CN111046514A - 基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，包括以下步骤：搜集城市排水管网信息；基于BIM技术建立城市排水管网的BIM模型；基于GIS技术建立B/S、M/S管网运维平台；通过管道水力模型计算，布置管网前端的物联智能感知设备，以感知管网运行信息；轻量化处理BIM模型并上传至B/S、M/S管网运维平台，叠加入GIS地图；将物联智能感知设备获取的数据与BIM模型和GIS地图一一对应，实现数据的共享及传递；在管网运维平台进行排水业务工作流转，并通过物联网监控和模型计算进行管网运维状况预警和评质。本发明提供的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其设置合理，实现了排水管网运营管理与维护的精细化和科学化。
Description
技术领域
本发明属于城市管网运维技术领域，涉及基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法。
背景技术
我国排水管网的管理与维护工作仍停留在依靠人工经验进行分散简单管理的状态。如管理决策缺乏科学规划方案、缺乏科学分析与统计数据支持、日常管理工作效率低、养护维护主次不分、排水管网资料信息存储格式不统一，数据关联性弱，数据不完整、不准确、查询检索效率低等。以巡查养护工作为例，排水管理部门需要高效、有序、定期地对辖区内的管网及相关设施进行巡查和养护，帮助管理部门及时发现和清除管网中的病患，保障城市的排水安全。
但目前的巡查养护制度主要是人工的方式，虽然要求按时坚持上路巡查，做到定时、定向，保证对每一巡查点进行检查，进行检查时还必须做好检查记录，出发前还需要人工查找巡查路段的基本信息。但是在实际巡查养护过程中，由于无法实现合理的巡查定位和自动提醒功能，巡查养护人员漏查或错查的事件经常发生，同时对于排水事件解决的后续问题，管理人员往往难以实现复查和跟踪，而管理人员对于该排水事件的反馈也无法及时到达巡查人员手中，造成排水巡查的严重缺陷，对于巡查养护人员及车辆的巡查养护轨迹及历史也无法准确查询，从而造成排水巡查养护工作监管不利，效果难以保证。
当前采取的排水管理方式使得管理部门无法及时准确地掌握管网的相关信息及运行状态，难以满足排水管网高效管理的迫切需求。而由于缺乏大数据支撑，当发生应急事故时难以做出正确响应，致使人民财产和生命安全受到威胁的情况时有发生。随着我国区域内排水系统的日益扩展，急需提高管网维护人员的工作效率和决策科学性。
因此，亟需设计基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，解决存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的是至少一定程度上解决现有技术中存在的部分技术问题，提供的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其设置合理，为排水管网的稳定运行和高效决策提供依据和手段，实现了排水管网运营管理与维护的精细化和科学化。
为解决上述技术问题，本发明提供的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其包括以下步骤：
S1，搜集城市排水管网信息；
S2，基于BIM技术建立城市排水管网的BIM模型；
S3，基于GIS技术建立B/S、M/S管网运维平台；
S4，通过管道水力模型计算，布置管网前端的物联智能感知设备，以感知管网运行信息；
S5，轻量化处理BIM模型并上传至B/S、M/S管网运维平台，叠加入GIS地图；
S6，将物联智能感知设备获取的数据与BIM模型和GIS地图一一对应，实现数据的共享及传递；
S7，在管网运维平台进行排水业务工作流转，并通过物联网监控和模型计算进行管网运维状况预警和评质。
优选地，所述排水管网信息包括管网的埋深、材质、形状、走向以及工井结构和周边环境以及管中水的水位、流速、水质。
优选地，步骤S2中，根据城市排水管网二维设计图纸，建立测点布置模型，利用BIM设计软件构建测点三维模型。
优选地，步骤S3中，B/S包括地图集成显示模块、管网巡查养护模块、管网查询分析模块、排水户管理模块、排水设施查询模块、应急预案查询模块、泵站运行分析模块、管网设施统计模块。
优选地，步骤S3中，M/S包括移动地图显示查询模块、GPS定位查询分析模块、养护现场信息采集模块、应急信息采集上传模块、运行设备数据查询模块。
优选地，步骤S3中，所述M/S通过GIS服务器部署GIS运行环境，同时M/S与B/S建立地图、巡查养护信息的交互关系；M/S还可部署到具有GPS功能的移动端，实现外业人员与监控中心信息的及时沟通。
优选地，所述物联智能感知设备包括红外系统、COD水质监测系统、管网压力监测系统、传导感系统。
优选地，步骤S5中，在建立整个城市排水管网的BIM模型的基础上审核三维模型信息，将Revit中的三维几何数据部分的数据压缩，使得模型占用空间小。
优选地，步骤S6中，采用分布式互操作应用程序WebService来描述、发布、发现、协调和配置B/S、M/S管网运维平台、BIM三维管网模型和前端物联智能感知设备，使得基于BIM模型监测点的人机交互行为得以实时精准响应。
优选地，步骤S7中，在前端物联智能感知设备、B/S、M/S管网运维平台的基础上，进行物联网监控和模型计算，将管网信息变化情况直观的展现在城市管网BIM三维模型上，精细化、效率化和科学化地对水质进行分析、对污染预警。
本发明有益效果：
