浅谈面向城市综合管廊运营管理的大数据平台应用案例探讨

摘要：通过面向成都市全域地下综合管廊运营管理的大数据平台应用案例分析，文章探讨和研究城市在地下综合管廊运营、管理、维护领域利用大数据平台，实现管廊在规划、设计、建设、运营和维护等各方面*的智慧化管理和运营，以实现城市地下管线监、控、管一体化管理，从而提升城市基础设施功能和城市运行能力,以期推动地下综合管廊的运营与推广。

关键词：城市地下综合管廊；运营管理；数据资源库

1主要内容

1.1项目背景

为贯彻落实党、国务院“关于加强城市基础设施建设"的指导精神，坚持走中国特色新型城镇化道路，*推进综合管廊建设。

自2013年以来，国务院先后出台了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》（国发[2013]36号）、《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》（国办发[2014]27号），国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见（国办发[2015]61号），《城市地下综合管廊建设规划技术导则》（建办城函[2019]363号），对地下市政管线统筹规划、建设和管理以及编制提出一系列要求，以适应新时代基础设施向绿色韧性、空间集约，安全智慧发展的新理念。

成都市结合旧城改造、新区建设、轨道交通建设等建设条件，考虑综合管网的建设需求，于2016年3月批复同意市规划局编写的《成都市地下综合管廊专项规划2016-2035》，在市域内形成“双核十四片"的格局，在*城区内规划“一环、十射、多片"的综合管廊体系，在成都天府新区直管区内规划“四横三纵、九片"的综合管廊体系。至2035年，成都市地下综合管廊专项规划公里数为1000公里。

为满足监管单位对管廊信息进行全域监控的监管要求，实现对综合管廊的智能、协同、*和规范化管理，满足应急指挥调度、运营监管、信息发布、数据管理与服务、可视化展示等需求，结合成都市整体管廊规划目标和自身的信息技术发展规划，在广泛吸取国内外同业成功经验的同时，结合自身的资源现状，启动和实施了《成都市地下综合管廊市级总监控*建设项目》。

1.2需求分析

城市综合管廊也被称为综合管沟、共同沟或地下共同沟，是通过将电力、通讯、给水、热水、制冷、中水、燃气、垃圾真空管等两种以上的管线集中设置到道路以下的同一地下空间而形成的一种现代化、科学化、集约化的城市基础设施，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线"。

地下综合管廊包含多种智能化系统，其结构复杂，需要统一的集成管理，通过建设地下综合管廊管理平台实现各系统统一管理、信息共享及联动控制。根据国标《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838）要求，建设地理信息系统和统一管控平台，综合管廊的建设应向智慧化方向发展，通过结合BIM、物联网、大数据技术，建设智慧管控一张图，智慧运营服务、智慧应急、大数据分析等系统平台，覆盖综合管廊项目全生命周期，实现综合管廊规划、建设、运行、维护及管理、服务的智慧化，实现管廊在规划、设计、建设、运营和维护等各方面*的智慧化管理和运营，以实现城市地下管线监、控、管一体化管理，保障综合管廊全生命周期的安全、*、智能、绿色，从而提升城市基础设施功能和城市运行能力。

项目要求充分利用市政务云平台基础资源，按照实际总监控*功能需求和标准，建筑面积约2790㎡，进行信息化基础设施、信息化系统建设。项目建成后应发挥对全市综合管廊统一管理和指挥调度作用，实现全域监控、指挥调度、信息发布、数据管理和服务、展示参观、运营监督等功能。

1.3项目研究的创新点

本项目研究在充分调研并实践的基础上，提出了综合管廊市级总控*建设关键性技术，通过以下四项技术创新，基本适应了综合管廊市级总控*在建设中有建设周期长、地域分布广、数据量大、实时性要求高、安全性要求高的特点，满足前瞻性和全局性的总体要求，项目具有科学性与可持续发展性。

（1）分布式采集技术

图1分布式采集逻辑图

根据规划在成都市各个区县均有综合管廊的建设，造成整体检测点位分散，目前常规技术方案无法实现过于分散的数据采集，需根据实际情况采用定制化分布式部署应用。常见大型监控系统有楼宇监控、园区监控、车站监控等，这些系统大都采用的是一体式整体部署，且监控点位挂载数量有限，无法实现超大规模的集群监控。如图1所示，采用分布式工控系统可实现多点分散监控，总监控*从各分控*获取监控数据，实现化整为零拆大为小的监控策略。同时解决了综合管廊建设周期长的突出问题，可实现建设一管廊接入一管廊，建设一分控接入一分控的灵活接入模式。

