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專(zhuān)題報道
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基于城市綜合管廊的特性，其信息化管理系統通常需要一個(gè)平臺管控多個(gè)項目，乃至全市范圍內的所有項目，要實(shí)現這一目的，在技術(shù)上仍存在一些難點(diǎn)，比如：智能化系統各自獨立、以傳統方式進(jìn)行業(yè)務(wù)管理、分期建設導致標準不一、數據完整性不夠、網(wǎng)絡(luò )規劃不規范等，導致各項目無(wú)法在一個(gè)統一的信息平臺上對整個(gè)城市地下“生命線(xiàn)”提供智慧化、安全化的綜合監控與經(jīng)營(yíng)運維。
一、智慧運維系統建設難點(diǎn)
（一）獨立智能化系統統一接入的問(wèn)題
監控系統各自建設，硬件設備品牌、型號都不一致，無(wú)法在統一的監控平臺進(jìn)行整合，只能在數據層面實(shí)現整合。
（二）分期建設標準不一、數據完整性不夠的問(wèn)題
不同時(shí)期建設的管廊，設計標準、監控任務(wù)不一致，從最新的建設標準去看舊的標準，數據的完整性不夠是必然問(wèn)題。但是最新的標準要兼容舊的標準，需將舊數據按照新數據的標準重新建立。
（三）網(wǎng)絡(luò )規劃不規范的問(wèn)題
網(wǎng)絡(luò )規劃不規范會(huì )對舊有項目按照新標準進(jìn)行改造造成影響，需要進(jìn)行數據對接等繁瑣技術(shù)攻關(guān)。
二、智慧運維系統搭建思路及對策
（一）系統整體建設思路
通過(guò)標準規范體系、安全保障體系，依托地理信息技術(shù)、建筑模型技術(shù)、流行框架技術(shù)、SCADA組態(tài)技術(shù)、工控標準協(xié)議和計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，在統一的標準體系下，以數據中心為支撐，提供統一的數據管理、數據展示、數據交互和工作流審批等基礎模塊，統一管理管廊的整體運作。系統分為以下幾個(gè)層面：
1.基礎資源支撐層
以硬件作為支撐，由基礎網(wǎng)絡(luò )、交換機、服務(wù)器、工控設備、傳感器、消防設施、應急通訊等設備組成。
2.數據中心
包括非涉密區和涉密區。非涉密區提供管廊云環(huán)境，包括存儲虛擬化、操作平臺、數據庫集群。涉密區使用實(shí)體服務(wù)器集群，同時(shí)增加環(huán)境監控和安全監控。環(huán)境監控通過(guò)環(huán)境監控主機監視機房設備的工作情況，及時(shí)發(fā)現和排查故障；安全監控通過(guò)環(huán)境監控主機監視機房的安全情況。
3.應用支撐層
支撐整個(gè)應用的關(guān)鍵技術(shù)，包括工作流引擎、3DGIS、VR/AR、SCADA、融合通訊等等。
4.應用層
包括三大平臺（態(tài)勢感知平臺、綜合監控平臺、態(tài)勢感知平臺），三大系統（應急指揮、安全保障、安全預警）。
5.數據展示、人機交互
整個(gè)系統的最外層，包括瀏覽器、PC客戶(hù)端、大屏展示等交互方式。
（二）系統搭建對策
為解決分期建設標準不一、數據完整性不夠等問(wèn)題，系統需構建綜合管廊全生命周期的信息化框架和數據中心，建立標準統一、關(guān)系清晰、數據一致、互聯(lián)互通的數據服務(wù)和協(xié)同管理平臺，實(shí)現各區監控中心的數據共享，為綜合管廊的綜合集成與管控、智能運維、精細化經(jīng)營(yíng)、可視化應急搶險、移動(dòng)化辦公應用和沉浸式VR/AR交互提供信息平臺。
城市綜合管廊的建設目標是在信息化管理的基礎上，逐步實(shí)現自動(dòng)化，用智慧覆蓋整個(gè)管廊運行管理的全過(guò)程，實(shí)現高效、節能、安全、環(huán)保的一體化智慧型管廊。具體體現在以下幾個(gè)方面：
1.態(tài)勢感知
