yīng)用，滿足管線部門日常運(yùn)維管理要求。該業(yè)務(wù)應(yīng)用層可以進(jìn)一步根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行擴(kuò)展。

CIM 模型數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目為地上地下全三維實(shí)景模型數(shù)據(jù)，其中地上模型采用無人機(jī)采集的城市三維模型，地下管網(wǎng)模型為BIM 模型，是根據(jù)燃?xì)庀到y(tǒng)竣工圖、維修圖、系統(tǒng)圖并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采集的真實(shí)數(shù)據(jù)。

（一）基本功能

首頁劃分為工具欄區(qū)域、業(yè)務(wù)操作區(qū)域，其中，工具欄區(qū)域可操作的功能包括專題圖層控制、默認(rèn)視圖、測(cè)點(diǎn)、測(cè)距、測(cè)面、測(cè)高、3D 視角、2D 視角、搜索、管線/閥門信息、清除格式、燃?xì)庥脩舴植记闆r；業(yè)務(wù)操作區(qū)域主要為對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行分析的功能，包括剖面分析、凈距分析、流向分析、開挖分析、爆管分析、碰撞分析、連通性分析。

1.圖層管理

可通過專題圖層控制各類圖層的可見性，目前可控制的圖層有：天地圖影像圖層、水系圖層、傾斜攝影圖層、燃?xì)夤芫€圖層、給水管線圖層、通訊管線圖層、污水管圖層、雨水管圖層、電力管圖層。此外可拖動(dòng)控制條可調(diào)整圖層透明度。

2.測(cè)點(diǎn)

用于測(cè)量區(qū)域內(nèi)某一點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。點(diǎn)擊“測(cè)點(diǎn)”按鈕，鼠標(biāo)變成筆狀，將鼠標(biāo)移動(dòng)至需要測(cè)量的點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)左鍵，界面顯示該點(diǎn)的經(jīng)緯度及高程數(shù)據(jù)。

3.測(cè)距

用于測(cè)量區(qū)域內(nèi)兩點(diǎn)之間的直線距離，用鼠標(biāo)確認(rèn)所需測(cè)量的兩個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)位，系統(tǒng)可測(cè)量出兩點(diǎn)之間的直線距離。二次測(cè)距需重新選擇“測(cè)距”按鈕，到選中狀態(tài)時(shí)，可進(jìn)行測(cè)距操作。

4.測(cè)面

測(cè)量某一區(qū)域的面積，拖動(dòng)鼠標(biāo)進(jìn)行區(qū)域選擇，確認(rèn)區(qū)域后，系統(tǒng)計(jì)算出所畫區(qū)域的面積大小。

5.測(cè)高

測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的水平距離、垂直高度、空間距離。移動(dòng)鼠標(biāo)，水平距離、垂直高度、空間距離按照鼠標(biāo)所在位置進(jìn)行同步測(cè)量。

6.三維管線

顯示地下管網(wǎng)的三維視圖，并可對(duì)三維管線進(jìn)行放大縮小操作，近距離觀察管線分布。

7.二維管線

可顯示地下管網(wǎng)的二維視圖，通過滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪放大縮小管網(wǎng)。

8.搜索

可搜索地圖中的閥門及管線，通過閥門或管線的編號(hào)進(jìn)行搜索，可直接顯示與關(guān)鍵字相關(guān)的數(shù)據(jù)，并與地圖聯(lián)動(dòng)。

9.信息

可查看管線及閥門的基本信息，黃色為燃?xì)夤芫€，點(diǎn)擊“信息”按鈕后，選擇要查詢的管線，鼠標(biāo)左鍵單擊管線，可查看管線的基本信息情況。該管線模型均通過BIM 模型搭建過程時(shí)即輸入管線信息，在平臺(tái)內(nèi)可直接讀取。根據(jù)項(xiàng)目需求，亦可增加運(yùn)維、成本、產(chǎn)權(quán)等各類信息。