（2）高并发采集技术

对综合管廊而言保证综合管廊的安全稳定持续运行是首要任务。综合管廊依靠放置在廊内的众多传感器实时检测廊内的运行环境参数，如温湿度传感器、气体传感器、火灾传感器等，各传感器如同神经组织一样遍布综合管廊各处。如何利用如此庞大且遍布在管廊中的神经组织是软件设计的一大技术难点。如图2所示，针对综合管廊现状数据采集服务应具有连接数量大、数据处理能力强、灵活配置、效率高等特性。

图2高并发采集架构示意图

（3）高压缩数据存储技术

图3高压缩数据存储流程图

根据目前的建设经验，标准的双舱管廊一公里需要接入的IO点位大约在1500个点位左右。到2035年成都市将建成综合管廊超过1000公里，彼时综合管廊检测点位达到千万数量级，不仅对采集有较高的性能要求，对储存同样有较高的要求。又根据建设标准分控*管廊监控平台采集数据频率不得低于2S每次，即一个点位在2S内*少要产生一条数据。如此循环一天产生的数据量就能致使普通数据库无法承受而崩溃。如图3所示，寻求*的高压缩率的工业级数据库是有效的解决办法，因为除压缩比高以外，有效的查询速度也是制约系统的限制因素。若采用非数据库方式在保证高压缩率后无法实现快速查询，则违背了数据使用原则。

（4）大数据技术

以基于Hadoop技术的大数据平台作为核心，使用云平台技术采集城市内各分控*的数据，可根据业务要求进行横向纵向的资源扩容，实现城市地下综合管廊统一规划、分步建设、集中管理。紧密结合地下综合管廊治理的业务需求开发各项应用，打通总控*与分控*之间的数据壁垒和业务管理流程，形成各种专题数据集和智能算法引擎，实现智慧化运营和管理。

1.4关键技术的建立与应用

（1）构建了管廊大数据标准要求，建立了管廊信息化建设模式

根据成都市综合管廊建设规划，到2035年综合管廊将建成超过1000公里。综合管廊总控制*职责决定了综合管廊总控*无法待2035年综合管廊总体建设完成后再建设，就需要我们在综合管廊总控*建设时充分考虑综合管廊信息化建设的实际情况，使用技术手段、技术标准和数据标准来保证综合管廊信息化建设实现建设一条接入一条、综合管廊监控*建设一个接入一个的模式。

为加强综合管廊信息化、智能化的统一建设原则，由成管委牵头、我司制订、发布了《成都市地下综合管廊智能监控系统技术导则》和《成都市智慧城市市政设施地下综合管廊基础数据规范》两份地方标准规范，作为日后城市综合管廊信息化建设的标准，导则统一了全市地下综合管廊智能监控系统的数据标准，规范数据接口，确保各条管廊、分控*和总控*的系统功能有效衔接。导则适用于新建、改建、扩建综合管廊智能监控系统的设计、施工、验收及维护全过程。

（2）统一管廊大数据采集、存储，构建城市管廊大数据资源库

根据成都市综合管廊建设规划，在成都市各区县均规划有综合管廊的建设，结合实际成都市探索出了总控+分控的两级管理模式。总控*建设了优质的数据资源*，以打破“信息孤岛"消除“数据烟囱"为理念，通过大数据平台*采集，处理分控*各项数据，对海量数据进行采集、计算、分析、开发处理，统一数据标准，提升数据质量，形成大数据资产，进而为用户提供*、快捷、易用的数据服务。总控*利用大数据平台提供数据，快速开发应用场景，实现全域综合管廊进行统一管理、指挥和调度，全域综合管廊环境、智能设备、各专业系统的集中展示与监管，为总控*调度员、值班人员提供管理服务。

