基于BIM平台的智慧管廊运维管理的应用研讨

1、背景

    综合管廊作为一种基础设施管网布置形式，是解决城市地下空间布局不合理、提高城市地下空间利用率的有效解决途径。国务院于2015年颁布了《关于推广城市地下综合管廊建设的指导意见》，目标是到2020年，建成一批具有国际先进水平的综合管廊并投入运营。

    在综合管廊的建设过程中，利用BIM技术能够事先检测设计中的管线冲突、碰撞情况，避免施工中的返工、窝工的发生，将取得良好的经济与社会效益。2016年8月住建部颁发了《2016～2020年建筑业信息化发展纲要》，明确提出大力推进BIM、GIS等技术在综合管廊建设中的应用，建立综合管廊集成管理信息系统，逐步形成智能化城市综合管廊运营服务能力。可以说BIM技术与城市地下综合管廊行业已密不可分，探索BIM技术在城市地下综合管廊的智能化运维中的应用具有十分重要的意义。

2、工程概况

    沈阳市地下综合管廊(南运河段)工程全长约12.63km，全程采用盾构法施工，该工程从设计阶段即应用了BIM技术，南运河段综合管廊为两个内直径5.4m单圆断面，每个单圆结构均分为三个舱，左线为燃气舱、热力舱及紧急逃生舱;右线为电力舱、水信舱及紧急逃生舱。

3、智慧管廊运维管理平台构建构成简介

3.1平台构建设计

    为加快BIM技术在地下综合管廊运维管理中的应用，同时解决沈阳市南运河地下综合管廊全生命周期的安全运维问题，自主研发了南运河智慧管廊运维管理平台。该平台是在国家相关部门发布的管廊相关标准和规范建设的前提下，以支持管廊全生命周期的运维管理为目标，以沈阳市的交通网络、管线网络、通讯网络、市政网络等城市基础设施网络作为物理支撑层，利用数据交换接口与数据层的基础地理库、物联网数据库、基础设备库、BIM模型库等实现数据交换，同时基于互联网+模式，将BIM+GIS, BIM+IOT, BIM+AI技术集于一体，协同作用于平台的管廊监控系统、管廊管理系统、BIM管理系统及管廊办公系统这四大业务模块，实现应用层的BIM模型施工检查、BIM模型信息查询、BIM剖切分析、BIM模拟巡检、百度地图定位、机器人监控与入廊审批等各项功能，旨在最大限度地满足不同用户的使用需求，同时也便于后期对平台的升级和维护。平台构建框架如下图所示。

3.2平台数据获取方式

    为确保地下综合管廊的正常运行，平台通过各传感器获取综合管廊底层数据，从而实现对廊内各相关指标的监测，如温度监测、湿度监测、甲烷监测、氧气监测、硫化氢监测等。

    通过在廊内设置温度、湿度、甲烷、氧气、硫化氢传感器及报警器，回传现场的实时监测数据，利用光纤网络将数据传输到控制中心台，同时根据国家相关规范合理设定预警阈值，一旦设备所监测到的数据超过预警值，报警器便响起，及时向控制室反馈异常情况，确保管理人员及时发现并处理问题。

3.3平台建设目标

    基于全面的智慧市政体系架构设计，以网络为纽带，以云计算和物联网为基础，以监控中心硬件建设为支撑，构建集管线监控、环境监控、设备监控、安防监控等于一体的综合管廊信息管理平台，加强地下管廊的智能化管理，提升地下管廊的安全监控、预警以及应急处置能力，全力支撑综合管廊寿命周期的运维管理;

    在建设监控系统的同时建设数据中心，通过梳理各部门之间需要共享的数据，形成业务主题数据标准，由数据中心对这些数据进行统一管理和维护，并向各应用系统提供数据共享服务，打破信息孤岛，为智慧管廊管理业务的协同互联提供基础支撑;