10.用戶分析

可顯示區(qū)域內(nèi)小區(qū)的燃?xì)庥脩粜畔?。默認(rèn)顯示小區(qū)住戶及建筑的標(biāo)簽，單擊小區(qū)住戶/建筑標(biāo)簽，顯示建筑的基本信息，小區(qū)燃?xì)庾魟t顯示燃?xì)忾_戶及維護(hù)時(shí)間，燃?xì)饨尤敕绞降取?/p>

(二)應(yīng)用功能

除以上CIM 平臺(tái)中的基本測(cè)繪功能外，本項(xiàng)目還根據(jù)燃?xì)庀到y(tǒng)的業(yè)務(wù)需求和管理痛點(diǎn)進(jìn)行了一些業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)。首先是剖面分析、開挖分析等功能，主要解決燃?xì)獾叵鹿芫W(wǎng)分布的精準(zhǔn)性和可視化。通過這一功能解決施工、地鐵等施工開挖規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的問題。流向分析主要為項(xiàng)目了解現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)分布情況更直觀。

1.剖面分析

選擇區(qū)域，通過對(duì)區(qū)域內(nèi)存在的管線進(jìn)行剖面分析，分析各類管線的埋深以及管線與管線之間的距離。通過“剖面分析”圖標(biāo)，懸著起始點(diǎn)、終點(diǎn)位置，彈窗展示劃線區(qū)域內(nèi)剖面的管線分布情況，包括每個(gè)管線的坐標(biāo)、高程、埋深、管徑等。

2.凈距分析

對(duì)指定管線與其附近管線的距離。填寫分析范圍，點(diǎn)擊“分析”按鈕，顯示該范圍內(nèi)其他管線與選中管線的距離信息。

3.流向分析

對(duì)燃?xì)夤芫€內(nèi)的燃?xì)饬飨蜻M(jìn)行分析。通過“流向分析”，直接模擬燃?xì)夤芫€內(nèi)氣體的流動(dòng)方向。

4.開挖分析

模擬現(xiàn)場(chǎng)開挖環(huán)境，指定開挖深度，查看開挖區(qū)域的管線分布情況。繪制開挖的區(qū)域，填寫需要開挖的深度，確認(rèn)深度無誤后，地圖上顯示在選擇區(qū)域中進(jìn)行模擬開挖后的管線分布情況。

5.爆管分析

模擬某段管線出現(xiàn)事故后，通過計(jì)算顯示出對(duì)閥門及周邊建筑的影響情況。選擇一條需要分析的管線，系統(tǒng)可根據(jù)管線的連通情況，計(jì)算出該條管線所影響的閥門及建筑。選擇某一個(gè)閥門，點(diǎn)擊自動(dòng)關(guān)聯(lián)至選中的閥門位置。選擇某一個(gè)建筑，地圖自動(dòng)關(guān)聯(lián)至選中的建筑位置。

6.碰撞分析

地下管線交錯(cuò)復(fù)雜，加上已有的管線資料數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，在地下管線建模階段容易發(fā)生管線碰撞。該功能則可選擇某一條管線，分析某根管線是否與其他的管線有發(fā)生碰撞的情況。

7.連通性分析

選擇起點(diǎn)管線和終點(diǎn)管線，系統(tǒng)根據(jù)管線連接情況計(jì)算出起止點(diǎn)的兩根管線是否連通。單擊選擇開始和結(jié)束管線，自動(dòng)顯示兩根管線之間的連通狀態(tài)，如若連通，則連接管線之間的各管線編號(hào)。

通過本項(xiàng)目對(duì)地上空間模型信息采集、地下燃?xì)夤芫W(wǎng)信息建設(shè)以及數(shù)據(jù)整合，讓城市地下空間完全透明敞開，并且整合各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過信息的可視化、集成化，讓管理、決策更精準(zhǔn)、更有依據(jù)。通過與IOT 各類物聯(lián)設(shè)備的整合，更可提升我們對(duì)城市各個(gè)空間部位的管控。

以CIM 作為智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的底層支撐平臺(tái)，不僅是城市管理的信息化、智能化和智慧化的重要手段和途徑，隨著它的廣泛與深入應(yīng)用，更可以大大提升城市的治理能力現(xiàn)代化。