朱晓雷 孙晓东
自然资源部第四地形测量队 黑龙江省哈尔滨市 150028
摘要：城市地下管网作为城市基础设施的重要组成部分，是城市生存和发展的基础，也是城市规划、建设、管理及运营的核心。由于缺乏有效的监管手段，导致地下管网的管理水平严重滞后于城市的扩张和发展速度，因管网引起的重大安全事故频发，给城市管理和人们正常工作生活带来了危险，影响了城市发展进程。为根除各类城市管网病，地下管网安全运行监测平台建设基于物联网的智慧管网管理新模式，全面提升地下管网的智能化监管水平，促进城市管网规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式发展，保证城市的高效运行与公共安全。
关键词：地下管网；智慧管网；物联网
引言
虚拟现实，囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的，而是通过计算机技术模拟出来现实中的世界，故称为虚拟现实。地下管线错综复杂、数量庞大，有些管线老旧，导致爆管、跑冒滴漏等问题发生几率显著。地下管线深埋地下不能被直接看到，因此基于虚拟现实的监测研究成为对地下管线精细化管理的热点课题之一。
1综合管线的智能化管理技术背景
随着城市化进程的不断加快，目前城市综合管网的构建质量不断提升，各种市政管线覆盖水平提升，不但保证了城市社会的发展水平，同样也刺激了经济社会的发展建设。但是，经过多年的使用后，往往会出现管路老化等问题，此时就要面对频繁检修、交通管理，导致财政压力逐年增加。城市建设过程中选择先地上、后地下的模式，势必会导致城市地下管网管理混乱，导致后期运维成本增加，甚至给经济发展带来巨大的障碍。这些内容对于新城市、新城区的建设具有重要的借鉴意义与价值，在城市道路与建筑物周边推广城市地下管网智能化运维处理系统，不但可以一定程度解决管网线路密集的问题，同时也有助于提升道路运转的效果，减轻道路交通压力，促进区域经济的进步与发展。
2系统功能
城市地下管线信息系统的功能决定了其作用与价值，结合现阶段技术发展现状，城市地下管线信息系统主要存在如下功能：其一，数据输入子系统功能。城市地下管线信息包括图纸、设计图、竣工测量数据等类型，因此，数据的输入过程需要适应不同类型的信息，通过优化输入方法能够解决。如图纸扫描矢量化、点线表数据导入、其他系统导入及键盘鼠标输入等类型。系统需要同时具备一定的数据检查与分析功能，结合数据的标准，提升入库管理的可靠性，提升数据的正确性与完整性。其二，地图管理子系统。地图管理子系统主要包括基本管理功能为内的大多数功能类型，如图形绘制、地图编辑、符号库管理、数据的输入输出和系统转换等。其三，管网管理子系统。主要包括日常的管线数据管理功能等，管线的信息查询与管线编辑、专题图制作、历史数据等均属于管网管理子系统的内容。其四，WEB发布子系统。发布子系统主要以可配置的数据与资源满足公众的需要，包括网上查询与浏览等不同类型的需求。通过权限控制的方式提供必要的发展机会，有助于灵活的数据查询与数据服务统计，以实现具体的功能，如管线和地形的信息浏览、信息定位、管线分析、系统设置等多个方面。
3智慧城市建设中地下综合管线的智能化管理
3.1建设思路
项目以地下管线“全业务覆盖、全生命周期管理、全智能化运营”为主线，利用物联网、大数据、云计算、空间地理信息集成、移动互联网等新一代信息技术，聚焦地下管网运行安全治理，采用物探手段进行管线探测，开展隐患排查工作，明确地下管线的结构性隐患和危险源。通过智能传感器、实时监测、自动控制等物联网技术，构建管线综合管理的动态监测网络，实现对管线微观运营状态的感知，实现各类市政管线及其附属设施的定位管理、监测预警、应急处置等管理服务功能。通过建设“智慧管网”，提升地下管网的智能化监管水平，推广城市管网规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式，保证城市的高效运行与公共安全。
3.2基于分段差值法地下管
网数据解压缩算法在城市地下管网运维大数据预处理技术实施过程中，分段差值法在数据解压中同样具有不少应用优势。由于该技术能够解决机器学习以及数据挖掘问题，尽可能提升数据的处理效率，降低冗余数据的比例，所以可以很好地适应于地下管线的系统构建要求，避免数据匮乏与填充不足的情况。利用分段差值法也可以进行数据填补，实施数据解压缩配置后推进数据压缩的你过程，该过程中不同类型的数据对应相应的算法过程，可以发挥出相应的功能。在市政工程建设过程中，数据的研究多采用分段差值法来解决工程实际问题，测点的数据需要满足6S一次的采集要求，同时选择合适的数据存储区间，在必要的区间序列内完成数据分析工作。整个过程要基于环境传感器以及工程建设要求，同时也要作好数据的分析处理，不能将插值进行随意划分，可以按需进行等分处理，随后根据插值的区间来进行处理，提升数据的连续性是必要的算法实现途径。在整个实现过程中，可能会出现一些异常数据，处理异常数据可以通过计算相邻值、平均值的方式，也可以使用平均值代替异常值进行测算分析，具体的算法步骤则应该结合具体的案例进行分析，以满足城市地下管网运维大数据预处理技术要求为基本条件。
3.3检修管理系统
以实现基于BIM的工作协同为目的，对所包含的运维流程进行重新设计，实现管理扁平化。当前管网运维常由于参与方协调机制的不健全，导致运维过程中相互推诿、难以界定主体责任等问题经常发生。本系统对巡检工作流、维修工作流，以及工单统计分析等工作流程进行设计和开发。巡检管理模块结合BIM模型实现高效巡检，为增强运维人员的工作沟通和信息交换，巡检任务下发的同时，管理员可在BIM模型中指定巡检区域和构件，以及故障设施的关联分析，巡检员从而获得更清晰的任务描述。在发现问题后巡检员可跳转维修管理模块进行报修，除巡检员外，各部门在发现管网问题后，也可在平台发起报修流程。平台管理员审核报修问题后即可开始下达维修任务，在下达维修任务时，管理员也将事故地点的大体故障描述、损坏程度传达维修人员，用以指导维修人员维修工作。维修活动发生后，管理员可在BIM模型中指定构件维修状态，包括“维修中”“延期”“已完成”，对构件指以不同的颜色。
结束语
地下管网安全运行监测平台项目建设立足于解决地下管网管理现状和管线安全管理核心需求，以管线的全生命周期管理和安全管理为核心，开展了相关应用的系统研究。项目集成应用物联网、云计算、大数据、精确探测等先进技术，自主研发了管网综合监管平台和专项应用系统，实现了城市地下管网的智能化监管，提升了地下管线的智慧化管理，保障了城市地下管网安全、绿色、高效运行。
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