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朗坤城市地下管线智能管控平台研发项目

2012-06-15 10:16:41   来源:   
一、立项的必要性
1、国内外发展趋势及本项目技术所处的地位
随着我国城市化进一、立项的必要性
1、国内外发展趋势及本项目技术所处的地位
随着我国城市化进程的加速,城市地下管线建设发展非常迅猛,但随之而来的地下管线管理方面的问题也越来越多。施工破坏地下管线造成的停水、停气、停电以及通信中断事故频发;“马路拉链”现象已经成为城市建设的痼疾;由于排水管道排水不畅引发的道路积水和城市水涝灾害司空见惯。地下管线引发的问题已成为城市百姓心中难以消除的痛。
自2005年至今,按照科学发展观,构建和谐和节约型社会的要求及城市现代化建设自身的需要,城市地下管线作为现代城市系统的一个重要有机组成部分,其科学化管理和信息化建设得到高度重视,各项相关政策与规定将会相继出台,围绕城市地下管线(综合型管线、专业管线、小区管线)的普查,监测评估、维护与保养等方面的工作全面逐步展开,各项新技术、新方法、仪器设备广泛采用。最终达到城市地下管线规划、建设、管理与城市现代化管理和信息化建设同步匹配。
随着城市信息化进程的加速,以及各专业管线权属单位基于自身管理的需要,对地下管线信息的需求也日益迫切,因此,越来越多的城市和专业管线权属单位分别建立了城市综合地下管线信息系统和专业管线信息系统。信息化程度的提高,一方面提高了各单位的工作效率和管理水平,但另一方面,由于缺少统一的规划,数据之间执行不同的技术规范,以及缺乏信息共享政策及协调机制,致使每个城市内建设的各个地下管线信息系统成为一个个信息孤岛,系统之间不能互操作、不能互连互通,地下管线数据不能共享,每个单位各自重复采集地下管线数据。随着信息化工作的不断推进和深入,城市地下管线信息孤岛自然也会越来越多,数据的重复投资现象也会越来越严重,增加了数据的不一致性,地下管线信息的共享将会举步维艰。由此并不能在规划、建设、施工、监管、维护方面提供全生命周期的安全管控措施,虽可解决信息不明,但不能防消结合、管控一体地解决城市地下管线的公共安全问题。
朗坤城市地下管线智能管控平台在总结、吸收国际国内地下管线信息化建设经验与教训的基础上,基于国内领先、国际一流的目标进行总体规划设计,体现出如下几个特点:

  • 支持全类型管线数据的交换与共享
平台遵循国家测绘局发布的相关标准规范,架构支持多层次、多数据中心、全类型的管线相关数据交换与共享。
  • 实现数字管控一体化
集成成熟的综合管线数字化、管控一体化相关技术、产品、思想,形成全世界第一个以管控一体化为主要目标的城市地下管线数字化平台。
  • 融入动态应急预案思想
融入动态预案生成技术的事故应急指挥平台,在全面整合基础数据、实时动态信息,完善各领域知识库、各专业应用规则的基础上,实现应急预案的动态、智能生成,随着现场情况的进一步掌握、相关预案内容的执行、事态的发展变化,应急预案不断地进行智能调整、修正,动态更新待执行预案。
  • 集成SOA与物联网技术
将面向服务的体系结构(Service-Oriented Architecture,SOA)技术导入到地下管线数字化建设中,通过符合标准的、开放式技术架构,实现多级、多单位、多类型信息系统的有效整合,在GIS展示的基础上,集成管理、智能传感、实时监测、自动控制等物联网新技术。
  • 落实全生命周期监管
落实地下管线全生命周期、施工全生命周期、安全风险全生命周期全面监管,建立立体式科学管理和有效安全监管,而不仅仅是地下管线数据的集中和查询。
2、项目实施对城市发展的作用
从目前的状况来看,在城市化进程中,管理者对城市地上的信息掌握较准,但对城市地下的信息了解不够,这也导致了“地下管线”成为城市公共安全的“定时炸弹”。之所以如此,一方面是由于快速城市化过程中,有关部门对地下管网的清查有所忽视;另一方面,某些工程在实际施工中,往往对设计图进行改动,而最后的竣工图没有及时存档,给以后的工程建设留下了安全隐患,进而导致重大安全事故的发生。
多发且危害巨大的管线事故迫使各大城市急需建立一个基于全面实时地下管线数据采集、严格施工安全监管、落实地下管线全生命周期管理与控制、支撑领导决策和事故急应指挥的全面信息平台。政府需要从组织、制度、管理三个方面提供保障,通过总体规划、分步建设、科学运维,打造和使用好这个平台,实施数字化、立体化、实时化监管,切实提升城市安全保障能力。

