CN112308733A - 一种城市智慧管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种城市智慧管理系统及方法，属于城市管理技术领域，包括依次连接的信息化子系统、数据中心子系统、调度中心子系统以及移动终端子系统。本发明通过利用物联网、三维、大数据分析等技术使地下管网管理系统化、物联网化、三维化、大数据化，改变了传统管理方式依靠大量人工的缺陷，使得地下管网管理更加科学、高效。

Description

一种城市智慧管理系统及方法
技术领域
本发明属于城市管理技术领域，尤其涉及一种城市智慧管理系统及方法。
背景技术
现有的城市地下管廊管线管理方式主要是依靠大量的人工来进行，在监管方面，地下管线监管方式原始，信息化程度低，城市对燃气、热力、城市排水方面地下管网的监测和管理还停留在非常原始的阶段，不仅主要设备靠人工操作，而且运行信息也靠人工记录，当地下管线发生问题时需要人工巡查发现或社会报警才能知晓，没有信息化的监测和预警报警手段，且对于整个城市地下管线检查井和阀门井的井盖，也全部靠人工管理，这就使得当发生井盖损坏或丢失时无法第一时间发现和处理，极易发生人员和车辆安全事故。但整个城市地下管线情况十分复杂，管网位置资料和基础资料信息都严重缺失，其中，管网位置资料缺失体现在燃气、热力、排水方面都存在管线坐标、埋深、高程等信息不完整、不准确，这就极易导致地下管线挖断事故；同时，管网基础资料不全面会导致整个城市规划缺乏科学性，会为未来城市的发展埋下巨大的隐患。以上原因就导致当发生跨不同行业领域的应急事件时住建部门没法利用信息化的手段进行科学调配处置。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种城市智慧管理系统及方法，解决了城市地下管廊管线在燃气、热力及城市排水三方面所存在的问题。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
本方案提供一种城市智慧管理系统，包括依次连接的信息化子系统、数据中心子系统、调度中心子系统以及移动终端子系统；
所述信息化子系统，用于分别对燃气、热力、城市排水以及井盖安防进行实时监测，以及分别监测热力、燃气、城市排水的管线信息，并分析监测的燃气、热力、城市排水、井盖安防信息以及管线信息，根据分析结果进行应急调度指挥处理；
所述数据中心子系统，用于存储燃气信息、热力信息以及城市排水信息；
所述调度中心子系统，用于根据应急调度指挥指令，利用语音或视频展示数据中心子系统所存储的燃气信息、热力信息以及城市排水信息，并控制和管理全网范围内的集中呼叫；
所述移动终端子系统，用于将所述燃气信息、热力信息、城市排水信息以及井盖安防信号信息推送至移动端。
进一步地，所述信息化子系统包括管网监控模块、三维GIS管网模块、管网预警报警模块以及应急调度指挥模块；
所述管网监控模块，用于分别对燃气、热力、城市排水以及井盖安防进行实时监测，并在调度指挥中心进行实时查看；以及用于实时显示、查看监测站点所有采集的信息以及监测站点的状态，并将监测站点采集的信息以及状态生成历史信息报表、历史整点信息报表以及各日月年分类统计报表；
所述三维GIS管网模块，用于以立体的方式呈现整个城市热力、燃气、排水管线分布情况及设备信息，并通过结合三维技术和GIS地理信息技术实现对热力、燃气、城市排水的管网查询、事件评估、管网空间位置分析、地下管网三维漫游及设备管理；
所述管网预警报警模块，用于通过可视化报警的管理组件接收发生的报警信息，将发生报警信息以时间轴或GIS地图的方式查询显示，并提供查询历史时间点的报警信息；
所述应急调度指挥模块，用于分析实时监测的燃气、热力以及城市排水信息以及管线信息，并根据分析结果进行应急调度指挥处理。