基于數據集成、大數據分析、地理信息系統、BIM技術(shù)、虛擬現實(shí)、增強現實(shí)等技術(shù)于一體，實(shí)現綜合監控、運營(yíng)維護、網(wǎng)絡(luò )安全等多領(lǐng)域數據的匯聚、交換、篩選、共享、趨勢分析、數據挖掘、可視化展示。態(tài)勢感知為綜合管廊信息平臺提供豐富的公共支撐組件和應用分析服務(wù)，基于這些組件和服務(wù)，按照業(yè)務(wù)需求，可以靈活組合搭建智慧應用，發(fā)布到管廊云上。
2.運維管理
基于態(tài)勢感知平臺提供的業(yè)務(wù)化的分析、GIS/BIM等組件展示的直觀(guān)形象的管廊運維相關(guān)信息，極大提升運維管理能力，結合融合通訊技術(shù)，整合各級應急資源，提升應急協(xié)調指揮能力。運維調度是資產(chǎn)管理、應急管理信息可視化的綜合呈現。滿(mǎn)足指揮調度、運維管理、演練參觀(guān)等各層級的管理需求，展示地下管廊和內部各專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)運行數據、基礎數據管理、圖檔管理、管線(xiàn)拓撲維護、數據離線(xiàn)維護、維修與改造管理、基礎數據共享等功能信息；能為運維、監控與報警系統提供簡(jiǎn)潔、統一、友好的人機交互界面，按需分層分級顯示相關(guān)重要數據；能直觀(guān)展現“各監控子系統、各運維資源分布”信息。
3.安全保障
系統在物理上分為涉密網(wǎng)和非涉密網(wǎng)（參密），涉密網(wǎng)運行涉及管廊GIS/BIM數據的運維管理和態(tài)勢感知系統，加強非涉密網(wǎng)（參密）的信息安全管理及防護建設是為保障工控系統中各種工控設備、通訊設備使用安全性、各種信號傳輸的穩定性。通過(guò)網(wǎng)閘、數據交換等技術(shù)實(shí)現非涉密數據向涉密網(wǎng)的單向流動(dòng)，分析結果數據，比如維護優(yōu)化方案等，通過(guò)安全介質(zhì)移動(dòng)到非涉密網(wǎng)絡(luò )。
4.智慧應用
智慧應用依托管廊云，在安全網(wǎng)的保障下實(shí)現各自建設的管廊項目監測數據的加密上傳、控制指令的加密下達。依托云平臺為運維團隊開(kāi)展管廊檢修方案優(yōu)化、管廊運維方案優(yōu)化等智慧應用；為入廊管線(xiàn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)提供管線(xiàn)入廊施工方案優(yōu)化、管線(xiàn)運維方案優(yōu)化、安全預警等智慧應用；為行業(yè)監管部門(mén)提供分析決策支撐、管廊建設規劃方案優(yōu)化等智慧應用。
三、管廊智慧運維平臺實(shí)際案例
目前，蘇州管廊已建成一套體系完整的綜合管廊智慧化綜合監控及信息管理系統，并已投入實(shí)際使用。
（一）系統架構
蘇州管廊智慧運維平臺按照全市地下綜合管廊集中管理、統一運維的要求進(jìn)行設計，滿(mǎn)足集群擴展、遠程管理、規范接入、統一權限、智能運維的建設要求。主體結構分為基礎資源層、數據中心層、應用支撐層三大子系統，其中，基礎資源層主要包括市級指揮中心與各分控中心之間的通訊網(wǎng)絡(luò )骨干網(wǎng)、管廊項目廊內的通訊網(wǎng)絡(luò )、廊內的環(huán)境監控設備、安全防范設備、應急通訊設備等；數據中心層即信息化基礎設施，主要包括中心機房及其相關(guān)設備等；應用支撐層對服務(wù)器、存儲等硬件資源進(jìn)行虛擬化管理，以支持應用集群擴展，提高系統的擴展性、可靠性和穩定性；基于SCADA、融合通訊、三維仿真等技術(shù)集成完成綜合監控子系統的開(kāi)發(fā)；基于數字證書(shū)、單點(diǎn)登錄、工作流、消息總線(xiàn)等技術(shù)完成運維管理子系統的開(kāi)發(fā)；基于地理信息、BIM、數據集成、數據分析等技術(shù)完成態(tài)勢感知子系統的開(kāi)發(fā)。子系統之間相互協(xié)同，共同實(shí)現管廊智慧化綜合監控和信息管理的目標。
（二）綜合監控子系統
綜合監控子系統主要連接廊內各項終端設備，包括廊內管線(xiàn)單位的數據對接，實(shí)現對廊內各項環(huán)境的全面掌握，同時(shí)，市級監控中心的平臺與各分控中心相連接，做到統一管理。
