浅析智慧管廊信息化建设

引言

现阶段，地下区域的基础设施建设仍属于城市建设中的短板。在城市管廊的建设过程中，会对路面进行开挖施工，这可能会对其他基础设施造成一定的影响，从而导致地下基础设施的建设与地下管线存在一定的冲突问题，因此，在地下管线施工过程中需要采取科学的技术方法和有效的管理手段，尽量解决城市管廊建设中存在的不足，进而提升城市建设水平^[1]。

1 智慧管廊综述

针对现阶段城市管廊信息化建设过程中存在的问题，可以采取以下两种解决方法。

（1）在工业控制方面进行优化改良。工作人员需要针城市管廊的自动控制进行方案设计，期可以选择PLC/RTU 等硬件设备作为信息化建设的技术基础，同时需要针管理系统中的上下位软件材料进行编程处理；针对管廊工程设计施工，需提前采集工程建设施工区域的环境信息以及相关建设设备的具体信息数据，以此保障管道系统可以通过设计好的软件方案进行数据分析工作，从而加强管道信息化方面的设计改良。由于城市在设计施工过程中，可能会受到多种环境因素的影响，因此需要进一步加强对管廊施工的信息化管理。现阶段，智慧管廊技术已经具备一定的应用范围，但是在实际应用过程中，由于系处于封闭状态，无法实现与其他平台的数据共享传递，导致在管理过程中存在一定的局限性，不利于技术的进一步推广。

（2）目前在进行智慧管廊信息化建设的过程中，主要是应用ArcGIS、MapGIS等GIS设备。将GIS设备作为管廊的运转平台，工作人员可以通过提供的管廊实体数据进行综合分析，进而得出管廊设计的初步模型，同时在得到初步模型之后需要将其与城市智能管廊设计的实际需求进行对比，进而得出在建设过程中要的材料信息数据，可以有效实现对智慧管廊的管理。该技术在应用过程中，可以通过相关设备实现对智慧管廊的实时监控，也可以将管理工作直观地表现出反映出来，一旦管廊工程出现任何故障，相关设备都可以确定出现故障的具体位置。但是由于模型的建立需要较长时间，同时相关数据分析与计算对于计算性能的要求较高，因此往往需要较高的投资成本^[2]。

2 智慧管廊信息化建设目标

在进行智慧管廊信息化建设的过程中需要明确思路和建设目标。建设思路需要遵循统一化的基本原则，依照信息化建设方案进行统一规划和设计，同时需要在建设过程中进行统一管理和运营，软件的构建则需要具备充分标准化、智能化的基本特点。在智慧管廊信息化建设过程中，可以将整体架构分成管控层、资源层、现场层以及地下管廊空间四个部分。

（1）针对地下管廊空间，需要严格按照城市综合管廊工程技术规范的相关标准进行建设，需要在正式建设之前完成对地下空间的总体设计、空间结构设计、其他基础设施设计以及管道线路设计，为之后的工程施工奠定基础。

（2）智慧管廊信息化建设主要体现可视化的监控系统。①现场层主要是对地下管廊空间以及其他相关管道线路的监控设施进行统筹规划。可以在系统中设置视频监控、电子巡查、入侵报警、无线通信以及人员定位等功能进行安全防范（表1），在监测过程中，对管线本体进行监测，针对可能出现的漏水、漏电现象进行检查，一旦出现故障问题，则可以通过报警系统告知相关工作人员，针对其他基础设施可以进行有效的环境参数监测。例如，针对地下空间的湿度、温度进行监控，一旦出现温度过高则可以发出警报，同时如果自动报警系统感受到烟雾报警则会自动触发火灾报警系统。另外，通过物联网技术的应用，可以使用电子标签的方式对监控设备进行管理，可以及时查询设备的运行情况，并做出调整和更换。②资源层主要是针对云计算相关设施和服务平台进行管理，可以支持各项数据的存储、运算和分析功能。在信息的存储方面，信息系统可以将现场层获取的相关管廊信息进行统一存储，包括地理信息、管线情况、设备感知数据、业务数据以及环境感知、数据信息等；在信息的分析与运算方面，可以通过大数据技术以及云计算等相关信息技术针对数据信息进行统一的汇总分析。③管控层是根据国家规定的统一标准进行设计的管理平台，通常情况下是由负责城市管廊工程管理的部门进行设计，相关施工单位需要具备数控信息数据接口，并将管廊系统运行的各种信息统一发送至管理平台，而管理平台则会将汇集而来的数据信息送至各个权属单位的控制平台，在建设管廊运营中心的过程，需要包括实时监控系统、联动控制系统、报警处理系统、运行分析系统、报表管理系统以及接口管理系统^[3]。管理平台还针对各项功能进行了有效的拓展，可以对管廊工程的各项资源进行管理，并通过相关计算功能对工程建设的成本进行预算等，运营中心通过数据通信接口连接各权属单位监控平台，包括排水、电力、通信、燃气等。

表1 现场层相关技术

3 城市综合管廊信息化建设中的核心技术

3.1 GIS技术

GIS技术是利用地理空间数据作为基础，通过对地下管廊系统所处环境的空间信息采集，可以对相关的数据信息进行统一的集中式管理和存储，并利用该技术自带的操作系统对数据以及地下管廊工程的地理模型进行分析，可以有效得出工程建设过程中所需要的空间信息以及动态数据内容。在智慧管理信息化建设的过程中，该技术主要是利用地下空间位置之间的关联关系，并结合物联网感知技术实现对地下空间环境信息的分析与处理。

