城市级地下管道监控管理总体建设方案

智慧城市

城市级地下管道监控管理

总体建设方案

设计单位:

建设单位:

编制日期:

第一章项目管理

11项目概述

城市地下管道是指在城市规划区范围内，埋设在城市规划道路下

的给水、排水、燃气、热力、工业等各种管道、电力、电信电缆以及

地下管道综合管沟（廊）等。城市地下管道担负着城市的信息传递、

能源输送、排涝减灾、废物排弃的功能，是城市赖以生存和发展的物

质基础，是城市基础设施的重要组成部分，是发挥城市功能、确保社

会经济和城市建设健康、协调和可持续发展的重要基础和保障。城市

地下管道就像人体内的“血管”和“神经”，因此，被人们称为城市

的“生命线”。

据不完全统计，自清末建成首条供水管道以来，南京目前地下已

埋设各类管道上万公里，种类达20多种，不仅包括供水、供电、燃

气、通信、排水管道，还有输送燃油、蒸汽及各类化学品的工业管道。

其中，化工管网长达6000多公里，50%在地下；燃气管有2850公

里；供水管有3800公里。这些管道在地下形成了一张错综复杂的“蜘

蛛网”，有的具体线路和位置已很难说清楚，有的已废弃不用。由于

这些管道建设年代久远，其管理涉及不同的管理部门和权属单位，造

成目前全市管道资料不准确、不完整，挖断管道事件时有发生，给城

市建设和管理带来诸多不便。

2

本次地下管道数字化管理平台的建设是在地下管道探测技术、数

字测绘技术、计算机技术、网络技术、GIS技术、RFID技术、数据

存储技术和通讯技术的支撑下，通过建立完整、准确和现势的地下管

道数据中心，提供地下管道共享服务平台、管控一体化平台和决策支

持平台等应用，为城市安全、信息共享、城市规划和建设管理提供保

障服务。

地下管道数字化管理平台建设的目标之一是实现地下管道信息

的应用与共享，为此，我汨需要对城市地下管道普查数据和竣工测量

数据进行有效管理，建设一个为城市地下管道信息的动态管理和共享

应用提供技术支撑的平台。具体来说，一是综合运用地下管道探测技

术、测绘技术、数据仓库技术和3s技术，建立城市现状地下管道数

据库，并提供数据共享服务；二是综合运用计算机技术、网络技术和

通讯技术，构建覆盖城市应急指挥中心、政府与地下管道相关的各个

职能部门、各专业管道公司等单位间的高效、快速、通畅的信息网络

系统；三是加强法规标准建设，规范和完善地下管道信息的采集、收

集、整理、分析，提高信息质量；四是决策支持平台，提高城市地下

管道管理、科学决策、以及公共基础设施突发事件监测、应急反应、

执法监督和指挥决策的能力。

城市地下管道信息属于城市的基础地理信息，需要为城市各种地

下管道信息使用者提供共享应用服务。建设城市地下管道信息共享平

3

台，既要为城市工程规划、设计、施工和管理的政府部门提供现状地

下管道信息服务，又要为各管道权属单位的地下管道运行和维护管理

提供相关地下管道信息服务，更要为城市应急指挥和抢险的政府部门

提供完整、准确和现势的地下管道信息。

城市地下管道信息是进行城市地下空间规划建设的基础，城市规

划管理部门在城市规划过程中，必须准确掌握地下管道的情况，才可

以正确合理的进行城市规划；同时，地下管道信息是城市建设施工过

程中必不可少的信息。因此，城市地下管道信息化建设，既可减少规

划失误，也可为城市建设施工提供准确、完整的地下管道信息，减少

施工破坏地下管道事故。

此外，城市地下管道信息共享平台的构建，可以方便、准确、快

捷的对新建、改建和扩建的地下管道信息更新到地下管道数据库中，

从而保证城市地下管道信息的完整性、准确性和现势性，使地下管道

信息与现状从动态上保持一致。

通过对城市地下管道的普查，可以摸清城市地下管道的现状信息,

从而摸清地下管道的资产，为今后对城市地下管道资产的管理提供数

据依据。

平台的建设，使地下管道及其附属设施的空间信息和属性信息查

询检索工作变得方便和快捷，从而提高地下管道设施运行维护工作的

4

效率

1.2.设计原则

先进性

在保证系统实用、稳定的前提下，适当采用先进成熟的主流技术，

符合今后的发展方向，延长系统的生命周期。

实用性

系统应满足工作流程合理、直观、操作简单、易于使用，即实用

性原则。本系统将实现档案扫描、数据管理、查询统计、数据交换应

用等日常管理功能，优化的系统结构和完善的数据库系统，完善灵活

的查询与统计功能，友好的用户界面等。

可扩展性

系统采用在总体框架基础上挂接实现业务功能子系统的模式，实

现数据的自动流转，并且这个模式本身具有高度的灵活性和可扩展性。

兼容性

在本系统建设中要充分加以利用。在基础建设中，要注重系统之

间的衔接，切实保障系统之间的信息资源共享，避免重复建设，最大

5

程度发挥现有各类资源的效益，保护已有的投资。

安全性

系统应遵循安全性原则，可建立较为严密的访问分级、数据加密、

电子身份验证等机制，并通过手工、定期自动等方式进行多途径数据

备份，在保证系统用户权限合法性的同时，保证数据的准确、不易破

坏和不易泄密。

系统建设中应充分考虑分级联网及与外网衔接中的应用操作与

信息访问安全问题。

规范性

技术上要符合地下管道数字化管理中心建设的规范，同时能随关

键技术的发展不断升级，始终保持适用性；

经济性

符合地下管道数字化管理中心建设的同时，要保持经济性；

1.3.系统设计依据（设计规范）

本次设计所参考的设计依据如下:

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《电子计算机机房设计规范》(GB50174-2008)

＞《电子计算机机房施工及验收规范》(SJ/T30003-93)

＞《计算站场地技术要求》(GB2887-93)

＞《计算站场地安全技术》(GB9361-88)

＞《计算机机房用活动地板技术条件》(GB6650-86)

＞《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)

＞《工业与民用供电系统设计规范》(GBJ52-82)