基于綜合監控子系統，通過(guò)多種終端方式，實(shí)現對地下綜合管廊7*24小時(shí)隨時(shí)隨地對全市管廊的設備進(jìn)行管控，保障管廊本體安全和保障專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)安全。
（三）運維管理子系統
當運營(yíng)規模不斷擴大，成本不斷增加的情況下，若繼續采用傳統的管理方式，工作效率低下、成本支出不可控。需要一套以資產(chǎn)設備全生命周期管理為核心的，包括智能運檢、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、智能調度功能的一體化的運維管理系統。
運維管理子系統的建設目標是按照綜合管廊運營(yíng)單位已有的規章制度和標準操作流程，基于統一的運維管理系統，實(shí)現全市管廊運維中人、財、物、事的集中管理，從而提升管廊維護效率，提高管廊管理水平。
（四）態(tài)勢感知子系統
隨著(zhù)業(yè)務(wù)規模的不斷擴大，管理的設備數量、產(chǎn)生的數據量將急劇增加，如何對這些數據進(jìn)行有效管理、綜合利用成為一個(gè)問(wèn)題。
態(tài)勢感知子系統的建設目標是通過(guò)以下手段：
1.建立管廊數據規范
建立資源目錄，對系統涉及的基礎網(wǎng)絡(luò )設施運行監控數據、網(wǎng)絡(luò )安全運行監控數據、智能化設備運行監控數據、運維服務(wù)業(yè)務(wù)數據進(jìn)行集中管理。
2.建立管廊運行指標體系
建立健康評估模型，從智慧、安全兩個(gè)維度對管廊運行狀況進(jìn)行可視化展示，優(yōu)化運維流程，提高維護效率。
3.建立管廊應急預案
搭建指揮調度系統，提供事件監控、影響分析、指揮調度功能，提高應急響應能力。逐步搭建起具有數據集成、趨勢分析、大屏展示能力的數據分析系統，為綜合監控、運維管理系統提供輔助決策、數據可視化等應用支撐。
信息化系統是綜合管廊運營(yíng)必不可少的手段，建設一套綜合管廊信息化系統，能實(shí)現城市綜合管廊的監測實(shí)時(shí)化、預警智能化、決策科學(xué)化、應急管理一體化和設備資產(chǎn)管理精細化等綜合管控，有效減少安全隱患，確保綜合管廊安全、高效運行，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供決策輔助，促進(jìn)城市綜合管廊的創(chuàng )新管理。
一、智慧運維系統建設難點(diǎn)
（一）獨立智能化系統統一接入的問(wèn)題
監控系統各自建設，硬件設備品牌、型號都不一致，無(wú)法在統一的監控平臺進(jìn)行整合，只能在數據層面實(shí)現整合。
（二）分期建設標準不一、數據完整性不夠的問(wèn)題
不同時(shí)期建設的管廊，設計標準、監控任務(wù)不一致，從最新的建設標準去看舊的標準，數據的完整性不夠是必然問(wèn)題。但是最新的標準要兼容舊的標準，需將舊數據按照新數據的標準重新建立。
（三）網(wǎng)絡(luò )規劃不規范的問(wèn)題
網(wǎng)絡(luò )規劃不規范會(huì )對舊有項目按照新標準進(jìn)行改造造成影響，需要進(jìn)行數據對接等繁瑣技術(shù)攻關(guān)。
二、智慧運維系統搭建思路及對策
（一）系統整體建設思路
通過(guò)標準規范體系、安全保障體系，依托地理信息技術(shù)、建筑模型技術(shù)、流行框架技術(shù)、SCADA組態(tài)技術(shù)、工控標準協(xié)議和計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，在統一的標準體系下，以數據中心為支撐，提供統一的數據管理、數據展示、數據交互和工作流審批等基礎模塊，統一管理管廊的整體運作。系統分為以下幾個(gè)層面：
1.基礎資源支撐層
以硬件作為支撐，由基礎網(wǎng)絡(luò )、交換機、服務(wù)器、工控設備、傳感器、消防設施、應急通訊等設備組成。
2.數據中心
