“智慧管网信息共享平台”建设方案-以威海为例

王慧焘 傅承安 刘继东

1.威海海诚信息工程有限公司；2 威海市城建档案馆

结合威海市“智慧城建档案”项目的建设，介绍了威海市“数字管网”的现状，从“数字管网”到“智慧管网”的发展及“智慧管网”建设的必要性，论述“威海市智慧管网信息共享平台”建设的基础理念、方案及数据共享服务，为城市管网智慧管理与应用提供理论参考。

引言

2013 年1 月，由住房和城乡建设部组织召开的国家智慧城市试点创建工作会议所发布的《住房城乡建设部办公厅关于做好国家智慧城市试点工作的通知》（建办科[2013]5 号），威海市成为国家智慧城市试点。其中建设“智慧城建档案”是“智慧城市”建设和发展的重要环节。城市管网作为城市发展的生命线及重要基础设施，“智慧管网”建设也成为“智慧城建档案”中不可或缺的一环。

威海市旨在建设“服务大众、贴近民生”的“智慧城建档案”项目，构建全方位、多层次城乡建设档案信息化管理和服务体系，实现多区域、多方位的资源共享。“智慧管网信息共享平台”是“智慧城建档案”项目建设的核心内容之一。将管线信息的采集、存储、检索和利用一体化，面向服务，统一架构，共享资源，集中部署，灵活应变，充分发挥Web 服务的优势，建设技术先进、应用广泛、性能完善、安全可靠、运行高效的“智慧管网信息共享平台”。

威海“数字管网”现状及问题

威海市“数字管网”现状

威海市地下管线工程档案和信息管理起步较早，1999 年开展了市区地下管线普查测绘工作。随着城乡建设不断加快，城区规模不断扩大，地下管线不断建设、更新和延伸，2009-2010 年实施了城区地下管线补测补绘工程；2011 年起开展了全市旧生活区地下管线普查测绘，均被市委、市政府列为城建基础设施重点工程及为民办实事项目。为了应对经济的发展，城市化步伐的加快，威海市建立了地下管线动态管理制度，配有专业的管线管理队伍，负责城区地下管线实时修补侧，取得了较为集中和完整的测绘成果。

威海市依据两次大规模的地下管线普查及修补测工作，在测绘成果基础上建立了“地下管线信息共享平台”，该系统是以ArcGIS V9.3 为基础平台，Oracle 10G 为数据库开发的“地下管线数据管理系统”及“地下管线综合业务应用系统”。

地下管线数据管理系统采用C/S 架构，实现了威海市城建档案馆局域网内数据的访问；地下管线综合业务应用系统采用B/S 架构，威海市地下管线权属单位可以通过专网+浏览器方式实现对权属范围内管线数据的访问。

系统主要功能主要包括视图显示、快捷定位、查询统计、数据编辑、数据管理、决策分析、辅助工具、打印输出、工程管理、系统设置等功能。

“地下管线信息共享平台”实现了管线数据的数字化存储、管理维护和共享交换，实现了管线管理部门与政府、管线其他管理部门、管线权属单位进行数据共享交换，提高了管线数据的利用效能。

存在的问题

随着城市的不断发展，地下管线规模的不断扩大，管线管理的难度也在不断地增加。近年来从管线管理情况来看，“数字管网”的建设仍然不能满足当前形势的发展的需要，主要表现在以下几个方面。

1）管线管理的智能化水平低

各管线权属部门和管理单位对管线运行状态的实时监测困难，特别是对应于高危管线的在线监测手段单一，更多的还是依靠人为巡检和事件举报等被动形式。对问题的发现滞后，响应速度慢。

2）共享交换层次不高

目前“数字管网”建设的成果主要集中在管线基础设施信息管理和信息系统建设方面，包括建设了服务于管网管理的管网地理信息系统、管网信息展示、数据共享交换等。共享交换集中在管网基础数据上，包括地下管网数据的空间位置，基本属性信息，对于高级分析与决策应用需要的管网实时运行数据共享程度不高，不能充分利用已有的管线成果资源，形成共建共享机制，这就造成了无法实现管网深层次的集成应用、高级分析和智能控制。