＞《低压配电装置及线路设计规范》(GBJ54-83)

＞《电气装置安装工程施工及验收规范》(GBJ32—82,其中部分

章节按90-92年的新版规范)

＞《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》(GB50169-92)

＞《低压配电设计规范》(GB50054-95)

＞《不间断电源设备》

＞《不间断电源技术性能标定方法和试验要求》(现行国标电工

标准)

7

＞《建筑物电气装置》(国际电工标准)

＞《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-87)

＞《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)

＞《建筑内部装修设计防火规范》(GB50222-95)

＞《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(GB/T

50311-2000)

＞《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2000)

＞《建筑防雷设计规范》(GB50057-94)

＞《民用建筑电器设计规范》(JGJ/T16-92)

＞《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》(GB/T

50312-2000)

＞《商用建筑综合布线标准》(ELA/TIA-568(B)

＞ISO/IEC118012002

＞《中国采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)

＞《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-94)

R

＞《安全防范系统通用图形符号》(GA/T74-94)

＞《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB/50198-94)

＞《以太网、快速以太网、千兆以太网以及相关的互联网协议》

＞《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)

＞《气体灭火系统设计规范》(GB50370-2005)

＞《气体灭火系统施工及验收规范》(GB50263-2007)

＞《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)

＞《自动喷水灭火系统施工及验收规范》(GB50261-96)

＞《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)

＞《火灾自动报警系统施工及验收规范》(GB50166-92)

＞《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)(2001年版)

＞《通风与空调工程施工及验收规范》(GB50243-97)

＞《建筑智能化系统工程设计标准》(DB32/181-1998)

《建筑智能化系统工程实施及验收规范》(DB32/366T999)

1.4.需求分析

1.4.1.管理现状

市管道办自2010年12月14日开始，组织全市各类型管道现状

调研，在本次调研中，管道的分类采用或扩充《GB/T13923基础地

理信息要素分类与代码》的中类，按从属关系形成本标准的大类、中

类、小类。大类包括长输管道和城市管道，长输管道分为输电、通信、

输水、输油、输气和矿渣六个中类，城市管道分为电力、电信、给水、

排水、燃气、热力、工业和综合管沟（廊）八个中类，如果各权属单

位认为其管道不属于此分类的，可以填写其管道类型。

1.4.2.现状总结

地下管道信息具有基础性和公共性，信息共享应用是系统的必要

条件，通过对地下管道现状调研的情况，可以分析得出存在着下面的

问题：

地下管道数据情况不容乐观，除燃气和供水有较全的电子数据和

信息化管理外，大部分管道未实现数字化管理，对管道数据的共享、

利用产生诸多障碍。

地下管道资源权属多样和存储离散，地下管道信息分散在多家产

权部门，对于政府而言，没有一个统一的信息平台来进行城市地下管

10

道的决策工作。“谁都在管，谁都不全“，管道的规划设计、施工、空

间分布、运行状况、维护、附属设备这些信息，主管单位、权属单位、

建设单位和测绘机构都只知道片面信息，未进行统一的归档管理，资

料无法统一地进行保存、管理、维护、共享和应用，导致无法统一地

为社会提供服务。

地下管道的资料不全、标准不统一、准确性不够，从而导致了地

下管道探测与管理工作无法做到规范化、系统化和正规化。

一些政府部门将地下管道信息资源产权部门化，有意或无意地设

置信息利用壁垒，阻碍了地下管道信息资源的广泛利用和信息共享。

不同权属单位的信息化情况差异较大，有些权属单位（如供水、

燃气）在管道日常工作中已具备较好的信息化管理工具，有些权属单

位只有图纸数据，未能有效地进行信息化管理，完全依赖人工管理。

管道数据更新机制存在较大问题，具备信息化系统的权属单位更

新机制较好，数据相对现势、准确，但还有很多权属单位无能力无技

术手段常态化地更新管道数据，而市测绘院通过工程竣工测量和日常

探测工作，日积月累收集较完整和较准确的管道数据。

管道数据共享互惠制度缺乏，不同权属单位存在数据共享的需求,

但由于数据本身的数字化程度、准确性存在较大差异，而且未建立管

11

道数据标准，共享互惠模式未能建立。

除个别权属单位建立现势监控系统外，大部分管道未能实现有效

地监控手段，主要以靠人力发现、维护，对管道日常巡检、维护、事

故未能有效地记录形成历史记录，不利于管道的监控和分析。

1.4.3.用户群及业务需求

城市的地下管道分属不同的单位建设和管理，例如：地下管道的

建设、运行、维护管理由各相关管道权属单位负责，地下管道的规划

管理由城市规划部门负责，地下管道建设的开工许可管理由城市建设

部门负责，地下管道工程档案管理由城建档案管理部门负责，地下管

道引发的灾害管理由城市应急部门负责，地下管道事故引发的交通问

题由城市交管心部门负责等等。

无论是管道权属单位的运行维护管理和建设单位的施工管理，还

是政府行政管理部门的日常管道审批业务，以及政府应急部门与管道

相关的应急处置，均需要准确、完整和现势的地下管道信息作为支撑。

从业务需求来看，城市各相关单位对地下管道信息管理系统的需求可

概述如下。

1?