再进一步地，所述管网监控模块包括燃气监控单元、热力监控单元、城市排水监控单元、井盖监控单元、实时信息应用单元、站点分布单元、组态显示及远程控制单元以及统计报表单元；
所述燃气监控单元，用于通过物联网设备分别对城市天然气门站、调压柜和楼栋调压箱进行泄露、温度、流量和压力进行监测，并根据监测信息分析燃气管线压力的运行情况、流量波动以及判断其是否泄露；
所述热力监控单元，用于通过RTU实时监控管网供热的全过程，记录管网站点的运行参数，集中显示温度、压力、瞬时热量以及累积热量的参数值，并对压力及温度不稳定、热量异常以及管漏进行报警；
所述城市排水监控单元，用于对排水输配管线进行实时监测；
所述井盖监控单元，用于统一管理井盖状态、井下环境状态、井盖的开启以及井盖巡检，并建立报警处理机制，通过电子地图展示井盖所处位置的状态和报警内容；
所述实时信息应用单元，用于实时显示监测站点当前的状态以及监测站点采集的所有信息，所述所有信息包括：针对燃气在温度、流量以及压力条件下的信息，针对热力在温度、压力、瞬时热量以及累积热量条件下的信息，针对排水在压力、流量、流速以及水质方面的信息以及井盖的安防信号信息；
所述站点分布单元，用于通过GIS地图的方式查看所有监测站点的状态及分布，并通过加载管网信息查看监测站点覆盖管线的范围；
所述组态显示及远程控制单元，用于还原监测站点的现场工艺流程，并结合实时监测信息动态呈现现场运行状态，并对现场设备进行远程控制；
所述统计报表单元，用于将监测站点采集的信息以及状态分别生成历史信息报表、历史整点信息报表以及各日月年分类统计报表。
再进一步地，所述三维GIS管网模块包括管网查询单元、事件评估单元、管网空间位置分析单元、地下管网三维漫游管理单元以及设备管理单元；
所述管网查询单元，用于对管网进行分类、分级查看，以及对管道设备信息进行检索和查看；
所述事件评估单元，用于对热力、燃气及排水管道的关阀及爆管进行评估分析，并根据分析结果定位所需关闭的阀门；
所述管网空间位置分析单元，用于通过分析地下管网空间位置得到地下每条管线的具体空间位置信息；
所述地下管网三维漫游管理单元，用于直观的显示整个地下管网的空间位置信息；
所述设备管理单元，用于根据设备管理的类型，定义设备字段及其描述。
再进一步地，所述应急调度指挥模块包括应急预案管理单元、辅助决策分析单元、抢险路径规划单元以及应急模拟演练单元；
所述应急预案管理单元，用于实现对应急预案及演练的动态管理；
所述辅助决策分析单元，用于自动生成应急预案和抢险作业方案，并根据所述应急预案自动向相关抢险人员发送应急响应短信，以及根据抢险作业方案分别向抢险人员发送关阀任务、向维修中心下达抢险任务、向物资供应部门下达物料配送任务以及向受影响用户发送停气短信，并根据破坏规模计算得到抢险恢复的各阶段所需时间；
所述抢险路径规划单元，用于结合已有地理信息系统，通过路径标绘方式实现对路径的搜索和规划的功能；
所述应急模拟演练子单元，用于模拟各种突发事件的发生，并根据应急处理流程进行演练模拟。
再进一步地，所述数据中心子系统包括机房、服务器、存储设备、网络和网络设备、防火墙以及电源设备；
所述服务器，用于提供计算服务，以及响应信息化子系统、调度中心子系统以及移动终端子系统的请求并对其进行处理；
所述存储设备，用于存储燃气信息、热力信息以及城市排水信息；
所述网络设备，用于建立信息化子系统与调度中心子系统的通信连接。
再进一步地，所述调度中心子系统包括调度通信模块、大屏幕显示模块、视频会议模块、视频监控模块以及工作人员操作模块；
所述调度通信模块，用于利用已有建设的信息网络资源或网络系统实现语音IP调度；
所述大屏幕显示模块，用于显示燃气信息、热力信息以及城市排水信息；
所述视频会议模块，用于通过部署MCU和移动终端，利用网络及会议室多媒体设备将现场声音、图像、视频以及文件资料进行互转；
所述视频监控模块，用于分别对易积水路段、燃气输配场站以及污水泵站进行视频信息监控，并对所述视频信息进行存储以及调用；
