摘要：通過面向成都市全域地下綜合管廊運營管理的大數(shù)據(jù)平臺應用案例分析，文章探討和研究城市在地下綜合管廊運營、管理、維護領(lǐng)域利用大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)管廊在規(guī)劃、設計、建設、運營和維護等各方面*的智慧化管理和運營，以實現(xiàn)城市地下管線監(jiān)、控、管一體化管理，從而提升城市基礎設施功能和城市運行能力,以期推動地下綜合管廊的運營與推廣。

關(guān)鍵詞：城市地下綜合管廊；運營管理；數(shù)據(jù)資源庫

1主要內(nèi)容

1.1項目背景

為貫徹落實黨、國務院“關(guān)于加強城市基礎設施建設"的指導精神，堅持走中國特色新型城鎮(zhèn)化道路，*推進綜合管廊建設。

自2013年以來，國務院先后出臺了《國務院關(guān)于加強城市基礎設施建設的意見》（國發(fā)[2013]36號）、《國務院辦公廳關(guān)于加強城市地下管線建設管理的指導意見》（國辦發(fā)[2014]27號），國務院辦公廳關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見（國辦發(fā)[2015]61號），《城市地下綜合管廊建設規(guī)劃技術(shù)導則》（建辦城函[2019]363號），對地下市政管線統(tǒng)籌規(guī)劃、建設和管理以及編制提出一系列要求，以適應新時代基礎設施向綠色韌性、空間集約，安全智慧發(fā)展的新理念。

成都市結(jié)合舊城改造、新區(qū)建設、軌道交通建設等建設條件，考慮綜合管網(wǎng)的建設需求，于2016年3月批復同意市規(guī)劃局編寫的《成都市地下綜合管廊專項規(guī)劃2016-2035》，在市域內(nèi)形成“雙核十四片"的格局，在*城區(qū)內(nèi)規(guī)劃“一環(huán)、十射、多片"的綜合管廊體系，在成都天府新區(qū)直管區(qū)內(nèi)規(guī)劃“四橫三縱、九片"的綜合管廊體系。至2035年，成都市地下綜合管廊專項規(guī)劃公里數(shù)為1000公里。

為滿足監(jiān)管單位對管廊信息進行全域監(jiān)控的監(jiān)管要求，實現(xiàn)對綜合管廊的智能、協(xié)同、*和規(guī)范化管理，滿足應急指揮調(diào)度、運營監(jiān)管、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)管理與服務、可視化展示等需求，結(jié)合成都市整體管廊規(guī)劃目標和自身的信息技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，在廣泛吸取國內(nèi)外同業(yè)成功經(jīng)驗的同時，結(jié)合自身的資源現(xiàn)狀，啟動和實施了《成都市地下綜合管廊市級總監(jiān)控*建設項目》。

1.2需求分析

城市綜合管廊也被稱為綜合管溝、共同溝或地下共同溝，是通過將電力、通訊、給水、熱水、制冷、中水、燃氣、垃圾真空管等兩種以上的管線集中設置到道路以下的同一地下空間而形成的一種現(xiàn)代化、科學化、集約化的城市基礎設施，設有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計、統(tǒng)一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線"。

地下綜合管廊包含多種智能化系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復雜，需要統(tǒng)一的集成管理，通過建設地下綜合管廊管理平臺實現(xiàn)各系統(tǒng)統(tǒng)一管理、信息共享及聯(lián)動控制。根據(jù)國標《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838）要求，建設地理信息系統(tǒng)和統(tǒng)一管控平臺，綜合管廊的建設應向智慧化方向發(fā)展，通過結(jié)合BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，建設智慧管控一張圖，智慧運營服務、智慧應急、大數(shù)據(jù)分析等系統(tǒng)平臺，覆蓋綜合管廊項目全生命周期，實現(xiàn)綜合管廊規(guī)劃、建設、運行、維護及管理、服務的智慧化，實現(xiàn)管廊在規(guī)劃、設計、建設、運營和維護等各方面*的智慧化管理和運營，以實現(xiàn)城市地下管線監(jiān)、控、管一體化管理，保障綜合管廊全生命周期的安全、*、智能、綠色，從而提升城市基礎設施功能和城市運行能力。

