智慧管网综合服务平台的设计与研究

文｜ 中国航天系统科学与工程研究院 贾之楠；中国航天科技集团有限公司 贾东海 钟加德

1 引言

随着我国智慧城市理论与创新实践的不断深入，城市发展与信息技术相融合成为当前社会发展的一个显著特点。社区作为居民生活的基本组成，是民生保障、社会治理的重要服务载体，智慧社区建设已成为智慧城市发展进程中的重要方面。近年来在全国大规模的城市建设背景下，社区中水、气、电等城市基础设施的敷设数量、密度不断增加、能源消耗不断加大，而且检修维护工作越来越复杂，给智慧社区的服务与管理带来了新的挑战，智慧管网成为了智慧社区建设中的一项重要工作内容。

2 工作目标

智慧管网综合服务平台的总体目标是建立覆盖整个社区的地上、地下一体化的可视化信息系统，将相关管线和设施设备通过二维、三维地图进行直观显示，并具备管网巡查、维修维护、节能降耗、辅助工程施工等功能，实现社区内管网类资产的实时展示、动态管理、高效保障，保障社区管网的安全、稳定运行，提升社区的服务层次和水平，取得良好的经济效益和社会效益。具体而言：

（1）建立管网数据库。摸清和管理社区管网资产，实现社区内管网资产的统一化、标准化和集中式管理，并通过完善的数据更新机制实现各类信息的动态维护。

（2）建立实时监测体系。通过对各类管线泵房的实时监测和监控，及时掌握社区内全管网的工作状态，保障各类管线的安全、稳定运行，确保社区管网运行质量。

（3）建立综合分析平台。基于各类管网相关数据进行综合展示、智能分析、预警和应急应用，实现管网的精细化管理，从而提高社区管理能力与效率，促进节能减排工作成效，并为相关工程施工及社区管网后续的设计、施工工作提供可靠的数据支撑。

3 设计思路

智慧管网综合服务平台以社区管网数据作为核心，采用物联网、GIS、大数据和云计算技术，构建统一集中管理的体系结构，实现管网信息数字化、综合展现可视化、管网管理动态化、决策支持智能化、专业服务规范化，实现管道、水表、燃气表、阀门资料以及相关的施工、维护维修资料统一管理，提供对地下管线的二维、三维可视化查询、多维度分析，提高各类能源的利用率，辅助及时排除故障，缩短故障维修时间，为各类用户全面准确掌握社区管网运行状况提供有力的支持。

4 总体架构

智慧管网综合服务平台以“一个中心、多项应用”为基本原则，通过建设统一的数据服务中心，集中管理管网数据与基础地形数据以及各业务数据。根据社区管理的工作内容，建设日常服务、巡检巡查、风险预警、工程辅助和综合分析等多项业务应用系统，实现社区管网的科学化管理与智能化服务，提升人民群众的生活质量。

5 平台组成

5.1 展现层

展现层是市政部门、物业单位、施工单位及应急抢险部门等各类用户访问智慧管网综合服务平台的窗口，主要围绕燃气、热力、排水、供水、电力、通信和消防等管网使用与维护，根据日常巡检维护、能源使用、工程设计与施工、管网故障处理等方面的业务需求，通过指挥中心、计算机终端和移动终端等方式访问平台。

5.2 业务层

（1）管网信息管理系统

针对社区内多种类型的管网线路，将经过勘测或收集的管网数据，按照数据转换、组织规则，形成管网图库和属性库，并建立图数关联，同时提供管网附属设施、空间信息及其它属性信息的修改功能。需要注意的是在实际工作中，管网线路经常会发生变更，如各种专业管线时增时减，有的甚至还要改道。因此，平台的修改功能需要全面、准确、稳定、易操作，是整个平台的基础组成部分。

（2）管网综合业务服务系统

结合社区服务的实际工作需求，根据社区管网空间数据特点及网络连接情况等，加载相关的空间信息数据，面向各类用户提供基于管网信息的业务服务，实现燃气、热力、排水、供水、电力、通信和消防等管线运行状态信息的实时采集和监测，提供“一张图”展示等业务功能，科学合理地控制水、电、气、暖等相关能源的消耗使用，并支持与各类专业管线公司业务系统的集成。同时，采用智能报表等手段，对各类管网数据、业务数据进行多维分析，对相关部门和权属单位的运行调度、信息统计、信息分析提供决策支持。

