文｜中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司 沈辰楠 張慶維 李夢(mèng)培 劉百韜 張博 謝佳琪

1.項(xiàng)目概述

玉溪市紅塔大道（撫仙路-火車(chē)站）綜合管廊工程位于玉溪市紅塔區(qū)紅塔大道，東起撫仙路，西至火車(chē)站，全長(zhǎng)約2500 米。管廊分為兩艙，分別為燃?xì)馀摵途C合艙，設(shè)有15 個(gè)防火分區(qū)。管廊內(nèi)能容納給排水、雨污水、電力、通信、燃?xì)獾榷喾N管線(xiàn)的內(nèi)部敷設(shè)，是玉溪市圍繞建設(shè)“現(xiàn)代宜居生態(tài)城市”的目標(biāo)、貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院及云南省“關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線(xiàn)建設(shè)管理的意見(jiàn)”、于2016年成為云南省地下綜合管廊試點(diǎn)城市后開(kāi)工建設(shè)的綜合管廊。

相對(duì)于傳統(tǒng)的地下管線(xiàn)建設(shè)及管理工作，管廊建設(shè)存在建設(shè)規(guī)模大，實(shí)施工期長(zhǎng)、建設(shè)成本高、工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)難度大等特點(diǎn)，這些都給管廊建設(shè)及后期維護(hù)管理工作帶來(lái)較大困難。針對(duì)玉溪紅塔大道管廊的現(xiàn)狀，本項(xiàng)目采用最新三維引擎技術(shù)、BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等，設(shè)計(jì)了適合紅塔大道管廊運(yùn)營(yíng)的監(jiān)控運(yùn)維管理平臺(tái)。平臺(tái)能夠真實(shí)、全面、直觀地展現(xiàn)綜合管廊全貌，給運(yùn)維者帶來(lái)全新的真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)感和交互感，并為綜合管廊運(yùn)維工作提供完整、準(zhǔn)確的信息支撐系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊的實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)管理。

2.項(xiàng)目進(jìn)展

玉溪市紅塔大道（撫仙路-火車(chē)站）綜合管廊工程-管廊監(jiān)控運(yùn)維管理平臺(tái)建設(shè)及管理中心軟硬件集采項(xiàng)目于2019年11月開(kāi)工，2021年3月22日完工。在各方有關(guān)部門(mén)的支持和監(jiān)管下，陸續(xù)完成運(yùn)維管理平臺(tái)的硬件安裝以及調(diào)試，主要包括：主系統(tǒng)、大屏幕系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)覆蓋系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)、移動(dòng)通訊（視頻對(duì)講）設(shè)備、光纖電話(huà)系統(tǒng)、運(yùn)維管理平臺(tái)的軟件開(kāi)發(fā)等。在各方部門(mén)的支持和監(jiān)管下，現(xiàn)已完成對(duì)管廊監(jiān)控運(yùn)維管理平臺(tái)建設(shè)及管理中心軟硬件集采項(xiàng)目的驗(yàn)收。

3.平臺(tái)構(gòu)成

管廊監(jiān)控運(yùn)維管理平臺(tái)利用先進(jìn)成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、定位技術(shù)、通訊技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對(duì)綜合管廊設(shè)備進(jìn)行軟硬件集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)綜合管廊的智慧化管理，為綜合管廊的實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)管理和管廊運(yùn)維工作提供完整、準(zhǔn)確的信息支撐。

平臺(tái)包括三維可視化運(yùn)維控制平臺(tái)、綜合運(yùn)維管理平臺(tái)、移動(dòng)端APP 三部分，三大平臺(tái)相互協(xié)調(diào)工作，從廊內(nèi)、廊外對(duì)管廊進(jìn)行更加精細(xì)化、高效率、高水平的管理。

3.1 三維可視化運(yùn)維控制平臺(tái)

