摘要：通過(guò)面向成都市全域地下綜合管廊運營(yíng)管理的大數據平臺應用案例分析，文章探討和研究城市在地下綜合管廊運營(yíng)、管理、維護領(lǐng)域利用大數據平臺，實(shí)現管廊在規劃、設計、建設、運營(yíng)和維護等各方面*的智慧化管理和運營(yíng)，以實(shí)現城市地下管線(xiàn)監、控、管一體化管理，從而提升城市基礎設施功能和城市運行能力,以期推動(dòng)地下綜合管廊的運營(yíng)與推廣。

關(guān)鍵詞：城市地下綜合管廊；運營(yíng)管理；數據資源庫

1主要內容

1.1項目背景

為貫徹落實(shí)黨、國務(wù)院“關(guān)于加強城市基礎設施建設"的指導精神，堅持走中國特色新型城鎮化道路，*推進(jìn)綜合管廊建設。

自2013年以來(lái)，國務(wù)院先后出臺了《國務(wù)院關(guān)于加強城市基礎設施建設的意見(jiàn)》（國發(fā)[2013]36號）、《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強城市地下管線(xiàn)建設管理的指導意見(jiàn)》（國辦發(fā)[2014]27號），國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設的指導意見(jiàn)（國辦發(fā)[2015]61號），《城市地下綜合管廊建設規劃技術(shù)導則》（建辦城函[2019]363號），對地下市政管線(xiàn)統籌規劃、建設和管理以及編制提出一系列要求，以適應新時(shí)代基礎設施向綠色韌性、空間集約，安全智慧發(fā)展的新理念。

成都市結合舊城改造、新區建設、軌道交通建設等建設條件，考慮綜合管網(wǎng)的建設需求，于2016年3月批復同意市規劃局編寫(xiě)的《成都市地下綜合管廊專(zhuān)項規劃2016-2035》，在市域內形成“雙核十四片"的格局，在*城區內規劃“一環(huán)、十射、多片"的綜合管廊體系，在成都天府新區直管區內規劃“四橫三縱、九片"的綜合管廊體系。至2035年，成都市地下綜合管廊專(zhuān)項規劃公里數為1000公里。

為滿(mǎn)足監管單位對管廊信息進(jìn)行全域監控的監管要求，實(shí)現對綜合管廊的智能、協(xié)同、*和規范化管理，滿(mǎn)足應急指揮調度、運營(yíng)監管、信息發(fā)布、數據管理與服務(wù)、可視化展示等需求，結合成都市整體管廊規劃目標和自身的信息技術(shù)發(fā)展規劃，在廣泛吸取國內外同業(yè)成功經(jīng)驗的同時(shí)，結合自身的資源現狀，啟動(dòng)和實(shí)施了《成都市地下綜合管廊市級總監控*建設項目》。

1.2需求分析

城市綜合管廊也被稱(chēng)為綜合管溝、共同溝或地下共同溝，是通過(guò)將電力、通訊、給水、熱水、制冷、中水、燃氣、垃圾真空管等兩種以上的管線(xiàn)集中設置到道路以下的同一地下空間而形成的一種現代化、科學(xué)化、集約化的城市基礎設施，設有專(zhuān)門(mén)的檢修口、吊裝口和監測系統，實(shí)施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線(xiàn)"。

地下綜合管廊包含多種智能化系統，其結構復雜，需要統一的集成管理，通過(guò)建設地下綜合管廊管理平臺實(shí)現各系統統一管理、信息共享及聯(lián)動(dòng)控制。根據國標《城市綜合管廊工程技術(shù)規范》（GB50838）要求，建設地理信息系統和統一管控平臺，綜合管廊的建設應向智慧化方向發(fā)展，通過(guò)結合BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數據技術(shù)，建設智慧管控一張圖，智慧運營(yíng)服務(wù)、智慧應急、大數據分析等系統平臺，覆蓋綜合管廊項目全生命周期，實(shí)現綜合管廊規劃、建設、運行、維護及管理、服務(wù)的智慧化，實(shí)現管廊在規劃、設計、建設、運營(yíng)和維護等各方面*的智慧化管理和運營(yíng)，以實(shí)現城市地下管線(xiàn)監、控、管一體化管理，保障綜合管廊全生命周期的安全、*、智能、綠色，從而提升城市基礎設施功能和城市運行能力。