所述工作人员操作模块，用于为工作人员提供控制操作平台。
基于上述系统，本发明还公开了一种城市智慧管理方法，包括以下步骤：
S1、分别对燃气、热力、城市排水以及井盖安防进行实时监测，以及分别监测热力、燃气、城市排水的管线信息，并存储、上传与分析监测的燃气、热力、城市排水、井盖安防信息以及管线信息，根据分析结果进行应急调度指挥处理；
S2、根据应急调度指挥指令，利用语音或视频展示燃气信息、热力信息以及城市排水信息，并控制和管理全网范围内的集中呼叫；
S3、在险情发生时，接收与管理预警信息，并与应急调度指挥中心进行联动，对管道全线及现场的运行监控和管理；
S4、根据接收的预警信息结合已有地理信息系统，用路径标绘方式实现对路径的搜索和规划；
S5、根据所述路径的搜索与规划对险情进行确认，并自动生成应急预案和抢险作业方案；
S6、根据所述应急预案和抢险作业方案，自动向相关抢险人员发送应急响应短信，以及根据抢险作业方案分别向抢险人员发送关阀任务、向维修中心下达抢险任务、向物资供应部门下达物料配送任务以及向受影响用户发送停气短信，并根据破坏规模计算得到抢险恢复的各阶段所需时间；
S7、将抢险恢复的各阶段所需时间、燃气信息、热力信息、城市排水信息以及井盖安防信号信息推送至移动端，完成对智慧城市的管理。
进一步地，所述步骤S6中抢险恢复的各阶段所需时间的表达式如下：
Figure BDA0002739267700000061
Figure BDA0002739267700000062
Figure BDA0002739267700000063
其中，T2表示抢险恢复的各阶段所需时间，T2'表示均预测抢险恢复时间，
Figure BDA0002739267700000064
表示该破坏规模已发生并处理完的所有应急事件的实际抢险恢复时间平均值，n表示应急事件量，T1表示实际抢险恢复时间，T1i表示该破坏规模所有已知应急事件的实际抢险恢复时间，i表示对应的应急事件。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过利用物联网、三维、大信息分析等技术使地下管网管理系统化、物联网化、三维化、大数据化，改变了传统管理方式依靠大量人工的缺陷，使得地下管网管理更加科学、高效。
(2)本发明提出了统一的用户与权限中心，通过统一的用户与权限中心进行用户和权限管理，方便对整个城市智慧管理系统上所以用户进行统一管理，包括用户添加、修改、删除，用户权限增加修改等相关操作。从而实现系统各个功能子系统各种用户和权限都能统一的管理和设置。
(3)传统的软件系统一般都是一个系统一个账号密码、一个系统一个登录界面，假如一个用户使用五个系统那么用户就需要设置和记住五个账号密码，同时还要保存五个登录界面，大大影响用户的工作效率，本发明通过以上设计使得用户只需登陆一次就可访问多个功能子系统，从而实现平台各个功能子系统各种用户和权限都能统一的管理和设置。
(4)由于传统的业务系统每个都有自己单独的文件存储目录，甚至相同的文件还必须在各个业务子系统之间来回上传下载。非常占用存储空间，文件散落在各个地方，为了将所有文档统一、有效的存储管理起来，提出了分布式文件存储，分布式文件存储要求文件写读都从一个入口进行，在文件系统内部，会自动完成文件多机复制、自动迁移、自动容错、并发读写的过程中保证信息的一致性等。
(5)本发明提出了统一日志服务来保障系统的稳定性、健壮性，提供所有事件的可追溯性，它可以记录下系统所产生的所有行为，并按照某种规范表达出来。日志服务以拦截注入的面向切面(AOP)实现，保证日志系统的可扩展性、一致性；日志信息以NoSQL信息库存储，保证海量信息的查询分析性能。