3）IT 黑洞现象明显

现有的管网信息系统多是采用面向技术的软件开发，模式的落后使得信息系统的二次开发、维护和扩展升级困难。

4）应急决策支持功能薄弱

由于各类管网信息系统主要面向单一应用，其数据源和决策支持模型具有局限性。再加上空间基准、数据标准的不一、一旦发生突发事件、各级相关部门的数据交换和协调联动极难实现。

针对“数字管网“存在的问题，结合“智慧城市”建设的新理念和云技术、物联网等新一代计算机技术的成熟，提出了“智慧管网”的建设思路和方案。

“智慧管网”建设的必要性

鉴于威海市现有地下管线管理系统现状，结合地下管线应用、管理需求及威海市智慧城建档案、云计算平台等建设，其有以下几点建设必要性。

1）城市建设和可持续发展的需要

向地下发展已成为城市发展的必然趋势，随着土地利用强度的提高，城市空间发展已经从平面横向扩展逐渐向立体竖向发展转变。

随着城市地下空间开发利用的快速发展，地下空间、特别是地下管道（线）的安全问题已占据越来越重要的地位。目前地下空间利用过程中，主要存在以下几个方面的问题：

①城市地下公共空间结构复杂，功能承载多，事故隐患类型多样；

②地下设施规划具有局部性，地下管道（线）与其它地下空间之间、地下管道（线）之间都具有一定的交叉干扰现象，一旦发生事故，会造成交叉感染，危害更大；

③城市地下公共空间人流密度大，且具有不确定性，一旦发生灾害事故，外部的抢险、救灾活动很难进行；

④烟、热、水、有害气体等易堆积，排出较困难，会造成很大的损坏，是地下空间发生事故的主要原因。

地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是城市规划建设管理的重要基础信息。随着城市建设的迅速发展，对地下管线的依赖性也越来越强。加强威海市地下管线的管理与信息化建设，是保障城市建设和可持续性发展的需要，也是完善城市功能和形成良好的投资环境，实现地下管线安全防范和保障维护的需要。

2）政府高效办公的需要

随着城市经济的发展，社会对政府高效办公提出了更高的要求，在进行城市规划、设计、施工和管理工作中，如果没有完整准确的地下管线信息，高效办公无从谈起。面对日益繁杂的管线种类和日渐增多的管线量，必须采取更有效的机制和手段来进行管理，提高办事效率。建立信息管理系统、共享交换平台，严格执行动态更新机制、实行地下管线全生命周期、市域一体化管理是对管线高效管理的主要办法。

3）预防管线事故、减少经济损失的需要

一个现代化城市的可持续发展，必须具有安全保障，特别是面对突发事件和灾害，能够快速做出正确的决策和有效的救援响应。目前，威海市地下管线管理水平参差不齐，部分地区管理手段落后，资料缺漏严重，未形成动态更新机制；条块分隔严重，管线资料信息不能共享、交换；地下管线分布不清，造成盲目施工而损坏管线的事故屡有发生。面对可能发生的事故，在积极预防的同时，有效的处理事故非常必要的。实现管线信息共享、交换，建立紧急事故分析和处理信息平台是预防事故发生和应对紧急事故的有效手段。

4）“市域一体化”发展的需要

威海市“完善经济区划调整，推进市域一体化发展”的思路，体现在城市地下管线管理方面，就是实现威海市、文登区、荣成市、乳山市四地的地下管线融合、共享、交换的一体化管理。

5）满足地下管线管理工作新需求的需要

在现有地下管线管理系统运行期间，许多地下管线管理方面的新需求不断出现，如数据入库检索、数据工程档案管理、数据规划、预警、系统动态更新、信息共享交换、管网动态监测、地下空间关系分析、管线数据的历史追溯性等。

通过平台建设，推进地下管线全生命周期管理，集约化管理管线规划建设、管理与技术标准、日常运维、实时监测、事故及处置等地下管线全生命周期数据，满足地下管线的智能化管理的需求。

6）支撑“智慧城市”建设的需要

采用科学手段和机制进行城市地下管线管理是智慧城市管线管理模式的核心内容之一，在此基础上才能逐步推进城市管理的社会化、精细化、信息化。在开展地下管线信息化管理的同时，对城市进行网格化管理，通过地上地下信息资源的综合分析和利用，进行科学、准确、高效的市政公用事业指挥调度，为保增长、保民生、保稳定做好保障和服务工作。

