综合管廊解决方案

1、 正元城市综合管廊智能化建设正元城市综合管廊智能化建设 解决方案解决方案 正元地理信息有限责任公司 编制日期：二一六年四月 目录 一、概述 . 1 （一）政策支持 . 1 （二）发展现状 . 2 二、城市管廊智能化建设必要性分析 . 4 （一）加强管廊运行监管的能力，切实保障管廊长期安全运行 . 4 （二）转变管理模式、突破传统管理局限，提升管理工作水平 . 4 （三）优化管廊运行方式，降低运行维护费用，提高经济效率 . 5 （四）形成合作互惠机制，加强管线入廊管理，发挥管廊作用 . 5 三、正元城市管廊智能化建设目标及内容 . 5 （一）建设目标 . 5 （二）建设内容 . 6 1. 物联网

2、智能监控系统 . 6 2. 管廊内通讯网络系统 . 13 3. 管廊三维模型及数据中心 . 15 4. 大数据应用支撑平台 . 16 5. 专项业务应用系统 . 17 6. 监控管理中心建设 . 20 四、科学管理模式提升管廊管理水平 . 21 （一）运行维护 . 21 （二）后续建设 . 21 五、关于正元公司 . 21 一、概述 城市地下综合管廊将布设在地面、 地下或架空的各类公用管线集中容纳 于一体， 并留有供检修人员行走的通道。 将有效促进地下管线统一规划和设 计，实现集中建设、集中管理，有效处理了地下管线布线间相互协调困难的 问题，便于管理单位之间相互了解。 城市地下综合管廊将原本埋

3、设在地下“不可见”的管线变成“直接可见 的 ”，现状不清、家底不明将不再是制约地下管线发展的问题；而且“直接 可见”的地下管线大大降低了管线巡检工作难度、提高了巡检质量，使管线 漏损查找和处理都更方便， 更容易发现管道安全隐患。 城市地下综合管廊将 管线“分散式”转变成“集约式”建设和管理，有效、合理地节约了城市地 下空间，直接解决了地下管线埋设混乱问题。同时，为改变地下管线管理方 式和提升管理水平创造很好的条件。 自动化、 信息化管理设备和技术在地下综合管廊中更容易应用， 管廊内 现有空间为布设监控管理设备和设备检修管理提供了较大便利， 通过布设视 频和防入侵监控等设备， 能有效提升综合管廊

4、内地下管线安全水平和应急管 理能力。因此，建设综合管廊在很大程度上对当前地下管线所面临的问题， 提供了很好的解决途径。 （一）政策支持 自 2013 年以来，国务院先后印发了国务院关于加强城市基础设施建 设的意见 、 国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见 ， 部署城市地下管线建设工作。 李克强总理近两年三次就城市建设谈到 “里子” 和“面子”问题，地下管线问题已经引起国务院的极大重视，成为政府工作 计划解决的重点问题之一。作为落实 2013 年后上述两份意见的一项重要内 容，2015 年 7 月 28 日，国务院办公厅发布关于推进城市地下综合管廊建 设的指导意见 （以下简称意见

5、） ，部署地下综合管廊建设工作。该意见 从统筹规划、 有序建设、 严格管理和支持政策等四个方面部署推进地下综合 管廊建设。提出了十项具体措施，明确到 2020 年，建成一批具有国际先进 水平的地下综合管廊并投入运营，反复开挖地面的“马路拉链”问题明显改 善， 管线安全水平和防灾抗灾能力明显提升， 逐步消除主要街道蜘蛛网式架 空线，城市地面景观明显好转。该意见的出台也是经过多年建设探索，逐渐 寻求的地下管线问题解决之路。 （二）发展现状 2015 年 4 月，财政部和住建部，已经确定了 10 个城市纳入地下综合管 廊试点城市，分别是包头、沈阳、哈尔滨、苏州、厦门、十堰、长沙、海口、 六盘水、白银