(6)本发明提出了统一消息中心，该消息中心允许用户在广阔的业务领域内，基于特定业务事件的发生，通过多种渠道，收到有目标性的、可操作性的消息提醒，并且系统内所有业务系统的消息推送均通过消息来完成，共支持短信、微信、邮件及站内信4种消息渠道。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明中信息化子系统的结构示意图。
图3为本发明中管网监控模块的结构示意图。
图4为本发明中三维GIS管网模块的结构示意图。
图5为本发明中应急调度指挥模块的结构示意图。
图6为本发明中调度中心子系统的结构示意图。
图7为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
本发明提出了城市智慧管理系统，其中包括了地下综合管网系统，使得地下管廊管线管理系统化、物联网化、三维化、大信息化，便于对城市地下燃气、热力、给排水等地下管线信息进行集中统一管理，实现实时信息监控、统计分析、三维呈现、预警报警、应急调度等，克服了现有管理方式的缺点，极大地提高了管理效率，可更大程度上避免由于地下管线监测不到位引起的大型事故，做到早发现、预处理。
如图1所示，本发明提供了一种城市智慧管理系统，包括依次连接的信息化子系统、数据中心子系统、调度中心子系统以及移动终端子系统；信息化子系统，用于分别对燃气、热力、城市排水以及井盖安防进行实时监测，以及分别监测热力、燃气、城市排水的管线信息，并分析监测的燃气、热力、城市排水、井盖安防信息以及管线信息，根据分析结果进行应急调度指挥处理；数据中心子系统，用于存储燃气信息、热力信息以及城市排水信息；调度中心子系统，用于根据应急调度指挥指令，利用语音或视频展示数据中心子系统所存储的燃气信息、热力信息以及城市排水信息，并控制和管理全网范围内的集中呼叫；移动终端子系统，用于将所述燃气信息、热力信息、城市排水信息以及井盖安防信号信息推送至移动端。
如图2所示，信息化子系统包括管网监控模块、三维GIS管网模块、管网预警报警模块以及应急调度指挥模块；管网监控模块，用于分别对燃气、热力、城市排水以及井盖安防进行实时监测，并在调度指挥中心进行实时查看；以及用于实时显示、查看监测站点所有采集的信息以及监测站点的状态，并将监测站点采集的信息以及状态生成历史信息报表、历史整点信息报表以及各日月年分类统计报表；三维GIS管网模块，用于以立体的方式呈现整个城市热力、燃气、排水管线分布情况及设备信息，并通过结合三维技术和GIS地理信息技术实现对热力、燃气、城市排水的管网查询、事件评估、管网空间位置分析、地下管网三维漫游及设备管理；管网预警报警模块，用于通过可视化报警的管理组件接收发生的报警信息，将发生报警信息以时间轴或GIS地图的方式查询显示，并提供查询历史时间点的报警信息；应急调度指挥模块，用于分析实时监测的燃气、热力以及城市排水信息以及管线信息，并根据分析结果进行应急调度指挥处理。
如图3所示，管网监控模块包括燃气监控单元、热力监控单元、城市排水监控单元、井盖监控单元、实时信息应用单元、站点分布单元、组态显示及远程控制单元以及统计报表单元；燃气监控单元，用于通过物联网设备分别对城市天然气门站、调压柜和楼栋调压箱进行泄露、温度、流量和压力进行监测，并根据监测信息分析燃气管线压力的运行情况、流量波动以及判断其是否泄露；热力监控单元，用于通过RTU实时监控管网供热的全过程，记录管网站点的运行参数，集中显示温度、压力、瞬时热量以及累积热量的参数值，并对压力及温度不稳定、热量异常以及管漏进行报警；城市排水监控单元，用于对排水输配管线进行实时监测；井盖监控单元，用于统一管理井盖状态、井下环境状态、井盖的开启以及井盖巡检，并建立报警处理机制，通过电子地图展示井盖所处位置的状态和报警内容；实时信息应用单元，用于实时显示监测站点当前的状态以及监测站点采集的所有信息，监测站点采集的所有信息包括：针对燃气在温度、流量以及压力条件下的信息，针对热力在温度、压力、瞬时热量以及累积热量条件下的信息，针对排水在压力、流量、流速以及水质方面的信息以及井盖的安防信号信息；站点分布单元，用于通过GIS地图的方式查看所有监测站点的状态及分布，并通过加载管网信息查看监测站点覆盖管线的范围；组态显示及远程控制单元，用于还原监测站点的现场工艺流程，并结合实时监测信息动态呈现现场运行状态，并对现场设备进行远程控制；统计报表单元，用于将监测站点采集的信息以及状态分别生成历史信息报表、历史整点信息报表以及各日月年分类统计报表。