  • 应用前景与市场需求
通过城市地下管线智能管控平台建设,全面准确实时的信息、统一的多部门协同审批与监管流程、专门的跟踪协调机构,有助于提醒并约束管线权属单位和施工主体规范施工、防范危险,避免因施工引发管线安全事故;全生命周期、管控一体、防消结合的管理策略,有助于及时排查受腐蚀或超限服役的管道,降低潜在的事故风险;在城市安全管理、应急指挥过程中,通过实时、全面的信息和多种专业分析模型,为政府领导和相关部门提供辅助决策,实现地下管线事故的快速响应、有序调度、有效处置,在第一时间控制事故的破坏和影响、减少事故造成的危害和损失。
二、项目研究内容
1、项目技术内容及来源
城市地下管线智能管控平台将通过SOA框架整合各类自动化、信息化、物联网技术,调动各级政府、职能部门、管线单位、施工单位、社会公众全面参与,对城市地下管线实现可视化、智能化、流程化、规范化的管控,对施工特别是涉及重要管线的施工加强安全提示和监管力度,保障城市安全。
其主要技术内容包括:

  • 数据共享交换平台建设
通过多源多维数据交换与共享技术、GIS技术,实现管线齐全、管位准确、使用便捷、统筹维护,为施工提供全面、准确的管线信息。
  • 管控一体化平台建设
通过流程技术、无线传感技术、实时监控监测技术,实现全面管理、流程控制、上下联通、实时监控,切实保障数据的持续更新和有效利用,对管线、施工、企业安全生产实施全生命周期、全局全方位、立体式的管理和监控,帮助管线单位安全生产、增效节支,帮助相关部门协同高效地落实安全监管。
  • 决策支撑平台建设
通过数据挖掘技术、BI技术、门户技术、流程技术、移动技术,实现信息整合、实时指挥、智能分析、辅助决策,全面整合信息、流程、知识、管控手段,辅助领导决策,实施标本兼治,落实防消结合,促进地下管线管控、城市安全管理的可持续发展,也促进数字化平台的可持续发展。
2、项目的技术先进性论述
整个项目建设的最终目标主要是保障安全。平台实现多系统信息的集成,保障以全面的信息辅助决策,同时应形成配套的多部门联动机制。
管线数据统一立体化—全面整合各类管线数据空间信息,使地下管线信息全面亮化,不存信息死角。
重点监控实时智能化—物联网、传感网、自动化技术的全面集成应用,在线感知地下管线“健康状况”,远程诊断功能及时排除地下管线的安全隐患。
运维管控高效流程化—流程技术、实时监控监测技术,保障了管线单位安全、经济运维,加强了职能部门审批、监管的协同性和高效率,落实全面管理、重点监控,实时以防为主、防患于未然。
应急指挥专家数字化—丰富的知识库辅以动态应急指挥模型,将地下管线的事故危害控制在最低点,专家决策联动应急指挥。
事故预防专业常态化—为“安全安心”城市建设提供保障,安全监管防范事故发生,定期应急预演提高事故处理效率。
3、项目内容的合理性论述
从战略出发,坚持可持续发展道路,推进和谐社会建设,实现对地下管线的科学化管理、精益化管理、标准化管理,以流程驱动管理,以管理为手段强化对地下管线的安全管控。
是一项重点的系统工程,项目实施的过程亦是梳理地下管线管理体制、管理需求、管理流程的过程,形成固化管理标准的平台。
大力开发利用现有信息资源,大幅提高管线权属单位的数字化管理水平,提高城市地下管线集中管控能力,减少管线事故的发生、控制事故的破坏与影响,切实提升城市的公共安全水平。
三、项目实施技术方案
1、技术方案内容
朗坤城市地下管线智能管控平台建设以数据共享为基础、管控一体化为主体应用、安全对标分析和事故应急管理为核心的三层应用平台,建立健全法律规范、信息安全、IT管控三大保障体系为应用平台的建设运维、使用并发挥作用提供保障,并明确一个地下管线数字化管理中心,通过平台建设推进地下管线全生命周期管理、管线权属单位安全生产管理,控制管线安全事故的风险,为管线的集约化合理规划、精确设计提供数据支撑,协同、协调多部门的审批和监管,为安全对标分析、事故应急管理提供全面的信息辅助决策。
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总体应用框架图

