5G背景下VR技術(shù)在廣州城市地下綜合管廊中的應(yīng)用價值分析

張家崢 萬 的

（廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510900）

目前在智能城市的運營和維護中，真正的三維可視化并不十分常見。在我國，現(xiàn)有的智能地鐵走廊大多采用平面控制和管理，許多傳感器采用平面和圖形二維交互方式進行點擊和交互。實際上，本文所研究的系統(tǒng)是一套通過對真實空間進行三維重構(gòu)，并將模型數(shù)據(jù)與PLC進行關(guān)聯(lián)來控制物理空間中的對象的系統(tǒng)。但只有在5G的環(huán)境下，VR技術(shù)的應(yīng)用才暢通無阻。

1 背景

2015年8月《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》發(fā)布以來，中國各地方城市都按照這個文件的指導(dǎo)思想，不斷促進城市城下管道走廊的建設(shè)，與之有關(guān)的論文逐步增多。其實在20世紀末，中國大陸地區(qū)的城市城下管線走廊的研究基本上沒有，但隨著人們對地下空間的認識和其重要性的顯現(xiàn)，特別在2000年以后，各地的地下管道走廊事故多次發(fā)生，使得越來越多的人對地下管廊的關(guān)注加大。從目前的情況來看，學(xué)者們對復(fù)合管廊規(guī)劃、設(shè)計、施工進行研究，還有一部分對建設(shè)成本、投資方式和經(jīng)濟效益進行研究，而對創(chuàng)新技術(shù)、創(chuàng)新管理方面的研究很少，基于VR技術(shù)的支持研究是零。

在廣州，對于地下管廊的設(shè)計、應(yīng)用、安全、管理的研究還非常落后，目前來自廣州市自來水公司的陳普立寫了“淺談廣州大學(xué)城綜合管廊內(nèi)給水管線的設(shè)計特點”，從管廊材料入手，對管廊建設(shè)應(yīng)用和管理提出了一些建議和解決方案。而有一些文章，對廣州大學(xué)城地下管廊的建設(shè)、運營作為案例，從各個方面進行了有益的摸索和試驗，總結(jié)了有用的經(jīng)驗，這對我國的智能地下管廊建設(shè)起到了很好的參考價值，但同時也顯露出一些不好的地方和不足的環(huán)節(jié)，比如說總體的設(shè)計規(guī)劃不合理，存在不少漏洞和不營利的現(xiàn)象。

總之，我國的地下管廊建設(shè)是有一定的基礎(chǔ)和成果，但是由于學(xué)者和相關(guān)政府單位對其還不夠重視，因此，對地下管廊的技術(shù)支持和理論支撐都還很少。近幾年以來，全國各大城市已經(jīng)開始在考慮智能地下管廊對城市規(guī)劃重要作用的問題，相關(guān)的法規(guī)、資金、管理運行、安全保障方面的研究逐漸增多，但是還是缺少有針對性的研究關(guān)于技術(shù)改革、創(chuàng)新的文章并與實踐相結(jié)合的例子。

2 VR技術(shù)在地下綜合管廊中的應(yīng)用價值

2.1 理論價值

到目前為止，我國對地下管廊各方面的研究還處于初步階段。近些年，隨著各地政府對地下管廊的重視加大，與之相關(guān)的研究也出現(xiàn)了一些，但對于應(yīng)用VR技術(shù)在5G環(huán)境下幫助對地下管廊管理、建設(shè)、安全實施等方面的研究成果還沒有。因此，結(jié)合工程實踐，從廣州城市地下管廊建設(shè)、運營、管理、安全等方面總結(jié)經(jīng)驗和發(fā)現(xiàn)問題，將VR技術(shù)使用到地下管廊中，深化理論研究，建立技術(shù)理論基礎(chǔ)，為廣州市乃至其他城市提供理論支撐，特別是使用VR技術(shù)進行地下管廊管理方面提出更高要求，從另一個角度展示課題研究的理論創(chuàng)新，在指導(dǎo)實際工作中具有重要的理論價值。

2.2 現(xiàn)實價值

在我國關(guān)于城市地下管廊的法規(guī)還不多，行業(yè)的技術(shù)準則不明確，還存在以經(jīng)驗、資金、政策等諸多方面問題困擾。廣州市地下管廊起步較早，有經(jīng)驗，具備初步的平臺，因此整體上優(yōu)于我國大多數(shù)城市。但是，也存在不少現(xiàn)實問題，要想把城市地下管廊建設(shè)好，廣州市政府也在不斷改變，如明確市政住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會組成管道建設(shè)管理辦公室，負責(zé)全面管理和整體協(xié)調(diào)，推動城市地下管道建設(shè)和管理的全面工作。本文作者介紹了基于VR技術(shù)的綜合公用事業(yè)隧道建設(shè)，加強調(diào)查研究，借鑒國內(nèi)外城市的經(jīng)驗，站在政府公共管理層面，結(jié)合廣州的實際情況，研究了5G環(huán)境下 VR技術(shù)在綜合公用事業(yè)隧道施工管理中的現(xiàn)狀和存在的問題，提出了加強綜合地下管線走廊的技術(shù)咨詢，完善廣州市綜合公用設(shè)施隧道施工管理的政策環(huán)境，提供幫助指導(dǎo)具體的實踐工作。在廣州的地下管廊建設(shè)中，廣州市道路拓寬工程辦公室使用“地下管線管理中心”的牌子，具體管理地下管廊建設(shè)。在蘿崗、南沙、廣鋼新城、琶洲等新城區(qū)的建設(shè)中，相關(guān)單位配合市政道路和城市綜合體的建設(shè)，同步推進地下綜合管道走廊的建設(shè)。

