地下管線是每個城市都會有的，是城市建設的基礎設施，地下管線在建設中的技術手段會關系到整個管線系統(tǒng)的品質。本文論述了基于北斗的地下管網(wǎng)監(jiān)測預警關鍵技術及應用。

　　《筑路機械與施工機械化》(月刊)創(chuàng)刊于1984年，是由長安大學主辦的刊物。當時，我國高等級公路剛剛起步，公路施工機械和施工工藝還處于原始階段，交通部在這方面沒有一個指導性的刊物，這樣，由當時西安公路學院(后更名為西安公路交通大學即現(xiàn)在的長安大學)孫祖望教授提議、命名并任主編的技術性刊物《筑路機械與施工機械化》雜志創(chuàng)辦了，由交通部主管，西安公路學院主辦，她是交通部機械與施工方面的唯一期刊。

　　針對城市建設中經(jīng)常出現(xiàn)挖損管線、管線老化泄露等情況，政府管理部門迫切需要一種手段，將城市中所有地下管網(wǎng)管理起來，本文基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)傳感、移動通信等技術，進行地下管網(wǎng)監(jiān)測預警關鍵技術研究，在頻發(fā)人員傷亡的排水防澇、燃氣泄漏領域，部署探測、監(jiān)測、預警等各類型北斗終端，實現(xiàn)城市重點區(qū)域排水和燃氣管網(wǎng)探測、監(jiān)測和預警，有效減少地下管網(wǎng)事故，力促北斗導航服務模式和產(chǎn)品創(chuàng)新，提升地下管網(wǎng)監(jiān)測預警水平方面做出實踐。

　　城市地下管線是城市的“生命線”[1]，關乎公共安全與人民生命，是智慧城市建設的基礎。城市地下管線深埋于地下，難以管理，難以對事故及時預警、快速應急救援，衍生的城市洪澇、破管火災和爆炸、道路坍塌等次生災害層出不窮，強烈沖擊了公眾的心理底線。2009年至2013年直接產(chǎn)生死傷的管線事故達27起，死亡117人[2]，并呈逐年增多的趨勢，亟需采用先進技術手段，加強城市地下管線管理，確保城市地下管線建設的有序進行和城市地下管線的安全運行。

　　1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)介紹

　　定位技術和通訊技術是實現(xiàn)地下管網(wǎng)智能化不可或缺的技術。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主研發(fā)建立的全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，是繼GPS和GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務。北斗導航終端與GPS和GLONASS相比，優(yōu)勢在于短信服務和導航結合，增加了通訊功能，全天候快速定位，極少的通信盲區(qū)。

　　2 基于北斗的管網(wǎng)監(jiān)測涉及的關鍵技術

　　通過對國內外管線預警服務的相關理論與技術方法進行分析，本文提出基于北斗的數(shù)據(jù)采集與傳輸、面向管線的多源數(shù)據(jù)融合技術、基于北斗和GPS組合定位的智慧管網(wǎng)監(jiān)測技術、面向管網(wǎng)的信息挖掘技術、基于語義的管網(wǎng)線據(jù)抽取技術等關鍵技術，有助于全面整合各類地下管線數(shù)據(jù)和地理空間信息，在線感知地下管線“健康狀況”，遠程診斷功能及時排除地下管網(wǎng)的安全隱患。

　　2.1 攻克基于北斗的數(shù)據(jù)采集與傳輸技術難題，解決數(shù)據(jù)獲取問題

　　利用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的導航定位功能和短報文通信功能，研究高動態(tài)信號發(fā)射與接收關鍵技術，提高北斗移動終端的應急通信能力，進行地下管網(wǎng)野外數(shù)據(jù)采集和傳輸，實現(xiàn)地下管網(wǎng)指揮中心對北斗終端的位置、狀態(tài)監(jiān)視以及指揮調度功能。

　　2.2 攻克面向管網(wǎng)的多源數(shù)據(jù)融合技術難題，解決不同數(shù)據(jù)源融合問題

　　研究管網(wǎng)空間信息狀態(tài)、表現(xiàn)形式、類型及格式、標準、所處環(huán)境等，解決多源數(shù)據(jù)的整合共享關鍵技術，建立集中和分布相結合的管網(wǎng)數(shù)據(jù)資源中心，滿足綜合和專業(yè)應用。

　　2.3 攻克基于北斗的智慧管網(wǎng)監(jiān)測技術難題，解決管網(wǎng)監(jiān)測預警問題

　　研究面向管網(wǎng)的北斗/GPS組合定位、通信技術，實現(xiàn)管網(wǎng)的精確定位、實時監(jiān)測和預警預報，實現(xiàn)管網(wǎng)運行狀況的實時監(jiān)測和預警預報，對城市防洪排澇、燃氣泄漏等事故形成有效預警能力。通過對敏感區(qū)域、重點管線設施運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，對管網(wǎng)安全進行智能監(jiān)管，為城市公共安全管理提供基礎保障，推進地下管線運行管理向智慧化提升。

　　2.4 攻克面向管網(wǎng)的信息挖掘技術難題，解決管網(wǎng)深層次決策問題

　　研究面向管網(wǎng)的信息挖掘與建模技術，設計基于管道歷史失效數(shù)據(jù)和管道屬性等信息的管網(wǎng)失效概率預測模型，定量預測不同管段的失效概率，確定漏失重點監(jiān)測區(qū)。