  • 数据共享平台:在应用系统建设前,进行数据分析与规划,明确数据交换标准、编码规范,明确数据提供责任和共享方式。其核心思想是“坚持数据源唯一性的原则,保证数据高度的及时性、一致性和高可用性”。通过建立城市地下管线信息数据库和共享平台,最终为城市各种与地下管线相关的业务应用系统提供数据共享计算服务。
  • 管控一体化平台:基于各管线单位专业管线的数字化管理与控制,建设一个集中、全过程的、统一规划的数字化平台。城市地下管线管理主要包含规划设计、施工监督、安全生产、实时监控、管线管理、管线建设项目管理等内容,协调各方面业务,形成完整的城市管线信息链,并充分共享和利用,共同维护,使这个信息链协同运作起来。
  • 决策支撑平台:在数据共享、管控一体化得到全面落实应用的前提下,构建综合信息门户,利用全面实时的信息支撑,实现应急指挥、辅助决策。通过全面的数据、科学的模型,帮助政府领导、相关部门、管线单位分析并发现管线存在的安全隐患、形成管线事故的根源;同时,帮助政府领导通过安全责任的全面落实、风险防控指标的考核、安全质量标准的建设,层层落实政府关于安全管控的决策要求,保障城市安全,促进全面、协调、可持续发展,创建和谐城市。
2、配套保障体系
为保障应用平台的切实、有效应用,应同时建立三大保障体系:

  • 法律规范体系:通过法律规范性文件,为整体建设和运维提供保障。
  • 信息安全体系:从信息安全管理、信息安全架构、信息安全技术等方面说明信息安全的规划内容。
  • IT 管控体系:IT管控体系是保障数字化对地下管线一体化管控强力支撑的组织与决策管理体系,其中主要包括IT组织机构和IT决策管理流程。
四、综合效益分析
  • 经济效益分析
项目成果将广泛应用于城市建设的方方面面,极大的减轻、减少了管线灾害事故发生的经济损失,降低各种管线的维护费用,同时经过统一规划尽可能避免管线建设的重复投资。
从降低管线事故发生率、事故发生快速有效处置来看,建立地下管线信息系统可为工程施工、管道维护提供有用的基础资料和数据,避免各类管线灾害事故发生,减少直接与间接的经济损失,为国家避免巨额的经济损失。如全国各个城市全面应用,每年可减少因地下管线事故造成的直接经济损失数百亿。
另外,利用准确的空间定位数据为建设规划与管理提供辅助决策信息,以提高规划与管理的水平、缩短规划周期、提高办事效率、减少因规划决策失误而造成的经济损失;提高劳动生产率,减少重复建设重复开挖、减少人员投入的费用;可为城市规划、管理、改造、防灾、减灾乃致战争破坏恢复重建,提供充分高效的信息和辅助决策。

  • 社会效益分析
城市地下管线智能管控平台建设项目成果为城市的公共安全、规划建设和管理快速提供地下基础空间信息,为管线设计、施工、维护、管理提供准确的数据,为建设主管部门的管理和决策提供服务,为避免管线事故的发生提供可靠的依据,最终将实现城市管线的政府监管、有序建设和方便管理,达到国内一流、国际领先水平。
  • 保障城市的公共安全,提高城市地下管线的信息化管理水平,避免管线事故灾害的发生,减少因管线事故带来的巨额经济损失。
  • 以信息化带动城市管线管理方式现代化,为城市管线规划、建设和管理提供依据,提高了工作效率和决策的科学性,优化了工作流、数据流,使各部门之间协调更加科学合理。
  • 建设完整、全面的城市管线信息数据库,为城市的优化设计和科学决策服务。
 
