基于物联网与GIS的地下综合管廊智慧管控平台

童丽闺

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.014

摘 要：针对综合管廊管控管理需求，本文运用物联网、地理信息系统等技术，研究地下综合管廊智慧管控平台，建立监测、定位、安全、三维和共享为一体的地下综合管廊智慧管控平台，实现综合管廊技术、资源的集成应用和数据共享。该研究可为保证综合管廊的正常运行和提高突发事件的处置能力提供借鉴。

关键词：综合管廊 智慧管控 物联网 GIS

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（a）-0014-02

根据世界上发达国家和地区的实践经验，证明城市地下综合管廊的建设已成为市政公用管线铺设的主流趋势和必要发展方向，有利于解决地下空间资源合理利用与城市实现可持续化发展之间的矛盾[1]。随着现代信息技术的发展，管廊智慧化管控需求愈发迫切，综合管廊管理中引入物联网、GIS技术，将全面推进管廊管理智慧化发展的步伐。

1 物联网与GIS

物联网通过装载在物联对象上的传感器实时、动态地获取信息，并依据物物个体与群体之间的交互来提供感知服务。通过感知挖掘获得物联网中装载设备的移动对象的变化规律、个体间的联系、以及对物联环境感知，从而为城市空间物联信息的应用提供基础[2]。

GIS技术可以把所有描述地球的海量空间信息数据整合在一起，分类、分层叠加，完整地表达客观地理世界，自动进行空间分析，提出决策方案，并借助网络技术信息共享，以便更好地指导人们的生产、生活方式[3]。

将物联网、地理信息系统技术引入管廊管控领域，可以解决综合管廊的实时监管问题，进行智能“诊断”，及时发现问题，实现综合管廊管理的智慧化。

2 系统总体架构

在智慧城市架构下，以协同共享为核心，以综合集成为主线，在摸清地下综合管廊现状基础上，基于空间位置关联的管控一体化，建设管廊综合空间数据库，构建地下综合管廊智慧管控平台，包括环境感知子系统、入口安全子系统、巡查定位子系统、通信传输子系统、监测预警子系统和共享服务子系统，加强地下综合管廊“全过程、精细化、信息化”管理，实现地下综合管廊的全面感知、智能监测、灾害预警、仿真模拟、信息共享等智慧化管理，全面实现综合管廊技术、资源的集成应用和数据共享，推动管廊及其管线数据的共享开放见图1。

3 管廊综合空间数据库

管廊综合空间数据库存储和管理管廊基础数据库、管廊维护数据库、管廊监测数据库、三维模型数据库和管廊共享数据库。其中，管廊基础数据库主要包含管廊结构主体数据、附属设施数据、管廊内部管线数据、元数据和基础地理信息数据等数据内容；管廊维护数据库主要包括值班数据、巡查数据等数据内容；管廊监测数据库主要包括监测终端编号、类型、监测阈值、监测值、监测时间等数据内容；三维模型数据库主要用于存储管廊地上地下建模数据以及相关附属设备建模数据等数据内容；管廊共享數据库，主要包含可用于共享的管廊监测、维护等数据内容。

4 综合管廊智慧管控平台

综合管廊智慧管控平台基于物联网、地理信息、虚拟现实等技术，通过在综合管廊内部署多种环境监测传感器，采集海量、动态的环境感知数据、地理信息数据，以及巡检人员和设备的识别、定位，实现地下管廊环境感知、入口安全、巡查定位、通信传输、监测预警和共享服务。根据部署环境分为，环境感知子系统、入口安全子系统、巡查定位子系统、通信传输子系统、监测预警子系统和共享服务子系统。

4.1 环境感知子系统

城市地下综合管廊内集中放置了供电、给水、热力、燃气等各种管线，利用安装在不同位置的温湿度、氧气、水位等传感器，对环境的物理参数进行实时监测，并将采集到的数据上传到后台系统。

4.2 入口安全子系统

为方便对进入管廊内的巡查人员进出管廊进行授权管理，系统部署报道机在管廊的出入口，巡检人员将报到卡挂在胸前，通过报到机刷卡报到，同时后台系统将显示其姓名、照片、工号等信息，方便监控中心及时监控进入管廊的巡检人员。

4.3 巡查定位子系统

在管廊内架设基站，为巡查人员配置定位标签，定位标签通过定位基站将实时定位数据传回监控中心，监控中心通过优化的高精度定位算法，解算出人员精确的实时精准位置信息及运动轨迹，并将位置、人员编号等信息在地图上显示。

4.4 通信传输子系统

通信传输子系统主要由综合管廊内部署的有线传输网络和无线传输网络所组成，能够将环境感知子系统、入口安全子系统、巡查定位子系统采集到的数据上传到监控中心，可以满足管廊不同类型数据（监测数据、语音）高速、综合的传输要求。

4.5 监测预警子系统

监测预警子系统，部署于监控中心，以二维和三维空间可视化的方式，对环境感知数据、人员门禁数据、巡查定位数据等进行一体化管理，系统提供数据管理、入口安全、运行监控、人员管理、预警分析、统计分析、断面分析、三维展示等功能模块。

4.6 共享服务子系统

系统提供与综合管廊数据资源相关的服务，包括管廊可视化服务、数据推送服务、管廊功能服务、数据共享与交换服务等，提供一套遵循OGC WMS/WFS标准规范的多源共享服务接口，实现异构GIS平台间的综合管廊信息在线服务。

5 结语

基于对物联网、地理信息等现代科学技术的理解，综合管廊智慧管控平台的建设满足市政、水务、燃气等部门智慧化管理的需求，提供环境感知、监测预警和共享交换等服务，全面实现综合管廊技术、资源的集成应用和数据共享，推动管廊及其管线数据的共享开放，促进城镇化发展质量和水平全面提升。

参考文献

[1] 贾志恒，陈战利，李雯琳.城市地下综合管廊的现状及发展探索[J].江西建材，2016（22）：6-7.

[2] 李清泉，李必军.物联网应用在GIS中需要解决的若干技术问题[J].地理信息世界，2010（5）：7-11.

[3] 刘红军，卢章锋，殷福忠.基于GIS技术平台的城市排水管网信息系统设计开发[J].测绘与空间地理信息，2009（2）：111-114.endprint