王惠朝、周建杰、彭浩文、夏子曦、李承根

（中建三局西部投資建設有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

為了滿足居民對日益增長的電力、燃氣、自來水等資源的需求，保障城市正常供電、供氣、供水、通信等，防止“道路拉鏈”“空中蜘蛛網”、管線泄漏爆炸、路面塌陷等“城市病”的發(fā)生，城市地下綜合管廊迎來高速發(fā)展。

地下綜合管廊將對排水、電力、通信等管線集中進行管理，一方面，在滿足工廠、學校、居民等日常需求的同時，極大提升了城市地下空間利用率；另一方面，綜合管廊作為“城市生命線”，由于其空間密閉、管線集中且密集的特征，一旦發(fā)生燃氣爆炸、火災等極端情況，就會對其他管線造成較大影響，搶修難度加大，搶修時間增加，因此帶來較大資產損失和不良社會影響，所以綜合管廊的運營維護管理重要性極高。

由于國內綜合管廊運營管理尚處于起步階段，可參考經驗較少，我們在基于BIM、GIS、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等多種技術的基礎上，開發(fā)出了綜合管廊智慧運維平臺，以協(xié)助運營維護單位對綜合管廊運維階段進行統(tǒng)一全面管理，以達到管理高效、降低運營成本、實現(xiàn)項目運營品質、確保運營安全的最終目標。

通過以成都市天府新區(qū)核心區(qū)綜合管廊及市政道路工程（二期）項目（簡稱“項目”）為例，對BIM、GIS 等關鍵技術的核心內容進行闡述。然后，總結出各項技術在項目實際運營維護過程中的應用情形，分析基于BIM 技術的綜合管廊智慧運營是否達到了理想的效果。最后，闡述基于BIM 技術的綜合管廊智慧運營的發(fā)展趨勢。

1 工程概況

項目位于成都市天府新區(qū)直管區(qū)，采用PPP 模式實施，總投資約14.7 億元，包含7 條地下綜合管廊工程，含單艙、雙艙、三艙、四艙，總里程達9km，單艙總里程超25km，已入廊電力線纜、給水、排水、通信等管線數(shù)十條。項目已于2020年8月正式投入運營。

2 關鍵技術核心內容分析

2.1 BIM 技術

BIM 以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。通過運用BIM 數(shù)據(jù)編輯、BIM 分析運算、BIM 仿真等功能，有效整合管廊及其附屬設施的圖形信息，即管廊長寬高、入廊管線分布、出入口/投料口位置等；非圖形信息，即設備型號、材料、入廊管線信息、設施設備運維要求、運維質量、運維安全等，最終形成項目整體BIM 模型。模型建立后，通過BIM 信息查看和空間查詢，運營維護單位可以通過計算機對各條管廊、附屬設施、入廊管線信息進行查看，并獲得特定位置的BIM 模型及構件。例如，對于廊內任意風機或排水泵，不僅可以查看它的品牌型號、規(guī)格大小、材質，其安裝在管廊的具體艙室、位置信息等在BIM 模型中也是具備的，以便進行自動化、智能化管理[1]。

2.2 GIS 技術

GIS 技術是由計算機硬件和軟件系統(tǒng)支持，收集、儲存、管理、計算、分析、顯示和描述空間中地理位置分布數(shù)據(jù)的技術系統(tǒng)。項目智慧運維平臺采用云端一體化GIS 技術，實現(xiàn)地理信息集約化和多樣化應用，是一項全新的嘗試。

在運行環(huán)境層面，項目智慧運維平臺可以部署在四川省政務云上，通過對軟硬件信息化資源的集約化部署，提升基礎軟硬件資源的利用率。

在智慧運維平臺應用層面，借助云計算技術，可以將管廊運維相關的工作內容，如監(jiān)控值班、廊內巡檢、設施設備維修等基礎事項，或管線單位入廊、外部考察訪問等非常規(guī)事項，按照重要性程度，靈活地進行集中管控或指定專人處理，通過個人電腦、平板、手機等應用終端，形成“一云多端”的工作模式，極大提升了運營維護單位管理效率，在一定程度上也提升了管廊運營維護智能化水平[2]。

