文｜廣州市南沙新區(qū)明珠灣開發(fā)建設(shè)管理局 肖寧；上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司 孫培翔 劉藝

1 引言

近年來各地已規(guī)劃或已建的地下車庫聯(lián)絡(luò)道、地下綜合管廊、軌道交通建設(shè)、地下商業(yè)街、停車場等地下系統(tǒng)增長迅猛，引起了人們對于地下空間建設(shè)及管理的穩(wěn)定性、長期經(jīng)濟價值和協(xié)調(diào)發(fā)展等問題的關(guān)注[1,7]。基于5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)應(yīng)用深化地下空間建設(shè)及基礎(chǔ)設(shè)施管控，實時掌握地下基礎(chǔ)設(shè)施運行狀況，開展相關(guān)設(shè)施的運營安全監(jiān)測與預(yù)警應(yīng)用，提升城市地下基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化水平成為各省市開展地下設(shè)施規(guī)劃建設(shè)管理的趨勢及要求[8-9]。2021年1月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《關(guān)于加強城市地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》，提出要運用信息化技術(shù)開展城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施運行管理方式創(chuàng)新，結(jié)合城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施日常管理工作情況，打造綜合管理平臺，同時擴展完善監(jiān)控、仿真、預(yù)警等功能，提升地下基礎(chǔ)設(shè)施運行管理效率和事故監(jiān)測預(yù)警能力，滿足地下基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)、運行服務(wù)、應(yīng)急防災(zāi)等工作需要。

目前的地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營存在平臺分散建設(shè)、管理和運營資源協(xié)同困難、智慧化程度不高、管養(yǎng)業(yè)務(wù)傳統(tǒng)等問題[3]。傳統(tǒng)地下基礎(chǔ)設(shè)施平臺“一隧一平臺、一廊一平臺”的分散建設(shè)模式，存在多個監(jiān)控中心重復(fù)建設(shè)，多套信息系統(tǒng)協(xié)同困難、耦合風(fēng)險大，多支管養(yǎng)隊伍管理成本高等問題，如圖1所示。傳統(tǒng)的機電監(jiān)控系統(tǒng)存在功能單一，自動化智能化程度較低、無法實現(xiàn)自動化響應(yīng)和智能化分析，決策分析和智慧調(diào)度支撐不足，欠缺對數(shù)據(jù)的整合和挖掘分析等問題。隨著信息技術(shù)的發(fā)展、管養(yǎng)業(yè)務(wù)、政府監(jiān)管要求的提升，復(fù)合型地下基礎(chǔ)設(shè)施集約化建設(shè)管理、集中式運營的“統(tǒng)一運營管控模式”對于提升運維管養(yǎng)效率、節(jié)約投資、強化監(jiān)管水平的意義凸顯。

圖1a) 分散管控模式

圖1b) 統(tǒng)一運營管控模式

2 項目背景

南沙明珠灣橫瀝島尖面積約為2km2，位于粵港澳大灣區(qū)核心區(qū)域，是由廣州市、南沙區(qū)與國際金融論壇聯(lián)合打造的國內(nèi)首個國際金融島，是世界地標(biāo)性城市空間。明珠灣橫瀝島地下空間工程規(guī)模大，功能復(fù)合性強：地下空間總長約2km，總開發(fā)規(guī)模約7.8 萬m2；地下車庫聯(lián)絡(luò)道首尾相連形成一閉合環(huán)路，單向三車道規(guī)模，主線全長約2.66km；設(shè)計范圍內(nèi)含綜合管廊4 條，總長約4.9km。

3 設(shè)計目標(biāo)