項目要求充分利用市政務云平臺基礎資源，按照實際總監(jiān)控*功能需求和標準，建筑面積約2790㎡，進行信息化基礎設施、信息化系統(tǒng)建設。項目建成后應發(fā)揮對全市綜合管廊統(tǒng)一管理和指揮調(diào)度作用，實現(xiàn)全域監(jiān)控、指揮調(diào)度、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)管理和服務、展示參觀、運營監(jiān)督等功能。

1.3項目研究的創(chuàng)新點

本項目研究在充分調(diào)研并實踐的基礎上，提出了綜合管廊市級總控*建設關(guān)鍵性技術(shù)，通過以下四項技術(shù)創(chuàng)新，基本適應了綜合管廊市級總控*在建設中有建設周期長、地域分布廣、數(shù)據(jù)量大、實時性要求高、安全性要求高的特點，滿足前瞻性和全局性的總體要求，項目具有科學性與可持續(xù)發(fā)展性。

（1）分布式采集技術(shù)

圖1分布式采集邏輯圖

根據(jù)規(guī)劃在成都市各個區(qū)縣均有綜合管廊的建設，造成整體檢測點位分散，目前常規(guī)技術(shù)方案無法實現(xiàn)過于分散的數(shù)據(jù)采集，需根據(jù)實際情況采用定制化分布式部署應用。常見大型監(jiān)控系統(tǒng)有樓宇監(jiān)控、園區(qū)監(jiān)控、車站監(jiān)控等，這些系統(tǒng)大都采用的是一體式整體部署，且監(jiān)控點位掛載數(shù)量有限，無法實現(xiàn)超大規(guī)模的集群監(jiān)控。如圖1所示，采用分布式工控系統(tǒng)可實現(xiàn)多點分散監(jiān)控，總監(jiān)控*從各分控*獲取監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)化整為零拆大為小的監(jiān)控策略。同時解決了綜合管廊建設周期長的突出問題，可實現(xiàn)建設一管廊接入一管廊，建設一分控接入一分控的靈活接入模式。

（2）高并發(fā)采集技術(shù)

對綜合管廊而言保證綜合管廊的安全穩(wěn)定持續(xù)運行是首要任務。綜合管廊依靠放置在廊內(nèi)的眾多傳感器實時檢測廊內(nèi)的運行環(huán)境參數(shù)，如溫濕度傳感器、氣體傳感器、火災傳感器等，各傳感器如同神經(jīng)組織一樣遍布綜合管廊各處。如何利用如此龐大且遍布在管廊中的神經(jīng)組織是軟件設計的一大技術(shù)難點。如圖2所示，針對綜合管廊現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集服務應具有連接數(shù)量大、數(shù)據(jù)處理能力強、靈活配置、效率高等特性。

圖2高并發(fā)采集架構(gòu)示意圖

（3）高壓縮數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

圖3高壓縮數(shù)據(jù)存儲流程圖

根據(jù)目前的建設經(jīng)驗，標準的雙艙管廊一公里需要接入的IO點位大約在1500個點位左右。到2035年成都市將建成綜合管廊超過1000公里，彼時綜合管廊檢測點位達到千萬數(shù)量級，不僅對采集有較高的性能要求，對儲存同樣有較高的要求。又根據(jù)建設標準分控*管廊監(jiān)控平臺采集數(shù)據(jù)頻率不得低于2S每次，即一個點位在2S內(nèi)*少要產(chǎn)生一條數(shù)據(jù)。如此循環(huán)一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量就能致使普通數(shù)據(jù)庫無法承受而崩潰。如圖3所示，尋求*的高壓縮率的工業(yè)級數(shù)據(jù)庫是有效的解決辦法，因為除壓縮比高以外，有效的查詢速度也是制約系統(tǒng)的限制因素。若采用非數(shù)據(jù)庫方式在保證高壓縮率后無法實現(xiàn)快速查詢，則違背了數(shù)據(jù)使用原則。

（4）大數(shù)據(jù)技術(shù)

