基于物联网技术的城市地下管线智能管理系统

作者：时间：2012-05-21 来源：网络

加入技术交流群
- 扫码加入
  和技术大咖面对面交流
  海量资料库查询

城市地下管线智能 管理系统主要由三个层次组成，分为为感知层、传输层、应用层。图1所示是城市地下管线智能 管理系统的结构示意图。

感知层由各种类型的传感器组成，可实时获得地下管线的各种相关信息，包括空间位置、尺寸规格、材质、传输物质、传输状态、腐蚀情况、泄露点位置、大小等管线自身健康情况信息。城市在新建管线和进行老旧管线的更新改造时，应逐步推进预先嵌入传感器管道的使用或者管线智能传感器的同步埋设。管线智能传感器的主要功能应能实时收集管线运行中的工作状态信息、管线的空间位置及自身属性信息，并应能够主动或被动提供给传输层设备。

传输层则主要通过有线网络、无线网络、无线射频识别RFID等通讯手段，将感知层获得的数据由现场实时传输到更高层次的单元。传输层主要包括光纤网络、网络交换设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器等。

应用层是城市地下管线智能管理系统功能的集中体现，包含地下管线多参数三维显示系统、地下管线辅助规划设计CAD系统、地下管线事故应急指挥系统等。

其中，地下管线多参数三维显示系统可以将城市地下空间的管线直观地展现在电脑屏幕上，并具备纵横断面的自动生成分析功能，可提供任意地点的横断面，确定管线在地下的空间位置，标示出管线的断面尺寸、材料、高程、管线间的间距等属性，正确反映管线与建筑物之间、管线与管线之间的空间关系；对一条管线，指定纵断面作图范围，便可自动生成管线沿走向对于路面相对位置的纵断面图，并表示出沿线各管线点的位置与该管线点的横断面。同时，自动产生该管线纵断面对应的属性数据和线上各管线点的属性数据。纵断面分析也可用作管线施工监理中的一项数据检查工具，用以检查在地下管线走向与坡度的耦合性。

利用地下管线辅助规划设计CAD系统，可以根据国家有关管线工程的最小覆土深度、管线最小水平净距、管线交叉时的最小垂直净距等规定，在基础地理信息数据和现状管线数据的基础上，实现管线设计计算、分析、绘图以及方案的比选优化，包括地下管线缓冲区分析，地下管线垂直净距设计分析，管线线路辅助设计，管线节点的辅助设计等。

在地下管线事故分析及应急指挥系统中，事故分析是管线智能管理系统中经常用到而且较为复杂的功能。当管线在某一位置发生事故时，系统应能基于高密度的监删传感器，启动网络强大的搜索和分析能力，快速确定事故点和事故点周周需要紧急关闭的各种阀门，提供合理的处理方案，以便将事故损失降到最低。存事故分析和事故解决的过程中．系统应能提供辅助的交通管制等应急指挥功能。

应用层软件主要提供各种通用的数据接口，在此之上，应当可以与城市其他领域的管理系统进行无缝衔接，如地质部门的城市地质信息可视化系统、交通管理部门的城市交通信息管理系统、智能楼宇系统等，最终作为“智慧城市”的一个重要了系统，为城市的规划建设、突发事故应急决策提供服务。

3. 3 地下管线智能管理系统的优势

在地下管线智能管理系统中，感知层通过预埋于管线自身或附近的各类传感器，可实现对地下管线多维参数的获取，同时，管线本身具备信息接收和传达、反馈等智能要素。

地下管线智能管理系统具备强大的空间数据库功能，可以将一个城市的基础地理信息、各种管线空间信息、负荷运行信息及自身健康状况信息等复杂的属性信息一体化存储，并实观信息实时动态更新。

通过地下管线智能管理系统的三维显示功能和网络功能，可以使一个城市的建设部门和管线权属机构充分实现管线信息的共享，并进行各自的管理；相关部门也町以直观地查看地下管线的复杂分布和相应的空间关系。

通过系统强大的空间分析能力、对地下管线多参数监测分析功能和其它各种应用分析功能，可以及时对管线中所传输物质的运行状态作出判断；快速准确地对管线运行中的突发事故作出紧急处理；也可以辅助城市规划部门科学地进行地下管线的规划和设计；同时可以指导市政管理部门对管线进行预防性维护和科学管理，最终实现对城市地下管线的智能化管理。

4 基于物联网技术的地下管线管理应用

日本东京工业大学的Professor Akira Todoroki等在2004年通过试验室试验在地下污水管线中预置由玻璃纤维和碳黑／环氧树脂复合材料制成的断裂传感器，然后通过互联网与传感器的结合监测地下污水管道在地震后的破损位置，试验取得了预期效果。当时的试验主要是为了证明复合材料传感器的可行性和有效性，但同时也证明了，通过网络结合传感器的这种对地下管线自身健康状况的监测手段是可行的。

图2所示为地下污水管道破损监测示意图。