文｜广州市南沙新区明珠湾开发建设管理局 肖宁；上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 孙培翔 刘艺

1 引言

近年来各地已规划或已建的地下车库联络道、地下综合管廊、轨道交通建设、地下商业街、停车场等地下系统增长迅猛，引起了人们对于地下空间建设及管理的稳定性、长期经济价值和协调发展等问题的关注[1,7]。基于5G、物联网、人工智能、大数据、云计算等信息技术应用深化地下空间建设及基础设施管控，实时掌握地下基础设施运行状况，开展相关设施的运营安全监测与预警应用，提升城市地下基础设施数字化、智能化水平成为各省市开展地下设施规划建设管理的趋势及要求[8-9]。2021年1月，住房和城乡建设部印发《关于加强城市地下基础设施建设的指导意见》，提出要运用信息化技术开展城市地下市政基础设施运行管理方式创新，结合城市地下市政基础设施日常管理工作情况，打造综合管理平台，同时扩展完善监控、仿真、预警等功能，提升地下基础设施运行管理效率和事故监测预警能力，满足地下基础设施规划建设、运行服务、应急防灾等工作需要。

目前的地下基础设施建设运营存在平台分散建设、管理和运营资源协同困难、智慧化程度不高、管养业务传统等问题[3]。传统地下基础设施平台“一隧一平台、一廊一平台”的分散建设模式，存在多个监控中心重复建设，多套信息系统协同困难、耦合风险大，多支管养队伍管理成本高等问题，如图1所示。传统的机电监控系统存在功能单一，自动化智能化程度较低、无法实现自动化响应和智能化分析，决策分析和智慧调度支撑不足，欠缺对数据的整合和挖掘分析等问题。随着信息技术的发展、管养业务、政府监管要求的提升，复合型地下基础设施集约化建设管理、集中式运营的“统一运营管控模式”对于提升运维管养效率、节约投资、强化监管水平的意义凸显。

图1a) 分散管控模式

图1b) 统一运营管控模式

2 项目背景

南沙明珠湾横沥岛尖面积约为2km2，位于粤港澳大湾区核心区域，是由广州市、南沙区与国际金融论坛联合打造的国内首个国际金融岛，是世界地标性城市空间。明珠湾横沥岛地下空间工程规模大，功能复合性强：地下空间总长约2km，总开发规模约7.8 万m2；地下车库联络道首尾相连形成一闭合环路，单向三车道规模，主线全长约2.66km；设计范围内含综合管廊4 条，总长约4.9km。

3 设计目标

以提升南沙新区横沥岛尖地下基础设施管控科学化、精细化、智能化水平为方向，以地下基础设施信息感知“一张网”、信息服务“一个脑”、地下展示“一张图”为总体要求，以广州南沙新区横沥岛尖地下环路、综合管廊、地下空间等基础设施建设为依托，按照“统筹推进、集约共享、标准有序、安全可控”的建设原则，基于统一标准规范体系开展地下空间监控系统、地下环路管控系统、地下综合管廊监控与报警系统设计，在此基础上重点打造“一屏全域感知、一体联动控制、一网高效处置” 的地下基础设施综合管理体系，包括：1）一中心：建设基于横沥地下基础设施的数据资源中心，汇聚、整合横沥业务系统业务数据和物联感知数据；2）一大脑：打造整个智慧地下基础设施的平台中枢；3）一平台：建立地下基地运营管理服务平台，支撑全局监测预警、设备集中管控、一体化管养、事件统一指挥、公众智能化服务等业务。

4 系统平台设计

综合管理平台架构分为四层，包括基础层、数据层、智慧地下大脑（核心层）、综合管理平台（应用层）。其中基础层构建智慧地下空间云底座，提供云承载服务。数据层主要采用多样化的数据采集手段、强大的多源异构数据融合技术以及先进的数据挖掘分析等手段构建智慧地下空间一池融通的数据资源中心。核心层基于业务中台、数据中台、技术中台、公共支撑能力等核心中枢部件，为前端应用更新迭代提供强大中枢支撑。应用层集成地下空间弱电系统和智能化系统，打造地下基础设施统一综合管理平台，深化监测可视展示、系统集成、综合运管等应用，同时对接起步区城市建设运管平台，提升地上地下治理能力。