以基于Hadoop技術(shù)的大數(shù)據(jù)平臺作為核心，使用云平臺技術(shù)采集城市內(nèi)各分控*的數(shù)據(jù)，可根據(jù)業(yè)務要求進行橫向縱向的資源擴容，實現(xiàn)城市地下綜合管廊統(tǒng)一規(guī)劃、分步建設、集中管理。緊密結(jié)合地下綜合管廊治理的業(yè)務需求開發(fā)各項應用，打通總控*與分控*之間的數(shù)據(jù)壁壘和業(yè)務管理流程，形成各種專題數(shù)據(jù)集和智能算法引擎，實現(xiàn)智慧化運營和管理。

1.4關(guān)鍵技術(shù)的建立與應用

（1）構(gòu)建了管廊大數(shù)據(jù)標準要求，建立了管廊信息化建設模式

根據(jù)成都市綜合管廊建設規(guī)劃，到2035年綜合管廊將建成超過1000公里。綜合管廊總控制*職責決定了綜合管廊總控*無法待2035年綜合管廊總體建設完成后再建設，就需要我們在綜合管廊總控*建設時充分考慮綜合管廊信息化建設的實際情況，使用技術(shù)手段、技術(shù)標準和數(shù)據(jù)標準來保證綜合管廊信息化建設實現(xiàn)建設一條接入一條、綜合管廊監(jiān)控*建設一個接入一個的模式。

為加強綜合管廊信息化、智能化的統(tǒng)一建設原則，由成管委牽頭、我司制訂、發(fā)布了《成都市地下綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)導則》和《成都市智慧城市市政設施地下綜合管廊基礎數(shù)據(jù)規(guī)范》兩份地方標準規(guī)范，作為日后城市綜合管廊信息化建設的標準，導則統(tǒng)一了全市地下綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標準，規(guī)范數(shù)據(jù)接口，確保各條管廊、分控*和總控*的系統(tǒng)功能有效銜接。導則適用于新建、改建、擴建綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計、施工、驗收及維護全過程。

（2）統(tǒng)一管廊大數(shù)據(jù)采集、存儲，構(gòu)建城市管廊大數(shù)據(jù)資源庫

根據(jù)成都市綜合管廊建設規(guī)劃，在成都市各區(qū)縣均規(guī)劃有綜合管廊的建設，結(jié)合實際成都市探索出了總控+分控的兩級管理模式?？偪?建設了優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)資源*，以打破“信息孤島"消除“數(shù)據(jù)煙囪"為理念，通過大數(shù)據(jù)平臺*采集，處理分控*各項數(shù)據(jù)，對海量數(shù)據(jù)進行采集、計算、分析、開發(fā)處理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，形成大數(shù)據(jù)資產(chǎn)，進而為用戶提供*、快捷、易用的數(shù)據(jù)服務。總控*利用大數(shù)據(jù)平臺提供數(shù)據(jù)，快速開發(fā)應用場景，實現(xiàn)全域綜合管廊進行統(tǒng)一管理、指揮和調(diào)度，全域綜合管廊環(huán)境、智能設備、各專業(yè)系統(tǒng)的集中展示與監(jiān)管，為總控*調(diào)度員、值班人員提供管理服務。

（3）綜合管廊實時性要求高

根據(jù)建設規(guī)范為保證綜合管廊的運行生產(chǎn)安全，綜合管廊監(jiān)控*監(jiān)測數(shù)據(jù)采集頻率不得低于2秒每次，以保證實現(xiàn)綜合管廊實時監(jiān)測。總控*匯集全市綜合管廊的各類數(shù)據(jù)保證超大數(shù)據(jù)量的實時刷新是軟件系統(tǒng)的首要任務。數(shù)據(jù)處理的時效性是我們面臨的*大挑戰(zhàn)，大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)采集處理能力可以在非常短的時間內(nèi)對數(shù)據(jù)進行處理，支持上層應用低延遲實時的數(shù)據(jù)展示和數(shù)據(jù)運算，幫助客戶及時作出合理反應，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的實效價值。