6、。财政部此前也发出通知指出，中央财政对地下综合管廊试点 城市给予专项资金补助，直辖市每年 5 亿元，省会城市每年 4 亿元，其他城 市每年 3 亿元。对采用 PPP 模式达到一定比例的，将按上述补助基数奖励 10%。 2015 年 7 月 20 日，住房和城乡建设部、国家开发银行与吉林省人民政 府签订了全国城市综合管廊建设试点省合作框架协议 。根据协议，吉林 省在住房和城乡建设部、国家开发银行的指导和支持下，按照“政府推动、 企业为主，市场运作、社会参与，科学规划、标准建设，规范管理、安全运 营”的总体思路，在全省范围内开展城市综合管廊建设工作。2015 年-2020 年，计划投资 1000

7、亿元，完成 1000 公里左右城市综合管廊建设任务。初步 建立干线综合管廊、 支线综合管廊和缆线管廊协调发展的格局， 形成一套较 完整的城市综合管廊投资融资模式、建设运营模式、评价管理模式，为国家 全面推进城市综合管廊建设提供可复制、能推广的经验。 目前，我在建的地下管线项目较多，比较有代表性项目包括： （1）上海浦东张杨路人行道地下管廊 上海于 1994 年在浦东新区张杨路人行道下建造了两条宽 5.9 米 、高 2.6 米，双孔各长 5.6 公里，共计 11.2 公里的支管综合管廊，收容煤气、通信、 上水、电力等管线。是国内第一条城市市政综合管廊工程建设。 （2）白银市综合管廊 白银市作为首

8、批综合管廊建设试点城市之一， 为甘肃省域核心的重要组 成部分， 2 区 3 县， 面积 21209 平方公里。 市政管理线现状为地下管线老旧、 容量不足，管线权属众多，且存在多头管理与无人管理并存现象。总体布局 结合高压线入地、地下空间和人防；无管网式超细干粉自动灭火装置；天然 气管道入廊；所有管线集中出舱。 （3）珠海横琴新区管廊 横琴综合管廊建设项目荣获中国人居环境范例奖。工程总长度 33.4 公 里，其长度是上海世博园区地下管沟的 5 倍。综合管廊最窄处也有 3 米宽、 3 米高，容纳了电力、通讯、给水、中水、供冷、供热及垃圾真空系统等 7 种市政管理线。 内设通风、 排水、 消防、 监

9、控等系统， 由控制中心集中控制， 实现全智能化运行。由于建设综合管沟，总计节约土地 40 多万平方米。结 合当前横琴的综合地价及城市容积率，直接经济效益超过 80 亿元。 二、城市管廊智能化建设必要性分析 传统的地下空间开发利用，地下空间（综合管廊、管线）管理采用简单 的人工方法、借助图纸、各类卡片来管理庞大的城市管线资料，致使管线数 据不全、精度不高、资料保管分散、更新速度慢，从而在管网建设和维护时 出现设计不合理、误挖、误伤地下管线的现象时有发生。这种落后的管理方 式已越来越难以满足经济建设和社会发展的需要。 使用现代信息化技术， 借 助地理信息系统来进行管廊管理的信息化建设和管廊运营的预

10、警分析、 事故 处理，已势在必行。 （一）加强管廊运行监管的能力，切实保障管廊长期安全运行 通过管廊智能化建设， 组建管廊监控物联网系统， 实现管廊实时在线监 管， 形成人与物、 物与物相联， 实现信息化、 远程管理控制和智能化的网络。 将智能监管与人工巡查相结合， 切实提高管廊安全运行管理能力， 有效保障 管廊运行安全和廊内管线运行安全， 同时能够第一时间提供危险预警和事故 应急处置，有力保障城市安全运行和人民群众生命财产安全。 （二）转变管理模式、突破传统管理局限，提升管理工作水平 与业务系统相融合，实现对地下管线工程档案的接收、整理、鉴定、统 计、保管和利用，提高政府工作管理效率。应用创

11、新设计、创新建设和创新 运营， 打造城市综合管廊运营服务平台， 逐步健全城市综合管廊运营管理体 系，为电力、燃气、热力、通信、广播电视等客户提供优质、稳定的服务。 从而提高城市综合管廊建设水平， 形成智能、 先进的城市综合管廊运营服务 能力。 （三）优化管廊运行方式，降低运行维护费用，提高经济效率 城市地下管理能有效解决“马路拉链”问题，避免城市马路反复开挖造 成的资源浪费。同时，优化管廊运行管理方式，用信息化、智能化管理方法 代替传统的人工管理方式，将有效提高管理效率，节约管理资源，在保障管 廊安全运行的同时，实线高效运营，避免资源浪费，减少运营管理费用。 （四）形成合作互惠机制，加强管线入