　　2.5 攻克基于語義的管線數(shù)據(jù)抽取技術難題，解決數(shù)據(jù)共享交換問題

　　研究專業(yè)管線數(shù)據(jù)和綜合管線數(shù)據(jù)的特點，采用對比分析、歸納總結、語義映射、數(shù)據(jù)抽取等方法，通過語義共性和個性分析、規(guī)則建立與表達、語義映射、數(shù)據(jù)抽取，實現(xiàn)專業(yè)管線數(shù)據(jù)向綜合管線數(shù)據(jù)的抽取。

　　3 北斗在地下管網(wǎng)監(jiān)測中的應用

　　從城市地下管網(wǎng)安全運行和應急管理工作迫切需要、領導和公眾廣泛關注、基礎好、見效快的角度出發(fā)，將地下管網(wǎng)監(jiān)測關鍵技術研究成果，應用到頻發(fā)人員傷亡的排水防澇、燃氣泄漏等典型領域，在全面掌握地下綜合管網(wǎng)、排水管網(wǎng)、燃氣管網(wǎng)等數(shù)據(jù)基礎上，提高地下管網(wǎng)安全監(jiān)測管理水平和應急處置能力。

　　3.1 排水防澇智慧管控推廣應用

　　城市排水管網(wǎng)是現(xiàn)代化城市不可缺少的重要基礎設施，是城市水污染防治和城市排漬、排澇、防洪的骨干工程，是衡量現(xiàn)代化城市水平的重要標志之一，是改善城市投資環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。對城市排水設施的污水和雨水等管線進行監(jiān)測管理，是保障城市排水設施正常維護和安全運行，加強城市排水設施有償使用管理，促進城市水環(huán)境改善的必要和有效手段，科學組織排水管線及污染源調查，對加強城市排水污染源整治具有十分重要意義。

　　排水防澇智慧管控對城區(qū)排水窨井、隧道、重點內澇區(qū)域部署北斗通信終端和雨量計、流量計、水位計等傳感設備以及攝像頭等監(jiān)控設備，全面、實時地獲取雨量、水位等關系排水防澇運行體征信息，實時掌握排水防澇設施運行狀態(tài);利用北斗RTK接收機、北斗手持機、管線探測儀、全站儀等設備，進行排水管線普查，在摸清排水防澇設施現(xiàn)狀基礎上，建立面向普查、維護、監(jiān)測、評估、應急、共享為一體的排水防澇智慧管控系統(tǒng)，構筑排水防澇一體化技術架構的數(shù)據(jù)更新、管理、應急和服務體系，為城市排水防澇提供全方位技術支撐，提高開發(fā)區(qū)城市防災減災能力和安全保障水平。同時，對排水管網(wǎng)的實時監(jiān)控， 監(jiān)督監(jiān)管污水任意排放， 對保護生態(tài)環(huán)境具有重大意義。

　　3.2 燃氣泄漏智慧監(jiān)控推廣應用

　　隨著城市燃氣管網(wǎng)結構密集程度的提高，加上由于鋪設年代不一，施工水平差異，燃氣設施的安全運行保障工作量和技術要求也隨之提高。對城市天然氣的運行、調度、安全、應急管理，急需與時俱進，基于現(xiàn)代科技手段建立起城市燃氣智慧監(jiān)控體系，提高燃氣安全、運營、服務、應急的智能化水平，提升政府對城市天然氣供應建設、運行的監(jiān)管能力水平，提高有效預防和應對各類突發(fā)事件的能力，有助于以符合天然氣利用發(fā)展需要，降低燃氣設施和管道受到意外損害風險，減少突發(fā)事件發(fā)生幾率，為城市環(huán)境保護和經(jīng)濟、社會發(fā)展保駕護航。

　　燃氣泄漏智慧監(jiān)控運用部署北斗終端和多功能監(jiān)測儀、紅外甲烷檢測儀、攝像頭等物聯(lián)傳感設備，監(jiān)測城區(qū)內的燃氣管道，穿(跨)越鐵路、高速公路、河流、橋梁、學校、醫(yī)院、酒店及人口密集區(qū)的燃氣管道運行情況，全面、實時地獲取燃氣泄漏等信息，感知城市燃氣力管網(wǎng)流量、壓力、溫度和泄漏等運行數(shù)據(jù)，采用可視化方式進行有機整合，形成“城市燃氣物聯(lián)網(wǎng)”，將海量燃氣信息進行實時分析、處理、挖掘和輔助決策，實現(xiàn)城市燃氣管線的實時監(jiān)測，避免安全隱患的發(fā)生，對燃氣泄漏等事故形成有效預警能力。

　　4 結語

　　該文將創(chuàng)新地下管網(wǎng)安全管理和預警運行模式，實現(xiàn)“管理、服務、應急”三位一體，以及北斗定位與精細化管理、應急救援以及衍生災害及處置四個層面有機結合，從“被動安全”上升為“主動安全”，力求“本質安全”，進一步提高地下管網(wǎng)安全監(jiān)測管理水平和應急處置能力，這是避免災害發(fā)生，降低災害危害的重要防線，實現(xiàn)早期發(fā)現(xiàn)、早期處置，降低應急處置成本，提高應急防范能力的有效途徑。

　　參考文獻

　　[1] 黃來源.物聯(lián)網(wǎng)技術[J].物聯(lián)網(wǎng)技術，2012(4)：62-65.

　　[2] 彭利國.生命線、生病線、奪命線.中國城市地下管線事故報告[N/OL].南方周末網(wǎng)，2013-12-20 http：//infzm.com/content/96831