威海市“智慧管网”建设内容

作为基础地理信息资源的重要组成部分——地下管线系统被誉为城市的绿色生命线，是城市赖以生存和可持续发展的重要支撑平台，是智慧城市建设水平的重要指标之一，更是一个城市保障资源的象征和综合实力的证明。

在目前城市“数字管网”建设基础下，全面提高地下管线智慧化管理水平和应急响应与预警决策能力，实现地下管线主动管理和本质安全。“智慧管网”建设将挖掘RFID、GIS、GNSS 与WiFi、Internet、GPRS 的深度融合应用，对地下管线及附属设施进行信息感知、识别、传输、分析与应用，保证地下管线“生命线”安全高效运行，保障城市安全。

打好“数字管网”建设基础

通过健全威海市地下管线管理的法律法规和标准规范，建立威海市城市地下管线动态更新机制和有效的管理运行机制，实现“管线齐全、管位准确、使用便捷、统筹维护”，面向威海市政府决策层、管线主管单位、权属单位、相关职能部门和社会公众，提供数据共享与交换服务，使威海市地下管线在威海市的规划建设和管理中真正能起到基础性的保障和服务作用。

对威海市现有地下管线信息管理系统进行升级，建设大威海地下管线管理系统，实现威海市地下管线数据的共享—更新入库—数据建库—外业采集一体化数据采集、更新、维护与管理应用。

地下管线全生命周期监管

城市地下管线的全生命周期监管即从地下管线项目立项、规划、审批、设计、施工建设、运行、监测、维修、报废、档案信息等，从出生到灭亡全过程的实时动态数据的集成化管理。

①通过工作流整合规划、住建、城管等工程项目所涉及的各政府部门，实现规划、住建、城管等政府部门在建设工程（地下管线工程）审批和监管过程中的信息共享和协同办公，全面掌握地下管线规划、审批、施工建设等信息，审查并督促各阶段针对地下管线管理、保护措施的落实情况。齐抓共管，预防因施工建设引发的地下管线事故。

②对地下管线危险源进行估评定级。通过危险源评估，指导地下管线管理单位制定合适的巡查、维护策略，并应用物联网技术实施地下管线的在线检测。

③对地下管线（特别是重要区域的重大危险源）实施远程实时监测。通过物联网实时监测地下管线的流量、温度、压力等重要运行参数，对管线运行安全进行实时评估、预警，以保证管线安全、稳定运行。

④将所有地下管线基础数据，以及管线管控活动中产生的规划建设数据、管理与技术标准、日常运维数据、实时监测数据、事故及处置数据、报废处理数据等进行汇总，形成地下管线全生命周期数据，完善地下管线管理信息。

⑤建立地下管线全生命周期监管档案，通过统一标识编码对地下管线全生命周期数据进行管理，使其在各项应用中发挥更好的支撑作用。

地下管线数据共享交换平台

威海市地下管线数据共享交换平台将以地下管线数据库系统数据建设为基础，提供地下管线信息元数据的查询服务。在有关政策法规规章、管理制度、技术标准规范及信息安全措施的约束和指导下，依托共享交换平台，各政府职能部门根据自身的业务需求，通过网络传输获取不同格式、不同图层、不同要素及不同属性的地下管线信息，实现地下管线信息的在线共享应用。

共享服务向威海市、区各政府部门、地下管线权属单位及广大社会公众提供服务，实现与各单位业务应用系统的无缝集成。

①各部门可以综合自身业务需求、根据共享地下管线空间数据特点及网络连接情况等，采取适当的数据共享方式，通过系统提供的一系列空间数据服务接口，加载已经发布共享的地下管线空间信息，并叠加自身业务专题信息，完成相关的地下管线空间数据的查询、定位、分析等功能，实现地下管线空间数据的共享服务。

②管线建设、维护、管理等属单位保持互联互通、信息共享，便于管线信息的维护、更新与管理，保证了地下管线信息的完整性和现势性。通过地下管线数据共享交换服务，管线管理部门与权属单位的数据信息相互交换、共享，权属单位把最新数据上传到系统中。管理人员对数据进行监理检查、入库，实现数据的动态更新。同时，共享平台对添加进来的数据对外发布，提供最新的数据给其他有需求的部门。