（3）管网巡检管理系统

规范社区物业管理人员、安保人员、市政设施巡查人员等各种角色的日程巡检工作，制定标准化的工作流程，明确管网巡查的路线、方式、内容和工作岗位、人员任务分配及人员绩效考核，对巡检区域内的巡检项目能够动态定义和维护，并将巡检过程中发现的问题或隐患及时上报、及时处理，从而保障管网的工作状态，提高管网巡检工作效率和质量，促进管网及相关设施设备的维护。

（4）管网预警管理系统

针对重大危险源，对相关管网线路的压力、流量、温度、液位、水质、有害气体浓度以及市政设施状态等指标项，建立健康管理监测体系，对危险源和危险区域进行分类、分级管理，并提供横剖面分析、纵剖面分析、水平净距分析、垂直净距分析、埋深检测、碰撞检测、连通分析、路径分析、缓冲区分析和管网维修分析等功能，以及提供相关的突发事件应急预案。

（5）施工辅助管理系统

为社区建设涉及的工程建设项目、拆迁项目、管网抢修等施工提供准确的管网线路查询服务。可及时、准确地查询施工路段或区域下方管网铺设的深度、种类和分布信息，并对施工情况进行跟踪，及时掌握处理各类状况，例如开挖后是否发现不一致的管网信息、是否发生管线挖断事故，以便针对性采取补测、核测措施，在为施工项目提供辅助信息的同时，促进社区管网信息的维护。

（6）运维管理系统

具备全面可靠的权限管理机制，实现多方面、多层次的平台用户访问权限控制；提供日志记录管理功能，可按各种条件对平台操作日志进行查询管理；同时，建立元数据管理机制，形成用于描述数据集、数据元素、数据环境等之间信息及相互关系的规则，并具有可扩充性，能够根据实际应用需求的变化而不断完善和充实。

5.3 数据层

智慧管网综合服务平台针对管网服务与管理相关工作中产生的各种业务信息、感知数据和视频数据，结合地理测绘等信息，基于统一业务语义的公共数据模型，通过数据交换、清洗、数据映射、整合、加工、时空化等技术手段，实现异构数据基于业务应用的有机集成，形成内容全面、业务广泛、数据规范、组织合理、高度融合智慧管网数据库，包括基础信息库、地理信息库、管网信息库、监测信息库、业务信息库和能耗信息库等，同时建立便于索引使用的资源目录和元数据库，按主题对公共数据库实行规范有序的统一管理，以满足相关业务工作需求。

图1智慧管网综合服务平台总体架构图

5.4 基础设施层

建立基于云计算技术的IT服务中心，完成网络、计算机系统、存储系统、安全管理系统、机房及配套设施建设，实现平台相关软硬件设施设备的集中部署，数据的集中存储和运维服务的统一管理，以及实现网络资源的集中配置管理。

5.5 感知层

结合GIS技术，将电力、热水、排水、供水和燃气等专业管网的感知数据统一从感知平面进行采集，通过数据聚合处理后，以标准接口接入平台，实现智慧管网综合服务平台的多元信息融合处理，为平台应用提供全面、可靠、及时的数据支撑。

5.6 信息安全体系

根据国家信息安全等级保护三级防护要求，通过身份认证、网络安全、数据安全、应用系统安全和物理安全等方面的技术防护措施和管理措施，开展平台的信息安全管理体系建设。

5.7 标准规范体系

结合国家相关标准和要求，在网络建设、应用系统建设的同时，进一步梳理、制定平台的建设规范和使用标准、流程，优化社区物业管理部门原有的规章制度，促进平台的应用效果。

6 结束语

作为智慧社区的有机组成部分，智慧管网近年来已成为一个热点。通过智慧管网的建设实施，社区及相关服务部门可全面掌握区域内各类管网信息资源的类型、数量等底数，通过各类管网数据的二维、三维可视化和管网精细化管理应用服务功能，进一步促进社区管理的科学化和规范化，保障各类管网的安全、稳定运行，显著减少管网突发事件的发生，并提高能源的利用水平，促进节能减排工作，从而推进设施智能、服务便捷、环境宜居、绿色环保的新时代智慧社区的建设。