三維可視化運(yùn)維控制平臺(tái),以三維模型為基礎(chǔ)，管廊空間數(shù)據(jù)和各類(lèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為前提，通過(guò)整合管廊內(nèi)部各系統(tǒng)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)管廊設(shè)備和人員的全面信息化管理，平臺(tái)包括大屏端和控制端，兩端界面分離，操作聯(lián)動(dòng)。控制端可進(jìn)行觸控操作，滿(mǎn)足管廊的日常運(yùn)維工作，大屏端則為管廊的日常運(yùn)維監(jiān)控提供可視化的監(jiān)控手段，平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 三維可視化系統(tǒng)架構(gòu)圖

（1）大屏端

大屏端分為綜合總覽監(jiān)控和防火分區(qū)監(jiān)控兩個(gè)界面。綜合總覽監(jiān)控界面展示管廊的整體運(yùn)行情況，包括設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、人員分布情況及通過(guò)三維模型顯示管廊及其周邊的區(qū)位情況，如圖2所示。

防火分區(qū)監(jiān)控界面展示管廊內(nèi)各防火分區(qū)及配控站的運(yùn)行情況，通過(guò)對(duì)顯示區(qū)域放大、縮小、移動(dòng)及切換視角展示管廊內(nèi)不同區(qū)域。界面分為三大主要區(qū)域：上方為設(shè)備信息區(qū)域，顯示界面區(qū)域設(shè)備的數(shù)量及運(yùn)行狀態(tài)；中部為管廊內(nèi)剖切示意區(qū)域，通過(guò)三維模型顯示管廊內(nèi)的空間結(jié)構(gòu)、設(shè)備分布及人員實(shí)時(shí)定位，點(diǎn)擊設(shè)備可查看設(shè)備的相關(guān)點(diǎn)位數(shù)據(jù)、信息及實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)；下方為環(huán)境數(shù)據(jù)區(qū)域，顯示界面區(qū)域的溫濕度、含氧量、硫化氫濃度、液位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史溫度趨勢(shì)等環(huán)境指標(biāo)，如圖3所示。當(dāng)出現(xiàn)告警信號(hào)時(shí)，平臺(tái)會(huì)根據(jù)事件的不同級(jí)別進(jìn)行相應(yīng)的事件告警可視化聯(lián)動(dòng)。

（2）控制端

控制端分為管廊總覽和防火分區(qū)兩個(gè)界面?？傆[頁(yè)面可顯示管廊整體建筑、設(shè)備、人員、事件等信息，如圖4所示。同時(shí)可以調(diào)出三維場(chǎng)景控制鍵盤(pán)，對(duì)可視化大屏端進(jìn)行控制，如圖5所示。

防火分區(qū)頁(yè)面，可顯示該防火分區(qū)位置信息、環(huán)境信息、設(shè)備信息、人員信息、事件列表及監(jiān)控看板。其中點(diǎn)擊設(shè)備按鈕，可在大屏端定位至該設(shè)備，并顯示設(shè)備詳情，同時(shí)點(diǎn)擊設(shè)備控制按鈕，可實(shí)現(xiàn)對(duì)管廊內(nèi)的如風(fēng)機(jī)、照明等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控，如圖6所示。

3.2 綜合運(yùn)維管理平臺(tái)

圖2 總覽監(jiān)控頁(yè)面

圖3 防火分區(qū)監(jiān)控頁(yè)面

圖4 可視化控制端總覽頁(yè)面

圖5 可視化控制端總覽頁(yè)面場(chǎng)景控制

圖6 可視化控制端防火分區(qū)頁(yè)面

圖7 綜合運(yùn)維管理平臺(tái)頁(yè)面

綜合運(yùn)維管理平臺(tái)根據(jù)管廊運(yùn)維人員角色、工作內(nèi)容及工作流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，該平臺(tái)可輔助運(yùn)維人員了解工作內(nèi)容、明確工作職責(zé)，高效完成運(yùn)維工作。主要功能包括：運(yùn)行監(jiān)控、入廊巡檢、施工管理、維修保養(yǎng)、設(shè)備管理、資產(chǎn)管理、入廊人員管理、值班日志、事件告警、安全應(yīng)急等，如圖7所示。