12、廊管理，发挥管廊作用 通过城市综合管廊创新运营， 助力传统建设企业转型为 “城市综合管廊 运营服务商” ，并为地方政府财政带来持续性运营收入，形成政府和企业的 多方共赢。 建立政府与企业间的合作互惠机制， 通过管廊内部数据信息共享、 信息化建设成果共享利用等方式， 促进地方管线入廊等工作， 使城市综合管 廊切实发挥作用。 三、正元城市管廊智能化建设目标及内容 （一）建设目标 根据国家“智慧城市”建设的要求，以充分利用资源、提升综合效能为 核心，以创新体制机制、提高管理水平为重点，应用先进的数据获取技术、 三维建模技术、 物联网技术和通讯技术等， 建立包含三维地理信息数据和管 廊综合业务应用数据

13、的大数据中心和应用支撑平台， 融合城市综合管廊管理 过程所需要的各种业务管理和专业分析功能，形成集业务支撑、数据存储、 辅助决策和生产运维等功能于一体的 “正元城市综合管廊智能化管理平台” ， 实现城市综合管廊的统一、集中管理，全面提升综合管廊运营管理水平、规 划决策水平和应急处置能力， 保障城市综合管廊运营管理安全、 适应城市智 慧化建设和社会经济的发展， 从而降低管廊运行维护成本、 增加管廊整体系 统协调能力、提高综合管廊应急响应能力，达到最优运营。 （二）建设内容 正元地理为城市综合管廊智能化管理提供整体性解决方案。 综合应用物 联网智能感知技术、地理信息技术、三维建模技术、大数据云计算

14、技术，建 设包括管廊智能感知层、网络通讯层、数据中心层、应用支撑层、专项业务 层在内的综合运营管理平台； 应用有线或无线传输技术， 进行管廊通讯组网， 保障信息传输安全；同时，以完善的标准规范体系和运营管理体系为支撑， 实现整个城市综合管廊智慧化管理。 图 1 正元智慧管廊 1. 物联网智能监控系统物联网智能监控系统 物联网智能监控系统是建设智慧型综合管廊重要的组成部分， 利用局部 网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、及其人员、物资等通过新的方 式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能 化的网络。 管廊内智能监控传感器的设置应根据管廊结构、 入廊管线情况及管理要

15、求，综合考虑。一般包括：视频监控、火灾监控、积水监控、入侵监控、环 境质量监控、标签定位、智能机器人和廊内管线运行状态监控。 （1 ）视频监控系统 视频监控系统可以实时监控管廊内状况，及时反馈管廊图像监测信息。 管廊内摄像头设置重点兼顾人孔、工作井、重点设置位置，同时考虑管廊中 配电箱位置， 确定合适摄像头设置地点。 根据管廊实际结构特点和运行情况 进行视频监控系统设备选，并确定组建方案。 图 2 视频监控 （2 ）火灾监控系统 火灾监控系统可以在第一时间监测预警管廊内火灾发生情况， 准确预报 火灾位置。 管廊内火灾监控一般属于长距离、 狭窄空间内火灾监测， 廊内高压电力 管线属于火灾重点监控

16、区域；另外，如果燃气管线入廊，燃气泄露造成的火 灾危害巨大，必须考虑火灾监控预警。 一般火灾监控系统主要采用的设备包括：光纤测温系统、温度传感器、 烟雾传感器等。光纤测温系统对于管廊这种狭长空间、特别是电力火灾、易 爆环境的监测有突出优势。 图 3 光纤测温 图 4 感烟传感器 图 5 感温传感器 （3 ）积水监控系统 积水监控系统能准确掌握管廊内积水情况，实现积水超标在线预警。 地下管廊一般设有排水系统， 在管廊结构中利用低洼处设置集水井， 汇 集廊内排水；另外，如果廊内给水、污水管线发生漏失，会有大量水体突然 汇集在管廊内，造成管廊淹没，带来严重后果。 因此，采用水位监测设备，实时监测管廊