包括非涉密區和涉密區。非涉密區提供管廊云環(huán)境，包括存儲虛擬化、操作平臺、數據庫集群。涉密區使用實(shí)體服務(wù)器集群，同時(shí)增加環(huán)境監控和安全監控。環(huán)境監控通過(guò)環(huán)境監控主機監視機房設備的工作情況，及時(shí)發(fā)現和排查故障；安全監控通過(guò)環(huán)境監控主機監視機房的安全情況。
3.應用支撐層
支撐整個(gè)應用的關(guān)鍵技術(shù)，包括工作流引擎、3DGIS、VR/AR、SCADA、融合通訊等等。
4.應用層
包括三大平臺（態(tài)勢感知平臺、綜合監控平臺、態(tài)勢感知平臺），三大系統（應急指揮、安全保障、安全預警）。
5.數據展示、人機交互
整個(gè)系統的最外層，包括瀏覽器、PC客戶(hù)端、大屏展示等交互方式。
（二）系統搭建對策
為解決分期建設標準不一、數據完整性不夠等問(wèn)題，系統需構建綜合管廊全生命周期的信息化框架和數據中心，建立標準統一、關(guān)系清晰、數據一致、互聯(lián)互通的數據服務(wù)和協(xié)同管理平臺，實(shí)現各區監控中心的數據共享，為綜合管廊的綜合集成與管控、智能運維、精細化經(jīng)營(yíng)、可視化應急搶險、移動(dòng)化辦公應用和沉浸式VR/AR交互提供信息平臺。
城市綜合管廊的建設目標是在信息化管理的基礎上，逐步實(shí)現自動(dòng)化，用智慧覆蓋整個(gè)管廊運行管理的全過(guò)程，實(shí)現高效、節能、安全、環(huán)保的一體化智慧型管廊。具體體現在以下幾個(gè)方面：
1.態(tài)勢感知
基于數據集成、大數據分析、地理信息系統、BIM技術(shù)、虛擬現實(shí)、增強現實(shí)等技術(shù)于一體，實(shí)現綜合監控、運營(yíng)維護、網(wǎng)絡(luò )安全等多領(lǐng)域數據的匯聚、交換、篩選、共享、趨勢分析、數據挖掘、可視化展示。態(tài)勢感知為綜合管廊信息平臺提供豐富的公共支撐組件和應用分析服務(wù)，基于這些組件和服務(wù)，按照業(yè)務(wù)需求，可以靈活組合搭建智慧應用，發(fā)布到管廊云上。
2.運維管理
基于態(tài)勢感知平臺提供的業(yè)務(wù)化的分析、GIS/BIM等組件展示的直觀(guān)形象的管廊運維相關(guān)信息，極大提升運維管理能力，結合融合通訊技術(shù)，整合各級應急資源，提升應急協(xié)調指揮能力。運維調度是資產(chǎn)管理、應急管理信息可視化的綜合呈現。滿(mǎn)足指揮調度、運維管理、演練參觀(guān)等各層級的管理需求，展示地下管廊和內部各專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)運行數據、基礎數據管理、圖檔管理、管線(xiàn)拓撲維護、數據離線(xiàn)維護、維修與改造管理、基礎數據共享等功能信息；能為運維、監控與報警系統提供簡(jiǎn)潔、統一、友好的人機交互界面，按需分層分級顯示相關(guān)重要數據；能直觀(guān)展現“各監控子系統、各運維資源分布”信息。
3.安全保障
系統在物理上分為涉密網(wǎng)和非涉密網(wǎng)（參密），涉密網(wǎng)運行涉及管廊GIS/BIM數據的運維管理和態(tài)勢感知系統，加強非涉密網(wǎng)（參密）的信息安全管理及防護建設是為保障工控系統中各種工控設備、通訊設備使用安全性、各種信號傳輸的穩定性。通過(guò)網(wǎng)閘、數據交換等技術(shù)實(shí)現非涉密數據向涉密網(wǎng)的單向流動(dòng)，分析結果數據，比如維護優(yōu)化方案等，通過(guò)安全介質(zhì)移動(dòng)到非涉密網(wǎng)絡(luò )。
4.智慧應用
智慧應用依托管廊云，在安全網(wǎng)的保障下實(shí)現各自建設的管廊項目監測數據的加密上傳、控制指令的加密下達。依托云平臺為運維團隊開(kāi)展管廊檢修方案優(yōu)化、管廊運維方案優(yōu)化等智慧應用；為入廊管線(xiàn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)提供管線(xiàn)入廊施工方案優(yōu)化、管線(xiàn)運維方案優(yōu)化、安全預警等智慧應用；為行業(yè)監管部門(mén)提供分析決策支撐、管廊建設規劃方案優(yōu)化等智慧應用。
