摘要：以信息化为手段，以服务城市地下管线一体化生产和管理为最终目标，满足各级管线用户的应用需求。通过调研，发现地下综合管网数据更新较快，数据的自动化、智能化、一体化更新是地下综合管网管理中最为重要的一环，它也是城市地下综合管网管理系统的价值体现。以行业应用为落脚点：优先结合当前国内地下综合管网实际生产实际和应用所需，探索实现地下综合管网的智能化生产，提高生产效率，节省生产成本。

关键词：地下综合管网;空间数据库;信息一体化;系统设计;

城市地下管线是指城市范围内供水、排水、燃气、热力、电力、通信、工业等管线及其附属设施，是城市安全与繁荣的根基，是城市的“生命线”和“血脉”。

一、需求分析

1.系统分析

地下综合管网信息一体化解决方案是一种将城市中各种地下管线信息进行整合、分析和利用的方案，旨在提高城市基础设施的整体效能和城市的可持续发展能力[1]。本研究着重从城市管线业务一体化、数据一体化、应用一体化、技术一体化等多个方面入手，结合当前国内地下综合管网实际现状，以地下综合管网信息一体化为核心，解决城市级的地下管线数据采集、处理、符号化、建库的解决方案和软件实现方案。该方案通过数据采集、建模、可视化、共享和应用等环节，实现各类地下管线的信息共享和协同管理。该解决方案可以提高城市基础设施的整体效能和城市的可持续发展能力。

2.解决思路

根据系统分析，解决方案思路可以概括为：“以地下综合管网实际需要为导向，以管线数据生产为核心，以行业应用为落脚点，研究教学理论如何落地孵化”。瞄准我国当前地下管线一体化生产的难点问题，旨在打造标准统一、功能丰富、满足应用的一体化解决方案[2]。因此整个设计将围绕数据进行——数据标准、数据采集、数据存储、数据共享、数据应用这条主线。以更新为重点：通过调研，我们发现地下综合管网数据更新较快，数据的自动化、智能化、一体化更新是地下综合管网管理中最为重要的一环，它也是城市地下综合管网管理系统的价值体现。以行业应用为落脚点：优先结合当前国内地下综合管网实际生产实际和应用所需，探索实现地下综合管网的智能化生产，提高生产效率，节省生产成本。

二、方案设计

1.整体设计

地下综合管网的一体化数据处理是一项繁琐、复杂的工作。研究重点研究如何实现地下管线内、外业一体化生产，如何实现多元数据的一体化存储，如何实现在 AutoCad图形软件系统下的图库一体化、二三维一体化以及 CAD 到 GIS 的无缝转换。研究结合当前国内管线生产实际，经过充分调研和论证，重新梳理了管线业务生产流程，仔细分析地下综合管网数据采集等环节所需的关键技术和实际需求，探索解决能覆盖地下综合管网全生命周期所需的功能需求，包括管线建库、数据输入输出、管线图编辑、智能出图、数据检查、查询统计等。该研究的成果具备较强的现实意义，能够解决城市地下管线生产中的痛点难点，将能极大提高管线作业人员的作业效率，为城市地下综合管网“数字底座”赋能[3]。

2.系统设计

系统设计，即将系统调研需求转化为数据结构和软件的系统结构，一般包括数据设计和系统结构设计。其中数据设计侧重于数据结构的定义，系统结构设计定义软件系统各主要成份之间的关系。系统设计阶段主要完成以下工作：（1）制定系统架构设计；（2）软件系统功能结构设计；（3）数据结构设计；（4）界面设计；（5）可靠性设计等。

3.架构设计

地下综合管网信息化系统架构设计应该基于计算机网络技术，包括服务器、客户端、数据库、通信模块等。系统采用C/S（客户端/服务器）的架构模式，客户端可以在多种终端设备上运行，如PC终端、手机、平板电脑等。服务器是整个系统的核心，主要负责管理数据库、协调客户端之间的通信以及完成各种业务逻辑[4]。根据架构设计制定系统架构设计如下：

数据采集层：数据采集层是整个系统的起点，负责收集城市地下管网的各种信息。可以利用各种传感器、测量仪器和数据采集系统，对地下管网的液位、压力、温度、流量等参数进行实时监测和数据采集。采集到的数据经过处理后，通过通信模块传输到服务器。

数据传输层：数据传输层负责将采集到的数据通过有线或无线的方式传输到服务器，以保证数据的及时性和完整性。可以采用TCP/IP协议、UDP协议等网络通信协议，实现数据的快速传输[5]。

数据处理层：数据处理层负责对采集到的数据进行清洗、整合、分析和挖掘，以提取有用的信息。可以采用大数据分析技术、数据挖掘技术等，对海量的数据进行处理和分析，提取管网的状态信息、故障模式等信息。

数据储存层：数据储存层将处理后的数据储存到数据库中，以供后续查询和应用。可以采用关系型数据库（如MySQL、Oracle等）或非关系型数据库（如MongoDB、Cassandra等），实现数据的海量储存和高性能查询。

数据应用层：数据应用层是将储存的数据进行应用和展示的过程，以支持政府决策、规划、管理和应急处置等工作。可以采用三维可视化技术、GIS技术等，将管网数据进行直观化展示和查询，同时可以生成报告和图表等形式的输出。客户端可以通过访问服务器，获取相应的数据应用服务。

安全管理层：安全管理层负责对整个系统进行安全管理和保障，包括数据加密、访问控制、权限管理等。可以采用身份验证技术、加密算法等技术手段，确保系统的安全性和可靠性。

总之，地下综合管网信息化系统架构设计应该考虑系统的先进性、实用性、可扩展性和安全性等因素，同时应该结合实际情况进行具体的设计和实施。

三、结束语

以上是对地下综合管网信息化系统设计的初步探讨，包括制定系统架构设计、软件系统功能结构设计、数据结构设计、界面设计和可靠性设计等环节的设计，以及系统界面设计和可靠性设计等方面的考虑。在实际设计和开发过程中，还需要根据具体的需求和场景进行具体的设计和实现。同时，需要注重系统的可扩展性和可维护性，以适应不断变化的需求和技术发展。

参考文献

[1]聂丽艳.智慧城市地下三维管网的监测预警系统探究[J].城市设施智慧化，2023.11（178-180）.

[2]王凯、权西瑞等.基于二三维一体化的应急地理信息平台建设与研究[J].测绘与空间地理信息[J].第46卷第10期，2023年10月（103-105）.

[3]一种基于无线传感器技术的地下管网管线位移沉降监测方法及云监测平台[J].传感器世界，2021， 27 （12）： 42.

[4]熊一枫、刘凡.通信感知一体化的信息理论极限[J].中国科学： 信息科学，2023年第53卷第11期：2057–2086

[5]王浩勇、吴晓龙等.基于B工M的地下管网实时监测系统开发研究阴[J].区域供热，2021 （6）：37-47十73.

基金项目：2023年度陕西职业技术学院校本项目：地下综合管网信息一体化解决方案研究 （项目编号：2023ZRKX05）阶段性成果；

作者简介：王晓芳（1978—），女，山东菏泽人，教授，研究方向为工程测量技术。