如图4所示，三维GIS管网模块包括管网查询单元、事件评估单元、管网空间位置分析单元、地下管网三维漫游管理单元以及设备管理单元；管网查询单元，用于对管网进行分类、分级查看，以及对管道设备信息进行检索和查看；事件评估单元，用于对热力、燃气及排水管道的关阀及爆管进行评估分析，并根据分析结果定位所需关闭的阀门；管网空间位置分析单元，用于通过分析地下管网空间位置得到地下每条管线的具体空间位置信息；地下管网三维漫游管理单元，用于直观的显示整个地下管网的空间位置信息；设备管理单元，用于根据设备管理的类型，定义设备字段及其描述。
如图5所示，应急调度指挥模块包括应急预案管理单元、辅助决策分析单元、抢险路径规划单元以及应急模拟演练单元；应急预案管理单元，用于实现对应急预案及演练的动态管理；辅助决策分析单元，用于自动生成应急预案和抢险作业方案，并根据所述应急预案自动向相关抢险人员发送应急响应短信，以及根据抢险作业方案分别向抢险人员发送关阀任务、向维修中心下达抢险任务、向物资供应部门下达物料配送任务以及向受影响用户发送停气短信，并根据破坏规模计算得到抢险恢复的各阶段所需时间；抢险路径规划单元，用于结合已有地理信息系统，通过路径标绘方式实现对路径的搜索和规划的功能；应急模拟演练子单元，用于模拟各种突发事件的发生，并根据应急处理流程进行演练模拟。
本实施例中，数据中心子系统包括机房、服务器、存储设备、网络和网络设备、防火墙以及电源设备。服务器，用于提供计算服务，以及响应信息化子系统、调度中心子系统以及移动终端子系统的请求并对其进行处理；存储设备，用于存储燃气信息、热力信息以及城市排水信息；网络设备，用于建立信息化子系统与调度中心子系统的通信连接。
如图6所示，调度中心子系统包括调度通信模块、大屏幕显示模块、视频会议模块、视频监控模块以及工作人员操作模块；调度通信模块，用于利用已有建设的信息网络资源或网络系统实现语音IP调度；大屏幕显示模块，用于显示燃气信息、热力信息以及城市排水信息；视频会议模块，用于通过部署MCU和移动终端，利用网络及会议室多媒体设备将现场声音、图像、视频以及文件资料进行互转；视频监控模块，用于分别对易积水路段、燃气输配场站以及污水泵站进行视频信息监控，并对所述视频信息进行存储以及调用；工作人员操作模块，用于为工作人员提供控制操作平台。
本实施例中，一种城市住建局智慧管理系统由四个层次构成，第一层为感知层，第二层为传输层，第三层为系统层，第四层为应用层；感知层，用于采集燃气在流量、压力方面的数据；热力在温度、压力、瞬时热量、累积热量方面的数据；排水在压力、流量、流速、水质方面的数据以及井盖关于各种安防信号的数据；传感层，用于将感知层采集到的数据利用有线或无线网络传感至系统层；系统层，用于安装软件应用系统以及存储由感知层检测到并由传输层传递的数据；应用层，用于展示系统层存储的关于燃气、热力、排水以及井盖的数据，并在这一层将整个智慧管理系统的各项功能应用呈现给用户。感知层由大量的传感器、智能仪表、监控终端、自控设备、人员手持设备(含手机)、摄像头等构成，通过这一层来获得大量的相关信息；所述传输层主要由有线网络和无线网络组成，通过传输层网络把感知层的信息传到系统上；所述系统层是安装后台软件应用系统、存储各种信息的地方；所述应用层把整个智慧管理系统的各项功能应用呈现给用户。为了实现对基础设施运行和工程建设的管理，提出了信息化子系统，包括：信息监控、三维管网、预警报警、应急调度、安全巡查管理系统等；信息化子系统是利用感知层监测并由传输层传递到系统上的相关信息。