3.3 移動(dòng)端APP

移動(dòng)端APP 可實(shí)現(xiàn)巡檢任務(wù)接收和上報(bào)、異常上報(bào)、語(yǔ)音對(duì)講、可視對(duì)講、人員實(shí)時(shí)定位，輔助運(yùn)維人員廊下日常工作，并為運(yùn)維人員與管理人員做了單獨(dú)的功能設(shè)計(jì)。

針對(duì)運(yùn)維人員，可通過(guò)APP 查看廊體的基礎(chǔ)信息，還能借助定位、圖片存儲(chǔ)、信息錄入等手段輔助巡查工作，如圖8所示。針對(duì)管理人員，APP 為管廊和管線(xiàn)的管理和決策工作提供高效的服務(wù)，方便廊內(nèi)和監(jiān)控室的信息實(shí)時(shí)共享，如圖9所示。

4.平臺(tái)建設(shè)亮點(diǎn)及經(jīng)驗(yàn)

4.1 BIM+GIS 協(xié)同管理

本項(xiàng)目將GIS 平臺(tái)和BIM 模型通過(guò)C/S 模式整合進(jìn)行管廊三維可視化運(yùn)維控制平臺(tái)的建設(shè)。采用企業(yè)級(jí)三維建模軟件（如3DS MAX 等），按照建、構(gòu)筑物的真實(shí)尺寸和形狀，在保證建、構(gòu)筑物基本特征的前提下，以盡可能少的三角形面片數(shù)量構(gòu)造建、構(gòu)筑物的三維模型。采用三級(jí)混合精度建模，即精細(xì)模型、簡(jiǎn)單模型和概略模型，其中地面模型制作流程如圖10所示。管廊內(nèi)部三維模型的制作結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍相片制作而成，根據(jù)該系統(tǒng)CAD 圖紙進(jìn)行位置擺放。

基于管廊內(nèi)外BIM 模型，通過(guò)GIS 技術(shù)一體化，將BIM 模型與地形模型、三維管線(xiàn)等多元空間數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)宏觀與微觀相輔相成、管廊內(nèi)外的管理一體化。

4.2 采用科學(xué)的設(shè)備編碼技術(shù)

隨著技術(shù)的發(fā)展，BIM 模型的融合交互以及全生命周期的應(yīng)用已成為一大發(fā)展趨勢(shì)，而B(niǎo)IM 模型的編碼是實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)目標(biāo)的重要一環(huán)?，F(xiàn)大部分BIM 平臺(tái)會(huì)自動(dòng)生成ID，但僅為無(wú)意義的一串?dāng)?shù)字，為BIM模型后續(xù)應(yīng)用帶來(lái)不便。為了解決這一問(wèn)題，本項(xiàng)目編碼采用“空間編碼+構(gòu)件編碼”的混合編碼方式。使用空間編碼表達(dá)所關(guān)注的空間、位置，并且可表示該空間的功能類(lèi)別。在模型構(gòu)件系統(tǒng)的層級(jí)上，將綜合管廊工程模型分為專(zhuān)業(yè)級(jí)、功能（系統(tǒng)）級(jí)以及構(gòu)件級(jí)幾個(gè)層次，具體規(guī)則如圖11所示。

