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(xiàn)階段，地下區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍屬于城市建設(shè)中的短板。在城市管廊的建設(shè)過程中，會對路面進行開挖施工，這可能會對其他基礎(chǔ)設(shè)施造成一定的影響，從而導致地下基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)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(shù)方法和有效的管理手段，盡量解決城市管廊建設(shè)中存在的不足，進而提升城市建設(shè)水平[1]。

1 智慧管廊綜述

針對現(xiàn)階段城市管廊信息化建設(shè)過程中存在的問題，可以采取以下兩種解決方法。

（1）在工業(yè)控制方面進行優(yōu)化改良。工作人員需要針城市管廊的自動控制進行方案設(shè)計，期可以選擇PLC/RTU 等硬件設(shè)備作為信息化建設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ)，同時需要針管理系統(tǒng)中的上下位軟件材料進行編程處理；針對管廊工程設(shè)計施工，需提前采集工程建設(shè)施工區(qū)域的環(huán)境信息以及相關(guān)建設(shè)設(shè)備的具體信息數(shù)據(jù)，以此保障管道系統(tǒng)可以通過設(shè)計好的軟件方案進行數(shù)據(jù)分析工作，從而加強管道信息化方面的設(shè)計改良。由于城市在設(shè)計施工過程中，可能會受到多種環(huán)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(xiàn)階段，智慧管廊技術(shù)已經(jīng)具備一定的應(yīng)用范圍，但是在實際應(yīng)用過程中，由于系處于封閉狀態(tài)，無法實現(xiàn)與其他平臺的數(shù)據(jù)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(shù)的進一步推廣。

（2）目前在進行智慧管廊信息化建設(shè)的過程中，主要是應(yīng)用ArcGIS、MapGIS等GIS設(shè)備。將GIS設(shè)備作為管廊的運轉(zhuǎn)平臺，工作人員可以通過提供的管廊實體數(shù)據(jù)進行綜合分析，進而得出管廊設(shè)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(shè)計的實際需求進行對比，進而得出在建設(shè)過程中要的材料信息數(shù)據(jù)，可以有效實現(xiàn)對智慧管廊的管理。該技術(shù)在應(yīng)用過程中，可以通過相關(guān)設(shè)備實現(xiàn)對智慧管廊的實時監(jiān)控，也可以將管理工作直觀地表現(xiàn)出反映出來，一旦管廊工程出現(xiàn)任何故障，相關(guān)設(shè)備都可以確定出現(xiàn)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(guān)數(shù)據(jù)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(shè)目標

在進行智慧管廊信息化建設(shè)的過程中需要明確思路和建設(shè)目標。建設(shè)思路需要遵循統(tǒng)一化的基本原則，依照信息化建設(shè)方案進行統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計，同時需要在建設(shè)過程中進行統(tǒng)一管理和運營，軟件的構(gòu)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(shè)過程中，可以將整體架構(gòu)分成管控層、資源層、現(xiàn)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(shù)規(guī)范的相關(guān)標準進行建設(shè)，需要在正式建設(shè)之前完成對地下空間的總體設(shè)計、空間結(jié)構(gòu)設(shè)計、其他基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計以及管道線路設(shè)計，為之后的工程施工奠定基礎(chǔ)。

