大數(shù)據(jù)技術(shù)在青島智慧管廊中的應(yīng)用與探索

文｜青島市政空間開發(fā)集團(tuán)路橋養(yǎng)護(hù)維修分公司 王亞男；青島青咨工程咨詢有限公司 黃濤 張季寶 鹿琳

1 引言

作為繼物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算后的新一代信息技術(shù)，大數(shù)據(jù)已成為當(dāng)前最受關(guān)注的概念之一。大數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用在全球得到了迅猛發(fā)展，并已對政府、企業(yè)決策和人們的生活方式產(chǎn)生了重要的影響。青島市作為國家第二批綜合管廊試點(diǎn)城市，管廊試點(diǎn)項(xiàng)目陸續(xù)進(jìn)入交付、運(yùn)營階段。各試點(diǎn)管廊項(xiàng)目開展了智慧管廊建設(shè)，為加強(qiáng)對各管廊試點(diǎn)項(xiàng)目的運(yùn)維監(jiān)管,提高城市管廊運(yùn)行管理水平,青島市匯聚各區(qū)域管廊數(shù)據(jù),建設(shè)城市級管廊運(yùn)維監(jiān)管指揮中心和城市級管廊運(yùn)維監(jiān)管平臺，為城市級管廊大數(shù)據(jù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。為此，青島市建委組織課題組對智慧管廊在青島市的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，并對大數(shù)據(jù)技術(shù)在青島智慧管廊中的應(yīng)用進(jìn)行了探索。

2 研究思路

城市地下綜合管廊大數(shù)據(jù)應(yīng)用是涵蓋管廊數(shù)據(jù)采集、梳理、管理、服務(wù)、應(yīng)用于一體的數(shù)據(jù)資源綜合服務(wù)與管理。也需要按照統(tǒng)一、集約、高效的數(shù)據(jù)開發(fā)利用理念，打造“新型智慧管廊”，有效解決“信息孤島”、“數(shù)據(jù)煙囪”等現(xiàn)象，通過以應(yīng)用為抓手，打通信息流，滿足城市管廊多方位、多層次的數(shù)據(jù)需求，推進(jìn)全市地下綜合管廊信息資源共享及城市地下綜合管廊治理的現(xiàn)代化，從而不斷提升“智慧城市”公共基礎(chǔ)設(shè)施“智慧管廊”的管理水平。

在青島市《關(guān)于促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展的實(shí)施意見》（以下簡稱“大數(shù)據(jù)實(shí)施意見”）的指導(dǎo)下，大數(shù)據(jù)技術(shù)在青島市智慧管廊中得到了初步的應(yīng)用，而青島市智慧管廊在大數(shù)據(jù)采集處理、開發(fā)和應(yīng)用模式創(chuàng)新方面剛剛起步，還需要進(jìn)一步的探索和創(chuàng)新。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在青島智慧管廊中的應(yīng)用

3.1 城市級管廊大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支撐云服務(wù)應(yīng)用

按照大數(shù)據(jù)實(shí)施意見，在各級、各部門、各單位全面推行大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支撐云服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)資源集約化利用。政務(wù)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算中心建成啟用后，原則上各部門不能再安排機(jī)房建設(shè)和改造，各部門也不能再配備機(jī)房設(shè)備、主機(jī)服務(wù)器、存儲系統(tǒng)等基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施。城市級管廊運(yùn)維監(jiān)管平臺機(jī)房及數(shù)據(jù)存儲部署在青島市政務(wù)云上，不僅保證了數(shù)據(jù)安全，而且節(jié)省了政府投資，樹立了城市級管廊大數(shù)據(jù)云服務(wù)應(yīng)用的典范。