程的加速,城市地下管线建设发展非常迅猛,但随之而来的地下管线管理方面的问题也越来越多。施工破坏地下管线造成的停水、停气、停电以及通信中断事故频发;“马路拉链”现象已经成为城市建设的痼疾;由于排水管道排水不畅引发的道路积水和城市水涝灾害司空见惯。地下管线引发的问题已成为城市百姓心中难以消除的痛。
自2005年至今,按照科学发展观,构建和谐和节约型社会的要求及城市现代化建设自身的需要,城市地下管线作为现代城市系统的一个重要有机组成部分,其科学化管理和信息化建设得到高度重视,各项相关政策与规定将会相继出台,围绕城市地下管线(综合型管线、专业管线、小区管线)的普查,监测评估、维护与保养等方面的工作全面逐步展开,各项新技术、新方法、仪器设备广泛采用。最终达到城市地下管线规划、建设、管理与城市现代化管理和信息化建设同步匹配。
随着城市信息化进程的加速,以及各专业管线权属单位基于自身管理的需要,对地下管线信息的需求也日益迫切,因此,越来越多的城市和专业管线权属单位分别建立了城市综合地下管线信息系统和专业管线信息系统。信息化程度的提高,一方面提高了各单位的工作效率和管理水平,但另一方面,由于缺少统一的规划,数据之间执行不同的技术规范,以及缺乏信息共享政策及协调机制,致使每个城市内建设的各个地下管线信息系统成为一个个信息孤岛,系统之间不能互操作、不能互连互通,地下管线数据不能共享,每个单位各自重复采集地下管线数据。随着信息化工作的不断推进和深入,城市地下管线信息孤岛自然也会越来越多,数据的重复投资现象也会越来越严重,增加了数据的不一致性,地下管线信息的共享将会举步维艰。由此并不能在规划、建设、施工、监管、维护方面提供全生命周期的安全管控措施,虽可解决信息不明,但不能防消结合、管控一体地解决城市地下管线的公共安全问题。
朗坤城市地下管线智能管控平台在总结、吸收国际国内地下管线信息化建设经验与教训的基础上,基于国内领先、国际一流的目标进行总体规划设计,体现出如下几个特点:

  • 支持全类型管线数据的交换与共享
平台遵循国家测绘局发布的相关标准规范,架构支持多层次、多数据中心、全类型的管线相关数据交换与共享。
  • 实现数字管控一体化
集成成熟的综合管线数字化、管控一体化相关技术、产品、思想,形成全世界第一个以管控一体化为主要目标的城市地下管线数字化平台。
  • 融入动态应急预案思想
融入动态预案生成技术的事故应急指挥平台,在全面整合基础数据、实时动态信息,完善各领域知识库、各专业应用规则的基础上,实现应急预案的动态、智能生成,随着现场情况的进一步掌握、相关预案内容的执行、事态的发展变化,应急预案不断地进行智能调整、修正,动态更新待执行预案。
  • 集成SOA与物联网技术
将面向服务的体系结构(Service-Oriented Architecture,SOA)技术导入到地下管线数字化建设中,通过符合标准的、开放式技术架构,实现多级、多单位、多类型信息系统的有效整合,在GIS展示的基础上,集成管理、智能传感、实时监测、自动控制等物联网新技术。
  • 落实全生命周期监管
落实地下管线全生命周期、施工全生命周期、安全风险全生命周期全面监管,建立立体式科学管理和有效安全监管,而不仅仅是地下管线数据的集中和查询。
2、项目实施对城市发展的作用
从目前的状况来看,在城市化进程中,管理者对城市地上的信息掌握较准,但对城市地下的信息了解不够,这也导致了“地下管线”成为城市公共安全的“定时炸弹”。之所以如此,一方面是由于快速城市化过程中,有关部门对地下管网的清查有所忽视;另一方面,某些工程在实际施工中,往往对设计图进行改动,而最后的竣工图没有及时存档,给以后的工程建设留下了安全隐患,进而导致重大安全事故的发生。
多发且危害巨大的管线事故迫使各大城市急需建立一个基于全面实时地下管线数据采集、严格施工安全监管、落实地下管线全生命周期管理与控制、支撑领导决策和事故急应指挥的全面信息平台。政府需要从组织、制度、管理三个方面提供保障,通过总体规划、分步建设、科学运维,打造和使用好这个平台,实施数字化、立体化、实时化监管,切实提升城市安全保障能力。