圖8 運(yùn)維人員移動(dòng)APP 頁(yè)面

圖9 管理人員移動(dòng)APP 頁(yè)面

圖10 地面模型制作流程圖

圖11 設(shè)備命名規(guī)則

管廊設(shè)備編號(hào)，使用十六位表示，其中首位大寫(xiě)字母表示管廊所處道路，二、三位數(shù)字表示管廊編號(hào)；第四位為字母，表示燃?xì)馀摚≧）或綜合艙（Z）；五、六位為兩位數(shù)字，表示具體防火分區(qū)；第七、八位為兩位字母，表示該設(shè)備的所屬系統(tǒng)，一般使用系統(tǒng)名稱(chēng)的首位字母組合；第九、十為位為兩位數(shù)字，表示具體設(shè)備類(lèi)別，一般使用設(shè)備名稱(chēng)的首位字母組合；第十一、十二位為兩位數(shù)字，表示設(shè)備類(lèi)型；最后四位數(shù)字，表示設(shè)備的編號(hào)。例如H01R01JKSX020002表示紅塔大道1 號(hào)管廊燃?xì)馀? 號(hào)防火分區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的球機(jī)攝像頭0002 號(hào)。

本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段依據(jù)科學(xué)的編碼規(guī)則對(duì)設(shè)備進(jìn)行命名，不僅能夠提升BIM 應(yīng)用效率，而且利于BIM全生命周期應(yīng)用向規(guī)范化、科學(xué)化方向發(fā)展。

4.3 事件告警分級(jí)聯(lián)動(dòng)

告警事件分級(jí)能使運(yùn)維者快速了解告警性質(zhì)和結(jié)果，及時(shí)處理告警故障，從而提高運(yùn)維管理的效率。針對(duì)本項(xiàng)目特點(diǎn)及事件分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行事件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如表1所示。

在合理評(píng)估告警嚴(yán)重程度的基礎(chǔ)上，確保設(shè)計(jì)合理的事件告警聯(lián)動(dòng)流程系統(tǒng)，對(duì)于快速有效解決事件至關(guān)重要。本項(xiàng)目根據(jù)事件的不同級(jí)別進(jìn)行相應(yīng)的事件告警可視化聯(lián)動(dòng)，其中：

當(dāng)發(fā)生一級(jí)事件時(shí)，控制端及大屏端可刷新事件列表并彈出事件提示，同時(shí)大屏端會(huì)根據(jù)事件，畫(huà)面自動(dòng)定位至發(fā)生所在防火分區(qū)具體位置，如設(shè)備、人員、環(huán)境等詳情。

當(dāng)發(fā)生二級(jí)事件時(shí)，控制端及大屏端可刷新事件列表并彈出事件氣泡，事件氣泡10 秒后可選擇隱藏。

當(dāng)發(fā)生三級(jí)事件時(shí)，控制端及大屏端可刷新事件列表并顯示在事件列表區(qū)域。

5.小結(jié)

玉溪市紅塔大道（撫仙路-火車(chē)站）綜合管廊工程-管廊監(jiān)控運(yùn)維管理平臺(tái)通過(guò)三大平臺(tái)的協(xié)調(diào)與聯(lián)動(dòng)，建設(shè)成為低事故、低能耗、高效率、安全、綠色的智慧化管廊監(jiān)控運(yùn)維管理平臺(tái)。不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)管廊的全面監(jiān)測(cè)、控制，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廊內(nèi)多系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)用，即在一張圖下對(duì)人員、設(shè)備、安監(jiān)、環(huán)境等系統(tǒng)的融合應(yīng)用。充分的信息為應(yīng)急提供了良好的先決條件，同時(shí)達(dá)到了節(jié)約人力成本的目的，為人員安全提供有效保障。實(shí)現(xiàn)直觀的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、準(zhǔn)確的情況分析、智能的事件處理、高效的人員管控、科學(xué)的工作流程，有效地提升運(yùn)維管理效率、應(yīng)急處理水平，打造先進(jìn)的管廊智慧運(yùn)維管理體系。

玉溪市紅塔大道（撫仙路-火車(chē)站）綜合管廊工程-管廊監(jiān)控運(yùn)維管理平臺(tái)的建設(shè)是美化城市環(huán)境、節(jié)約土地資源、促進(jìn)昆玉一體化快速發(fā)展、提高玉溪市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，對(duì)貫徹國(guó)家地下空間綜合開(kāi)發(fā)利用的政策有著十分重要的意義。

表1 事件分級(jí)