智慧管网在智慧城市中的重要应用

杜朋卫

（北京同创达勘测有限公司）

1 引言

城市地下管网设施是城市的生命线，其运行是否良好，直接影响人们的生产、生活、出行、资源利用、环境安全甚至生命财产的安全。例如，2012年7月，北京特大暴雨水淹下沉式立交桥；2013年11月，青岛中石化原油输油管道爆燃事故；2013年12月，北京东四环外环方向大郊亭桥自来水管泄漏；2014年6月，中石油大连输油管道爆燃事故等。城市地下管网设施故障，轻则造成道路塌陷，阻碍交通，重则造成重大人员伤亡和财产损失。

1.1 城市地下管网事故带来的后果

1）社会影响

事故造成停水、停电以及停气等，严重影响人民群众的生产和生活，容易造成恐慌情绪。

2）经济损失

事故，特别是重大事故造成人员伤亡和财产损坏等，给企业带来巨大的经济损失，而由此引发的间接经济损失，往往无法估量。

3）管理成本

由于地下管网事故频发，政府管理部门不得不投入大量的人力和物力资源，增加了管理成本，但收效甚微。

1.2 造成城市地下管网事故的根本原因

1）地下管网经过多年的运行，已经到了服役的中后期，进入事故高发阶段。

2）由于城市建设快速发展的需要，规划建设阶段的隐患逐渐暴露出来。

3）没有对综合管网进行全面有效的管理手段和机制，没有对管网现状进行有效地评估。

2 智慧管网在智慧城市中的重要性

城市地下管网设施是城市基础设施的重要组成部分，是城市管理的重要基础对象，直接影响人们的生产、生活、出行、资源利用、环境安全甚至生命财产的安全。同时，由于地下管线大多掩埋于地下，非专业人员对地下管网的情况并不知情，一旦出现问题，容易产生不良的影响。而智慧管网，不仅能够确定地下管网的准确位置，还可以监控地下管网的运行状态，当管网出现漏损时可以及时报警，必要时还可以进行远程遥控。因此，智慧管网是智慧城市的重要组成部分，智慧管网应用管理模式是智慧城市管理应用的重要分支。

2014年6月14日，国务院办公厅印发《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》（国办发〔2014〕27号），部署加强城市地下管线建设管理，保障城市安全运行，提高城市综合承载力和城镇化发展质量。

图1 智慧管网管理逻辑

图2 智慧管网应用的逻辑架构

3 智慧管网

3.1 概念

智慧管网概念，是基于智慧城市体系下的一个重要应用延伸，其自身也可形成独立的管理体系。智慧管网不是指管线本身的智能化性能，也不是常规意义上的数字化信息化管理、展示和辅助决策，而是以统一的基础地理空间框架为参照基准的，在三维空间数字化、信息化的基础上进行扩展的，加入时间维度和智能控制维度的一个管理闭合环的方式，保证地下管网安全、节能以及环保地运行。其理想的目标是：可靠的无人值守、远程遥控以及动态监视，通过统计、分析和预警，在需要时能够应急处置联动（经过确认后的控制动作），如图1所示。

智慧管网，在维度上，可以看作是有五个维度的体系，即三维地理空间定位，反映空间分布及关系特征；一个时间维度，反映管网的动态变化特征；一个智能控制维度，反映系统对地下管网的统计分析产生的智能控制结果，达到管理者的管理预期。

3.2 智慧管网的支持体系及基本架构

智慧管网的支持体系从大的方面分为：政策法规体系、标准体系、技术支持体系和应用体系。

当前，技术支持体系及应用体系相对成熟，而关键的政策法规体系和标准体系比较落后，统一的技术标准体系还没出台，政策法规基本上是各自为政、条块分割，信息共享程度有待提升。

智慧管网应用的逻辑架构如图2所示。

1）感知层

智慧管网管理体系中，安装于地下管网关键部位上的各种传感器和数控设备是关键的物理基础。必须能够动态、准确地获取地下管网的位置信息、运行信息并将其数字化，才有可能了解地下管网的当前状态，进而根据统计分析结果进行阈值预警、做出决策并实施控制。

感知数据通过物联网技术、网络通信技术等进行信息的获取、分析、传递和控制；通信系统可以是基于通用手机的无线网络，也可以是通用有线网络，还可以是专用无线网络（如微波、数字电台）、专用有线网络，各种通信网络有各自的优缺点，选择何种通信手段，取决于通信和网络基础设施及资金投入。

2）数据层

包含与智慧管网相关的所有数据内容，通过对智慧管网数据信息的综合管理，才能达到管网数据的完整性、一致性和有效性，从而为智慧管网的深度应用和数据挖掘打好基础。智慧管网所有数据、信息及其分布关系依托在基础地理空间框架参照基础上，因此，建设以基础地理信息为背景的地下管网信息管理系统是智慧管网的核心平台。

3）应用层

基于城市地下管网的完整性数据库，建立城市地下管网的综合应用平台，以及不同行业的专用信息平台，实现地下管网的自动化控制和智能化管理，智慧管网管理体系中，安装于地下管网关键部位上的各种传感器和数控设备是关键的物理基础，进而根据统计分析结果进行阈值预警、做出决策并实施控制。

4）决策层

智慧管网是智慧城市的一个重要组成部分， 全社会参与城市管理和服务于全社会是智慧城市建设的一个基本目标，因此，智慧管网是为社会提供贴心服务的窗口、为管理者提供决策依据的平台、为运营人员提供指挥管理的工具、为智慧城市提供应用支撑的环境。

4 智慧管网能够解决的问题

智慧管网是一种管网管理的模式，建设安全、节能以及环保的城市地下管网基础设施应从源头抓起，即规划、设计和施工的高标准；材质、附属设施的高质量；竣工资料的完整准确和管理的科学化，智慧管网才能实现其理想目标，否则疲于应对频繁的管网事故的局面很难有根本的改变。

未来的智慧管网能够为管理者解决什么问题呢？在预警预报服务、日常管理服务、保持管网体系有效性3个方面，可以为改善民生、保障社会安全、提升人们幸福感发挥较大的作用，为城市管理者在基础设施建设和城市管理方面获得高效、有效的服务。

5 智慧管网展望

智慧管网建设，首先要求我国政府方面在政策法规体系的制定与落实上要打破过去条块分隔、各自为政以及互不共享的局面，以云计算中心为基础，建设统一的以地理信息系统为平台核心的智慧管网管理运行监控中心。

其次，在行业主管方面，编制统一的智慧管网技术标准。严格按法规及标准解决新建设的城市管线规划、设计、施工以及竣工建档中存在的问题，规范建设、施工单位从项目立项开始就按照智慧管网的标准要求进行设计和建设。

最后，国内地下管线的相关企业，需要能够以专业化的技术支撑服务，解决新旧信息化问题，进入良性循环的发展轨道，满足公众、企业、政府等对管网信息的需求，实现安全有保障、问题有预警、决策科学高效率、应急反应干预快速有效等管理目标，创建安全、幸福、和谐、节能、环保以及可持续性发展的城市环境。

6 结语

综上所述，智慧管网是智慧城市不可或缺的重要组成部分，也是保障城市生命线的基础，在智慧城市建设中，必须加大力度建设智慧管网，从而使智慧城市是有保障的和完整的。