三、管廊智慧運維平臺實(shí)際案例
目前，蘇州管廊已建成一套體系完整的綜合管廊智慧化綜合監控及信息管理系統，并已投入實(shí)際使用。
（一）系統架構
蘇州管廊智慧運維平臺按照全市地下綜合管廊集中管理、統一運維的要求進(jìn)行設計，滿(mǎn)足集群擴展、遠程管理、規范接入、統一權限、智能運維的建設要求。主體結構分為基礎資源層、數據中心層、應用支撐層三大子系統，其中，基礎資源層主要包括市級指揮中心與各分控中心之間的通訊網(wǎng)絡(luò )骨干網(wǎng)、管廊項目廊內的通訊網(wǎng)絡(luò )、廊內的環(huán)境監控設備、安全防范設備、應急通訊設備等；數據中心層即信息化基礎設施，主要包括中心機房及其相關(guān)設備等；應用支撐層對服務(wù)器、存儲等硬件資源進(jìn)行虛擬化管理，以支持應用集群擴展，提高系統的擴展性、可靠性和穩定性；基于SCADA、融合通訊、三維仿真等技術(shù)集成完成綜合監控子系統的開(kāi)發(fā)；基于數字證書(shū)、單點(diǎn)登錄、工作流、消息總線(xiàn)等技術(shù)完成運維管理子系統的開(kāi)發(fā)；基于地理信息、BIM、數據集成、數據分析等技術(shù)完成態(tài)勢感知子系統的開(kāi)發(fā)。子系統之間相互協(xié)同，共同實(shí)現管廊智慧化綜合監控和信息管理的目標。
（二）綜合監控子系統
綜合監控子系統主要連接廊內各項終端設備，包括廊內管線(xiàn)單位的數據對接，實(shí)現對廊內各項環(huán)境的全面掌握，同時(shí)，市級監控中心的平臺與各分控中心相連接，做到統一管理。
基于綜合監控子系統，通過(guò)多種終端方式，實(shí)現對地下綜合管廊7*24小時(shí)隨時(shí)隨地對全市管廊的設備進(jìn)行管控，保障管廊本體安全和保障專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)安全。
（三）運維管理子系統
當運營(yíng)規模不斷擴大，成本不斷增加的情況下，若繼續采用傳統的管理方式，工作效率低下、成本支出不可控。需要一套以資產(chǎn)設備全生命周期管理為核心的，包括智能運檢、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、智能調度功能的一體化的運維管理系統。
運維管理子系統的建設目標是按照綜合管廊運營(yíng)單位已有的規章制度和標準操作流程，基于統一的運維管理系統，實(shí)現全市管廊運維中人、財、物、事的集中管理，從而提升管廊維護效率，提高管廊管理水平。
（四）態(tài)勢感知子系統
隨著(zhù)業(yè)務(wù)規模的不斷擴大，管理的設備數量、產(chǎn)生的數據量將急劇增加，如何對這些數據進(jìn)行有效管理、綜合利用成為一個(gè)問(wèn)題。
態(tài)勢感知子系統的建設目標是通過(guò)以下手段：
1.建立管廊數據規范
建立資源目錄，對系統涉及的基礎網(wǎng)絡(luò )設施運行監控數據、網(wǎng)絡(luò )安全運行監控數據、智能化設備運行監控數據、運維服務(wù)業(yè)務(wù)數據進(jìn)行集中管理。
2.建立管廊運行指標體系
建立健康評估模型，從智慧、安全兩個(gè)維度對管廊運行狀況進(jìn)行可視化展示，優(yōu)化運維流程，提高維護效率。
3.建立管廊應急預案
搭建指揮調度系統，提供事件監控、影響分析、指揮調度功能，提高應急響應能力。逐步搭建起具有數據集成、趨勢分析、大屏展示能力的數據分析系統，為綜合監控、運維管理系統提供輔助決策、數據可視化等應用支撐。
信息化系統是綜合管廊運營(yíng)必不可少的手段，建設一套綜合管廊信息化系統，能實(shí)現城市綜合管廊的監測實(shí)時(shí)化、預警智能化、決策科學(xué)化、應急管理一體化和設備資產(chǎn)管理精細化等綜合管控，有效減少安全隱患，確保綜合管廊安全、高效運行，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供決策輔助，促進(jìn)城市綜合管廊的創(chuàng )新管理。