3.2 物联网技术

城市综合管廊信息化建设过程中，物联网技术主要被应用在相关设备的识别安装方面。可以通过红外线感应系统电子标签对信息化建设中的各项设备进行监督管理，同时可以实现信息的交流和通信，有效避免了信息设备在空间上的通信限制。红外线感应系统可以针对空间环境因素进行识别和准确定位，而电子标签则可以装置在监控设备中，实现对监控设备运行情况的监督，以及时发现信息化管理过程中各种监测设备的故障问题^[4]。现阶段，物联网技术在城市综合管廊建设中已经有了广泛的应用，互联网技术可以实现对管廊环境、相关设备以及工作人员的实时动态监控，进而提升信息化管理的实际效果。

3.3 BIM技术

BIM技术被广泛应用在建筑工程模型设计中，该技术在应用过程中可以建筑工程的实际需求进行三维模型的设计。随着技术的不断发展，该技术不仅包含三维建模的功能，同时可以针对建筑工程施工的全部环节进行有效的监督管理。我国在该技术方面仍处于发展的初期阶段，在管廊工程建设过程中，应用频率较低；从该技术的应用效果来看，需要将BIM技术作为建筑工程的重点研究项目，在实际施工建设过程中，不断完善和优化技术标准和技术内容，并将BIM技术作为助力建筑工程水平的关键内容之一。因此，智慧管廊信息平台也需要进一步加强BIM技术的应用。

现阶段，我国在该技术的应用方面已经取得了一定的成绩，但是仍存在诸多不足。为了有效推动该技术的应用效果，要将该技术应用到综合管廊工程的设计建设过程中，实现对复杂管线的有效管理。三维立体模型的建立，为管廊工程的施工提供更加准确的据信息，同时可以优化施工过程中的技术管理，有效避免实际施工过程中其他因素对于管廊工程施工的影响^[5]。

4 智慧管廊的信息化内容

在进行智慧管廊信息化的建设中，需要进一步加强信息化技术的应用，主要包括人脸识别技术、大数据技术、VR技术、云计算技术以及人工智能技术。信息技术的应用可有效推动管廊工程的现代化发展，同时，可以在管廊系统的内部实现自动化报警、动态实时监控以及智能化管理等诸多功能。智慧管廊从设计环节一直到工程施工、投入使用都可以实现智能化的管理模式，这对于地下管廊工程的设计与建设具有积极作用，同时可以进一步推动我国工程建设的信息化发展。

4.1 人脸识别技术的运用

人脸识别技术在智慧管廊信息化建设中的应用主要体现在对相关工作的实时监控方面，只有工作人员通过人脸识别之后才可以进入管廊系统的操作空间，才可以有效避免非相关人员随意出入操作空间，避免在信息化系统运行过程中可能出现的经济损失以及对管廊工程的损坏。同时，人脸识别技术可以针对工作人员的工作行为进行监督，避免在维护管理过程中出现消极怠工的行为，进而提升工作人员的责任意识。

4.2 将大数据与智慧管廊相结合

地下管廊的设计与其他基础设施具有密切联系，因此在施工建设过程中，往往需要地上、地下形成良好的协同关系，以此保证地下管廊系统出现故障时，不会对地面上的基础设施造成影响^[6]。大数据技术的应用可以提前针对地下区域进行数据分析，并判断该区域内的地质条件以及环境因素对智慧管廊的建设与施工所产生的影响大小，这可以通过信息化数据处理中心，针对智慧管廊的相关数据进行分析，重点针对业务数据以及管廊的运行数据，进而保证地下管廊系统的有效运行。

4.3 利用VR技术保障智慧管廊运行

智慧管廊在建设过程中包含燃气管道、供水系统以及供热系统等项目，对于城市居民的日常生活尤为重要。为了优化地下管廊系统的设计，且在施工过程中不会影响其他管道系统，可以利用VR技术加强对相关技术人员的技术培训。VR技术可以模拟管廊系统在施工建设过程中可能出现的各种问题，而相关工作人员利用VR设备，可以进行模拟施工。同时，利用VR技术，可以有效观测到技术人员在模拟施工过程中存在的细节问题，可以帮助技术人员优化自身技术，并提高实战经验。而通过对各种特殊情况的模拟，可以有效呈现出不同的施工问题，保证技术人员在实际施工过程中可以有效解决各种突发性问题，进而提升工程施工质量[7]。

4.4 利用云计算实现故障的精准定位

云计算技术对智慧管廊在施工过程以及投入使用后具有重要意义，在设计过程中，需要利用云计算技术针对各种管道以及相关数据进行计算，并针对数据信息和位置内容做明确的标记。通常情况下，这部分数据内容需要保证较高的准确性，而只依靠人工计算的方式，可能存在众多计算错误，因此云计算技术的应用可以保证管廊施工中的质量。同时，管廊系统投入使用之后，利用云计算技术可以实现对出现故障位置的定位，帮助负责管理维护的工作人员快速判断故障位置，并采取适当的处理手段。

4.5 利用机器人实现预警监控

由于智慧管廊系统在实际应用过程中难免出现故障情况，传统的管理模式是指派工作人员进行监督管理，这需要花费大量的人力成本。随着人工智能技术的发展，可以利用机器人对管廊系统进行监督，一旦出现故障，可以立即发出警报，不仅可以有效降低工作人员的工作压力，同时可以实现准确无误的动态监测[8]。

5 结语

总而言之，智慧系统的信息化建设对于提升管廊建设管理水平尤为重要，负责工程建设管理的相关部门需要重点加强信息化平台的建设，积极应用信息技术并重点针对管廊系统可能故障情况进行分析，加强智慧管廊系统在设计、施工、维护管理全环节的信息化管理，进而推动我国管廊工程建设的信息化发展。（王文斌，厦门市政管廊投资管理有限公司，福建厦门，361001）