排水管道檢測監(jiān)測與運營維護一體化系統(tǒng)平臺技術研究與應用

徐智勇，吳學明

（中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051）

當前中國各地頻發(fā)道路塌陷，小雨道路漬水，大雨城市內(nèi)澇，造成這種結(jié)果往往并不是城市排水能力問題，而是城市地下排水管道出現(xiàn)堵塞、滲漏、開裂或者由于長期的滲漏帶走管道周邊的泥土致管道坍塌，導致城市地下排水管道未起到應用的作用[1]。排水管道的健康安全與正常運營已經(jīng)嚴重關系著城市的文明建設。

管道內(nèi)部檢測技術、管道安全實時監(jiān)測技術目前已很成熟。當前內(nèi)部檢測技術主要是通過QV（管道潛望鏡）、CCTV（閉路電視系統(tǒng)）、管道聲納等技術方法得到管道內(nèi)部健康狀況信息[2]。管道安全實時監(jiān)測主要是通過在管井或管道壁上安置監(jiān)測儀器，通過GPRS實時傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)至服務器。其檢測數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)的可視化表達和有效利用能夠提高城市管理者水平和效率。

通過研發(fā)排水管道檢測監(jiān)測與運營維護一體化系統(tǒng)平臺，利用該平臺同時管理檢測數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時掌握管道運行狀態(tài)，當監(jiān)測指標超過預設閾值范圍，自動報警提醒，可利用系統(tǒng)預設輔助決策方案，以此為城市管理者服務，保障管道健康運營提供依據(jù)[3]。

1 平臺設計與實現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設計

排水管道檢測監(jiān)測與運營維護一體化系統(tǒng)采用標準的三層體系結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)層：采用SQLServer數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，將管道檢測數(shù)據(jù)、管道實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、管道模型、數(shù)字高程模型、三維建筑模型等以“一張圖”的模型形式進行組織，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和管理。同時，提供目錄服務、應用服務和數(shù)據(jù)服務等數(shù)據(jù)共享服務（圖1）。應用服務層：采用SuperMapGIS平臺，通過SuperMapSDX+空間數(shù)據(jù)引擎，負責數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)業(yè)務邏輯的實現(xiàn)，如空間數(shù)據(jù)的存取、管理、發(fā)布、查詢、分析等需求。用戶層：通過桌面虛擬化技術，滿足管線部門各級人員對管線日常管理要求。

圖1 排水管道檢測監(jiān)測與運營維護一體化系統(tǒng)邏輯框架

1.2 平臺功能設計

排水管道檢測監(jiān)測與運營維護一體化系統(tǒng)是對整個城市排水管道數(shù)據(jù)資源的可視化管理，實現(xiàn)地下管線的三維展示、數(shù)據(jù)入庫，具備地圖操作、查詢統(tǒng)計、管線數(shù)據(jù)的維護與動態(tài)更新、三維空間分析、三維量測、數(shù)據(jù)管理、監(jiān)測預警、任務管理、輔助決策、檢測與修復數(shù)據(jù)管理等功能。主要功能如下：

地下管線應用管理：對地下管線信息提供直觀的瀏覽和基礎信息服務功能，這主要包括地下管線信息的瀏覽、查詢、統(tǒng)計、分析、設計、報表、出圖等。

數(shù)據(jù)管理與分析：能夠?qū)Τ鞘泄芫€的數(shù)據(jù)更新，使場景數(shù)據(jù)信息與城市實際管線保持同步，并通過管線數(shù)據(jù)分析功能，為城市管線埋設、地下開挖施工提供必要基礎信息。主要包括：①數(shù)據(jù)管理模塊②數(shù)據(jù)分析與處理。

運營維護管理：管理管道檢測健康狀況信息，可通過統(tǒng)計任意區(qū)域范圍內(nèi)管道缺陷情況，了解管道和管井健康狀況，主要包括：①檢測基本信息；②健康狀況：結(jié)構(gòu)性和功能性缺陷情況；③清淤和修復情況；④日常巡視記錄；⑤任務管理。

圖2 管線檢測基本信息

圖3 管道健康狀況

圖4 實時數(shù)據(jù)

監(jiān)測預警與輔助決策：實時監(jiān)測管道運行狀況，并根據(jù)報警等級做出相應應急預案，輔助管理者決策。主要包括：①監(jiān)測實時數(shù)據(jù)；②歷史數(shù)據(jù)；③閾值設置；④報警分析；⑤應急預案發(fā)布；⑥應急預案管理。

2 系統(tǒng)在實際工程的應用

昆明經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)排水管道檢測監(jiān)測與運營維護一體化系統(tǒng)平臺項目采用管道內(nèi)窺檢測技術，針對林溪路和春漫大道的排水管網(wǎng)開展管道內(nèi)部隱患排查，查清缺陷和安全隱患，根據(jù)缺陷等級和分布情況，分別作出不同修復處置方案。

將管道修復前后的圖片、信息、視頻等保存，分析易發(fā)生缺陷的位置，對癥下藥，減小影響管道安全運營的因素。并通過在管井和管道內(nèi)部埋設監(jiān)控設備，實時監(jiān)控管道運維等參數(shù)，實現(xiàn)在監(jiān)控室可實時查看管道參數(shù)信息，當監(jiān)測值超過閾值，通過系統(tǒng)能夠及時啟動應急響應，做出輔助決策應對方案，及時處置，確保管道安全運營。（圖5）。

圖5 昆明經(jīng)開區(qū)林溪路排水管道缺陷統(tǒng)計圖

3 結(jié)論

排水管道檢測監(jiān)測與運營維護一體化系統(tǒng)在昆明經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)的應用效果表明該系統(tǒng)能充分利用城市地下管線信息來輔助運營者進行決策，為城市規(guī)劃、設計、施工、建設和科學化管理提供重要依據(jù)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）排水管道檢測監(jiān)測與運營維護一體化系統(tǒng)將為政府和相關單位提供完善的城市地下排水管道檢測信息、監(jiān)測信息、管道健康狀況、管道運維等信息服務，為管線維護、更新、應急搶險等各項工作提供及時的數(shù)據(jù)資料保障，也為綜合管廊、智慧城市等規(guī)劃和建設打下了良好基礎。

（2）排水管道檢測監(jiān)測與運營維護一體化系統(tǒng)可滿足城市管網(wǎng)輔助規(guī)劃設計、施工信息管理、管網(wǎng)運營管理等全生命周期的管理需求，能提高地下管線管理和工作效率，提高城市應急水平和管理水平。

[1]章霞.市政排水管道檢測機器人智能控制系統(tǒng)研究[D].北京信息科技大學,2007.

[2]蔣瑞，儲征偉.城市排水管道健康狀況檢測與評估內(nèi)外業(yè)流程一體化方案設計與應用[J].測繪通報,2016(12):90-95.

[3]王珊珊.地下排水管道狀態(tài)評價理論研究[D].中國地質(zhì)大學(北京),2014.