需求机构

紧急非紧急

1.4.4.需求分析

.决策层与应急防灾部门

要求地下管道信息能够作为辅助决策支持，与市应急平台进行相

应的接口或数据交换。

在发生城市应急事故时，系统需要在提供管道教据分析、模拟和

评估的基础上，综合其他城市资源，如人口库、社会资源库、城市应

急联动平台等为决策层提供应急预案、综合分析，辅助领导决策。

.地下管道建设、维护管理部门

负责进行地下管道的普查、跟踪测量、竣工验收和建立并维护地

13

下管道信息系统等日常工作。因此除了能够对地下管道信息的录入、

查询、统计、分析等常规需求外，系统还应具备下列功能：

与前端数据采集系统无缝集成，例如全站仪、电子手簿、PDA

等，实现内外业一体化数据采集成库的流程；

能够与城市基础地理信息系统无缝融合，保证基础地形数据的现

势性；

完善的数据监理措施，能灵活应对目前或今后出现的数据问题；

能够与地下管道权属一单位的各种专业系统进行数据交换，实现

管道属性数据的及时更新；

管道运行状态现势监控、预警处置、安全管理等。

根据管道运行情况，制定管道的维护计划，统计经费预算和支拨。

1.4.4.3.城市管道工程规划与市政设计部门

城市管道工程规划与市政设计部门是地下管道信息系统服务的

一个重要对象，城市地下管道是其所使用的重要基础信息之一。因此

其对系统的需求如下：

地下管道信息系统的建设应当作为规划信息化建设的基础框架，

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系统便于今后的灵活扩展，并能够与规划端系统在数据层面进行无缝

地整合；

能够与规划业务系统进行对接，实现包含地下管道、道路红线、

道路边线、地形信息等数据的综合叠加分析，完成工程管道综合规划,

即统筹安排城市建设地区各类工程管道的空间位置，综合协调工程管

道之间以及与城市其他各项工程之间的矛盾；

能够融合进管道规划审批流程，完成地下管道审批状态、现状状

态、历史状态的生命周期流转，并提供三种生命状态的地下管道数据

的联合设计、查询、统计、分析、报表等功能；

支持管道综合设计，确定道路横断面范围人各种管道的布设位置

与道路平面布置和竖向高程相协调的工作。

1.4.4.4.各管道权属部门

地下管道信息系统将为这些部门的管网设计和管理提供科学的

依据，同时又依赖于与这些部门的协同工作来更新系统中地下管道的

空间和属性信息。因此其对系统的需求如下：

能够及时一获得地下管道信息系统中授权的地下管道和基础地

形的空间和属性信息，以支持行业的网络分析、水力计算、风险评估、

模拟仿真等各种专业分析；

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能够安全地与地下管道信息系统进行授权数据的交换，以保证双

方系统的动态更新，为管道规划设计、变更、施工等工作提供便利。

未建设信息化系统的权属单位依托平台管理本单位权属管道，通

过管道管理平台实现管道管理、定期巡检、日常维护的信息化管理。

负责数据采集和更新，满足管道数据的准确、现势和完整性要求。

1.4.4.5.地下管道工程档案管理部门

要求地下管道信息管理系统与档案管理系统之间建立双向接口，

将管道图幅号与档案案卷号对接，实现各个时期地下管道信息的历史

回溯与档案检索

1.4.4.6.城市建设部门和广大公众

地下管道信息系统应该能够与政府电子政务系统和面向公众的

网络进行单向接口，使政府相关部门和广大社会公众能够查询访问经

过授权的各种地下管道信息资料。

1.4.5.非功能性需求

1.4.5.1.性能

系统存储大量矢量空间数据，复杂的空间分析耗费服务器端处理

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能力，系统应提供多种优化设计方法，尽可能降低用户操作响应时间。

1.4.5.2,灵活性和可扩展性

系统须具有快速适应业务变化的能力，应采用灵活的架构和技术

手段，如扩大对不同数据格式的支持等。

系统应具有良好的可扩展性，支持功能模块及处理能力的有效扩

展。

1.4.5.3.伸缩性

当系统容量发生变化时，应能通过在横向和纵向的各个层次的扩

充，保证系统合理的响应时间和吞吐量。支持负载的划分与均衡。

1.4.5.4.可靠性

设计开发时应充分考虑软件的可靠性，并合理利用支撑平台的可

靠性，应尽可能保证软件在极端情况下的正常运行，避免由于模块故

障或系统的升级而影响整个系统的正常运行。

1.4.5.5.可管理性

系统应提供良好的管理机制和手段。

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1.4.5.6.开放性

软件设计时应充分考虑软件的开放性。

1.4.5.7.其他需求

提供完善的日志记录功能以及友好的展示界面，便于日常维护和

管理。

系统操作日志应能记录重要的业务处理过程。

系统日志应该能够跟踪运行过程中出现的异常情况或错误。

系统应提供系统日志的定期备份和清理功能。

1R

第二章需求分析

2.1.基础设施

数据中心机房建设的设计思想是：严格按照机房建设的规范标准

设计，建设先进的供配电系统、智能便捷的集中监控系统、安全的消

防系统，建立一个“绿色、舒适”的机房环境。在系统设计中充分考

虑布局的合理性、机房的安全性、可维修性和可扩充性，使机房设计

具有超前意识和较高的科技含量，并且考虑今后增加设备所需的空间、

动力和空调，能够满足今后发展的需要。

由于中数据心机房是服务器、网络设备与安全设备的安置地点，

因此必须及早对其进行设计施工，以保证地下管道数字化管理平台项

目的顺利实施。

2.1.1.环境要求

综合考虑系统的应用规模和将来拓展需求，可以推算出其服务器

的需求在10—15台之间，中心机房内还将安置核心交换机等网络设

备，考虑到通风和工作环境，因此需要一定的空间进行安放。

建议数据中心在环境上应满足以下建设目标：

•数据中心可考虑选在建筑物中间楼层、结构规则、易于

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运输的位置。

•数据中心应选在电力系统较稳定、安全通道通畅的地方。

•数据中心应远离高温、漏雨、粉尘、油烟、有害气体或

堆放带有腐蚀性、易燃、易爆物品的场所。

•数据中心应远离强振源、强噪声源、强电磁场。

•数据中心楼板荷载值符合国家标准要求值，不低于

500KG/平方米的标准。

•数据中心的建筑结构、建筑材料（含装修材料、辅助材

料）应符合抗震、隔热、阻燃、降躁、隔音要求。

2.1.2.建设内容

数据中心机房的建设内容主要包括：建筑装修改造系统、动力配

电系统、空调新风系统、消防报警系统、弱电控制系统、机柜系统、

防雷系统等七大部分。

2.1.2.1.装修改造系统

建筑装修改造系统是整个机房的基础，需要为新增设备的机房以

及设施进行改造，为放置机架、服务器等设备预留空间，并合理布局。

20

机房建设技术指标:

1、机房温湿度标准：

（1）开机时电子计算机机房内的温、湿度:

