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基于BIM技术的综合管廊运维平台开发研究

【摘要】:调查结果同时显示,综合管廊运维管理阶段的工作人员在调查中反馈BIM技术的可视化和数据集成功能有利于提高管廊运维效率,降低运维风险,减少运维成本。依托于BIM建立的可视化运维管理平台,实现综合管廊运维管理的精细化,相对于目前市场现有的综合管廊管理平台,更加适用于综合管廊的运维管理。

1.国内外综合管廊运维管理现状

综合管廊建设起源于19世纪的欧洲,发展至今,日本、俄罗斯、美国以及中国等都建有综合管廊并且投入运营数年。但是,国内外关于综合管廊的相关研究,仍然较多地集中于综合管廊的可行性分析、规划、设计以及建设过程,在运维阶段的管理研究非常少。另外,2015年开始,在国家政策的指导下,国内合理大力发展地下管廊建设,目前,我国综合管廊建设还处于在各城市试点建设阶段。因此,国内外在运维管理过程中仍然有许多问题。

(1)信息化程度低,数据共享难度高

随着信息化管理水平的发展,电力、水务、通信等相关单位已相继对其管辖的管线开展了数字化工作,但并未全面覆盖综合管廊中管线种类。各类管线分别隶属不同的部门管理,而各部门之间并未实现信息开放和共享,数据共享程度低,信息管理不够全面,不利于运维阶段信息化工作开展。此外,综合管廊运营模式大多借鉴传统物业管理,部分地区甚至依然采用传统纸质文档记录的手段。以上情况易导致应急指挥调度、后期资料查阅、巡检结果反馈等方面工作出现缺乏统筹、耗时耗工、反馈滞后等问题。

(2)运维相关单位多,协调缺乏统一平台

综合管廊运维牵涉到管廊运维管理各单位、专业运营公司、管线权属单位和当地政府,管理工作需要各方协同配合进行。已运营的地下管廊缺乏信息化、标准化的综合管廊运维管理平台,难以实现统一管理和实时监督。

(3)管线问题频发,应急水平有待提高

综合管廊属地下密闭空间环境,附属设施及入廊管线较多,需消防、气体监测及温湿度传感器、通风、火灾自动报警、防入侵、视频监控、无线通信等多个子系统协同运作保障地下管廊高效安全运营。城市规模的扩大以及网络型公用事业的发展,对管线的需求量越来越大。同时,城市内涝、水管爆裂、施工路段塌陷、燃气爆炸等引发的安全问题也越来越多。管线问题日益严峻,为确保国家财产和城市居民安全,对突发事故的管理和应急水平提出更高的要求。地下管线数据存储大多数未能实现3D化存储,不能直观地表达出地下综合管廊内管线空间的拓扑关系,事故排查效率低,运维风险性高。

(4)数据统计分析再利用不足

在管廊运维过程中会产生大量数据,注意数据的合理有效收集,根据已有的运行数据,结合业务管理,利用云计算技术进行大数据统计分析,有效预测将来运维过程中可能发生的状况,做出预判和预警,对综合管廊的管理意义重大。

2.基于BIM的综合管廊运维管理信息化的意义

相关机构对我国已建成的综合管廊进行调研发现,现行综合管廊内管线的管理大多数还是采用二维平面的管理系统进行管理,展示廊内各管线,还有一定的局限性。利用BIM技术,可以很好地实现管廊内部可视化管理。通过建立管廊内部精细化的模型,并集成管理和运维信息,可延续BIM技术在管廊项目的全生命周期中的应用。将建设过程参与工程设计、建设,将工程设计及建设信息的3D模型和信息以及4D管理收集的数据,存储于BIM运维平台的中央数据库中,有助于综合管廊运维管理工作中的分析利用。

调查结果同时显示,综合管廊运维管理阶段的工作人员在调查中反馈BIM技术的可视化和数据集成功能有利于提高管廊运维效率,降低运维风险,减少运维成本。

综合管廊的设计、生产、施工过程中,各参与单位应用了不同的管理平台,容易产生“信息孤岛”现象,导致信息在传递过程中失去有效性及真实性,建立统一的综合管廊管理协同平台,竣工时对综合管廊进行数字化集成并交付,在运维管理过程中,可以直接利用交付的竣工模型进行运维,从而提高管廊运维管理的信息化和数字化程度。

同时,利用BIM技术结合GIS技术开发的可视化管理平台,将地理信息、模型信息和运维信息进行综合管理,运维工程师可通过BIM模型快速查阅廊内任意构件的相关建设信息和维护信息。在结束维护作业后,将相关的维修信息更新到BIM模型中,供以后的运维工作参考。同时,借助可视化平台,了解管线的实时运行情况和长期运行情况,为廊内的所有管线设置科学的检修计划。通过平台的预警和提醒机制,当临近检修时间节点时,给负责运维的管理方发出维护提示,再由运维管理方安排专人对管廊内的设备及各个管线进行更新维护,从而保障后期运营的顺利。

目前,有关综合管廊运维管理领域的研究相对较少,还没有完全适用于综合管廊智能化运营的管理平台。市场上有一些综合管廊的运维管理平台,但大多数是建立在监控数据展示和GIS结合地理位置方面。依托于BIM建立的可视化运维管理平台,实现综合管廊运维管理的精细化,相对于目前市场现有的综合管廊管理平台,更加适用于综合管廊的运维管理。

3.综合管廊运维管理信息化平台架构设计

以综合管廊的模型及数据库为基础,结合专业检测数据、维修信息,将所有信息集中在统一的平台中,通过对数据的采集、统计、整合、分析,为综合管廊的运维提供可靠的决策支持,达到智慧化运维管理。

接入层通过数据访问接口将实时监控信息传输至数据库,存储层将信息进行分类存储,服务层将请求分类,从存储层获取相应的信息,应用层则是平台用户交互层,用户在应用界面内访问平台,在互动操作中提交请求,平台运行架构如图7-1所示。

图7-1 平台运行架构图