城市地下综合管廊移动化运维思路与实践

2019-09-18马洪旺杨建雄董诗楷

城市道桥与防洪 2019年9期

马洪旺，杨建雄，周坚，董诗楷

（保山城市综合管廊投资开发有限公司，云南昆明 678000）

0 引言

地下综合管廊运营里程较长，地下空间中公共通信网络覆盖较差。由于安全性和网络方面的问题，虽然移动智能终端发展速度较快，但在地下综合管廊中运用并不常见。通常在综合管廊的通信方面，传统方案主要通过泄露电缆的对讲或应急电话系统实现[1]。但对讲机功能单一，无法辅助运维人员在巡检巡更同时完成其他工作，应急电话系统同样存在功能单一问题，而且位置固定，更加不便。

本研究在云南省保山市地下综合管廊智能化工程的实践中，创新化地开发了管廊运维专用App，采用普通移动智能手机终端作为载体，融合了通信、操作维护、运维管理、信息推送提醒、定位等功能，结合廊内运维工作的实际需要，取得了良好的效果。

1 项目背景

云南省保山市综合管廊项目在中心城市建设19条干线、支线综合管廊及监控中心，总长度达到86.23 km，构建干线、支线、缆线三级管廊系统，形成纵横交通、分散布局的综合管廊系统，将电力、通信、广电、供水、燃气、污水、中水等管线纳入地下管廊综合管理。总投资64.15亿元。目前已建成保岫路、永昌路、青堡路、兰城路等4条干线管廊、1个监控中心及8条缆线管廊，总长31.78 km，有效提升了保山市的城市品位和生活质量。

目前，保岫东路等相关智能化系统已安装调试完成。保岫东路全长7.8 km，双舱结构，廊内实现了WiFi覆盖，智能终端可以通过WiFi接入管廊的内网。廊内接入智能化管理的设备包括智能照明、视频监控、风机水泵控制器、智能门禁、环境监控传感器、区域控制器等。管廊的监控信息通过智能化传感设备承载着较为丰富的信息，需要时能及时通知廊内工作人员，针对智能化设备的施工、调试、故障排查等需要便携的终端进行处理；发现故障险情时，廊内施工运维工作人员需要及时与监控中心后台支持人员联系处理[2]。基于信息推送、运维处理、操作维护和通信的实际需要和网络环境的支持，采用智能化终端App实现上述功能，将对管廊运维工作提供极大的便利，达到“省人、省事、省时间”的目的[3]。

2 地下综合管廊移动运维的建设思路

地下综合管廊移动运维的建设需要围绕着管廊实际运维工作的需要，结合管廊的特点，充分发挥移动智能终端的功能优势进行。

首先，地下综合管廊没有公共通信网络覆盖，需要解决网络问题。通常情况下是通过WiFi接入方式解决。但地下管廊长达数千米，不可能用单一的热点覆盖。如果多个热点，则涉及切换问题。要形成终端无缝切换，统一认证方式，可以采用AC+AP（接入控制器+无线接入点）组网方案或者MESH（无线网格）组网方案。从管廊安装调试便利性和经济性考虑，在保山管廊实践中采用了MESH组网方案。

其次，运维工作要了解运维对象的状态和运行情况。在管廊地下巡检维护过程中，各个防火区状态不一样，需要根据巡检路线将运维人员即将进入的防火分段监控信息及时告知运维人员。例如前方舱内氧气浓度、淹水情况、可燃气体浓度、有毒气体浓度等，帮助运维人员判断是否适宜进入，需要采取什么样的措施[4]。信息的推送需要利用移动终端消息推送通知相关接口，才能达到实时性。同时利用移动智能终端的定位能力，实时获取运维人员位置，基于位置信息进行相关推送[5]。

再次是位置管理。地下综合管廊里程长，需要运维管理、巡视检查的部位和设备分布在较长的区域内。人员、设备都较为分散。充分利用智能终端定位能力，获取人员位置，结合设备位置，可以进行较多基于移动化特色的工作。例如，自动巡更打卡，可以基于人员定位信息自动打卡，省去巡更点设备的部署。

最后是通信需求。传统方案中，由于地下管廊没有公共通信网络的覆盖，因此，廊内的通信保障主要通过安装于每个舱的应急电话和运维人员带的对讲机进行。但这种方式缺乏实时性，缺乏多媒体的手段。利用移动智能终端在没有通信网络情况下，就需要接入廊内WiFi内网，建立内网使用的App，在App上开发即时通信工具，利用定制的内网即时通信App实现语音、视频、文字、图片的实时通信。这对于实时发现问题和实时反馈处理、多媒体呈现、远程指导运维，充分利用后台专家力量有着极大的好处。

综上所述，地下综合管廊移动运维建设的主要思路是接入内网WiFi，定制开发专用的管廊运维App，连接监控系统后台，进行监控信息的实时推送；利用终端定位功能，实现人员位置管理和基于位置的任务管理；实现移动工单处理；建设内网即时通信App，实现廊内廊外协同工作和多媒体通信。