3.2 青島市城市智慧管廊一體化數(shù)據(jù)中心

大數(shù)據(jù)實(shí)施意見提出建成一體化城市大數(shù)據(jù)中心，通過公共數(shù)據(jù)和社會數(shù)據(jù)的“聚、通、用”，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨行業(yè)的數(shù)據(jù)資源共享共用和統(tǒng)一開放，并通過大數(shù)據(jù)的開發(fā)應(yīng)用提升政府決策能力和風(fēng)險(xiǎn)防范水平，提高政務(wù)服務(wù)和社會治理的精準(zhǔn)性和有效性。青島市城市級管廊運(yùn)維監(jiān)管平臺將全市地下綜合管廊視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、前端采集的設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括管廊、管線的GIS數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)和電子檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯聚和云存儲,形成青島市城市智慧管廊一體化數(shù)據(jù)中心；通過城市級管廊監(jiān)管平臺將城市管廊實(shí)時監(jiān)控信息、影響管廊、管線安全的實(shí)時狀態(tài)信息與電力、燃?xì)獾热肜裙芫€單位實(shí)現(xiàn)共享共用，在管廊應(yīng)急處置時，能夠與政府主管部門、應(yīng)急辦等應(yīng)急聯(lián)動部門進(jìn)行跨部門、跨行業(yè)的協(xié)同處置，能夠有效提升政府決策能力和風(fēng)險(xiǎn)防范水平。

3.3 管廊前端智能化設(shè)備提高大數(shù)據(jù)采集與信息惠民能力

大數(shù)據(jù)實(shí)施意見提出加快建設(shè)城市智能感知網(wǎng)絡(luò)，部署和推廣傳感器、智能設(shè)備等城市物聯(lián)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，提高大數(shù)據(jù)采集能力和信息惠民水平。管廊前端智能化設(shè)備能夠?qū)崟r采集城市地下管廊環(huán)境數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、管線狀態(tài)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對城市地下管廊、管線運(yùn)行態(tài)勢的實(shí)時感知、預(yù)警報(bào)警，保障城市地下管線運(yùn)行安全，創(chuàng)造良好的城市公共基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，為建設(shè)宜居幸福創(chuàng)新型國際城市，提升政府履職效能、構(gòu)建信息惠民體系、推進(jìn)智慧城市建設(shè)發(fā)揮重要作用。

4 智慧管廊大數(shù)據(jù)構(gòu)建及創(chuàng)新應(yīng)用探索

城市管廊大數(shù)據(jù)是智慧城市大數(shù)據(jù)中心的一個重要組成部分，青島市智慧管廊在大數(shù)據(jù)采集處理、開發(fā)和應(yīng)用模式創(chuàng)新方面剛剛起步，還需要進(jìn)一步的探索和創(chuàng)新。

4.1 智慧管廊大數(shù)據(jù)的來源

大數(shù)據(jù)一般被認(rèn)為是擁有PB、EB以及更高數(shù)量級的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)內(nèi)容通常包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。青島市智慧管廊大數(shù)據(jù)，包括了管廊設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行及影響管廊運(yùn)行、結(jié)構(gòu)健康、入廊管線狀態(tài)等結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其來源可分為以下內(nèi)容：

（1）管廊內(nèi)的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、前端采集的設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)、管廊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（日常運(yùn)維管理、應(yīng)急管理數(shù)據(jù)）；

（2）管廊本體結(jié)構(gòu)定期進(jìn)行的沉降、裂縫、應(yīng)力等健康監(jiān)測數(shù)據(jù)及管廊健康情況的評估數(shù)據(jù)；

（3）管廊內(nèi)管線的檔案數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、管線的壁厚及腐蝕情況監(jiān)測數(shù)據(jù)；

（4）管廊、管線的規(guī)劃數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)，BIM模型數(shù)據(jù)以及管廊和管線及設(shè)備設(shè)施的歷次大修、改造數(shù)據(jù)；管廊內(nèi)歷次發(fā)生的火災(zāi)、水淹、坍塌等事故前后的監(jiān)測數(shù)據(jù)及評估數(shù)據(jù)；

（5）管廊、管線項(xiàng)目立項(xiàng)前的勘探數(shù)據(jù)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

（6）管廊周邊施工建設(shè)等隱患數(shù)據(jù)，如周邊軌道交通、人防工程、海綿城市、居民建筑等對管廊影響的監(jiān)測與評估數(shù)據(jù)。

（7）青島市作為海洋性城市，空氣中鹽分高，對管廊內(nèi)設(shè)備設(shè)施腐蝕性大，還需要對管廊內(nèi)歷年空氣鹽分含量監(jiān)測數(shù)據(jù)、城市管廊地下地質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集。

4.2 智慧管廊大數(shù)據(jù)的構(gòu)建

智慧管廊大數(shù)據(jù)的構(gòu)建，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換，以及數(shù)據(jù)的抽取和加載，轉(zhuǎn)換、清洗對比與校驗(yàn)，形成城市智慧管廊大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

