城市原水、排水类管涵监测信息化平台开发研究

石 磊

(上海新地海洋工程技术有限公司，上海 200000)

1 立项概况

1.1 项目背景

城市原水、排水类管涵是一个城市的生命线，原水、排水类管涵监测在施工影响期间进行有效的变形监测，但对变形监测的数据没有统一数据化储存、分析，常规施工及违章施工对原水、排水类管涵的影响结果缺乏系统的历史性的累积处理，使得管理部门不能及时适时掌握管渠的已变形变，导致同一路段不同时间和空间的影响变形不能有效的累加计算，从而造成管渠的多次变形影响不能叠加记录，导致日常的监护巡视管理工作对违规点的影响不能形成有效的系统的历史记录。

为了彻底改变以上现状，引入GIS系统来管理原水、排水类管涵监测数据，以便全面、直观地掌握原水、排水类管涵设施状况，对设备的历史形变进行客观有效的信息积累，为设施的长期维护、保养、检查、维修提供依据和方向；在日常管理和应对突发事件所进行的分析、决策中，及时提供数据支持；从而提高原水、排水类管涵基础设施的管理水平和工作效率。

1.2 建设目标

本项目是在基于WEB GIS的智能管网技术的监测平台，借鉴国内外同行及其他相关行业、领域的先进模式和经验，为全市管网健康监测和管理提供一个统一的、标准化的平台，实现管网健康监测管理的信息化、数字化、智能化管理；提高管网的整体运行、运维效率、服务水平、服务质量以及居民满意度，同时满足行政管理需求，满足城市和区域的发展需求，推动“智慧城市”的发展进程。

为提高监测数据的长效积累和利用，发挥信息化、数字化的特点，本项目的建设目标是：

(1)利用最新的信息技术手段，建立原水、排水类管涵监测平台，同时制定原水、排水类管涵数据的数据标准和动态更新机制，保证数据的准确性和现势性，为城市原水、排水类管涵的科学管理和决策打下基础。

(2)管涵GIS系统提供灵活的信息管理和共享手段，为其他企事业单位或社会公众提供翔实、丰富的原水、排水类管涵信息服务。

(3)管涵发生事故后，能在短时间内提供处理方案，发生新情况后能迅速调整方案，减少的经济损失。

1.3 建设内容

原水、排水类管涵监测平台以基于WEB GIS的智能管网技术开发的监测平台，向上可接入权属单位的管网信息综全管理系统成为管网监测服务子系统，也可独立以监测信息化平台运行，通过平台进行监测数据集成和整合，实现监测信息共享交换，历史形变数据有机的综合分析。

2 需求分析

2.1 现状分析

(1)条线管理、信息孤岛：目前原水、排水类管涵对施工影响进行的监测及对原水、排水类管涵的运维变形监测，均是各监测单位提供的纸质成果，对原水、排水类管涵的变形数据缺乏系统的历史性的累积处理，使得管理部门不能及时适时掌握管渠的已变形变。

(2)信息滞后、数据不完整：同一路段不同时间和空间的影响变形不能有效的累加计算，从而造成管渠的多次变形影响不能叠加记录。日常的监护巡视管理工作对违规点的影响已不能形成有效的系统的历史记录。建立有效的动态的日常监测及监护的信息管理系统已迫在眉睫，是现代化管理的必要手段。

2.2 功能需求

专业监测机构的需求：提高监测质量、效率的需要；针对性的服务开展、管渠健康管理的系统化方面的需要；有效、合理利用资源的需要。

设施管理机构的需求：加强管渠健康管理、有效资源整合、提高监督能力、加强质量监督、减少重复投资、支持行政管理决策、化解事故风险以及实现跨业务跨系统的数据共享利用的需要。

其他相关单位和部门的需求：协同管理、协同服务、风险管理、学术研究等方面的需要。

3 总体架构

原水、排水类管涵监测信息化平台，集成数字化展示、运维、监测数据管理、数据融合于一体的综合管理一张图、多模型一体化平台。总体架构如图1所示。

图1 原水、排水类管涵监测信息化平台总体架构

总体架构从下至上分6个层次：基础层、接入层、数据层、支撑层、应用层和用户层，总体架构还包括安全、运维、运营和标准规范体系建设等内容。

基础层：平台的基础软硬件资源建设，包括操作系统软件、应用服务器、存储服务器、第三方软件(中间件软件、数据库软件等)等，三维模型轻量化引擎的技术支持。

接入层：数据接入、物联网监测设备接入为主，实现数据安全管理、设备安全管理。确保数据接入的标准化、规范化和安全。

数据层：以各专业数据汇总、融合建设大数据中心，经过信息资源梳理完成标准规范体系之后，进行针对性的数据规整，形成基础资源库、管网数据库、业务数据库、权限数据库、专题数据库等。