17、内集水井水位变化，通过监测 数据反映管廊内排水情况，预防管廊水淹状况发生。 图 6 投入式液位计 （4 ）入侵监控系统 入侵监控系统主要是智能化管理管廊内和监控管理中心人员进出情况， 预防非法入侵。 包括管廊进出控处井盖设备监控和监控中心门禁系统； 同时， 监控中心门禁系统可与人员上下班考勤系统整体考虑，统一建设。 利用井盖监控设备，实时监控井盖非法开启。如果出现井盖破损、移位 和开启等情况， 监控设备将第一时间返回井盖状态数据， 掌握可能入侵信息。 建设监控管理中心门禁系统， 进出监控中心均需要指纹、 打卡或输入门 禁系统密码，系统将记录人员进出情况，非法入侵情况等。 考勤系统，对中心工作人

18、员上下班考勤进行管理，同时提供考勤报表。 图 7 井盖监控 图 8 门禁系统 （5 ）环境监控系统 环境监控系统可以监控管廊内环境质量， 了解设备运行环境， 保证进入 管廊人员人身安全。 环境监测指标包括温度、 湿度、 有害气体、 氧气含量等。 一般设备运行有其适应的环境，管廊内温度、湿度等环境指标，影响设 备运行状态和使用寿命； 另外， 燃气管线泄漏的天然气有可能发生火灾隐患， 污水堆积反应产生的有毒有害气体， 有可能对进入管廊的人员造成人身伤害。 因此，一般对管廊内温度、湿度、含氧量、硫化氢、甲烷等指标进行监 测，设置监测设备。 图 9 温湿度测定仪 图 10 含氧量测定仪 图 11 硫化

19、氢、甲烷检测仪 （6 ）标签定位系统 标签定位系统提供管廊内标签定位、关键设备 R F I D 标签定位，为管廊 业务巡检提供位置信息。 在管廊内每隔一段距离、重要设备、出入口、重要点位安装电子标签， 巡检人员可以定点、 定时在指定标签处考勤， 增加对管廊巡检人员的考核方 式。另外，可以通过对管廊巡检标签扫描，准确了解到该设备、人员所在位 置等信息。 图 12 RFID 标签 （7 ）智能机器人监控系统 提供移动智能监控服务， 通过在智能机器人上加装不同在线监测传感器， 实现管廊内部智能巡查。 职能机器人监测信息可以通过管廊内无线网络传输。 图 13 智能机器人 （8 ）管线运行监控系统 管线

20、运行监控系统对入廊管线的运行状态进行实时监控， 第一时间准确 反映管线运行状态，对管线事故进行及时预警，保障管线及管廊运行安全。 如在给水管线重要位置处设置流量、 压力监测设备， 给水管线每隔一段 距离 （根据需要确定） 设置压力监测点； 在供热管线重要的位置处设置温度、 压力、流量监测设备；在污水管线重要位置设置水位、流量监测设备。在燃 气管线重要位置设置压力、流量监测设备等。 2. 管廊内通讯网络系统管廊内通讯网络系统 在管廊内通过光纤建设管廊内的光纤环网通信系统， 将各个采集集中器 采集的数据可靠有效的传输到监控平台。 网络装置的通信与电源应统一按照 现场通用总线系统的要求进行统一规划、

21、统一布署、统一接入；以保证接口 的开发与统一性。 （11 ）光纤环网通讯设备光纤环网通讯设备 接入交换机和工业交换机为同一品牌设备， 可通过网管软件管理。 网管 软件应能够自动发现网内设备并绘制出拓扑， 当网络内出现故障能实时告警 显示， 能够对设备进行远程配置管理， 能够实时监控交换机间链路流量状态。 接入交换机和工业交换机可组成光纤环网，支持环网自愈协议，支持 M R - r i n g 私有环网协议， 支持相切环、 相交环、 耦合环， 收敛时间小于 2 0 m s 。 路由器应可与市区公司现有通信数据网路由设备（H 3 C ）在同一网管软 件中实现统一管理。 1 9 英寸标准机架式安装，