3 綜合管廊智慧運維平臺運行情況

項目智慧運維管理平臺在基于BIM、GIS、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等關鍵技術基礎上，實現(xiàn)了管廊漫游、設備管理查詢、大屏展示、租賃管理、可視化監(jiān)控、報警管理、應急處置、維護管理等功能。目前平臺已正式投運一年，上述各項功能效果均達到預期，在實現(xiàn)管廊智慧運維的同時，大大降低了運營維護單位運營成本。下面筆者將重點分析這些功能在項目實際運營維護過程中的應用情況。

3.1 管廊漫游

項目管廊較長，艙室及設備間較多、設施設備類型廣、數(shù)量大，如何合理規(guī)劃維護人員巡檢路徑、投入時間占比，情況較為復雜。對此我們將管廊各艙室、設備間等三維場景進行排列組合，結合設備重要性程度、突發(fā)情況（爆炸、中毒、起火）發(fā)生概率輸出多種不同的路徑，并制作基于不同路徑下的漫游動畫進行集中展示，最終得到一條最優(yōu)巡檢路徑。該路徑大大提升了維護人員的巡檢效率，降低了管廊安全事故發(fā)生的概率。

當然，通過管廊漫游功能，可以向政府部門等外來考察人員以視頻的形式，生動形象地展示各艙室內部及設備間的具體情況。漫游路線也可根據(jù)外來考察人員需要自由設定，極大地增加了交互感。

3.2 設備管理與查詢

通過智慧運維平臺，運營維護單位可以在三維場景中漫游查看廊內水泵、風機、監(jiān)控、照明等設施設備。在可視化界面中，可通過直接點擊相關設備或檢索設備名稱/型號/位置等方式查找指定設備信息，包括但不限于設備基礎情況（名稱、品牌、規(guī)格型號等）及其運行情況（正常與否、運行時長等）。監(jiān)控人員也可通過點擊關聯(lián)標簽，查看廠家信息、設備操作手冊、設備維修維護情況、大中修情況等信息，提升廊內設施設備管理水平。

同時，我們可以在三維場景中對管廊內的各類入廊管線開展空間占用情況查詢，通過檢索艙室、分區(qū)、入廊管線類型等即可快速定位并查看相關管廊段入廊管線分布模型。在此基礎上，可提高已入廊管線管理效率，也可輔助運營維護單位開展新進管線入廊工作。

3.3 大屏展示

智慧運維平臺可采集各條管廊日常運維數(shù)據(jù)及實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過外接大屏的方式，實現(xiàn)管廊運維管理信息基于三維GIS+BIM 的綜合展示與分析，同時可以疊加天府新區(qū)規(guī)劃和建設期數(shù)據(jù)，實現(xiàn)輔助優(yōu)化管廊運維管理。大屏展示一般體現(xiàn)內容包括管廊及管廊管理片區(qū)的分布展示、設施設備展示、入廊管線信息展示、能耗信息展示、報警信息展示、運營成本展示等。

3.4 可視化監(jiān)控

日常運營維護過程中，運營維護單位監(jiān)控管理人員可根據(jù)維護需求選擇監(jiān)控管廊名稱、管廊艙室、防火分區(qū)的信息，自動定位并顯示艙內所有設施設備當前的運行信息以及艙內的環(huán)境信息。允許遠程控制的設備，如風機、監(jiān)控、水泵、照明等，可以控制其運行狀態(tài)，點選某個設備自動定位閃爍顯示。選擇攝像設備監(jiān)控時自動彈出攝像監(jiān)控畫面。

3.5 報警管理

通過智慧運維平臺可時刻監(jiān)控廊內設施設備運行情況，有設備發(fā)生異常時，自動推送消息并在平臺上顯示，點擊時在BIM 模型上自動定位并閃爍提醒，設施設備監(jiān)控參數(shù)及報警級別可由運營維護單位靈活配置。