以提升南沙新區(qū)橫瀝島尖地下基礎(chǔ)設(shè)施管控科學(xué)化、精細化、智能化水平為方向，以地下基礎(chǔ)設(shè)施信息感知“一張網(wǎng)”、信息服務(wù)“一個腦”、地下展示“一張圖”為總體要求，以廣州南沙新區(qū)橫瀝島尖地下環(huán)路、綜合管廊、地下空間等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為依托，按照“統(tǒng)籌推進、集約共享、標(biāo)準(zhǔn)有序、安全可控”的建設(shè)原則，基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系開展地下空間監(jiān)控系統(tǒng)、地下環(huán)路管控系統(tǒng)、地下綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)設(shè)計，在此基礎(chǔ)上重點打造“一屏全域感知、一體聯(lián)動控制、一網(wǎng)高效處置” 的地下基礎(chǔ)設(shè)施綜合管理體系，包括：1）一中心：建設(shè)基于橫瀝地下基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)資源中心，匯聚、整合橫瀝業(yè)務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和物聯(lián)感知數(shù)據(jù)；2）一大腦：打造整個智慧地下基礎(chǔ)設(shè)施的平臺中樞；3）一平臺：建立地下基地運營管理服務(wù)平臺，支撐全局監(jiān)測預(yù)警、設(shè)備集中管控、一體化管養(yǎng)、事件統(tǒng)一指揮、公眾智能化服務(wù)等業(yè)務(wù)。

4 系統(tǒng)平臺設(shè)計

綜合管理平臺架構(gòu)分為四層，包括基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、智慧地下大腦（核心層）、綜合管理平臺（應(yīng)用層）。其中基礎(chǔ)層構(gòu)建智慧地下空間云底座，提供云承載服務(wù)。數(shù)據(jù)層主要采用多樣化的數(shù)據(jù)采集手段、強大的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)以及先進的數(shù)據(jù)挖掘分析等手段構(gòu)建智慧地下空間一池融通的數(shù)據(jù)資源中心。核心層基于業(yè)務(wù)中臺、數(shù)據(jù)中臺、技術(shù)中臺、公共支撐能力等核心中樞部件，為前端應(yīng)用更新迭代提供強大中樞支撐。應(yīng)用層集成地下空間弱電系統(tǒng)和智能化系統(tǒng)，打造地下基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一綜合管理平臺，深化監(jiān)測可視展示、系統(tǒng)集成、綜合運管等應(yīng)用，同時對接起步區(qū)城市建設(shè)運管平臺，提升地上地下治理能力。

圖2 橫瀝島尖地下空間工程

圖3 總體架構(gòu)

圖4 應(yīng)用層運維與應(yīng)急管理

4.1 基礎(chǔ)設(shè)施層設(shè)計

基礎(chǔ)設(shè)施層包括云基礎(chǔ)平臺和感知接入平臺。云基礎(chǔ)設(shè)施包括IaaS 層服務(wù)和PaaS 層服務(wù)。感知接入平臺是由各類感知設(shè)備組成的感知體系，一是通過物聯(lián)網(wǎng)關(guān)接入各類機電設(shè)備的數(shù)據(jù)，對機電設(shè)備的狀態(tài)、報警等信息進行集中處理，二是通過5G、物聯(lián)網(wǎng)等設(shè)施采集感知橫瀝島尖智慧地下空間基礎(chǔ)信息，實現(xiàn)對地下基地環(huán)境、車輛、人員等管理服務(wù)對象的充分感知。

4.2 數(shù)據(jù)層設(shè)計

數(shù)據(jù)層基于橫瀝地下基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)資源中心，匯聚現(xiàn)有橫瀝業(yè)務(wù)系統(tǒng)基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，將分散、獨立運行的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)進行整合。同時通過物聯(lián)網(wǎng)感知采集設(shè)備進行實時現(xiàn)場采集，對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行匯集、清洗、轉(zhuǎn)換、加載、分析和綜合利用，形成規(guī)范、統(tǒng)一、精確、標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)，為各類地下空間應(yīng)用和相關(guān)智慧化應(yīng)用提供準(zhǔn)確、唯一的數(shù)據(jù)來源，盡量避免數(shù)據(jù)的不一致性。從而提升的數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管控力度，并為相關(guān)管理機構(gòu)提供跨系統(tǒng)的交叉決策分析支持。