3 地下综合管廊移动运维的主要内容

3.1 监控信息实时推送

地下综合管廊的运维工作绝大部分在地下现场进行。对于工作场所的监控信息，如有无有毒气体、通风情况、积水情况、火灾预警等需要及时通知廊内工作人员。在当前实践中，由于监控信息较多，采取了结合运维人员的位置信息，给其推送与其位置和任务相关的环境监控信息和其他信息的方式，做到既及时推送信息，又排除掉无关的信息，使监控人员获得的信息更加有用。

监控推送示意图见图1。如图1所示，运维人员在进入某个舱之前，系统自动获取其定位信息（通过其安装运维App的智能终端），将当前舱的环境监控信息和智能设备的运行状态信息推送到其App界面。运维人员查看App后，可以判断舱内环境是否适合进入，设备状态如何，需要哪些准备工作。

图1 监控推送示意图

3.2 运维任务工单处理

管廊大部分运维人员日常操作的是台式电脑，很少能做到人手1台。因此日常运维任务工单的安排、处理，很多要通过移动智能终端进行。移动App需要与运维后台连接，开发定制适合智能终端呈现的工单界面，后台下发的工单任务能直接推送到运维人员智能终端呈现并操作，完成回单、上传处理图片、编辑回复等任务。

工单管理示意图见图2。如图2所示，可以在App界面分派工单、查看并处理待处理工单、认领新工单等。

3.3 设备操作维护

廊内智能化设备及通过智能化设备控制的机电设备如智能照明、风机、水泵、门禁、电子井盖等，在运维人员日常巡检过程中进行开关等操作，以检验其运行状态。

图2 工单管理示意图

通过移动App设计操作面板，调用后台命令接口，可以向设备发送操作命令，从而对设备进行操作维护，包括设备的初始化、启动、停止、查看后台日志等。这样，运维人员可以在巡检过程中利用移动终端进行设备操作，而不是携带笨重的移动PC或者到控制中心的操作台进行操作。

App操作面板示意图见图3。

图3 App操作面板示意图

3.4 位置管理

利用移动智能终端的一个重要特色是获取持有人的位置信息，从而使运维工作从时间的单一维度发展到时间和位置的二维空间。结合人员的位置信息，可以实现监控信息随位置的动态推送，工作任务随位置的动态安排，人员调度随位置的动态调整。

在地下综合管廊的实践中，由于在地下无法获取GPS信号，终端的定位是通过在地下综合管廊中布放的WiFi热点（保山管廊WiFi热点与智能照明设备集成在一起），对运维App所在终端进行三角定位实现。该功能的实现，首先需要系统对WiFi热点进行统一管理，获取WiFi热点收到的连接请求以及请求终端的MAC地址信息和连接信号强度等信息；运维App也需要获得权限以获取终端的MAC地址等信息上传后台系统，系统将2个信息进行比对后，将App登录用户、App终端MAC和WiFi MAC信息关联，根据WiFi所在固定位置、不同WiFi针对该MAC的信号强度，通过定位算法计算得出相关终端位置。

定位计算示意图见图4。

图4 定位计算示意图

由于地下管廊环境相对一致，因此可以认为WiFi热点信号强度传输损耗模型是一致的。经过环境测量可以得到相对准确的环境参数。WiFi热点的初始坐标位置按照系统初始化确认后，获得各WiFi的坐标，从而可以根据终端到各WiFi点的信号强度以三角形算法获得其在管廊中的相对坐标。以该坐标换算到GIS（地理信息系统）地图的坐标，即可得出人员在地下管廊中的GIS坐标。

3.5 巡检巡更

巡检巡更工作是综合管廊日常运维工作的重点。地下综合管廊各舱巡检任务项相对一致，但路程较长，利用移动智能终端支撑巡检工作，主要实现的功能有：

（1）利用人员定位信息，基于位置进行巡检任务项的推送。例如，来到某个防火区综合舱，即推送该综合舱设置的相关巡检任务，如土建结构检查、出入口检查等。

（2）环境监控数据实时智能填写。日常巡检任务通常包含检查该舱的环境监控读数，这些数据本来就在监控系统中实时监控，利用移动终端App，可以在运维人员到达该位置时自动读取该位置环境监控数据，自动填写，运维人员只需检查比对，省去抄表工作。能自动的不手动。

（3）实时填写检查结果上报，并可以通过手机拍照、录视频等附加检查的详细信息，辅助后台进行故障排除。

巡检任务处理示意图见图5。

图5 巡检任务处理示意图

在巡更方面，可以利用终端定位数据在后台系统预设巡更点，当定位到达巡更点附近位置时，自动打卡。省去布设巡更设备和巡更棒。

3.6 协同工作和即时通信

移动智能终端不仅仅是通过App，实现了随时随地处理运维工作，更重要的是提供了多样化的通信手段，使得廊内廊外能更好地协同工作。

地下管廊的环境没有公共通信网络覆盖，只能通过WiFi热点接入管廊运营工作内网。因此需要在内网建立内部即时通信的服务，将该服务发布于运维App中，加载管廊相关人员通信录，通过该即时通信服务，实现运维人员之间的文字、图片、语音、实时视频对话交流，方便廊外工作人员、专家与廊内运维人员及时交流，准确判断廊内故障。

即时通信示意图见图6。