级别A级（建议使用）B级

项目

夏季冬季全年

温度23±2℃20±2℃18-28X3

相对湿度45265%40%-70%

温度变化率<5℃/h<10℃/h

并不结露并不结露

（2）停机时电子计算机机房内的温、湿度:

级别

A级（建议使用）B级

项目

温度5-35℃5-35℃

相对湿度40%-70%20%-80%

温度变化率<5℃/h<10T/h

并不结露并不结露

2、噪音：计算机开机条件下，主机操作员位置W60dB；空调机

位置v65dB

21

3、尘埃：国家标准A级粒径20.5um个数＜10000/dm3

4、电压：三相电压为380V,波动不大于±5%

单相电压为220V,波动不大于±5%

5、频率：50Hz±0.2Hz

6、接地电阻：RW1欧姆零地电位差W1伏

7、负荷分配：三相电流不平衡度W20%

三相电压不平衡度W5%

8、照度：300LX—400LX

9、应急照明：250LX

10、电磁干扰：机房内无线电杂波干扰W0.5V/m

磁场干扰强度W800A/m

符合EN50091-2及相关标准

11、机房安全等级：A级

机房改造和装修

22

改造和装修设计，要与现代化的计算机通讯设备相匹配，能通过

精良、独特的设计构思，在确保机房的安全性、可靠性和可管理性的

前提下，要本着经济实用的原则，使机房建设成标准的计算机房。同

时装修材料根据消防等规范要求，选用非燃或难燃、气密性好、不起

尘、易清洁、在温、湿度变化作用下变形小的材料。

1、吊顶

机房所有顶棚应设计预留一定的空间，以便于照明、消防管道敷

设；吊顶以上及顶棚应做洁净处理，对于较大的管道，也需刷防尘漆

做洁净处理，以提高机房的洁净度。全部吊顶安装均应采用钢性吊杆

结构，以保证吊顶的安全性、可靠性。

2、墙

墙装修目的是为了保证室内环境使用条件，创造一个舒适、美观

而整洁的环境，其材料选择应满足不易吸附尘、防火、防潮为宜。

3、隔断

为了针对计算机系统的不同设备对环境的不同要求，便于机房管

理，必须采用分隔墙将大间机房分隔成各种功能间。

机房主要功能间分为：网络控制区、服务器区、CA认证机房、

23

集中监控室（原值班室）、操作开发室等。机房功能间隔采用玻璃隔

断，起到通透、隔音作用，以便于设备观察及管理。

4、地面

活动地板铺设在计算机机房的建筑地面上，在活动地板与建筑地

面之间可以敷设连接设备的各种管道，同时活动地板与建筑地面之间

还可作为静压送风风库（也称为静压箱），通过带气流分布风口的活

动地板（风口板）将机房空调送出的冷风送入室内及发热设备机柜内。

选用的抗静电活动地板应具有以下特点：

承重能力高

受温湿度影响小、美观耐用

抗静电能力、优质防火性能、防潮性能

抗污性好、装饰性强、互换性好

安装方便、拆卸灵活

由于电池箱、UPS、精密空调等设备重量较重，超出楼板的承重

能力（约为150kg/m2--200kg/m2）,需在安装这些设备的地板下制

作一套槽钢结构承重支架，将设备重量均分于楼地面。

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5、门、窗

为使机房整体美观协调，在机房主出口入安装双开钢质防火门。

其余玻璃隔断配套玻璃地弹簧门，配简洁拉手，配件应选用优质产品,

确保长期、频繁的使用特性。

2.1.2.2.动力配电系统

计算机系统是有计算机设备、外部设备、辅助设备和工程工艺设

备四大部分组成。因此计算机机房的供配电系统就是为满足这四大部

分的要求，以保证获得稳定、可靠的电源而服务的。计算设备供配电

系统提供电源的质量好坏直接影响着计算机系统所工作的稳定性和

可靠性。

1、供电

机房供配电系统经机房配电柜向主机电源、外部设备、辅助设备、

空调、照明、新风设备等提供线制、电压、频率及额定容量符合要求

的交流电。中心机房所采用线制为三相四线制，其三相额定电压为

380伏，单相额定电压为220伏，供电频率为50HZ。

25

根据机房具体设备及其用电容量，本机房在空调电源室内共设置

两个配电柜，供电设计为由大楼低压配电室引不同容量的两回路电源

至空调，一回路送至动力配电柜，供插座、空调、照明等用电，另一

回路电源送至UPS输入柜（根据具体情况，也可在前端安装一台隔

离变压器，以提高不间断电源质量），供给UPS不间断电源，经过

UPS后再由UPS分配柜分配给计算机设备及外围设备、监控系统及

其需要不间断电源供电的设备等。

中心机房不间断供电采用服务器区使用一台UPS供电，网络控

制区用20KVAUPS供电方式，选配充足的后备电池，可有效地保证

不间断供电。

2、照明

根据机房的有关要求，照明要求不闪烁、不眩光、照明度较大、

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光线分布均匀、不直接照射光面，特别是显示设备和控制板离地面