（2）智慧管廊信息化建設(shè)主要體現(xiàn)可視化的監(jiān)控系統(tǒng)。①現(xiàn)場層主要是對地下管廊空間以及其他相關(guān)管道線路的監(jiān)控設(shè)施進行統(tǒng)籌規(guī)劃?？梢栽谙到y(tǒng)中設(shè)置視頻監(jiān)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(jiān)測過程中，對管線本體進行監(jiān)測，針對可能出現(xiàn)的漏水、漏電現(xiàn)象進行檢查，一旦出現(xiàn)故障問題，則可以通過報警系統(tǒng)告知相關(guān)工作人員，針對其他基礎(chǔ)設(shè)施可以進行有效的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測。例如，針對地下空間的濕度、溫度進行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)溫度過高則可以發(fā)出警報，同時如果自動報警系統(tǒng)感受到煙霧報警則會自動觸發(fā)火災報警系統(tǒng)。另外，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以使用電子標簽的方式對監(jiān)控設(shè)備進行管理，可以及時查詢設(shè)備的運行情況，并做出調(diào)整和更換。②資源層主要是針對云計算相關(guān)設(shè)施和服務(wù)平臺進行管理，可以支持各項數(shù)據(jù)的存儲、運算和分析功能。在信息的存儲方面，信息系統(tǒng)可以將現(xiàn)場層獲取的相關(guān)管廊信息進行統(tǒng)一存儲，包括地理信息、管線情況、設(shè)備感知數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及環(huán)境感知、數(shù)據(jù)信息等；在信息的分析與運算方面，可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計算等相關(guān)信息技術(shù)針對數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一的匯總分析。③管控層是根據(jù)國家規(guī)定的統(tǒng)一標準進行設(shè)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(shè)計，相關(guān)施工單位需要具備數(shù)控信息數(shù)據(jù)接口，并將管廊系統(tǒng)運行的各種信息統(tǒng)一發(fā)送至管理平臺，而管理平臺則會將匯集而來的數(shù)據(jù)信息送至各個權(quán)屬單位的控制平臺，在建設(shè)管廊運營中心的過程，需要包括實時監(jiān)控系統(tǒng)、聯(lián)動控制系統(tǒng)、報警處理系統(tǒng)、運行分析系統(tǒng)、報表管理系統(tǒng)以及接口管理系統(tǒng)[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(guān)計算功能對工程建設(shè)的成本進行預算等，運營中心通過數(shù)據(jù)通信接口連接各權(quán)屬單位監(jiān)控平臺，包括排水、電力、通信、燃氣等。

表1 現(xiàn)場層相關(guān)技術(shù)

3 城市綜合管廊信息化建設(shè)中的核心技術(shù)

3.1 GIS技術(shù)

GIS技術(shù)是利用地理空間數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過對地下管廊系統(tǒng)所處環(huán)境的空間信息采集，可以對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一的集中式管理和存儲，并利用該技術(shù)自帶的操作系統(tǒng)對數(shù)據(jù)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(shè)過程中所需要的空間信息以及動態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)容。在智慧管理信息化建設(shè)的過程中，該技術(shù)主要是利用地下空間位置之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)實現(xiàn)對地下空間環(huán)境信息的分析與處理。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

城市綜合管廊信息化建設(shè)過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要被應(yīng)用在相關(guān)設(shè)備的識別安裝方面。可以通過紅外線感應(yīng)系統(tǒng)電子標簽對信息化建設(shè)中的各項設(shè)備進行監(jiān)督管理，同時可以實現(xiàn)信息的交流和通信，有效避免了信息設(shè)備在空間上的通信限制。紅外線感應(yīng)系統(tǒng)可以針對空間環(huán)境因素進行識別和準確定位，而電子標簽則可以裝置在監(jiān)控設(shè)備中，實現(xiàn)對監(jiān)控設(shè)備運行情況的監(jiān)督，以及時發(fā)現(xiàn)信息化管理過程中各種監(jiān)測設(shè)備的故障問題[4]?，F(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市綜合管廊建設(shè)中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)對管廊環(huán)境、相關(guān)設(shè)備以及工作人員的實時動態(tài)監(jiān)控，進而提升信息化管理的實際效果。

3.3 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)被廣泛應(yīng)用在建筑工程模型設(shè)計中，該技術(shù)在應(yīng)用過程中可以建筑工程的實際需求進行三維模型的設(shè)計。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)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(huán)節(jié)進行有效的監(jiān)督管理。我國在該技術(shù)方面仍處于發(fā)展的初期階段，在管廊工程建設(shè)過程中，應(yīng)用頻率較低；從該技術(shù)的應(yīng)用效果來看，需要將BIM技術(shù)作為建筑工程的重點研究項目，在實際施工建設(shè)過程中，不斷完善和優(yōu)化技術(shù)標準和技術(shù)內(nèi)容，并將BIM技術(shù)作為助力建筑工程水平的關(guān)鍵內(nèi)容之一。因此，智慧管廊信息平臺也需要進一步加強BIM技術(shù)的應(yīng)用。

現(xiàn)階段，我國在該技術(shù)的應(yīng)用方面已經(jīng)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(shù)的應(yīng)用效果，要將該技術(shù)應(yīng)用到綜合管廊工程的設(shè)計建設(shè)過程中，實現(xiàn)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(jù)信息，同時可以優(yōu)化施工過程中的技術(shù)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(nèi)容