③通过数据共享交换平台，政府其他部门和广大社会公众能够查询访问经过授权的各种管线信息资料。

平战结合的新型应急指挥平台

新型应急指挥平台面向决策层、城市应急防灾部门和管线管理部门，提供隐患排查决策服务、应急处置决策服务、灾后重建决策服务等大型地下工程对管线影响决策服务和城市应急集成决策服务，为威海市管理和安全提供辅助决策。平台加载的各种事故模拟模块也有助于应急部门和管线运营企业和定期应急演习的实施。通过新型平台的建设，进一步加快应急响应速度，辅助应急方案的制订和完善，真正做到政府、企业与社会各界的多方联动。

威海、文登、荣成、乳山一体化管理

为了实现“市域一体化”的管线管理，首先将威海市、文登区、荣成市、乳山市地下管线数据进行整合、管理，完成不同地区数据融合、分层与数据库建设，然后开展各市、区间地下管网普查，建立“市域一体化”的管线信息共享平台。

通过升级现有地下管线地理信息系统，建设地下管线数据共享交换平台，可以更加合理利用地下管线普查资料，用计算机方式管理全威海市域地下管线数据，完成威海市、文登区、荣成市、乳山市四地地下管线数据互联互通，协同发展。实现多种类型、多种格式地下管线数据的有效组织与管理，控制地下管线数据的进出入口，对地下管线数据进行图属一体化管理，提供各种格式、类型的地下管线数据供使用。实现威海各市、区地下管线真正意义上的融合、共享、交换、利用的一体化管理。

制定统一技术规范及数据标准，为“市域一体化”管线外业普查、建库、入库、动态管理提供技术支持。

地下空间全方位立体化管理

建立地下空间全方位立体化管理，决策者能直观了解地下管道（线）、人防、地下商场、矿井等真实情况.当发生地下事故时，可随时调出事故现场的三维模拟图，指挥应急抢险；地下空间三维管理系统具备事故模拟功能，可预练发生各种事故不同情况下所造成的危害，分析重点危险源对地下空间的影响危险程度，供相关部门对地下空间、管道的布局、规划设计、建设作出合理的决策。

将地下空间数据关联规划审批、建设验收、入库管理等方面的时间维信息，提供对地下空间数据的全生命周期管理。对地下管线寿命、现势性等一系列时间维相关的指标进行查询、统计和分析，实现地下空间数据更全面的管理。

针对地下空间的具体特点，地下空间全方位立体化管理系统支持大数据量的动态管理，基于工程数据的三维场景自动生成、实时更新，海量地下空间数据的高效渲染，功能强大的空间分析和辅助决策，开拓性的四维空间管理，真实呈现了地下空间的复杂结构，为地下空间的管理、规划、查询和利用提供了强有力的支持。

用户群效果

威海市“智慧管网”建设的主要内容为：地理信息系统升级、数据共享交换平台、应急指挥平台、地下管全生命周期监管、管线实时监测、地下空间全方位立体化管理、“市域一体化”管理等。实现地下管线的智慧管理，为城市管理部门提供决策支持和执法依据，提升为民服务的质量；为管线管理、权属控制地下管线安全事故的风险，为安全对比分析、事故应急管理提供全面的信息决策；广大市民对授权的管线信息查询、分析、利用。

1）城市管理与应急防灾部门

在发生应急事故时，特别是发生管线应急事故时，城市管理及应急防灾部门急需权威的档案信息为其应急决策提供支持。“智慧管网”在提供管线数据分析、模拟和评估的基础上，综合其他城市资源，如人口库、社会资源库、城市应急指挥中心等为决策层提供应急预案，综合分析，辅助决策。

在发生其他应急事故时，“智慧管网”也可向城市应急指挥中心提供各种相关档案的数据和分析服务，为城市管理与应急防灾部门提供辅助决策。

2）城市规划与设计部门

城市规划与设计部门是城建档案信息系统服务的一个重要对象，地下管线信息是其所使用的重要基础信息之一。通过“智慧管网”系统，城市规划与设计部门可获得如下功能：

①地下管线信息系统的建设可视为规划信息化建设的一部分，能够与规划系统在数据层面进行无缝整合；

②与规划业务系统进行对接，实现与规划定（放）线、地理信息等数据的综合叠加分析，完成工程管线综合规划，即统筹安排城市建设区各类管线的空间位置，综合协调管线工程之间、管线工程与城市其他工程之间的矛盾；