0.8m处照度应不低于300勒克斯。根据机房吊顶布置情况，灯具均

选用不锈钢高效格栅灯，注意要用电子镇流器取代电感谢镇流器，以

符合机房设计要求，减少对计算机干扰。

应急照明：当市电断电后，由UPS供电。应急照明的照度不低

于50勒克斯。

控制开关应合理布置于墙、柱面，距地板表面1.4m处。

2.1.2.3.空调新风系统

由于机房里存放着大量并且密度非常高的各种IT设备，因此必

然产生热量，这就对空调系统提出了更高的要求。要保证设备的可靠

运行，又需要机房保持一定的温度和湿度。

总体设计原则是：

维护机房温湿度、洁净度达到设备运行要求；

舒适的人员操作环境；

合理的气流组织，充分解决设备散热问题。

空调系统

27

计算机系统是高精密的电子设备，对机房环境有严格的要求，其

中最重要的是机房内温度、湿度和洁净度三个指标。

1、机房温度

机房温度要求：22t±2七

温度变化率小于5%,不凝露（A级机房）

2、机房湿度

机房湿度要求：55%±10%（A级机房）

3、机房洁净度

尘埃要求：国家标准A级粒径20.5um个数W10000/dm3

机房发热量的计算：

设备的发热量：30*0.86*0.5=12.9KW（暂按30KVA算）

人的发热量：8*70W/P=0.56KW（暂按8人估算）

照明的发热量：120M2*27W=3.24KW（暂按120平方米估算）

新风的发热量：120M2*30W=3.6KW（暂按120平方米估算）

2ft

结构的发热量120M2*80W=9.6KW（暂按120平方米估算）

其它发热量暂忽略不计

据测算，机房总发热量约为30KW。预留一定的余量，因此，配

置一台40KW的精密空调设备，1+1互为备份，采用下送风进行机

房恒温恒湿控制。

新风系统

为了使计算机操作人员在较封闭的机房内工作能有舒适感，需要

在使用空调的同时不断补充新风，补充新风的另一作用还在于可保持

机房内正压，提高机房洁净度。

根据机房设计规范及机房现场实际情况，要求机房内的每小时补

充量在20-40m3的范围内。

新风机选型:送风总量为20000M3/H,取5%为1600M3/H,选风量

为1600M3/H的新风机，保证机房的正压和空气的新鲜度。

29

2.1.2.4.消防报警系统

2.1.2.5.弱电控制系统

弱电控制系统，是整体机房的神经中枢。整体机房控制室具有高

度自动化，它要求以最少的维护人员，运用最优化的运营维护手段，

来实时监控每一个机房中设备所处的物理环境。其中的门禁系统、机

房集中监控系统、安保系统等，要求对整个机房进行无死角的全方位

监控。

门禁管理系统

门禁管理系统的主要目的是保证重要区域如计算机机房区域、办

公区域、设备区域及机要区域内设备和资料的安全，便于人员的合理

流动，对进入这些重要区域的人员实行各种方式的进出权限管理，以

便限制人员随意进出。应该在机房主入口、网络中心室入口处各安装

一套感应式门禁，可通过RS-485通讯，可由微机统一管理。

闭路监控及保安系统

从经济、实用、灵活的角度出发，本着系统设备质量可靠、技术

性能先进的原则，依据国家相关行业的各项规定对中心机房电视监控

系统进行设计。

30

1、系统基本结构

本系统中主要包括摄像机、镜头、防护罩、支架等，其任务是对

被摄体进行摄像并将其转换成电信号。传输部分的任务是把现场摄像

机发出的电信号传送到监控中心，显示与记录部分把现场传来的电信

号转换成图像在监视设备上显示，并可用记录设备录像备案。控制部

分则负责所有设备的控制与图像信号的处理。

2、系统基本达到的功能

图像显示功能：可将摄像机图像同屏以十六画面形式显示，也可

将任意一路图像单画面全屏显示。

切换功能：可对可对所管理的摄像机视频信号进行手动任意切换

或自动定时切换。

录像功能：可将所有摄像机画面进行24小时不间断录像，并可

任意回放、查询。

报警联动功能：通过该系统，可将电视监控与防盗报警、消防系

统有机的集成起来，实现报警联动，从而实现报警视觉复核，减少误

报。

3、机房集中监控系统

31

集中监控系统的主要功能是对分散、面广的各个独立的机房环境

设备系统参数进行遥测、遥信、遥控和遥视，对机房内各种环境设备

进行全方位管理，时时监视着各种设备的工作状态及参数，并可诊断

设备部件情况，发现异常情况即自动报警，实现机房的科学管理。

2.1.2.6.机柜系统

建设机柜系统，集中放置和管理服务器和网络设备，有助于节约

机房空间，提高显示器等设备的复用度，加强设备管理能力。

数据中心对机柜的需求表现为四个方面，即：热量管理、线缆管

理、机柜电源分配、兼容性及其他先进性能。良好的机柜系统有助于

解决机柜应用中的高密度散热、大量线缆敷设和管理、大容量配电及

全面兼容不同厂商机架式设备的难题，从而使数据中心能够在高可用

的环境下安全运行。

2.1.2.7.防雷系统

网络防雷是一个不容忽视的问题，雷击常会造成网络硬件

（MODEM、网卡、路由器等）的损坏、数据通信中断等危害。因此

32

一定要选择一个专业的系统防雷方案，这不仅可以保证网络设备、网

络数据的安全进行，同时也为机房操作人员营造一个安全的工作环境。

计算机网络系统的防雷

由于中心网络机房的设备均处于建筑物内，其接闪系统和接地系

统在建筑物施工时应该已经完成，即使要改造也只能根据具体建筑

物的情况采取具体措施，这里主要考虑计算机网络的线路防护上。

计算机网络系统中局域网电缆、通信电缆将大量的数字处理设备

连接到一起，这些设备有的相距甚远，并且采用市电供电，而所有这

些与网络设备相连的导线在雷击时都可被雷击中或感应上雷电波，此

时极高的电压必然由局域网、信号电缆或电源线等导体传递到网络设

备，从而可能使整个系统所有设备都遭受到破坏，如果此系统中的所

有设备都有防雷保护则可能避免这种故障。根据IEC1312提出的“分

区防护，多级泻流”的防护原则，对机房电源系统的防雷采用三级的

防护，最大限度的保证机房设备的安全性。

第一级保护：可装于室外电力变压器的副边端或大楼总配电室，

保护电力电缆及整个大楼的全部用电设备，每根电源线分别独立保护。

大楼配电室已考虑到。

第二级保护：安装于网络机房内UPS配电柜进线处，应选用三

33

相电源防雷器，要求具有过流、短路、分励脱扣保护、防雷功能。

第三级保护：装于重要机器及设备的专用开关电源进线端，保护

主机电源及用电设备，因机房内所有计算机设备用可均通过UPS供

电，可在UPS前加装单相二级B级保护，同时配用AS声光报警。

2.2.网络系统

2.2.1.系统需求分析

地下管道数字化管理中心作为一个新成立的单位负责全市地下

管管道的管理工作，将集中所有地下管道数据，建设包括地下管道共

享服务平台、管控一体化平台和决策支持平台在内的信息化平台，该

信息化平台的数据来源、用户群来自于多个政府单位和管道权属企业。

需为地下管道管理中心设计建立其内部网络系统，将其接入电子

政务专网，使其与管道主管政府部门的电子政务网络互联。同时各个

管道产权单位也需要按其要求各自建立其内部网络，并将其网络接入

电子政务专网。

此外，地下管道信息化平台可能需要为野外或无有线网络接入点

的设备提供服务，还需规划无线接入方式。

34

2.2.2网络功能区域需求分析

网络核心区域

•采用N台核心路由交换机，提供万兆接口，提供万兆主干带宽，