在智慧管廊大數(shù)據(jù)構(gòu)建過程中，還需要對管廊的數(shù)據(jù)按照“分類存儲、時限各異”的存儲方式，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲，如資料數(shù)據(jù)永久保存，運(yùn)行數(shù)據(jù)中期保存，狀態(tài)數(shù)據(jù)短期保存，圖像數(shù)據(jù)選擇性保存，優(yōu)化大數(shù)據(jù)存儲空間、提升系統(tǒng)效率。同時通過數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)建模、專題分析等，滿足大數(shù)據(jù)智慧應(yīng)用的需要。

4.3 智慧管廊大數(shù)據(jù)應(yīng)用探索

城市地下管線是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”，也是智慧城市的重要基礎(chǔ)子系統(tǒng)。而城市地下綜合管廊是城市地下綜合管廊安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行的重要保障，通過將管廊多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)建模和專題分析，從海量管廊大數(shù)據(jù)中挖掘出數(shù)據(jù)中潛在的有用信息，探索智慧管廊大數(shù)據(jù)的開發(fā)與應(yīng)用。

（1）通過智慧管廊大數(shù)據(jù)與城市地理信息大數(shù)據(jù)、城市地下管線等大數(shù)據(jù)的融合，實(shí)現(xiàn)智慧城市跨部門協(xié)作，共享數(shù)據(jù)，可充分利用管廊大數(shù)據(jù)信息資源，做好城市地下空間工程規(guī)劃、施工建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)、應(yīng)急防災(zāi)、公共服務(wù)等工作，實(shí)現(xiàn)地下綜合管廊與智慧城市管理有機(jī)銜接，提高城市規(guī)劃與治理能力。

（2）通過智慧管廊、管線長期、海量數(shù)據(jù)的挖掘，可以對管廊、管線健康狀況進(jìn)行分析與預(yù)警，提前采取措施，避免管廊、管線事故的發(fā)生，提高管廊、管線的壽命，保障城市生命線的安全運(yùn)行，大大提升城市公共基礎(chǔ)服務(wù)水平。

（3）通過對管廊運(yùn)維服務(wù)大數(shù)據(jù)的積累與分析，可對管廊運(yùn)營維保行為、人員績效、各種設(shè)備、設(shè)施的故障情況及有效服務(wù)年限等進(jìn)行評價；可分析設(shè)備設(shè)施及運(yùn)維服務(wù)的技術(shù)瓶頸，為改進(jìn)管廊、管線運(yùn)維服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化設(shè)備設(shè)施的選型提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)管廊經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。

（4）通過對管廊施工工藝、地質(zhì)狀況、運(yùn)行情況及健康監(jiān)測情況等大數(shù)據(jù)的積累及分析，可對管廊在不同地質(zhì)情況下的設(shè)計(jì)工藝、施工工藝等進(jìn)行分析評價，通過對其深度挖掘，得出對設(shè)計(jì)單位今后改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)有幫助的信息和結(jié)論，從而進(jìn)一步完善、優(yōu)化管廊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)管廊全生命周期、全方位、螺旋上升式的閉環(huán)管理。

智慧管廊大數(shù)據(jù)構(gòu)建

5 結(jié)論

通過智慧管廊大數(shù)據(jù)來源、大數(shù)據(jù)構(gòu)建及智慧應(yīng)用的探索，以及大數(shù)據(jù)技術(shù)在青島智慧管廊中的應(yīng)用實(shí)踐，可以看到大數(shù)據(jù)對保障管廊、管線和設(shè)備設(shè)施安全，提升城市地下綜合管廊治理水平，提升政府決策能力和風(fēng)險(xiǎn)防范能力，能夠發(fā)揮重要作用。而管廊內(nèi)高溫、高濕、高鹽分、高腐蝕的惡劣環(huán)境對管廊、管線及管廊內(nèi)設(shè)備設(shè)施的壽命造成的不良影響，通過大數(shù)據(jù)應(yīng)用保障管廊、管線和設(shè)備設(shè)施的安全更具現(xiàn)實(shí)意義。此外，對大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧管廊數(shù)據(jù)采集處理、數(shù)據(jù)建模和應(yīng)用方面方興未艾，還需要進(jìn)一步的探索與實(shí)踐。未來，大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧管廊的應(yīng)用必將發(fā)揮重要作用。