排水管道检测监测与运营维护一体化系统平台技术研究与应用

徐智勇，吴学明

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051）

当前中国各地频发道路塌陷，小雨道路渍水，大雨城市内涝，造成这种结果往往并不是城市排水能力问题，而是城市地下排水管道出现堵塞、渗漏、开裂或者由于长期的渗漏带走管道周边的泥土致管道坍塌，导致城市地下排水管道未起到应用的作用[1]。排水管道的健康安全与正常运营已经严重关系着城市的文明建设。

管道内部检测技术、管道安全实时监测技术目前已很成熟。当前内部检测技术主要是通过QV（管道潜望镜）、CCTV（闭路电视系统）、管道声纳等技术方法得到管道内部健康状况信息[2]。管道安全实时监测主要是通过在管井或管道壁上安置监测仪器，通过GPRS实时传送监测数据至服务器。其检测数据和监测数据的可视化表达和有效利用能够提高城市管理者水平和效率。

通过研发排水管道检测监测与运营维护一体化系统平台，利用该平台同时管理检测数据、监测数据，实时掌握管道运行状态，当监测指标超过预设阈值范围，自动报警提醒，可利用系统预设辅助决策方案，以此为城市管理者服务，保障管道健康运营提供依据[3]。

1 平台设计与实现

1.1 系统架构设计

排水管道检测监测与运营维护一体化系统采用标准的三层体系结构：数据层：采用SQLServer数据库系统，将管道检测数据、管道实时监测数据、管道模型、数字高程模型、三维建筑模型等以“一张图”的模型形式进行组织，实现各类数据的统一存储和管理。同时，提供目录服务、应用服务和数据服务等数据共享服务（图1）。应用服务层：采用SuperMapGIS平台，通过SuperMapSDX+空间数据引擎，负责数据库系统业务逻辑的实现，如空间数据的存取、管理、发布、查询、分析等需求。用户层：通过桌面虚拟化技术，满足管线部门各级人员对管线日常管理要求。

图1 排水管道检测监测与运营维护一体化系统逻辑框架

1.2 平台功能设计

排水管道检测监测与运营维护一体化系统是对整个城市排水管道数据资源的可视化管理，实现地下管线的三维展示、数据入库，具备地图操作、查询统计、管线数据的维护与动态更新、三维空间分析、三维量测、数据管理、监测预警、任务管理、辅助决策、检测与修复数据管理等功能。主要功能如下：

地下管线应用管理：对地下管线信息提供直观的浏览和基础信息服务功能，这主要包括地下管线信息的浏览、查询、统计、分析、设计、报表、出图等。

数据管理与分析：能够对城市管线的数据更新，使场景数据信息与城市实际管线保持同步，并通过管线数据分析功能，为城市管线埋设、地下开挖施工提供必要基础信息。主要包括：①数据管理模块②数据分析与处理。

运营维护管理：管理管道检测健康状况信息，可通过统计任意区域范围内管道缺陷情况，了解管道和管井健康状况，主要包括：①检测基本信息；②健康状况：结构性和功能性缺陷情况；③清淤和修复情况；④日常巡视记录；⑤任务管理。

图2 管线检测基本信息

图3 管道健康状况

图4 实时数据

监测预警与辅助决策：实时监测管道运行状况，并根据报警等级做出相应应急预案，辅助管理者决策。主要包括：①监测实时数据；②历史数据；③阈值设置；④报警分析；⑤应急预案发布；⑥应急预案管理。

2 系统在实际工程的应用

昆明经济技术开发区排水管道检测监测与运营维护一体化系统平台项目采用管道内窥检测技术，针对林溪路和春漫大道的排水管网开展管道内部隐患排查，查清缺陷和安全隐患，根据缺陷等级和分布情况，分别作出不同修复处置方案。

将管道修复前后的图片、信息、视频等保存，分析易发生缺陷的位置，对症下药，减小影响管道安全运营的因素。并通过在管井和管道内部埋设监控设备，实时监控管道运维等参数，实现在监控室可实时查看管道参数信息，当监测值超过阈值，通过系统能够及时启动应急响应，做出辅助决策应对方案，及时处置，确保管道安全运营。（图5）。

图5 昆明经开区林溪路排水管道缺陷统计图

3 结论

排水管道检测监测与运营维护一体化系统在昆明经济技术开发区的应用效果表明该系统能充分利用城市地下管线信息来辅助运营者进行决策，为城市规划、设计、施工、建设和科学化管理提供重要依据。主要表现在以下几个方面：

（1）排水管道检测监测与运营维护一体化系统将为政府和相关单位提供完善的城市地下排水管道检测信息、监测信息、管道健康状况、管道运维等信息服务，为管线维护、更新、应急抢险等各项工作提供及时的数据资料保障，也为综合管廊、智慧城市等规划和建设打下了良好基础。

（2）排水管道检测监测与运营维护一体化系统可满足城市管网辅助规划设计、施工信息管理、管网运营管理等全生命周期的管理需求，能提高地下管线管理和工作效率，提高城市应急水平和管理水平。

[1]章霞.市政排水管道检测机器人智能控制系统研究[D].北京信息科技大学,2007.

[2]蒋瑞，储征伟.城市排水管道健康状况检测与评估内外业流程一体化方案设计与应用[J].测绘通报,2016(12):90-95.

[3]王珊珊.地下排水管道状态评价理论研究[D].中国地质大学(北京),2014.