（3）综合管廊实时性要求高

根据建设规范为保证综合管廊的运行生产安全，综合管廊监控*监测数据采集频率不得低于2秒每次，以保证实现综合管廊实时监测。总控*汇集全市综合管廊的各类数据保证超大数据量的实时刷新是软件系统的首要任务。数据处理的时效性是我们面临的*大挑战，大数据平台的数据采集处理能力可以在非常短的时间内对数据进行处理，支持上层应用低延迟实时的数据展示和数据运算，帮助客户及时作出合理反应，充分发挥数据的实效价值。

1.5应用亮点及成效

通过本项目的实施积累了大量的综合管廊建设和管理经验，探索出了总控+分控的综合管廊管理架构。成都市总控*的建设，为下级分控*建设积累了大量的宝贵经验。同时总控*各系统设计时充分考虑各项突发情况，面对应急突发事件总控*能随时接管分控*各项职能。分控*建设时可在总控*系统规模上进行删减后直接部署到分控进行复用，缩短分控*建设周期，节约施工成本。国内的市级“1+1+N"综合管廊管理架构，1个成都市市级控制*、1个成都市天府新区控制*和N个分控*，形成一主一备若干分控的两级管理体系，其覆盖全域的城市级架构居于国内**水平，将为保障全市地下综合管廊*、安全、科学的运营发挥重要的作用。

成都市地下综合管廊市级总控*项目充分利用地理信息、建模仿真、城市运行“大数据"分析等技术手段的应用，提高了管廊市域规划、区域规划编制科学水平。通过“多规合一"技术突破和管理创新，提升了空间规划统筹能力和行政审批效能。使用信息技术、虚拟仿真、地图资源在城市规划、城市设计、城市管理和安全保障领域的新技术深度融合和创新应用。建立统筹地下综合管廊空间规划信息的“多规合一"数据库，完善城市地下空间规划信息平台构建技术体系，支撑部门信息共享、管理协同和综合评估，提升成都市市级一张蓝图实施管控力度。运用现代科学技术、整合信息资源，提升城市精细管理服务能力，支撑城市生态控制线和开发边界的科学划定，构建平衡适宜、可持续的城乡空间格局，形成智慧城市典型案例和模式。

项目建设过程中应用了BIM技术、3D技术并探索相关技术在运维过程中的应用模式，整合GIS并融合设计图纸实现分级分层监控管理，使用大数据系统平台对所有系统相关数据进行汇总、存储、分析、共享交换以形成数据价值链，应用虚拟实境技术进行人员培训，结合智慧建筑技术、信息网路技术、物联网技术等在内的智慧科技，提升整体管理水平，减轻人力负担。

通过成都市地下综合管廊总控*示范工程的实施，形成了具有行业标准的管廊建设体系，探索了关键技术自主掌控，形成了工程作业流程和组织管理体系。总结项目建设经验指导市内、省内其他管廊控制*建设，带领管廊管理体系在全市、全省形成标准统一的管理模式。

成都市总控*项目立足于全市管廊控制*高层，采用工业控制系统和多维大数据分析系统，实时对管廊运行状态进行监管。系统实时反馈管廊异常信息，为管廊运营单位提供决策数据支撑。

2 AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台

2.1平台概述

AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体，为建立可靠、安全、*的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。

2.2平台组成

安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、*、有序的要求。

2.3平台拓扑

2.4平台子系统

2.4.1电力监控

电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

2.4.2环境监测

环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的三方系统完成管廊环境综合监控。

2.4.3电气安全

 AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设备电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

2.5相关平台部署硬件选型清单

2.5.1电力监控及配电室环境监控系统

2.5.2电气火灾监控系统

2.5.3消防设备电源监控系统

2.5.4防火门监控系统

2.5.5消防应急照明和疏散指示系统

3结语

利用大数据平台，有效实现了成都市全域地下综合管廊的海量实时数据采集、高压缩数据存储。采用总控+分控的两级管理模式，打破了“信息孤岛"，通过大数据平台*采集，处理分控*各项数据，对海量数据进行采集、计算、分析、开发处理，统一数据标准，提升数据质量，形成大数据资产，有力保障了全市地下综合管廊*、安全、科学的运营。

参考文献

[1]季文献,蒋雄红.综合管廊智能监控系统设计[J].信息系统工程,2014(12):103-105.

[2]张志锐.面向成都市全域地下综合管廊运营管理的大数据平台应用案例探讨.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05