22、支持端口扩展； 信息历史数据应能至少保存一个月，存储周期为 1 0 秒至 1 0 分钟可调。 （22 ）现场通讯设备）现场通讯设备 通过光纤打造一个工业级自愈环网，支持 1 0 0 M / 1 0 0 0 M 带宽，长度可达 1 0公里；具备不同厂商，不同监测系统统一接入能力，完全符合物联网的 规划与设计。 当光纤通道的某个节点出现故障时，系统可在 3 0 m s时间内恢复通讯。 集成有数据交换、传输功能，含足够数据输入、输出端口，并须通过千兆光 口进行远程数据传输； 可根据现场采集器与传感器网络接口数量， 每个区域 控制单元提供不少于 8 个的以太网络接口；另外需要保持一定的可扩展性， 支持

23、更多的 I P 采集器与传感器接入。 现场通用总线接入区域控制单元， 实现管廊内统一安全供电， 为现场设 计一个安全用电环境； 原则上避免各监测系统单一敷设通信线路， 占用现场 线槽用线资源。 对于应急通信系统，为保证应急通信时，带宽不被其它监测系统占用， 需单独自成一个系统供应急通信使用。集成无线 A P 功能；能对管廊道内的 温度、湿度、氧气浓度、有害气体等环境信息以及集水井水位等设备工作状 态进行实时采集、处理和上传，采集周期小于 5 秒；可设置不同级别的环境 信息告警值；系统须具备就地联动功能，调试完成后，在与上层网络通讯断 开的情况下仍能处理辖区内异常险情， 如气体监测报警时联动风机

24、强制换气 等；内嵌电源转换模块，可为现场终端设备提供 2 4 V D C 供电电源；附带电 源防雷器功能；支持远程调试及现场调试功能； 现场通用总线接入区域控制单元的安装配电箱， 应使用优质不锈钢， 禁 止使用工程塑料等。 3. 管廊管廊三维三维模型及数据中心模型及数据中心 正元在管线探测、 倾斜摄影、 无人机及激光点云等先进的地上地下空间 数据获取技术上有大量积累， 能够快速准确的获取管廊数据， 通过建设统一 的数据标准体系，确保管廊基础数据标准统一、关系清晰。 建立综合管廊数据库， 实现管廊数据统一管理。 包括管廊三维模型数据、 专业管线基础数据、运行监控数据、综合业务数据等。通过集中的管

25、廊数据 库建设，实现统一的廊内数据管理。同时，通过数据权限管理服务，为入廊 管线相关权属单位提供管线数据服务。 考虑管廊数据互联互通的管理和使用需要， 利用公有云技术 （联通沃云、 华为云、阿里云等） ，实现管廊相关数据云平台共享。 建立真实的三维管廊模型， 利用计算机技术真实展示管廊情况， 实现管 廊 P C 端直观可视化展示，包括管廊双舱室架构、入廊管线、阀门、仪表设 备等真三维立体展示。 搭建综合管廊三维管理平台， 为后续新建管廊模型接 入、管廊数据更新提供统一平台环境。 图 14 管廊模型 三维管廊模型能为管廊相关管理者提供更具透明度和可视化的信息， 针 对模型进行规划、 设计、 施工

26、、 管理、 分析和应用提供模型信息支持。 同时， 有关设备信息也将在管廊三维模型平台上管理展示， 将监测信息与模型相关 联。 4. 大数据应用支撑平台大数据应用支撑平台 大数据应用支撑平台数据应用支撑层， 为数据共享使用提供运行管理支 撑服务。 提供平台用户、资源目录、数据资源、系统服务以及子系统功能等的维 护和权限管理，数据资源和服务访问的日志、监控管理，为客户端应用访问 提供安全、稳定的支撑。 图 15 大数据应用支撑平台 大数据应用支撑平台作为系统的中间层构件， 基于跨操作系统平台、 数 据库平台的中间件软件构建， 应具有良好的操作系统兼容性、 数据库兼容性、 部署灵活性、 互操作性和标