负责整个网络各项业务数据流量的高速数据路由和转发。

•核心设备具有先进性、高扩展性、高带宽、高稳定性、高可靠

性。

,实现灵活的安全策略部署，为内部网络、数据中心和网络边界

等不同区域提供不同安全的防护。

•负责冗余链路连接办公区，数据中心、接入区，网络管理区，

保证链路连接的高可靠性和可用性。

•提供QoS策略部署，保证关键网络应用数据流量的优先、高速、

稳定传输。

•支持网络管理策略，实现对整体网络资源运行状况进行监控。

办公区域

•具有多种业务服务。

•需提供高带宽、高容量以及高密度线速转发三层网络接入设备。

35

•能够有控制的访问数据中心服务器群资源。

•组建网络管理区域，安装网络管理软件，实施分布式部署，实

现对网络资源，系统服务运行状况进行监控。

接入层区域

•网络接入层设备需提供高带宽、高容量以及高密度线速转发网

络接入设备。

•接入层网络设备采用交换机，通过万兆光纤和核心交换机分别

级联以保证主干链路的万兆带宽。

•网络接入层设备需支持端口的二、三层ACL功能，更好地对终

端接入进行控制。

•支持基于应用的QoS,避免数据传输拥塞。提供多层、细化QoS

特性，确保网络流量进行分类和优先级划分。

•鉴于安全和应用的需要，终端接入层设备需支持接入安全策略

如ARP解析、源地址检测和DHCP侦听等功能，限制终端非法配置静

态IPo

•支持组播应用。

36

•支持无线APPOE适配器的接入等。

•支持802.IX协议、Portal协议。

•支持远程安全接入，连接各级单位。

网络安全需求分析

•网络各个区域的访问控制。

・各网段的访问控制。

•网络各个区域，各网段攻击检测防御。

•网络设备自身控制。

网络管理

•终端准入控制。

•设备监控

2.2.3网络的总体构架

本系统的组网总体框架是在网络内部网络采用单核心、双引擎双

电源架构，采用星形网络拓扑结构方式向外展开连接。采用交换技术、

高带宽技术，在主干网络采用10000M的网络技术，形成高速的网络

37

骨干；在网络的接入层利用交换技术为每台工作站提供独享的1000M

带宽。

在网络边界通过防火墙使用单模光纤将内部网络接入电子政务

专网。

所有网络连接长度超过100米的全部采用光纤，其余采用6类非

屏蔽双绞线。室内网络缆线采用结构化布线。现场网络结构特点可概

括如下：

令网络系统主干铺设万兆多模光缆。

令局域网采用二/三层星形网络结构。

令通过防火墙实现网络安全防范。

令网络接入层交换机连接PC机，为用户终端提供独享的

1000M带宽。

令考虑满足网络中大数据流量的传输。

令网络出口要求进行安全控制和管理，需要对访问进行控制、

流量进行管理、攻击进行防范，并且能够有效解决内外网接入安全

问题。

令网络边界通过防火墙将内部网络接入电子政务专网。

令网络考虑如会议室的无线网络接入问题，考虑接入安全。

令考虑能够对网络中服务器等资源的运行状况进行监督。

令整网具有良好的服务质量、稳定性、可靠性。

令具有很好的可管理性。

令易扩展，能支持网络新技术。

2.2.4网络建设基本原则

(1)高带宽：为了保障全网的高速转发，要求核心交换机具有

高性能、高带宽的特性，整网的核心交换要求能够提供无瓶颈的数据

交换。

(2)可扩充：核心交换机与接入交换机具有强大的扩展功能，

地下管道管理中心局域网网络要建设成完整统一、组网灵活、易扩充

的弹性网络平台，能够随着需求变化，充分留有扩充余地。

(3)开放性：技术选择必须符合相关国际标准及国内标准，确

保网络的开放性和互连互通，满足信息准确、安全、可靠、优良交换

传送的需要；开放的接口，支持良好的维护、测量和管理手段，实现

39

网络设备的统一管理。

(4)安全可靠：设计应充分考虑整个网络的稳定性，支持网络

线路保护，提供网络安全防范措施。通过使用防火墙实施网络边界防

护，并在设备上配置安全策略，从而达到防止入侵与攻击保护内部服

务器群的目的。

2.2.5网络设计原则

1)先进性和适用性：支持现有业务和将来增加的新业务，保证骨

干网上各类业务可靠传输和服务质量，所选设备应采用先进技术，采

用国际领先的网络产品和相关技术，支持业界最丰富的网络应用协议,

性能上满足地下管道管理中心计算机网络关于多业务传输等高传输

速率、多并发连接的要求，功能上满足地下管道管理中心计算机网络

复杂的应用和安全管理要求。性能除满足当前需求外，还留有余量，

以适应技术发展，并提高局域网在特殊情况下的稳定性。

2)可扩展性和可维护性：在网络系统设计中应分析用户现有需求

并预测未来5年的业务增长，满足短期内网络对带宽需求和设备处理

存储能力的期望，网络结构应当合理，并有利于今后扩容。对于未来

的网络发展，能够立足现有设备进行升级改造，与新设备能够在新技

术下互相操作，保护现有建设和投资。须选用先进的具有极好扩展性

的网络技术；设备采用模块化结构设计，方便带宽和端口扩展；设备

40

保留足够空余插槽，保证业务扩展的需求。

3）良好的集成与开放性：考虑到地下管道管理中心计算机网络不

间断运行的重要性，所有网络设备应采用成熟的电路设计技术和可靠

的电子元件。系统设计采用高可靠性的网络产品和完备的网络备份策

略来满足高可靠性的要求。高可靠性设计不仅包括网络设备等物理设

计的可靠性，同时包括路由等逻辑设计的可靠性，防止网络瘫痪。网

络系统遵循ITU-T、IEEE等指定的一系列建议与标准，具有开放性的

平台特性，以能够确保不同厂家的网络设备能够实现互连。网络设备

支持基于标准的网络传输、管理和安全协议。网络体系结构与系统应

用各自独立，与服务器、二作站的操作模式无关，支持各种通信协议、

各种数据库和客户机/服务器应用。

2.2.6设备选型原则

在本项目的设备选型中遵从以下原则：

先进性：首先从设备的体系结构、设备性能等方面保证技术上的

先进性。先进性体现在采用业界主流的技术，符合实际需求和未来技

术发展趋势的设备性能要求。

可靠性：因为网络中断、系统暂停会直接影响系统正常运行，产

生巨大的直接或者间接损失以及社会影响，所以网络的稳定性和系统

41

的可靠性至关重要。

实用性：充分考虑系统实际需求和经费预算，具有很高的性价比。

可扩充性：随着信息化的逐步推进，信息化要求会越来越高，并

且已将网络安全提高到较高的位置，因此，今天的系统平台必须适应

明天的发展，可以迅速扩展，同时保护已有投资。

可管理性：对于此次项目建设内容，所有设备能统一方便的管理,

方便系统的扩充和故障定位、处理。

42

43

12.7BW

44

管网中心网络系统拓扑图

2.2.8网络系统设计

IP地址/VLAN规划设计

IP地址的合理规划是网络设计中的重要一环，地下管道管理中

心网络必须对IP地址进行统一规划并得到实施。IP地址规划影响到

网络路由协议算法的效率、影响到网络的性能、影响到网络的扩展、

影响到网络的管理，也影响到网络应用的进一步发展。

TP地址空间分配，要与网络拓扑层次结构相适应，既要有效地

利用地址空间，又要体现出网络的可扩展性和灵活性，同时能满足路

由协议的要求，以便于网络中的路由聚类，减少路由器中路由表的长

度，减少对路由器CPU、内存的消耗，提高路由算法的效率，加快路

由变化的收敛速度，同时还要考虑到网络地址的可管理性。

具体分配时要遵循以下原则：

＞唯一性：一个IP网络中不能有两个主机采用相同的TP地址;