  • 应用前景与市场需求
通过城市地下管线智能管控平台建设,全面准确实时的信息、统一的多部门协同审批与监管流程、专门的跟踪协调机构,有助于提醒并约束管线权属单位和施工主体规范施工、防范危险,避免因施工引发管线安全事故;全生命周期、管控一体、防消结合的管理策略,有助于及时排查受腐蚀或超限服役的管道,降低潜在的事故风险;在城市安全管理、应急指挥过程中,通过实时、全面的信息和多种专业分析模型,为政府领导和相关部门提供辅助决策,实现地下管线事故的快速响应、有序调度、有效处置,在第一时间控制事故的破坏和影响、减少事故造成的危害和损失。
二、项目研究内容
1、项目技术内容及来源
城市地下管线智能管控平台将通过SOA框架整合各类自动化、信息化、物联网技术,调动各级政府、职能部门、管线单位、施工单位、社会公众全面参与,对城市地下管线实现可视化、智能化、流程化、规范化的管控,对施工特别是涉及重要管线的施工加强安全提示和监管力度,保障城市安全。
其主要技术内容包括:

  • 数据共享交换平台建设
通过多源多维数据交换与共享技术、GIS技术,实现管线齐全、管位准确、使用便捷、统筹维护,为施工提供全面、准确的管线信息。
  • 管控一体化平台建设
通过流程技术、无线传感技术、实时监控监测技术,实现全面管理、流程控制、上下联通、实时监控,切实保障数据的持续更新和有效利用,对管线、施工、企业安全生产实施全生命周期、全局全方位、立体式的管理和监控,帮助管线单位安全生产、增效节支,帮助相关部门协同高效地落实安全监管。
  • 决策支撑平台建设
通过数据挖掘技术、BI技术、门户技术、流程技术、移动技术,实现信息整合、实时指挥、智能分析、辅助决策,全面整合信息、流程、知识、管控手段,辅助领导决策,实施标本兼治,落实防消结合,促进地下管线管控、城市安全管理的可持续发展,也促进数字化平台的可持续发展。
2、项目的技术先进性论述
整个项目建设的最终目标主要是保障安全。平台实现多系统信息的集成,保障以全面的信息辅助决策,同时应形成配套的多部门联动机制。
管线数据统一立体化—全面整合各类管线数据空间信息,使地下管线信息全面亮化,不存信息死角。
重点监控实时智能化—物联网、传感网、自动化技术的全面集成应用,在线感知地下管线“健康状况”,远程诊断功能及时排除地下管线的安全隐患。
运维管控高效流程化—流程技术、实时监控监测技术,保障了管线单位安全、经济运维,加强了职能部门审批、监管的协同性和高效率,落实全面管理、重点监控,实时以防为主、防患于未然。
应急指挥专家数字化—丰富的知识库辅以动态应急指挥模型,将地下管线的事故危害控制在最低点,专家决策联动应急指挥。
事故预防专业常态化—为“安全安心”城市建设提供保障,安全监管防范事故发生,定期应急预演提高事故处理效率。
3、项目内容的合理性论述
从战略出发,坚持可持续发展道路,推进和谐社会建设,实现对地下管线的科学化管理、精益化管理、标准化管理,以流程驱动管理,以管理为手段强化对地下管线的安全管控。
是一项重点的系统工程,项目实施的过程亦是梳理地下管线管理体制、管理需求、管理流程的过程,形成固化管理标准的平台。
大力开发利用现有信息资源,大幅提高管线权属单位的数字化管理水平,提高城市地下管线集中管控能力,减少管线事故的发生、控制事故的破坏与影响,切实提升城市的公共安全水平。
三、项目实施技术方案
1、技术方案内容
朗坤城市地下管线智能管控平台建设以数据共享为基础、管控一体化为主体应用、安全对标分析和事故应急管理为核心的三层应用平台,建立健全法律规范、信息安全、IT管控三大保障体系为应用平台的建设运维、使用并发挥作用提供保障,并明确一个地下管线数字化管理中心,通过平台建设推进地下管线全生命周期管理、管线权属单位安全生产管理,控制管线安全事故的风险,为管线的集约化合理规划、精确设计提供数据支撑,协同、协调多部门的审批和监管,为安全对标分析、事故应急管理提供全面的信息辅助决策。