27、准性等特点， 从而为城市综合管廊智慧化管理平 台的推广应用提供基础。 5. 专项业务应用系统专项业务应用系统 对综合管廊的运行情况监控管理， 及时采集监测数据， 进行日常的巡查 养护，分析预警，对预警事件进行日常处理和应急处置。平台功能包括监控 预警系统、综合业务管理系统、应急指挥响应系统。 （11 ）智能监控预警系统智能监控预警系统 通过智能监控预警系统实现更全面的现场感知、 更准确的数据获取、 更 及时的信息反馈。 在综合管廊三维平台上进行监控设备三维模型展示、 监控 信息实时对接展示，提供信息查询、监测设备地图定位、监测信息超标预警 等功能服务。 在线监测数据会完整保存在数据库中， 需要

28、时可通过时间、 监测类型等 条件进行查询，实现综合管廊的统一监控、集中管理，为巡查养护和应急指 挥决策提供有效支撑。 同时， 为综合管廊运行管理积累第一手的运行资料信， 随着管廊使用时间开始累计，这些资料将越来越丰富，价值越来越大。 智能监控预警平台包括工具、浏览、查询定位、实时预警、数据分析、 地形挖掘、属性统计、管网分析、标注、测量和辅助规划等。 图 16 智能监控预警系统 （22 ）综合业务管理系统综合业务管理系统 管廊管理部门业务复杂、任务繁重。综合业务管理系统从巡查养护、考 勤管理、隐患管理的角度出发，实现对综合管廊日常巡检养护工作流程化、 自动化的管理，提升管廊管理办公效率和管理水

29、平。 综合业务管理系统包括桌面端和移动端两部分，巡检人员手持移动端， 对综合管廊内情况及各重要设施进行人工巡检， 并将信息通过移动端上传到 桌面端；桌面端接收巡检人员上传的案件信息，并与相关系统对接分析，向 移动端下发日常和临时巡检任务。 通过综合业务管理系统实现日常管理更透 明、工作安排更简便、信息内容更可靠。 综合业务管理系统主要功能包括：案件管理、任务管理、进度管理、统 计分析、数据挖掘、养护管理、巡检移动端。 图 17 综合业务管理系统 （33 ）应急指挥响应系统应急指挥响应系统 应急指挥响应系统集成管廊及周边环境空间数据、 危险源数据、 监测数 据、实时影像数据，实现事故及时准确在线

30、分析；管理管廊事故应急预案， 建立管廊事故专家库和知识库，有针对性的提供应急预案并进行综合处置， 实现人员、资源、设备以及现场综合控制管理，辅助分析决策、指挥调度， 包括隐患排查、事故确定、事故分析、事故处理和事故总结的全系列处理流 程。 通过应急指挥响应系统实现决策分析更准确、 隐患处置更迅速、 事故控 制更有效。 应急指挥响应系统主要功能包括：实时预警、工具、浏览、查询定位、 预案管理、专家管理、知识管理、事故管理、物资管理、决策辅助等。 图 18 应急指挥响应系统 6. 监控管理中心建设监控管理中心建设 监控管理中心是整个管廊智能化管理的核心， 负责协调、 控制和管理信 息化系统工作，是

31、智慧型综合管廊的“大脑” ，是智能化管理工作协调调度 指挥的中枢。 监控管理中心的智能化建设主要涉及网络交换系统、 安全系统和大屏幕 系统等内容， 管廊运营监管平台集中部署在监控管理中心服务上。 综合管廊 监控管理中心，宜与管廊临近公共建筑合建，提供运行管理服务。通过监控 中心能够将综合管廊的所有管理信息、 全部管理流程进行整合， 切实进行协 调统一管理。 四、科学管理模式提升管廊管理水平 （一）运行维护 “正元城市综合管廊智能化管理平台” 的建设， 支持城市地下管廊管理 部门日常业务管理。 为保障平台功能正常运行， 必须组织力量对平台进行维 护管理， 包括网络管理、 系统维护 （主机系统、 数据库系统、 中间件系统） 、 应用管理、安全管理、存储备份管理、故障管理、技术支持管理等。 每年运行维护费主要包括硬件运维费、软件运维费、基础设施运维费、 I T 服务运维费等。建议每年申请固定项目维护经费用于项目维护工作。 （二）后续建设 城市综合管廊项目一般分期建设， 信息管理平台考虑分期建设要求。 应 具备较好的兼容性和更新性， 可以方便的进行平台功能扩