本实施例中，除了上述信息化子系统，智慧管理系统还包括数据中心、调度中心及移动终端。所述信息中心是智慧管理系统安装运行和存储由信息化子系统监测到的相关信息的地方，由机房、服务器、存储设备、网络和网络设备、防火墙、电源设备等构成；所述调度中心，包括：调度通讯系统、大屏幕显示系统、视频会议系统、视频监控系统及工作人员操作站。
本实施例中，调度通讯子系统利用现已建设的信息网络资源和网络系统实现场站与调度中心的语音IP调度。系统可提供多方会议区，可形成多方会议电话，且支持录音；提供全网范围内的集中呼叫控制和管理，并按照需要在全网任何地点实现与电信电话网络和IP电话的灵活接入。
本实施例中，大屏幕显示子系统可将信息中心存储的相关信息进行展示，采用最先进的技术和成熟的产品，建设全数字化的信息展示中心，可同时处理网络信号和模拟信号，满足调控中心不断发展的网络和各种数字信号处理应用需求，为现代化的多信息、多部门协同工作提供可靠的支持。
本实施例中，视频会议子系统实现住建局与下属单位和受监管企业进行实时视频通讯、培训。通过部署MCU和终端，利用网络及会议室多媒体设备，将现场声音、图像、视频以及文件资料进行互转，实现即时且互动的沟通与交流。
本实施例中，视频监控子系统对易积水路段、燃气输配场站、污水泵站等关键节点进行视频信息监控，及时了解现场情况，同时支持录像的存储及历史画面的调用。
本实施例中，工作人员操作站由操作工位和操作电脑构成，用于为调度中心操作人员提供工作环境和控制功能。
本实施例中，管网监控模块通过感知层对管网相关信息进行监测，其中对于燃气，通过流量计、压力计、温度计、泄露探头等物联网设备对城市天然气核心门站、调压柜和部分关键位置楼栋调压箱进行泄露、温度、流量和压力进行监测，以达到对燃气管线压力运行情况、流量波动及是否泄露进行分析和报警；对于热力，系统通过RTU实时监控管网供热的全过程，清晰地反映城市换热站、热源点、阀门井等部分核心场所的实时运行情况，并记录管线站点的运行参数，集中显示温度、压力、瞬时热量、累积热量等参数值(记录间隔<2秒)，对出现的不正常情况(压力及温度不稳定，热量异常，管漏等)能及时发现并告警，并做出相应的处理；对于排水，通过对排水输配管线水位、堵塞状况等情况进行实时在线监测，有效分析城市排水状态和能力，实时监测污水排放水质和流量是否符合标准，实现城市安全排水，其中对排水管线的监测范围包括检查井、泵站、污水处理厂等部分核心场所，监测指标包括：压力、流量、流速、水质；对于井盖，利用目前先进的无线通讯技术、电源技术、传感器技术，可将井盖状态、井下环境状态、井盖的开启、井盖巡检纳入到统一的维护管理系统中，并建立相对应的报警处理机制，通过电子地图展示井盖所处位置的状态和报警内容。
本实施例中，管网监控模块对于监测到的相关信息，提供了4个方面的应用，其一，系统提供多维度实时信息查看列表，可实时显示站点所有采集信息和采集点当前在线状态(在线、离线、异常)；其二，可通过GIS地图的方式查看所有监测站点状态及分布，同时可以加载管网信息综合查看监测点覆盖管线范围；其三，系统可完全还原监测站点现场工艺流程，结合实时监测信息，动态呈现现场运行状态，并可在组态上点击现场设备进行远程控制；其四，系统提供历史信息报表、历史整点信息报表、各日月年分类统计报表，并且系统允许对监测指标进行设置统计方式，系统会自动生成统计信息，极大的满足了报表定制化的需求。
本实施例中，管网监控模块在管网大信息分析上主要是对燃气、热力、排水进行以下分析：系统对燃气进行输差分析、管网及调压设施负载评估、管网风险评估及调配站输配能力评估；对热力进行热力管道风险评估、换热站换热效率评估、热源点供热质量评估及供暖温度分布评估；对排水进行内涝风险评估、降雨量与排水能力关系评估、管网负载评估、污水泵站负载/效率评估及污水企业排污情况分析。