支撑层：充分利用二三维GIS平台，将监测数据、管网数据、报警信号、设备信息、等相关地理信息进行结构化融合，将共性资源进行关联，实现各类数据的汇总构建大数据平台，基于智能分析技术建设AI平台开展态势监控、预测预警。

应用层：提供监测单位进行数据维护。对辅助决策、运维管理、应急指挥、面对政府部门、管线权属单位、临近施工的建设单位及相关参建单位等用户开展个性化的数字化应用开发。

渠道层：提供多元化服务渠道，PC端浏览器、智能终端APP、微信平台(微信公众号和微信小程序)、大屏、API接口等多种服务渠道，满足未来不同业务场景和用户要求。

用户层：平台面向的终端用户，主要包括政府部门、管网权属单位(如排水公司、原水公司、水务公司等)、各类施工项目建设项目业主单位和相关参建单位等。

4 平台功能简介

原水、排水类管涵监测信息化平台可独立运行，亦可做为其管网权属单位管网运维信息综合管理系统的之系统运行，平台基于WEB GIS地图应用的二次开发，以地图的形式展现管线基本信息。平台分为两类监测类型：管网全线日常运维监测即长期监测项目；区域专项监测为临近施工的管线专项监测项目。平台功能层级结构如图2所示。

图2 平台功能层级结构

4.1 监测数据展示

监测数据展示模块应可以显示所有测点的点号、位置、监测项目类型、日变化量、累计变化量等监测数据信息，点击相应测点能显示该测点的历时变化曲线图及测点位置。下载相关成果如监测日报表、周报、月报、季报及总结报告。如图3所示。

图3 监测数据展示

4.2 监测风险管控

监测风险管控模块分为监测数据预警、监测数据报警信息、现场施工处理措施上报等功能。监测数据报警分为红、橙、蓝3种在地图上显示，点击相应测点能显示该测点的历时变化曲线图及测点位置，监测布点图上做不同颜色的报警闪烁提示。

4.3 监测点管理

监测点管理模块分为监测项目管理、监测布点图管理。监测布点图：可查看二维矢量、三维模型，对与长线路项目监测点还可以展示在地图上，监测点可以多选、单选，选择后显示其监测数据，近一步可查看历时曲线，监测点布设情况的现场照片的上传。自动化监测传感器特别标识在图上，支持三维漫游查看。如图4所示。

图4 平台监测点位示意图及布设情况照片

4.4 监测数据维护

监测数据维护模块分为监测数据上传、自动化监测传感器接入、监测巡视等。监测数据上传：监测点号为项目唯一标识，根据监测点号上传原始数据或测值，平台根据上传数据的点号自动分类处理。数据上传完成后，平台根据内置计算公式生成监测日报表，超出报警值的当及提醒，人工检查无误后发布数据以供前端下载、浏览；自动化传感器由相应厂家提供的转发端口接入平台；巡视记录：日期、巡视人、图片、描述、备注。如图5所示。

4.5 施工区域管理

施工区域管理模块应可做临近施工填报、上传施工范围、相关文件上传(设计方案、施工方案、监测方案及专家评审记录等)、项目审批等。

4.6 监测单位管理

监测单位管理模块主要是对管网整体分段委托监测单位的区域划分、委托周期等。

4.7 用户权限管理

对平台相使用单位、部门的用户权限管理和分发。通过权限分配功能，对前端用户管理并配置与其相关项目，可以一对一或一对多项目。

5 结语

原水、排水类管涵监测信息化平台完成了监测数据信息化、数据化、标准化、规范化和变形数据统一管理及安全分析，施工对管涵的影响结果系统的累积进行了处理，管理部门掌握管渠的已变形变，掌握了不同时间和空间的影响变形以及累加分析。同时满足行政管理需求，满足城市和区域的发展需求，推动“智慧城市”的发展进程。

原水、排水类管涵监测信息化平台的开发与运行有助于监测单位提供实时的、动态的、远程的变形监测数据，实现信息化，无纸化，自动化管理。

原水、排水类管涵监测信息化平台是对监测工程项目中所有的监测数据进行统一入库、管理、分析和展示的平台，同时集成实时查看，报警提醒等实用的项目管理功能。用户可以用本系统对监测数据进行查询、分析、图形化显示，生成报表和图表等，并对报警点进行标注，提醒和监控，从而有效对工程项目中可能出现的风险进行管理和预报，并积极采取相应的预防措施，提高各部门协同办公的效率。