1.5應用亮點及成效

通過本項目的實施積累了大量的綜合管廊建設和管理經(jīng)驗，探索出了總控+分控的綜合管廊管理架構(gòu)。成都市總控*的建設，為下級分控*建設積累了大量的寶貴經(jīng)驗。同時總控*各系統(tǒng)設計時充分考慮各項突發(fā)情況，面對應急突發(fā)事件總控*能隨時接管分控*各項職能。分控*建設時可在總控*系統(tǒng)規(guī)模上進行刪減后直接部署到分控進行復用，縮短分控*建設周期，節(jié)約施工成本。國內(nèi)的市級“1+1+N"綜合管廊管理架構(gòu)，1個成都市市級控制*、1個成都市天府新區(qū)控制*和N個分控*，形成一主一備若干分控的兩級管理體系，其覆蓋全域的城市級架構(gòu)居于國內(nèi)**水平，將為保障全市地下綜合管廊*、安全、科學的運營發(fā)揮重要的作用。

成都市地下綜合管廊市級總控*項目充分利用地理信息、建模仿真、城市運行“大數(shù)據(jù)"分析等技術(shù)手段的應用，提高了管廊市域規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃編制科學水平。通過“多規(guī)合一"技術(shù)突破和管理創(chuàng)新，提升了空間規(guī)劃統(tǒng)籌能力和行政審批效能。使用信息技術(shù)、虛擬仿真、地圖資源在城市規(guī)劃、城市設計、城市管理和安全保障領(lǐng)域的新技術(shù)深度融合和創(chuàng)新應用。建立統(tǒng)籌地下綜合管廊空間規(guī)劃信息的“多規(guī)合一"數(shù)據(jù)庫，完善城市地下空間規(guī)劃信息平臺構(gòu)建技術(shù)體系，支撐部門信息共享、管理協(xié)同和綜合評估，提升成都市市級一張藍圖實施管控力度。運用現(xiàn)代科學技術(shù)、整合信息資源，提升城市精細管理服務能力，支撐城市生態(tài)控制線和開發(fā)邊界的科學劃定，構(gòu)建平衡適宜、可持續(xù)的城鄉(xiāng)空間格局，形成智慧城市典型案例和模式。

項目建設過程中應用了BIM技術(shù)、3D技術(shù)并探索相關(guān)技術(shù)在運維過程中的應用模式，整合GIS并融合設計圖紙實現(xiàn)分級分層監(jiān)控管理，使用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺對所有系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)進行匯總、存儲、分析、共享交換以形成數(shù)據(jù)價值鏈，應用虛擬實境技術(shù)進行人員培訓，結(jié)合智慧建筑技術(shù)、信息網(wǎng)路技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等在內(nèi)的智慧科技，提升整體管理水平，減輕人力負擔。

通過成都市地下綜合管廊總控*示范工程的實施，形成了具有行業(yè)標準的管廊建設體系，探索了關(guān)鍵技術(shù)自主掌控，形成了工程作業(yè)流程和組織管理體系。總結(jié)項目建設經(jīng)驗指導市內(nèi)、省內(nèi)其他管廊控制*建設，帶領(lǐng)管廊管理體系在全市、全省形成標準統(tǒng)一的管理模式。

成都市總控*項目立足于全市管廊控制*高層，采用工業(yè)控制系統(tǒng)和多維大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實時對管廊運行狀態(tài)進行監(jiān)管。系統(tǒng)實時反饋管廊異常信息，為管廊運營單位提供決策數(shù)據(jù)支撐。

2 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

2.1平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、*的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

2.2平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、*、有序的要求。

2.3平臺拓撲

2.4平臺子系統(tǒng)

2.4.1電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

2.4.2環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

2.4.3電氣安全

 AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

3結(jié)語

利用大數(shù)據(jù)平臺，有效實現(xiàn)了成都市全域地下綜合管廊的海量實時數(shù)據(jù)采集、高壓縮數(shù)據(jù)存儲。采用總控+分控的兩級管理模式，打破了“信息孤島"，通過大數(shù)據(jù)平臺*采集，處理分控*各項數(shù)據(jù)，對海量數(shù)據(jù)進行采集、計算、分析、開發(fā)處理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，形成大數(shù)據(jù)資產(chǎn)，有力保障了全市地下綜合管廊*、安全、科學的運營。

參考文獻

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