項目要求充分利用市政務(wù)云平臺基礎資源，按照實(shí)際總監控*功能需求和標準，建筑面積約2790㎡，進(jìn)行信息化基礎設施、信息化系統建設。項目建成后應發(fā)揮對全市綜合管廊統一管理和指揮調度作用，實(shí)現全域監控、指揮調度、信息發(fā)布、數據管理和服務(wù)、展示參觀(guān)、運營(yíng)監督等功能。

1.3項目研究的創(chuàng )新點(diǎn)

本項目研究在充分調研并實(shí)踐的基礎上，提出了綜合管廊市級總控*建設關(guān)鍵性技術(shù)，通過(guò)以下四項技術(shù)創(chuàng )新，基本適應了綜合管廊市級總控*在建設中有建設周期長(cháng)、地域分布廣、數據量大、實(shí)時(shí)性要求高、安全性要求高的特點(diǎn)，滿(mǎn)足前瞻性和全局性的總體要求，項目具有科學(xué)性與可持續發(fā)展性。

（1）分布式采集技術(shù)

圖1分布式采集邏輯圖

根據規劃在成都市各個(gè)區縣均有綜合管廊的建設，造成整體檢測點(diǎn)位分散，目前常規技術(shù)方案無(wú)法實(shí)現過(guò)于分散的數據采集，需根據實(shí)際情況采用定制化分布式部署應用。常見(jiàn)大型監控系統有樓宇監控、園區監控、車(chē)站監控等，這些系統大都采用的是一體式整體部署，且監控點(diǎn)位掛載數量有限，無(wú)法實(shí)現超大規模的集群監控。如圖1所示，采用分布式工控系統可實(shí)現多點(diǎn)分散監控，總監控*從各分控*獲取監控數據，實(shí)現化整為零拆大為小的監控策略。同時(shí)解決了綜合管廊建設周期長(cháng)的突出問(wèn)題，可實(shí)現建設一管廊接入一管廊，建設一分控接入一分控的靈活接入模式。

（2）高并發(fā)采集技術(shù)

對綜合管廊而言保證綜合管廊的安全穩定持續運行是首要任務(wù)。綜合管廊依靠放置在廊內的眾多傳感器實(shí)時(shí)檢測廊內的運行環(huán)境參數，如溫濕度傳感器、氣體傳感器、火災傳感器等，各傳感器如同神經(jīng)組織一樣遍布綜合管廊各處。如何利用如此龐大且遍布在管廊中的神經(jīng)組織是軟件設計的一大技術(shù)難點(diǎn)。如圖2所示，針對綜合管廊現狀數據采集服務(wù)應具有連接數量大、數據處理能力強、靈活配置、效率高等特性。

圖2高并發(fā)采集架構示意圖

（3）高壓縮數據存儲技術(shù)

圖3高壓縮數據存儲流程圖

根據目前的建設經(jīng)驗，標準的雙艙管廊一公里需要接入的IO點(diǎn)位大約在1500個(gè)點(diǎn)位左右。到2035年成都市將建成綜合管廊超過(guò)1000公里，彼時(shí)綜合管廊檢測點(diǎn)位達到千萬(wàn)數量級，不僅對采集有較高的性能要求，對儲存同樣有較高的要求。又根據建設標準分控*管廊監控平臺采集數據頻率不得低于2S每次，即一個(gè)點(diǎn)位在2S內*少要產(chǎn)生一條數據。如此循環(huán)一天產(chǎn)生的數據量就能致使普通數據庫無(wú)法承受而崩潰。如圖3所示，尋求*的高壓縮率的工業(yè)級數據庫是有效的解決辦法，因為除壓縮比高以外，有效的查詢(xún)速度也是制約系統的限制因素。若采用非數據庫方式在保證高壓縮率后無(wú)法實(shí)現快速查詢(xún)，則違背了數據使用原則。

（4）大數據技術(shù)

以基于Hadoop技術(shù)的大數據平臺作為核心，使用云平臺技術(shù)采集城市內各分控*的數據，可根據業(yè)務(wù)要求進(jìn)行橫向縱向的資源擴容，實(shí)現城市地下綜合管廊統一規劃、分步建設、集中管理。緊密結合地下綜合管廊治理的業(yè)務(wù)需求開(kāi)發(fā)各項應用，打通總控*與分控*之間的數據壁壘和業(yè)務(wù)管理流程，形成各種專(zhuān)題數據集和智能算法引擎，實(shí)現智慧化運營(yíng)和管理。