本发明提供的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其结构合理，实现对排水系统日常管理中日常巡查、管网养护、设备维护、应急管理等主要业务活动的规范和集中管理。具体有益效果如下：
（1）在集成了传统排水管网管理与维护的工作内容和环节的基础上，引入BIM和物联网技术进行了相关环节、细节的优化和改进，有效提高排水管网运营管理与维护效率；
（2）构建了完备的功能软件管理系统，实现了工作内容和业务流程的集中综合管理。基于BIM和物联网相结合的模式进行了排水管网数字化管理系统的设计与开发，既可以满足尽可能在网络上共享数据和功能，又可以建数据信息三维化展现出来，还可以实现管理人员与现场人员之间的互动和现场数据的及时传输，从而有助于排水管理工作中工作效率的提高和管理效能的改善；
（3）实现对管网属性和空间数据等静态数据的管理和维护，并通过在线监测平台的搭建实时采集管网运行状态数据，通过物联网系统能真实记录业务过程和采集管网业务数据，从而实现了对管网运营和维护过程中涉及到的全部静态数据和动态数据的进行集中统一管理，再将这些数据与BIM三维管网模型结合，保证了排水管网数字化管理的各个应用系统在统一的基础数据之上协同运行，避免由于各个应用系统独立开发导致的信息孤岛效应，为管理和决策提供强大的数据支撑；
（4）结合先进的排水管网BIM模型和物联网数据分析方法，使繁琐复杂的管网信息呈现在BIM三维模型上，更有利于对管网运行开展全面的专业分析。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1是本发明所述基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法的流程图。
具体实施方式
图1是本申请所述基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法的相关示意图，下面结合具体实施例和附图，对本发明进行详细说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
本发明所述基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法的流程图，如图1所示，其具体包括以下步骤：
S1，搜集城市排水管网信息；
具体地，通过城市雨污全管网普查和向相应城建档案部门咨询等方法，搜集城市现有排水管网信息，并将搜集的城市排水管网信息汇总整理；所述排水管网信息包括管网的埋深、材质、形状、走向以及工井结构和周边环境以及管中水的水位、流速、水质。
S2，基于BIM技术建立城市排水管网的BIM模型；
步骤S2中，根据城市排水管网二维设计图纸，建立测点布置模型，利用BIM设计软件构建测点三维模型。利用BIM设计软件构建测点三维模型，三维模型将以在管网上随机选取一些点为对象名称，并录入管道材质、直径大小、区域位置、路面结构层，形成三维信息化平移模型。
S3，基于GIS技术建立B/S、M/S管网运维平台；
步骤S3中，B/S包括地图集成显示模块、管网巡查养护模块、管网查询分析模块、排水户管理模块、排水设施查询模块、应急预案查询模块、泵站运行分析模块、管网设施统计模块。M/S包括移动地图显示查询模块、GPS定位查询分析模块、养护现场信息采集模块、应急信息采集上传模块、运行设备数据查询模块。
步骤S3中，所述M/S通过GIS服务器部署GIS运行环境，同时M/S与B/S建立地图、巡查养护信息的交互关系；M/S还可部署到具有GPS功能的移动端，实现外业人员与监控中心信息的及时沟通。
S4，通过管道水力模型计算，布置管网前端的物联智能感知设备，以感知管网运行信息；
所述物联智能感知设备包括红外系统、COD水质监测系统、管网压力监测系统、传导感系统。
红外系统为三光束数字式主动红外对射，利用探测器向管网发射红外线束，由发射端和接收端两部分组成，通过接受目标区域红外辐射，并把辐射能量转换电信号，经放大处理从而实现对目标区域管网方位进行监控，以此探测城市管网的内部运行状态，当管网内部水位超负荷运行时发出预警。
COD水质监测系统采用重铬酸钾氧化-分光光度法，监测仪按照一定的顺序将水样、重铬酸钾、硫酸定量加入到恒温密闭消解管进行消解，水中的还原性物质被氧化，六价格被还原为三价铬，自动检测系统通过测定三价铬离子的浓度，计算出COD值，再将测定结果与标准值比较，以此监测管网内水体水质。
管网压力监测系统采用低功耗GPRS测控终端，在城市管网上分区域布置压力监控点，采用太阳能供电一体式监测设备，实施将压力数据上报监测中心，数据更新频率设定为两分钟；通过这些感知设备能随时了解城市管网内部水质、流量、压力等信息的变化。
S5，轻量化处理BIM模型并上传至B/S、M/S管网运维平台，叠加入GIS地图；
步骤S5中，在建立整个城市排水管网的BIM模型的基础上审核三维模型信息，将Revit中的三维几何数据部分的数据压缩，使得模型占用空间小。
具体地，审核该三维模型的对象名称、材料、管径大小、区域位置、路面结构层等工程信息，将Revit中的三维几何数据部分的数据压缩，使得模型占用空间小，运行更便捷，生成轻量化的三维模型和属性文件，导入至管网运维平台中，在管网运维平台中对三维平移模型进行浏览查看、旋转平移、放大缩小、居中、测距、剖切，实现人机交互。
S6，将物联智能感知设备获取的数据与BIM模型和GIS地图一一对应，实现数据的共享及传递；
步骤S6中，采用分布式互操作应用程序WebService来描述、发布、发现、协调和配置B/S、M/S管网运维平台、BIM三维管网模型和前端物联智能感知设备，使得基于BIM模型监测点的人机交互行为得以实时精准响应。