4.3 智慧地下大腦設(shè)計

地下空間智慧大腦是整個橫瀝島尖地下空間的運轉(zhuǎn)中樞，是實現(xiàn)“可看，可用，會思考”的核心組件，是幫助隧道管理者提高運營管理水平、將驅(qū)動隧道管理走向精細化，實現(xiàn)“一圖全面感知橫瀝家底、一鍵全局輔助決策、一體綜合運營管理服務(wù)、上下立體運行聯(lián)動”的永動機。主要的核心組件包括業(yè)務(wù)中臺、數(shù)據(jù)中臺、技術(shù)中臺和公共支撐能力。

4.4 綜合管理平臺設(shè)計（應(yīng)用層）

應(yīng)用層主要由綜合展示、設(shè)備設(shè)施管理、運維與應(yīng)急管理、智慧服務(wù)及部分組成。

綜合展示平臺是對整個系統(tǒng)所需顯示的地下基礎(chǔ)設(shè)施運行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)管，實時對各種采集到的信息進行動態(tài)可視化顯示和分析，能夠靈活清晰的顯示地下道路全方位信息，便于運維管理人員及時做出管控決策。設(shè)備設(shè)施管理平臺主要對地下空間基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量、類型、分布情況、告警情況、設(shè)備新增數(shù)量、設(shè)備故障情況、設(shè)備維護情況、地下管廊健康分布情況、感知設(shè)備監(jiān)控情況等進行展示和統(tǒng)計。運維管養(yǎng)與應(yīng)急管理平臺主要設(shè)置基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)聯(lián)動展示、應(yīng)急預(yù)案管理、模擬演練、日常運維管理、應(yīng)急事件仿真推演分析六個關(guān)鍵功能，提供基于地下基礎(chǔ)設(shè)施運行管理數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的三維可視化智能分析應(yīng)用。智慧化服務(wù)提供多樣化的智能化服務(wù)，利用“粵系列”小程序入口和公眾號等業(yè)務(wù)觸達手段，向公眾和企業(yè)提供與地下基地密切相關(guān)的智慧交通、智慧安全和智慧生活類服務(wù)，提升地下基地的整體安全和公眾服務(wù)水平。

5 結(jié)語

橫瀝島尖地下基礎(chǔ)設(shè)施以信息感知“一張網(wǎng)”、信息服務(wù)“一個腦”、地下展示“一張圖”的總體要求，以數(shù)據(jù)融合驅(qū)動、業(yè)務(wù)流程再造和管理模式創(chuàng)新為保障，建立地下空間基礎(chǔ)設(shè)施綜合運行管理平臺。向上對接南沙新區(qū)智慧城市綜合管理平臺，向下集成地下空間監(jiān)控系統(tǒng)、地下環(huán)路管控系統(tǒng)、綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)，全面打造“一屏全域感知、一體聯(lián)動控制、一網(wǎng)高效處置”的地下空間基礎(chǔ)設(shè)施綜合管理體系。進一步推動地下空間基礎(chǔ)設(shè)施管理決策科學(xué)化、地下空間治理精準(zhǔn)化，為開展后期南沙智慧地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)奠定基礎(chǔ)，也為國內(nèi)地下基礎(chǔ)設(shè)施項目提供了參考經(jīng)驗。

此外，橫瀝島尖智慧地下基礎(chǔ)設(shè)施綜合管理平臺的建成將產(chǎn)生可觀社會效益，主要體現(xiàn)在以下三個方面：第一，應(yīng)用BIM+GIS 技術(shù)，基于信息系統(tǒng)集成融合，通過數(shù)據(jù)的全面采集及數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)深化應(yīng)用，有效提升地下基礎(chǔ)設(shè)施運行管理能力。第二，采用監(jiān)控智慧化管理、數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計分析、電子化應(yīng)急預(yù)案等技術(shù)，全面提升應(yīng)急管理水平，提升運行管理效率和事故監(jiān)測預(yù)警能力，滿足地下基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)、運行服務(wù)、應(yīng)急防災(zāi)等工作需要。第三，推進地下基礎(chǔ)設(shè)施運行管理模式創(chuàng)新，有效提升整個城市治理現(xiàn)代化水平，為明珠灣區(qū)打造國際金融集聚區(qū)提供重要支撐。