＞简单性：地址分配应简单易于管理，降低网络扩展的复杂性,

简化路由表项；

＞连续性：连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合，大

大缩减路由表，提高路由算法的效率；根据部门和权限划分,

46

为不同的业务分配一段连续的IP地址，便于业务的区分。

＞可扩展性：地址分配在每一层次上都要留有余量，在网络规

模扩展时能保证地址的连续性；

＞灵活性：地址分配应具有灵活性，以满足多种路由策略的优

化，充分利用地址空间。

地下管道管理中心网络均采用私网IP地址，根据网络信息点数

不多，考虑到后继信息点数的扩充，保证IP地址的利用效率，设计

选用C类私有地址段，同时根据具体子网网段内信息点数据的分布，

采用VLSM变长子网掩码技术。

地下管道管理中心内部网络主要采用静态分配IP地址的方式。

外部网络可采用DHCP服务器动态IP地址分配的方式。

地址分配应考虑近期和远期的发展，减少在网络发展过程中因地

址重新规划而对业务造成的影响。采用CIDR技术，这样可以减小路

由器路由表的大小，加快路由的收敛速度，也可以减小网络中广播的

路由信息大小。充分合理利用已申请的地址空间，提高地址的利用效

率。

设备Loopback地址的分配：各种三层设备的Loopback地址的使

用，在不同的方面都需要它的参与，对于内部路由协议的正常运行，

47

整个网络的正常运行，有着至关重要的作用。因而对于各个路由器设

备的Loopback的分配和管理，应当采取统一的专有地址空间。通过

为所有的设备分配一个专有的地址空间，能够更为有效地进行路由器

设备的路由配置和管理，以及方便今后的故障的诊断和排除。

Loopback地址分配采用32位掩码的原则。

设备间互连地址的分配：设备间互连的IP地址，从业务的相关

性上，他们一般不具有全局的功能，而只是提供完成两个设备之间的

连接。因而从这个角度上讲，这部分的地址空间的分配应当考虑以下

的方面：

（1）尽可能以分层次的方式分配地址。

由于链路地址空间不具有全局性，因而并不需要在全网范围内为

每个链路保持精确路由。而采取分层次的地址分配方式，能够将链路

地址逐级汇总，从而使得这些地址在各路由器的路由表中占有较少的

空间。以降低对路由器的要求，并保证路由器的处理效率。

（2）提供足够的预留空间，以满足今后新增链路的需要。

同一区域（area）内的设备互联地址连续分配，每个互联段分配1

个/30的最小地址段。

主干区域设计

4ft

地下管道管理中心内部网络核心层设备作为宽频网络的骨干，必

须能够提供快速的数据交换和极高的永续性，从备份和负载分担角度

选用单核心、双引擎；从设备考虑，选用交换性能和可靠性极高的高

端路由交换设备，支持电源冗余、风扇冗余、分布式转发等特性。并

降低核心设备配置的复杂度，减少出现运行错误的几率。

在此网络中我们将采用冗余引擎、冗余电源、冗余链路连接的核

心路由交换机，打造网络平台的核心部件以此来负责整个网络各项业

务数据流量的高速数据路由和转发，和提高整体网络的稳定性与可靠

性。

2.2.9网络可靠性设计

网络核心节点设备的可靠是确保整个网络的有效运转的关键所

在。要保证网络的可靠性，必须要选用具备电信级可靠性的网络设备

进行组网，才能使网络具有自动恢复能力、降低人工维护工作，达到

电信级的可靠运行。

要实现设备的可靠性，应考虑如下内容：

1.网络中的关键设备，如核心交换机等，应该具备电

信级可靠性：

2.可靠性指标必须达到99.999%；

3.网络核心设备采用全分布式体系结构，路由与转发

49

分离；

4.所有关键器件，如主控板、电源等都采用冗余设计,

业务模块支持热插拔；

5.网络核心设备支持不间断转发，主控板热备份。主

备倒换过程不影响业务转发，不丢包。

本期采用的内网核心高端路由交换机具有以下可靠特性：

1、采用分布式体系结构

在核心节点的高性能路由交换机采用分布式体系结构，与集中式

体系设备相比较，分布式体系设备除性能可以通过插入更多的接口处

理板提高整体性能外，更为关键的是将管理、路由转发、接口处理等

功能分配在不同的部件上，协同工作，分布式体系可以分散故障风险、

隔离故障、提供冗余配置，提高系统的自动恢复能力；如管理部件故

障，只需要更换这部分板件，不影响其他功能。

2、关键部件冗余：

核心网络设备采用分布式体系下，对设备的关键部件，进行冗余

构造配置，保证系统在工作中不会全部失效。

3、实时热备份机制：

50

在系统软件及硬件的支持下，关键部件在发生故障能自动启动备

份系统，而且主备之间的切换要能够实时热倒换，即运行中即使发生

设备故障切换也不会对网络业务造成影响。两块主控板分别称为主用