近年來，隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，泛建筑領(lǐng)域的VR應(yīng)用已經(jīng)變得非常普遍。VR經(jīng)常被建筑行業(yè)用作3D動畫和渲染的形式進行更新，但對于VR應(yīng)用研究人員來說，它并不像那樣簡單，因為它帶來的是交互方式的一個變革。安全管理是地下綜合管廊建設(shè)中一個特別突出的問題。通過VR安全“3D”損壞和控制室，管理人員可以看到施工過程中可能發(fā)生的各種危險場景，并快速掌握相應(yīng)的防范知識及應(yīng)急措施，這對智慧地下綜合管廊建設(shè)意義重大。

3 廣州城市地下綜合管廊建設(shè)管理中的問題

目前，我國對地下管廊各方面的研究還處于初步階段。近些年，隨著各地政府對地下管廊的重視加大，與之相關(guān)的研究也出現(xiàn)了一些，但對于應(yīng)用VR技術(shù)在5G環(huán)境下幫助對地下管廊管理、建設(shè)、安全實施等方面的研究成果還沒有。廣州市地下管廊起步較早，有經(jīng)驗，具備初步的平臺，但地下管廊參與建設(shè)的各相關(guān)單位、企業(yè)積極性與相互配合度都還不夠，導(dǎo)致整個體系支離破碎，缺乏整體規(guī)劃問題嚴重。

3.1 地下空間資源的浪費

2016年，廣州市編制完成了《廣州市地下管線綜合規(guī)劃》和《廣州市地下管線綜合廊道專項規(guī)劃》，但要實現(xiàn)地下空間的綜合利用，僅靠這兩個規(guī)劃的指導(dǎo)是不夠的。地下空間仍存在“層次不清、先到先得、鋪張浪費”等問題。

3.2 缺乏技術(shù)標準會導(dǎo)致施工、運營不安全

目前，廣州地下綜合管廊的建設(shè)和管理還處于起步階段，技術(shù)標準還不夠完善。地下綜合管道走廊的內(nèi)部空間相對封閉。當天然氣進入走廊時，就有天然氣泄漏的問題，嚴重時，可能影響其他管道和周圍人群的生命與財產(chǎn)安全。當污水管進入走廊時，因其受到一些重力流管的影響，會出現(xiàn)爆管的事故。而且在地下管廊中要想做好防水工作，都相當困難，由于污水管的結(jié)構(gòu)會造成普遍存在的施工縫隙、不規(guī)則縫隙、墻管設(shè)計施工不好等問題。如果運用VR技術(shù)，將管廊情況進行立體成像，關(guān)鍵點進行交互控制。如此管理者可以在地上對地下情況全面了解并加以控制，安全性會得到很大的提升。

3.3 政策不健全，相關(guān)單位、企業(yè)融入綜合管廊管理積極性不高

綜合效用管廊仍在開發(fā)的早期階段，社會各界了解的有限，各管線單位地下資源的有償使用概念尚未完全建立，結(jié)合地下管廊的建設(shè)投資和共享的成本是巨大的和供水、氣、真空管道填埋方式如垃圾投資很小，經(jīng)常導(dǎo)致各專業(yè)管道單位向管廊支付維修費的積極性不高。大學(xué)城的綜合效用管廊為例，分別用強烈的管架接收管理/虛弱電力、通信和水管道，在高壓走廊線占計劃的60%預(yù)留空間，弱電占15%的計劃，計劃的水占75%，而通信管道由于缺乏預(yù)期在2003年的計劃，沒有考慮到光纖技術(shù)的廣泛應(yīng)用，很快出現(xiàn)了普遍的空頭現(xiàn)象。由于管道接入率低，管理機制不完善，部分管道尚未繳納維護費用。管道年平均收入約35萬元，維修費用約144萬元，年虧損約109萬元。根據(jù)目前的收益分析，兩個綜合管廊的年收益不能用于補償綜合管廊的建設(shè)成本。管道不進入管道走廊，直接影響地下綜合管道走廊的實際效用和成本回收，造成資源浪費。

4 5G承載VR虛擬現(xiàn)實

如今，中國正處于崛起的大國之中。通過大規(guī)模創(chuàng)業(yè)，大規(guī)模創(chuàng)新，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)模式，可以在家中快速實現(xiàn)越來越多的想法和概念，VR 就是其中之一。

在未來攜帶 VR 業(yè)務(wù)：一種情況是無線網(wǎng)絡(luò)接入，稱為5G，其速度顯著提高，可輕松攜帶 2K VR～8K VR。另一種情況是家庭網(wǎng)絡(luò)。建議 10G PON用于建筑物，WiFi 終端用于家庭主機 VR。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，VR 需要考慮引入邊緣計算技術(shù)。通過引入 MEC，CDN 內(nèi)容可以進一步降低到用戶最近的位置，可以有效地節(jié)省骨干網(wǎng)的傳輸帶寬，提高響應(yīng)速度，減少延遲。MEC是云計算的一部分。一方面，它提高了人與網(wǎng)絡(luò)之間的交互響應(yīng)速度，另一方面節(jié)省了傳輸帶寬。MEC 不僅可以應(yīng)用于視頻緩存，還可以應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)。

總之，隨著 5G 技術(shù)的不斷成熟，它將繼續(xù)承載 VR 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，這也將成為城市地下綜合管廊建設(shè)的新的技術(shù)突破口。