本实施例中，管网监控模块本着避免重复建设和降低建设成本的原则，对于部分已经建立起来的SCADA系统，可直接通过对方SCADA系统和现场实时拉取或者推送对应监测信息到综合监测系统信息中心。
本实施例中，管网监控模块还可对燃气调压站、燃气大型场站、低洼路段、污水泵站、换热站、热源点等进行实时的视频监控，可在统一调度指挥中心进行实时同步查看。
本实施例中，三维GIS管网模块是以三维技术和GIS地理信息技术相结合以立体的方式呈现整个城市热力、燃气、排水等管线分布情况及设备信息，可以对相关事件进行快速评估分析以对事故应急抢险提供决策支持，为管网良性生产及运行提供信息支撑。通过三维GIS管网系统，可进行管网查询、事件评估、管网空间位置分析、地下管网三维漫游及设备管理。所述管网查询支持卫星、平面地形、三维等方式呈现和流向加载呈现，并且支持管线分类、分级查看，支持管道设备信息的多种检索及查看方式；所述事件评估是指关阀及爆管评估分析，快速定位需要关闭的阀门，评估受影响区域及用户；所述管网空间位置分析是指在三维GIS管网系统里可以选中任意一个地方对该地地下管网空间位置进行分析，得出地下每条管线的具体空间位置信息；所述地下管网三维漫游功能，可以让管网管理人员直观的查看整个地下管网的空间位置关系，把看不见的地下管网通过三维的方式呈现在管理人员眼前；所述设备管理是指系统包含设备资产管理及相关类型、模板定义，可自定义设备字段及描述，满足燃气、热力、排水等多行业的设备信息管理。
本实施例中，管网预警报警模块是指调度中心可以通过系统所提供的管线压力、温度、流量、流速、水质及设备运行状态等信息实现现场的报警管理，并可以与应急指挥系统联动，实现对管道全线及现场的运行监控和管理。一旦有任何事故发生，SCADA系统会在第一时间进行预知，并由报警系统通过多种系统通知到对应责任单位、责任人，保证事故通知和处理的及时性，尽可能的减小事故带来的损失。该系统支持多级别多维度的报警配置，满足不同场景不同业务的报警需求，支持自定义报警通知对象、报警推送方式、报警方式及报警阈值。其中，报警方式支持微信、电话、邮件和短信以及现场声光报警等实时方式。并且该管网预警报警系统通过可视化报警的管理组件接收发生的报警信息，可将发生报警的点，数值，报警类型等信息以时间轴或GIS地图的方式查询显示，同时可支持查询历史时间点的报警信息。
本实施例中，应急调度指挥子系统包括多个子功能模块，主要的有应急预案管理模块、辅助决策分析模块、抢险路径规划及应急模拟演练模块。所述应急调度指挥系统可利用管网分布地理信息及以往事故资料、历史信息和SCADA监测信息等，大幅减少应急反应的时间、增加判断事故原因的准确度、提升应急反应的协作效率，并且所述应急调度指挥系统还可进行应急能力分析，系统会将应急处置的过程完整地记录下来，处置完成后会自动生成资料和报表，通过报表可对相关过程进行追溯、总结和改进，结案后，该报表自动转到案例库，供今后应急抢险事故参考，并且在这一过程中还可分析各协同部门及责任对象的响应时效、事件处理等应急能力。对于应急事件接入，应急指挥中心接收的险情信息主要来自SCADA的监测预警、社会报警、110等政府城市监管部门的报警等，从监测预警环节确定异常开始，系统开始自行判断及分析险情分类，根据预定义的应急处理流程进行资源调度、任务派发及跟踪，并且系统能够提供以往类似案例信息及预案，作为应急抢险事故参考，其中预定义的应急处理流程是指根据城市当地实际情况，预设的针对热力、燃气、水务及市政的不同的应急指挥流程。
本实施例中，应急预案管理单元主要用来实现对应急预案及演练的动态管理，各单位预案的编制、修订、审批等流程均通过该模块流转，集中管理区域责任公司各级预案和各类事故的抢修方案，通过对事故分类及应急预案分级、应急组织机构及职责、应急反应程序、内部应急资源保障、外部应急救援支持、生产恢复、预案后评估及更新、应急预案的培训和演练等内容的维护。