3.6 應急處置

廊內發(fā)生安全意外事故時，基于BIM 和GIS 智能搜索最短距離的消防、醫(yī)院、警察局和應急辦，并輔助指揮和調度廊內人員逃生。運營調度指揮可通過大屏實時顯示出來，方便運營維護單位領導決策。

3.7 租賃管理

針對需要使用管廊內各種管線的小區(qū)、企業(yè)、工廠，實現(xiàn)管線的租賃管理。以管廊路段、艙室、防火分區(qū)為單元進行管理。添加入廊租戶時，在BIM 模型上也能點選管道，可以直接綁定租戶。租賃查詢時，選擇租戶可自動定位到已經租賃的管線資源。未租賃的管線透明化顯示，已租管線可以查看租戶的詳細信息和租賃情況。

3.8 運維管理

根據(jù)運營維護單位設施設備維修更新需要，可以通過平臺生成運維計劃，計劃生成后自動將維護任務推送給相關人員進行處理，并進行任務提醒。

巡檢時發(fā)現(xiàn)設備故障，巡檢人員可通過手機APP掃描設備二維碼后報修。管廊管理員則可以在web平臺上查看所有任務的處理情況，也可以在APP 上查看及進行任務分配。運維人員進行設備報警處理或定期運維處理時，可以通過手機APP 填寫維修情況，拍照上傳維修結果。

4 基于BIM 技術的綜合管廊智慧運營發(fā)展趨勢

在基于BIM 技術基礎上，綜合管廊智慧運營取得了良好效果，智慧運維平臺實際使用過程中，在大大提高運營維護效率和質量的同時，降低了廊內發(fā)生安全事故及縮短了事故發(fā)生后的響應時間，縮減了運營維護成本。對比全人工運維管理及傳統(tǒng)運維軟件管理方式，基于BIM 技術的智慧運維平臺輔助管理方式在設施設備管理、入廊管線管理、能耗管理、數(shù)據(jù)分析與輸出、報警及應急處置等功能實現(xiàn)，在自動化、智慧化、可視化、數(shù)據(jù)化方面都取得了較大突破。

隨著科技的進步，除已經實現(xiàn)的BIM+大數(shù)據(jù)、GIS 等功能外，未來BIM 技術同智能機器人、傳感器、移動應用等新技術的集成化應用也將變得觸手可及，同時也是第二代管廊智慧運維的雛形。例如，通過BIM+GIS+智能機器人等技術集成，可人為為機器人規(guī)劃巡檢路徑或系統(tǒng)自動規(guī)劃路徑，結合紅外熱成像和高清視頻技術，精確識別管廊內各類管線和設施設備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷，實現(xiàn)智能檢測、監(jiān)控、安防和數(shù)據(jù)遠程集控管理；通過BIM+GIS+傳感器技術，可實時監(jiān)控中水管、給水管等管道壓力、流速等數(shù)據(jù)，同時一旦發(fā)生爆管時可自動分析需要優(yōu)先關閉的水閥及影響范圍，在BIM 模型中定位到優(yōu)先關閉的水閘并基于GIS 功能分析受此影響的區(qū)域，生成通知信息，最大程度減少運營維護單位損失。

5 結語

實現(xiàn)綜合管廊高度智慧運維任重而道遠，盡管目前項目基于BIM 技術的智慧運維平臺已經在自動化、智慧化、可視化等方面取得了突破，但隨著科技的進步及社會對于運維管理預期的提升，高度智慧化、無人化也將成為未來管廊運維管理的重點方向。今后，專業(yè)運維單位在推動運維管理數(shù)字化、自動化的同時，也需要不斷探索運維管理智能化，秉承“1+1＞2”原則，將二者有機結合，不斷提升運營維護管理水平，在此過程中，BIM 等技術也將持續(xù)“進化”，應用場景不斷增加，并發(fā)揮愈加重要的作用。