主控板(Master)和备用主控板(Slave)。其中，主用主控板作为控

制平面的核心，与外部和业务板进行业务通信，完成系统内各模块的

正常功能；而备用主控板则只作为主用主控板的备份，与外部和业务

板没有通信。当主用主控板发生故障时，系统自动进行主备切换，由

备用主控板接替主用主控板的工作，保证业务的正常运行。

4、热插拔特性：

核心网络设备任意单板均支持热插拔特性，保证系统出现故障需

要维护，或系统需要升级扩展时，不需要停机处理，保证网络的7X

24小时不间断运行。

5、冗余电源支持：

核心交换机能提供冗余电源负载分担及备份供电，保障系统具有

可靠的能量源。

6、散热系统：

网络设备的散热系统使设备能够长时间稳定运行而不至因为系

统升温过高出现故障，冗余风扇等散热装置可以增加设备的运行时间

51

及减少故障发生。

2.2.10防病毒软件

计算机病毒对计算机网络影响是灾难性的。从80年的“蠕虫”

“小球”病毒起至今，计算机使用者一直在和计算机病毒斗争，创造

了形形色色的防病毒产品和方案。但是随着近年来INTERNET的发展，

E-MAIL和一批网络工具极大改变了人类信息的传播和生活方式，计

算机病毒的种类迅速增加，扩散速度大大加快，出现了一批新的传播

方式和破坏力的病毒，对企业及个人用户的破坏性和传染力是以往的

病毒类型所不可比拟的。病毒的爆发地点和传播方式已经由以往的单

机之间的介质传染完成了向利用网络系统快速、大范围传播的转化，

类似于尼姆达、求职信、红色代码等网络传染性质的病毒大量出现，

一旦地下管道管理中心被病毒侵入并发作，造成的损失和责任是难以

承受的。病毒和防病毒之间的斗争已经进入了由“杀”病毒到“防”

病毒的时代。只有拒病毒于网络之外，才能保证地下管道管理中心数

据的真正安全。

建议在地下管道管理中心局域网系统网络采用趋势网络防病毒

系统，保护网络不受病毒的侵害；并定期下载、分发病毒增量库，定

期升级防病毒软件；关注安全网站，在重大疫情暴发前及时发布通告，

做好预防措施，避免病毒大规模泛滥。

52

2.2.11网络管理设计

根据本网络设计要求，地下管道管理中心内外网需要对网络出口

进行安全控制和管理，而且需要用户访问进行控制、对网络数据流量

进行安全管理，有效解决网络接入安全问题。还需要考虑到对地下管

道管理中心实施信息管理，在能够对用户终端进行适当控制同时，也

能够对服务器运行状态进行统一的状态管理。

在内网配置2套应用服务器分别安装网强网络管理软件，其中1

套应用服务器安装重要网强管理软件组件，搭建备份环境，使得主管

理服务器宕机时，不会整个网络环境瘫痪，影响网络运行，导致业务

中断。

2.3.网络安全系统

2.3.1.概述

2.32项目背景及现状

地下管道数字化管理平台建设的目标之一是实现地下管道信息的应用与共

享，为此，我们需要对城市地下管道普查数据和竣工测量数据进行有效管理，建

设一个为城市地下管道信息的动态管理和共享应用提供技术支撑的平台。具体来

说，一是综合运用地下管道探测技术、测绘技术、数据仓库技术和3s技术，建

立城市现状地下管道数据库，并提供数据共享服务；二是综合运用计算机技术、

网络技术和通讯技术，构建覆盖城市应急指挥中心、政府与地下管道相关的各个

职能部门、各专业管道公司等单位间的高效、快速、通畅的信息网络系统；三是

53

加强法规标准建设，规范和完善地下管道信息的采集、收集、整理、分析，提高

信息质量；四是决策支持平台，提高城市地下管道管理、科学决策、以及公共基

础设施突发事件监测、应急反应、执法监督和指挥决策的能力。

通过对城市地下管道的普查，可以摸清城市地下管道的现状信息，从而摸清

地下管道的资产，为今后对城市地下管道资产的管理提供数据依据。

2.3.3.参考标准

2.3.4.方案指导思想

地下管道数字化管理平台属于国家政务信息建设的组成部分，其

信息安全保障体系的建设必须要符合国家相关法律和要求，我国对信

息安全保障工作的要求非常重视，国家相关部门也陆续出台了相应的

文件和要求，在为住房地下管道数字化电子政务规划整体解决方案的

过程中，在方案指导思想上参考的政策和标准主要包括：

国务院办公厅于2002年发布的中办发[2002]17号文件（关于转

发《国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见》的通知）,

该文件提出了电子政务建设的指导思想和原则，提出了“统一规划、

加强领导；需求主导、突出重点；统一标准、保障安全”的建设原贝L

指出电子政务的建设必须和信息安全保障体系的建设同步进行。因此

在地下管道数字化管理平台规划阶段中，信息安全保障系统的建设被

提到很高的高度，信息安全保障系统的规划和设计得到领导的高度重

视；