③融合管线规划审批流程，完成地下管线审批状态、现状、历史状态的全生命周期流转，并提供三种生命状态的地下管线数据的联合设计、查询、统计、分析、报表等；

④支持管线综合设计，为设计提供道路横断面范围内各管线的布设位置与道路平面布置和竖向高程等相关数据。

通过“智慧管网”系统，可为城市规划与设计部门的规划设计提供数据支撑，并且能够避免由于盲目规划建设导致的各项损失。

3）地下管线维护、管理部门

地下管线维护、管理部门主要负责进行地下管线的普查、修补测、竣工验收和维护地下管线信息系统等日常工作。“智慧管网”系统除了能够对地下管线信息的录入、查询、统计、分析等常规功能外，针对地下管线建设、维护管理部门的需求，还可实现以下功能：

①与前端数据采集系统无缝集成，例如全站仪、电子手簿、PDA 等，实现内外业一体化数据采集建库管理的流程；

②能够与城市基础地理信息系统无缝整合，保证基础地理数据的现势性；

③完善的数据监理措施，能灵活应对目前或今后出现的数据问题；

④与管线权属单位各种专业系统进行数据交换、共享，实现管线信息数据的动态更新、管理；

⑤管线运行状态现势监控、预警处置、安全管理等。

通过上述功能的实现，管线维护、管理部门可以根据根据管线运行情况，制定详细管线的维护、管理计划。

4）管线权属部门

“智慧管网”的建设将为各管线权属部门的管线设计和管理提供科学的依据，同时又依赖于与这些部门的协同来更新系统中地下管线的空间和属性信息。各管线权属部门通过“智慧管网”可实现如下功能：

①能够及时获得地下管线信息系统中授权地下管线的基础地形空间和属性信息，以支持行业的网络分析、压力计算、风险评估、模拟仿真等各种专业分析；

②能够安全的与地下管线信息系统进行授权数据的交换，以保证双方数据的动态更新，为管线规划设计、变更、施工等工作提供便利。

各管线权属部门通过与“智慧管网”实现系统对接，数据共享，实现管线数据和日常维护的信息化管理。

5）城市广大公众

目前城建档案的公众服务渠道单一，公众服务方式落后，通过“智慧管网”的建设，实现面向公众网络的管线档案信息发布，使城市企事业单位和广大社会公众能够查询访问经过授权的各种管线信息资料。

结束语

“智慧管网”系统的建设将实现多种类型、多种格式地下管线数据的有效组织与管理，控制地下管线数据的进出入口，对地下管线数据进行图属一体化管理，提供多种格式、类型的地下管线数据共享服务及决策应用。

1）变静止为动态

管网信息共享平台存放静态管线数据的同时，融合其他权属部门的专业管网监测数据。通过管网动态监测数据和管线静态数据相结合，实现地下管线的智慧管理，为城市管理提供决策支持和执法依据，提升为民服务的质量。

2）变事后为事中

改变以往工程竣工验收后才能收集档案的被动局面，做到实时在线收集建设项目的档案信息。从项目之初就发挥档案信息的作用，并贯穿始终，为管理部门的监管工作提供有效的信息支持，也为市民参与城市管理提供一条有效的途径。

3）变零散为集成

改变城市建设数据由规划、建管、市政、城管及权属相关单位分散管理的状态，消除信息“孤岛”，实现相关数据实时汇总，进行统一分类、转换、集成管理，再以开放接口的途径提供给所需部门。

4）变内部为公开

改变以往管线信息只在专网共享查询利用的模式，实现面向公众网络的管线档案信息发布，供公众检索查询经授权的管线信息。

5）变本市为地级

威海、文登、乳山、荣成统一数据标准，统一软件平台，在智慧城市数据共享体系中，市、区互联共享，实现管线信息的一体化管理。

总体看来，“智慧城建档案”项目—“智慧管网信息共享平台”的建设，是一项长期任务，应分阶段进行，逐步推进管线管理信息化建设，最终构建“智慧管网”体系，更好地为公众和社会服务。