在進行智慧管廊信息化的建設(shè)中，需要進一步加強信息化技術(shù)的應(yīng)用，主要包括人臉識別技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、VR技術(shù)、云計算技術(shù)以及人工智能技術(shù)。信息技術(shù)的應(yīng)用可有效推動管廊工程的現(xiàn)代化發(fā)展，同時，可以在管廊系統(tǒng)的內(nèi)部實現(xiàn)自動化報警、動態(tài)實時監(jiān)控以及智能化管理等諸多功能。智慧管廊從設(shè)計環(huán)節(jié)一直到工程施工、投入使用都可以實現(xiàn)智能化的管理模式，這對于地下管廊工程的設(shè)計與建設(shè)具有積極作用，同時可以進一步推動我國工程建設(shè)的信息化發(fā)展。

4.1 人臉識別技術(shù)的運用

人臉識別技術(shù)在智慧管廊信息化建設(shè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對相關(guān)工作的實時監(jiān)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(tǒng)的操作空間，才可以有效避免非相關(guān)人員隨意出入操作空間，避免在信息化系統(tǒng)運行過程中可能出現(xiàn)的經(jīng)濟損失以及對管廊工程的損壞。同時，人臉識別技術(shù)可以針對工作人員的工作行為進行監(jiān)督，避免在維護管理過程中出現(xiàn)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(shù)據(jù)與智慧管廊相結(jié)合

地下管廊的設(shè)計與其他基礎(chǔ)設(shè)施具有密切聯(lián)系，因此在施工建設(shè)過程中，往往需要地上、地下形成良好的協(xié)同關(guān)系，以此保證地下管廊系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，不會對地面上的基礎(chǔ)設(shè)施造成影響[6]。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可以提前針對地下區(qū)域進行數(shù)據(jù)分析，并判斷該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件以及環(huán)境因素對智慧管廊的建設(shè)與施工所產(chǎn)生的影響大小，這可以通過信息化數(shù)據(jù)處理中心，針對智慧管廊的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，重點針對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及管廊的運行數(shù)據(jù)，進而保證地下管廊系統(tǒng)的有效運行。

4.3 利用VR技術(shù)保障智慧管廊運行

智慧管廊在建設(shè)過程中包含燃氣管道、供水系統(tǒng)以及供熱系統(tǒng)等項目，對于城市居民的日常生活尤為重要。為了優(yōu)化地下管廊系統(tǒng)的設(shè)計，且在施工過程中不會影響其他管道系統(tǒng)，可以利用VR技術(shù)加強對相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)培訓。VR技術(shù)可以模擬管廊系統(tǒng)在施工建設(shè)過程中可能出現(xiàn)的各種問題，而相關(guān)工作人員利用VR設(shè)備，可以進行模擬施工。同時，利用VR技術(shù)，可以有效觀測到技術(shù)人員在模擬施工過程中存在的細節(jié)問題，可以幫助技術(shù)人員優(yōu)化自身技術(shù)，并提高實戰(zhàn)經(jīng)驗。而通過對各種特殊情況的模擬，可以有效呈現(xiàn)出不同的施工問題，保證技術(shù)人員在實際施工過程中可以有效解決各種突發(fā)性問題，進而提升工程施工質(zhì)量[7]。

4.4 利用云計算實現(xiàn)故障的精準定位

云計算技術(shù)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(shè)計過程中，需要利用云計算技術(shù)針對各種管道以及相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算，并針對數(shù)據(jù)信息和位置內(nèi)容做明確的標記。通常情況下，這部分數(shù)據(jù)內(nèi)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(shù)的應(yīng)用可以保證管廊施工中的質(zhì)量。同時，管廊系統(tǒng)投入使用之后，利用云計算技術(shù)可以實現(xiàn)對出現(xiàn)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?shù)奶幚硎侄巍?/p>

4.5 利用機器人實現(xiàn)預警監(jiān)控

由于智慧管廊系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中難免出現(xiàn)故障情況，傳統(tǒng)的管理模式是指派工作人員進行監(jiān)督管理，這需要花費大量的人力成本。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，可以利用機器人對管廊系統(tǒng)進行監(jiān)督，一旦出現(xiàn)故障，可以立即發(fā)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(xiàn)準確無誤的動態(tài)監(jiān)測[8]。

5 結(jié)語

總而言之，智慧系統(tǒng)的信息化建設(shè)對于提升管廊建設(shè)管理水平尤為重要，負責工程建設(shè)管理的相關(guān)部門需要重點加強信息化平臺的建設(shè)，積極應(yīng)用信息技術(shù)并重點針對管廊系統(tǒng)可能故障情況進行分析，加強智慧管廊系統(tǒng)在設(shè)計、施工、維護管理全環(huán)節(jié)的信息化管理，進而推動我國管廊工程建設(shè)的信息化發(fā)展。