S7，在管网运维平台进行排水业务工作流转，并通过物联网监控和模型计算进行管网运维状况预警和评质。
步骤S7中，在前端物联智能感知设备、B/S、M/S管网运维平台的基础上，进行物联网监控和模型计算，将管网信息变化情况直观的展现在城市管网BIM三维模型上，精细化、效率化和科学化地对水质进行分析、对污染预警。
在一些实施例中，结合GIS地图对排水户全排水路径进行正向普查，对河道污染源排口进行逆向溯源。组织技术人员现场排查排水户的污水排放路径，收集排查过程中发现的直排河道、直排路面、污水偷排雨水系统等污染源数据，对小区管网到市政管网再到污水处理厂最后排河的路径，进行全过程跟踪并在河道处沿入河排口逆向往上找污染源源头，收集排查过程中发现的错接改造、堵塞、破损、混接偷排等污染源数据，将其导入B/S，M/S管网运维平台。
外业人员利用M/S智能手机、掌上电脑等移动端，完成管网所在位置的空间定位、管网信息查询、管网破损堵塞等情况的维护处理等业务。管理人员利用B/S平台进行地图浏览、管网巡查养护、管网查询分析、排水户管理、排水设施查询、应急预案查询、泵站运行分析、管网设施统计、管网监控的信息管理、实时监控等。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明提供的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其结构合理，突破了传统的单独用物联网方式对城市管网以图表数据的二维管理方式，将BIM与物联网相结合，BIM技术发挥上层信息集成、交互、展示和管理作用，而物联网技术则承担底层信息感知、采集、传递、监控的功能。实现虚拟信息化管理与实体环境硬件之间的有机融合，有效的解决水污治理的问题，达到有效防护的目的。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，搜集城市排水管网信息；
S2，基于BIM技术建立城市排水管网的BIM模型；
S3，基于GIS技术建立B/S、M/S管网运维平台；
S4，通过管道水力模型计算，布置管网前端的物联智能感知设备，以感知管网运行信息；
S5，轻量化处理BIM模型并上传至B/S、M/S管网运维平台，叠加入GIS地图；
S6，将物联智能感知设备获取的数据与BIM模型和GIS地图一一对应，实现数据的共享及传递；
S7，在管网运维平台进行排水业务工作流转，并通过物联网监控和模型计算进行管网运维状况预警和评质。
2.根据权利要求1所述的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，所述排水管网信息包括管网的埋深、材质、形状、走向以及工井结构和周边环境以及管中水的水位、流速、水质。
3.根据权利要求1所述的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，步骤S2中，根据城市排水管网二维设计图纸，建立测点布置模型，利用BIM设计软件构建测点三维模型。
4.根据权利要求1所述的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，步骤S3中，B/S包括地图集成显示模块、管网巡查养护模块、管网查询分析模块、排水户管理模块、排水设施查询模块、应急预案查询模块、泵站运行分析模块、管网设施统计模块。
5.根据权利要求1所述的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，步骤S3中，M/S包括移动地图显示查询模块、GPS定位查询分析模块、养护现场信息采集模块、应急信息采集上传模块、运行设备数据查询模块。
6.根据权利要求1所述的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，步骤S3中，所述M/S通过GIS服务器部署GIS运行环境，同时M/S与B/S建立地图、巡查养护信息的交互关系；M/S还可部署到具有GPS功能的移动端，实现外业人员与监控中心信息的及时沟通。
7.根据权利要求1所述的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，所述物联智能感知设备包括红外系统、COD水质监测系统、管网压力监测系统、传导感系统。
8.根据权利要求1所述的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，步骤S5中，在建立整个城市排水管网的BIM模型的基础上审核三维模型信息，将Revit中的三维几何数据部分的数据压缩，使得模型占用空间小。
9.根据权利要求1所述的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，步骤S6中，采用分布式互操作应用程序WebService来描述、发布、发现、协调和配置B/S、M/S管网运维平台、BIM三维管网模型和前端物联智能感知设备，使得基于BIM模型监测点的人机交互行为得以实时精准响应。
10.根据权利要求1所述的基于管网施工模型与物联网的城市排水管网运维方法，其特征在于，步骤S7中，在前端物联智能感知设备、B/S、M/S管网运维平台的基础上，进行物联网监控和模型计算，将管网信息变化情况直观的展现在城市管网BIM三维模型上，精细化、效率化和科学化地对水质进行分析、对污染预警。
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