    面向综合管廊运营单位，兼顾政府和各权属单位，建立综合管廊运维标准流程，全力打造集综合管廊日常巡检、入廊设备、管线养护和档案管理等为一体的智能化运维管理平台。

4、BIM在智慧管廊运维管理平台中的应用

4.1功能概述

    BIM技术应用于智慧管廊运维管理平台主要是通过管廊监控系统、管廊管理系统以及BIM管理系统实现的。管廊监控系统包括百度地图定位、BIM联动、机器人监控等功能;管廊管理系统包括BIM模拟巡检、物联网数据存储、设备历史故障查询等功能;BIM管理系统包括BIM模型施工检查、BIM模型信息查询、BIM剖切分析、双屏比对等功能;管廊办公系统包括入廊审批、绩效管理、档案管理、组织机构管理等功能。

4.2管廊监控系统

    管廊监控系统采用BIM+GIS结合的技术，充分综合了BIM技术的可视化、信息关联性、模拟性等优点与GIS技术的定位功能，将获取的百度地图数据与BIM模型数据联动起来，实现多种数据交互导入到BIM信息数据库中，真实展现管廊全程贯穿城市空间的情况，提升基于BIM+GIS技术的城市地下综合管廊工程的智能化水平，推动管廊建设的智慧化发展。

    管廊监控系统采用BIM+AI结合的技术，通过挂轨式机器人实现对廊内的监控。在BIM模型中按预设位置安装机器人，利用机器人的高清摄像头将在廊内巡检拍摄到的画面上传至监控指挥中心，同时将采集到的廊内各项指标数据上传至平台，为巡检人员判断廊内状况提供真实可靠的依据，避免在气体浓度等条件不适时对巡检人员造成伤害，优化对管廊的有效管理。

4.3管廊管理系统

    管廊管理系统利用BIM技术实现二维可视化模拟巡检功能。当南运河管廊工程的BIM模型成功导入平台后，可模拟工作人员进行巡检，查看廊内各设备的运行情况，及时将发现的问题反馈给指挥中心，派遣维修人员进行有针对性地维护，同时设备维修情况将登记到管廊管理系统中，便于日后对设备种类及性能进行评估。

    管廊管理系统利用BIM+I O T结合的技术，实现廊内设备的BIM模型与物联网设备实时数据的集成显示。在管廊BIM模型基础上，实时显示廊内温度、湿度、氧气浓度、甲烷浓度、硫化氢浓度、警告信息及运行状态等信息，实现管廊电力舱、燃气舱、热力舱、水信舱及应急逃生舱的智能化运维管理。摄像头采集到的实时数据，将存储到管廊管理系统中，便于维修管理人员对廊内历史数据进行查询。

4.4  BIM管理系统

    BIM管理系统采用BIIM技术设计指导施工，在施工过程中若发现问题及时调整BIM设计模型。当南运河管廊工程的BIM模型导入到BIM管理系统后，可按1:1比例查看管廊的BIM模型，施工人员根据工程进展可反馈BIM模型匹配程度，便于设计人员对BIM模型及时做出调整，避免延误工期而造成人力、物力、则力等资源的浪费。

    BIM管理系统通过BIM模型信息查询功能实现对构件属性信息的查询。当管廊工程的BIM模型成功导入到系统之后，可以对各构件进行查询操作，随即界而左侧会显示构件的相关信息，如图层、名称、类别、位置等，为工作人员在向上级或项目参与方汇报工作时进行操作讲解提供了便利。

    BIM管理系统通过BIM剖切分析来浏览不同角度的管廊BIM模型。当管廊工程的BIM模型成功导入到系统之后，可实现对管廊BIM模型的多角度剖切，以便清晰查看管廊内部结构及设备位置等，协助工作人员全面了解管廊工程，统筹全局，避免在施工过程中出现意外状况。

4.5管廊办公系统

    管廊办公系统包括入廊审批功能、绩效管理功能、档案管理功能、组织机构管理等功能，其主要针对运维公司的日常工作，实现管线入廊及收费等功能，为管廊经营管理提供决策依据。

5、结语

    随着地下综合管廊建设的蓬勃发展，BIM技术的应用将开创管廊建设智慧化的新时代，给城市地下综合管廊项目精细化运维管理带来强大的技术与数据支撑，必将打破传统城市地下综合管廊建设的束缚和缺陷，提供一个综合信息共享平台，简化工作流程，大大提高工作效率，实现项目各参与方之间的联动，进而实现管廊工程全生命周期的信息化管理，提高地下综合管廊工程的智能化水平。

原文来自：http://www.ztmapinfo.com/blog/index.php/article/139.html