1.4關(guān)鍵技術(shù)的建立與應用

（1）構建了管廊大數據標準要求，建立了管廊信息化建設模式

根據成都市綜合管廊建設規劃，到2035年綜合管廊將建成超過(guò)1000公里。綜合管廊總控制*職責決定了綜合管廊總控*無(wú)法待2035年綜合管廊總體建設完成后再建設，就需要我們在綜合管廊總控*建設時(shí)充分考慮綜合管廊信息化建設的實(shí)際情況，使用技術(shù)手段、技術(shù)標準和數據標準來(lái)保證綜合管廊信息化建設實(shí)現建設一條接入一條、綜合管廊監控*建設一個(gè)接入一個(gè)的模式。

為加強綜合管廊信息化、智能化的統一建設原則，由成管委牽頭、我司制訂、發(fā)布了《成都市地下綜合管廊智能監控系統技術(shù)導則》和《成都市智慧城市市政設施地下綜合管廊基礎數據規范》兩份地方標準規范，作為日后城市綜合管廊信息化建設的標準，導則統一了全市地下綜合管廊智能監控系統的數據標準，規范數據接口，確保各條管廊、分控*和總控*的系統功能有效銜接。導則適用于新建、改建、擴建綜合管廊智能監控系統的設計、施工、驗收及維護全過(guò)程。

（2）統一管廊大數據采集、存儲，構建城市管廊大數據資源庫

根據成都市綜合管廊建設規劃，在成都市各區縣均規劃有綜合管廊的建設，結合實(shí)際成都市探索出了總控+分控的兩級管理模式?？偪?建設了優(yōu)質(zhì)的數據資源*，以打破“信息孤島"消除“數據煙囪"為理念，通過(guò)大數據平臺*采集，處理分控*各項數據，對海量數據進(jìn)行采集、計算、分析、開(kāi)發(fā)處理，統一數據標準，提升數據質(zhì)量，形成大數據資產(chǎn)，進(jìn)而為用戶(hù)提供*、快捷、易用的數據服務(wù)?？偪?利用大數據平臺提供數據，快速開(kāi)發(fā)應用場(chǎng)景，實(shí)現全域綜合管廊進(jìn)行統一管理、指揮和調度，全域綜合管廊環(huán)境、智能設備、各專(zhuān)業(yè)系統的集中展示與監管，為總控*調度員、值班人員提供管理服務(wù)。

（3）綜合管廊實(shí)時(shí)性要求高

根據建設規范為保證綜合管廊的運行生產(chǎn)安全，綜合管廊監控*監測數據采集頻率不得低于2秒每次，以保證實(shí)現綜合管廊實(shí)時(shí)監測?？偪?匯集全市綜合管廊的各類(lèi)數據保證超大數據量的實(shí)時(shí)刷新是軟件系統的首要任務(wù)。數據處理的時(shí)效性是我們面臨的*大挑戰，大數據平臺的數據采集處理能力可以在非常短的時(shí)間內對數據進(jìn)行處理，支持上層應用低延遲實(shí)時(shí)的數據展示和數據運算，幫助客戶(hù)及時(shí)作出合理反應，充分發(fā)揮數據的實(shí)效價(jià)值。

1.5應用亮點(diǎn)及成效

通過(guò)本項目的實(shí)施積累了大量的綜合管廊建設和管理經(jīng)驗，探索出了總控+分控的綜合管廊管理架構。成都市總控*的建設，為下級分控*建設積累了大量的寶貴經(jīng)驗。同時(shí)總控*各系統設計時(shí)充分考慮各項突發(fā)情況，面對應急突發(fā)事件總控*能隨時(shí)接管分控*各項職能。分控*建設時(shí)可在總控*系統規模上進(jìn)行刪減后直接部署到分控進(jìn)行復用，縮短分控*建設周期，節約施工成本。國內的市級“1+1+N"綜合管廊管理架構，1個(gè)成都市市級控制*、1個(gè)成都市天府新區控制*和N個(gè)分控*，形成一主一備若干分控的兩級管理體系，其覆蓋全域的城市級架構居于國內**水平，將為保障全市地下綜合管廊*、安全、科學(xué)的運營(yíng)發(fā)揮重要的作用。