图2 横沥岛尖地下空间工程

图3 总体架构

图4 应用层运维与应急管理

4.1 基础设施层设计

基础设施层包括云基础平台和感知接入平台。云基础设施包括IaaS 层服务和PaaS 层服务。感知接入平台是由各类感知设备组成的感知体系，一是通过物联网关接入各类机电设备的数据，对机电设备的状态、报警等信息进行集中处理，二是通过5G、物联网等设施采集感知横沥岛尖智慧地下空间基础信息，实现对地下基地环境、车辆、人员等管理服务对象的充分感知。

4.2 数据层设计

数据层基于横沥地下基础设施的数据资源中心，汇聚现有横沥业务系统基础和业务数据，将分散、独立运行的数据和系统进行整合。同时通过物联网感知采集设备进行实时现场采集，对产生的数据进行汇集、清洗、转换、加载、分析和综合利用，形成规范、统一、精确、标准的统一数据，为各类地下空间应用和相关智慧化应用提供准确、唯一的数据来源，尽量避免数据的不一致性。从而提升的数据质量和数据管控力度，并为相关管理机构提供跨系统的交叉决策分析支持。

4.3 智慧地下大脑设计

地下空间智慧大脑是整个横沥岛尖地下空间的运转中枢，是实现“可看，可用，会思考”的核心组件，是帮助隧道管理者提高运营管理水平、将驱动隧道管理走向精细化，实现“一图全面感知横沥家底、一键全局辅助决策、一体综合运营管理服务、上下立体运行联动”的永动机。主要的核心组件包括业务中台、数据中台、技术中台和公共支撑能力。

4.4 综合管理平台设计（应用层）

应用层主要由综合展示、设备设施管理、运维与应急管理、智慧服务及部分组成。

综合展示平台是对整个系统所需显示的地下基础设施运行状态的动态监管，实时对各种采集到的信息进行动态可视化显示和分析，能够灵活清晰的显示地下道路全方位信息，便于运维管理人员及时做出管控决策。设备设施管理平台主要对地下空间基础设施的数量、类型、分布情况、告警情况、设备新增数量、设备故障情况、设备维护情况、地下管廊健康分布情况、感知设备监控情况等进行展示和统计。运维管养与应急管理平台主要设置基础数据分析、系统联动展示、应急预案管理、模拟演练、日常运维管理、应急事件仿真推演分析六个关键功能，提供基于地下基础设施运行管理数据、基础空间数据的三维可视化智能分析应用。智慧化服务提供多样化的智能化服务，利用“粤系列”小程序入口和公众号等业务触达手段，向公众和企业提供与地下基地密切相关的智慧交通、智慧安全和智慧生活类服务，提升地下基地的整体安全和公众服务水平。

5 结语

横沥岛尖地下基础设施以信息感知“一张网”、信息服务“一个脑”、地下展示“一张图”的总体要求，以数据融合驱动、业务流程再造和管理模式创新为保障，建立地下空间基础设施综合运行管理平台。向上对接南沙新区智慧城市综合管理平台，向下集成地下空间监控系统、地下环路管控系统、综合管廊监控系统，全面打造“一屏全域感知、一体联动控制、一网高效处置”的地下空间基础设施综合管理体系。进一步推动地下空间基础设施管理决策科学化、地下空间治理精准化，为开展后期南沙智慧地下基础设施建设奠定基础，也为国内地下基础设施项目提供了参考经验。

此外，横沥岛尖智慧地下基础设施综合管理平台的建成将产生可观社会效益，主要体现在以下三个方面：第一，应用BIM+GIS 技术，基于信息系统集成融合，通过数据的全面采集及数据融合，实现深化应用，有效提升地下基础设施运行管理能力。第二，采用监控智慧化管理、数据报表统计分析、电子化应急预案等技术，全面提升应急管理水平，提升运行管理效率和事故监测预警能力，满足地下基础设施规划建设、运行服务、应急防灾等工作需要。第三，推进地下基础设施运行管理模式创新，有效提升整个城市治理现代化水平，为明珠湾区打造国际金融集聚区提供重要支撑。