总体应用框架图

  • 数据共享平台:在应用系统建设前,进行数据分析与规划,明确数据交换标准、编码规范,明确数据提供责任和共享方式。其核心思想是“坚持数据源唯一性的原则,保证数据高度的及时性、一致性和高可用性”。通过建立城市地下管线信息数据库和共享平台,最终为城市各种与地下管线相关的业务应用系统提供数据共享计算服务。
  • 管控一体化平台:基于各管线单位专业管线的数字化管理与控制,建设一个集中、全过程的、统一规划的数字化平台。城市地下管线管理主要包含规划设计、施工监督、安全生产、实时监控、管线管理、管线建设项目管理等内容,协调各方面业务,形成完整的城市管线信息链,并充分共享和利用,共同维护,使这个信息链协同运作起来。
  • 决策支撑平台:在数据共享、管控一体化得到全面落实应用的前提下,构建综合信息门户,利用全面实时的信息支撑,实现应急指挥、辅助决策。通过全面的数据、科学的模型,帮助政府领导、相关部门、管线单位分析并发现管线存在的安全隐患、形成管线事故的根源;同时,帮助政府领导通过安全责任的全面落实、风险防控指标的考核、安全质量标准的建设,层层落实政府关于安全管控的决策要求,保障城市安全,促进全面、协调、可持续发展,创建和谐城市。
2、配套保障体系
为保障应用平台的切实、有效应用,应同时建立三大保障体系:

  • 法律规范体系:通过法律规范性文件,为整体建设和运维提供保障。
  • 信息安全体系:从信息安全管理、信息安全架构、信息安全技术等方面说明信息安全的规划内容。
  • IT 管控体系:IT管控体系是保障数字化对地下管线一体化管控强力支撑的组织与决策管理体系,其中主要包括IT组织机构和IT决策管理流程。
四、综合效益分析
  • 经济效益分析
项目成果将广泛应用于城市建设的方方面面,极大的减轻、减少了管线灾害事故发生的经济损失,降低各种管线的维护费用,同时经过统一规划尽可能避免管线建设的重复投资。
从降低管线事故发生率、事故发生快速有效处置来看,建立地下管线信息系统可为工程施工、管道维护提供有用的基础资料和数据,避免各类管线灾害事故发生,减少直接与间接的经济损失,为国家避免巨额的经济损失。如全国各个城市全面应用,每年可减少因地下管线事故造成的直接经济损失数百亿。
另外,利用准确的空间定位数据为建设规划与管理提供辅助决策信息,以提高规划与管理的水平、缩短规划周期、提高办事效率、减少因规划决策失误而造成的经济损失;提高劳动生产率,减少重复建设重复开挖、减少人员投入的费用;可为城市规划、管理、改造、防灾、减灾乃致战争破坏恢复重建,提供充分高效的信息和辅助决策。

  • 社会效益分析
城市地下管线智能管控平台建设项目成果为城市的公共安全、规划建设和管理快速提供地下基础空间信息,为管线设计、施工、维护、管理提供准确的数据,为建设主管部门的管理和决策提供服务,为避免管线事故的发生提供可靠的依据,最终将实现城市管线的政府监管、有序建设和方便管理,达到国内一流、国际领先水平。
  • 保障城市的公共安全,提高城市地下管线的信息化管理水平,避免管线事故灾害的发生,减少因管线事故带来的巨额经济损失。
  • 以信息化带动城市管线管理方式现代化,为城市管线规划、建设和管理提供依据,提高了工作效率和决策的科学性,优化了工作流、数据流,使各部门之间协调更加科学合理。
  • 建设完整、全面的城市管线信息数据库,为城市的优化设计和科学决策服务。
 

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