成都市地下綜合管廊市級總控*項目充分利用地理信息、建模仿真、城市運行“大數據"分析等技術(shù)手段的應用，提高了管廊市域規劃、區域規劃編制科學(xué)水平。通過(guò)“多規合一"技術(shù)突破和管理創(chuàng )新，提升了空間規劃統籌能力和行政審批效能。使用信息技術(shù)、虛擬仿真、地圖資源在城市規劃、城市設計、城市管理和安全保障領(lǐng)域的新技術(shù)深度融合和創(chuàng )新應用。建立統籌地下綜合管廊空間規劃信息的“多規合一"數據庫，完善城市地下空間規劃信息平臺構建技術(shù)體系，支撐部門(mén)信息共享、管理協(xié)同和綜合評估，提升成都市市級一張藍圖實(shí)施管控力度。運用現代科學(xué)技術(shù)、整合信息資源，提升城市精細管理服務(wù)能力，支撐城市生態(tài)控制線(xiàn)和開(kāi)發(fā)邊界的科學(xué)劃定，構建平衡適宜、可持續的城鄉空間格局，形成智慧城市典型案例和模式。

項目建設過(guò)程中應用了BIM技術(shù)、3D技術(shù)并探索相關(guān)技術(shù)在運維過(guò)程中的應用模式，整合GIS并融合設計圖紙實(shí)現分級分層監控管理，使用大數據系統平臺對所有系統相關(guān)數據進(jìn)行匯總、存儲、分析、共享交換以形成數據價(jià)值鏈，應用虛擬實(shí)境技術(shù)進(jìn)行人員培訓，結合智慧建筑技術(shù)、信息網(wǎng)路技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等在內的智慧科技，提升整體管理水平，減輕人力負擔。

通過(guò)成都市地下綜合管廊總控*示范工程的實(shí)施，形成了具有行業(yè)標準的管廊建設體系，探索了關(guān)鍵技術(shù)自主掌控，形成了工程作業(yè)流程和組織管理體系?？偨Y項目建設經(jīng)驗指導市內、省內其他管廊控制*建設，帶領(lǐng)管廊管理體系在全市、全省形成標準統一的管理模式。

成都市總控*項目立足于全市管廊控制*高層，采用工業(yè)控制系統和多維大數據分析系統，實(shí)時(shí)對管廊運行狀態(tài)進(jìn)行監管。系統實(shí)時(shí)反饋管廊異常信息，為管廊運營(yíng)單位提供決策數據支撐。

2 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

2.1平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監測于一體，為建立可靠、安全、*的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網(wǎng)絡(luò )、系統架構、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數據服務(wù)等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過(guò)程中存在內部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問(wèn)題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

2.2平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環(huán)境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門(mén)監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶(hù)可通過(guò)瀏覽器、手機APP獲取數據，通過(guò)一個(gè)平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監控、統一管理、統一調度，同時(shí)滿(mǎn)足管廊用電可靠、安全、穩定、*、有序的要求。

2.3平臺拓撲

2.4平臺子系統

2.4.1電力監控

電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進(jìn)行保護和監控，對0.4kV出線(xiàn)配置多功能計量?jì)x表，用于測控出線(xiàn)回路電氣參數和用能情況，可實(shí)時(shí)監控高低壓供配電系統開(kāi)關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

2.4.2環(huán)境監測

環(huán)境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門(mén)禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時(shí)也可接入管廊艙室內的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機等設備集成的三方系統完成管廊環(huán)境綜合監控。

2.4.3電氣安全

 AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門(mén)狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監視，發(fā)生異常時(shí)通過(guò)聲光、短信、APP及時(shí)預警。

3結語(yǔ)

利用大數據平臺，有效實(shí)現了成都市全域地下綜合管廊的海量實(shí)時(shí)數據采集、高壓縮數據存儲。采用總控+分控的兩級管理模式，打破了“信息孤島"，通過(guò)大數據平臺*采集，處理分控*各項數據，對海量數據進(jìn)行采集、計算、分析、開(kāi)發(fā)處理，統一數據標準，提升數據質(zhì)量，形成大數據資產(chǎn)，有力保障了全市地下綜合管廊*、安全、科學(xué)的運營(yíng)。

參考文獻

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[2]張志銳.面向成都市全域地下綜合管廊運營(yíng)管理的大數據平臺應用案例探討.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05