本实施例中，辅助决策分析单元主要实现系统根据受损管网情况、抢险人员信息、抢险车辆信息、物资装备信息、受影响客户信息、在线监测信息、视频监控信息等自动生成应急预案和抢险作业方案，并且系统根据应急预案要求，自动向相关抢险人员发送应急响应短信；同时根据抢险方案，向抢险人员发送关阀任务，向维修中心下达抢险任务，向物资供应部门下达物料配送任务，向受影响用户发送停气短信，并根据破坏规模计算出抢险恢复的各阶段所需时间，以便于对抢险效率进行分析。
本实施例中，抢险路径规划单元主要是结合地理信息系统，通过路径标绘方式实现对路径的搜索、规划的功能。规划抢维修措施中的行车路线，从事故地点到各个目的地之间的路线，包括人员行车路线、物资运输路线、救援单位行车路线、附加行车路线等，并对已规划好的路径进行管理。
本实施例中，应急模拟演练单元可以从两个方面进行应急演练模拟，分别是软件系统模拟、软硬件和处置人员联合模拟演练。所述软件系统模拟是指利用软件系统模拟各种突发事件的发生，并根据应急处理流程进行演练模拟；所述软硬件和处置人员联合模拟演练是指软件系统可以配合联合模拟演练生产各种应急事件信息，并按照应急处置流程把信息推送到相关处置人员，同时人员现场处置完成后系统会记录整个处置流程的相关信息，为最终演练效果评估提供信息支撑。
本实施例中，整个系统软件系统采用统一的支撑框架设计，要完全满足近期的使用和后期的扩容需求，不能存在后期重复建设的风险。同时整个系统软件系统要求灵活科学的权限系统，不同层次的用户拥有不同权限，统一经过一个系统入口使用整个系统。整个系统内的各个应用子系统要能够信息互联互通，各子系统之间能够自由的互相调用信息，从而满足住建局智慧管理系统统一管理的需要。
本实施例中，本发明提出的城市智慧管理系统，改变了以往基于大量人工的地下管网管理方式，提出了一个囊括地下管网管理的综合性管理系统，使得地下管网管理系统化、物联网化、三维化、大数据化。其优点具体体现在下面几个方面：
(1)住建部门的管辖权限和职责非常多，地下管网管理只是其中的一部分，同时一个城市的地下管网种类也是多种多样的，有燃气、热力、给水、排水、电力、通信等等，地下管网管理系统化使得管理变得更为方便；
(2)地下管网由于其隐蔽性和安全性等特点，我们不能直接看到其运行状态、介质参数等，但通过物联网技术和设备就能达到这一目的，实时监控地下管网的运行状态、介质参数等；
(3)城市地下管网错综复杂，同一个经纬度坐标位置下面可能在不同的埋深分布有不同的管道，二维的管理方式无法直观的呈现出地下管网之间的关系，通过地下管网三维化，就能对地下管线进行详实的展示，对相关事件进行快速评估分析以对事故应急抢险提供决策支持，为管网良性生产及运行提供信息支撑，真正意义上实现城市决策信息资源的数字化和可视化；
(4)除此之外，整个城市的地下管网和其附属设备数量非常庞大，同时由于管网内的介质也是无时无刻不在发生运动和变化，所以其产生的信息也是异常庞大的，这时利用大信息分析技术就能让地下管网产生的这些海量信息为城市规划、经济发展等方面提供巨大的价值。
实施例2
如图7所示，本发明还提供了一种城市智慧管理方法，其实现方法如下：
S1、分别对燃气、热力、城市排水以及井盖安防进行实时监测，以及分别监测热力、燃气、城市排水的管线信息，并存储、上传与分析监测的燃气、热力、城市排水、井盖安防信息以及管线信息，根据分析结果进行应急调度指挥处理；
S2、根据应急调度指挥指令，利用语音或视频展示燃气信息、热力信息以及城市排水信息，并控制和管理全网范围内的集中呼叫；
S3、在险情发生时，接收与管理预警信息，并与应急调度指挥中心进行联动，对管道全线及现场的运行监控和管理；
S4、根据接收的预警信息结合已有地理信息系统，用路径标绘方式实现对路径的搜索和规划；
S5、根据所述路径的搜索与规划对险情进行确认，并自动生成应急预案和抢险作业方案；
S6、根据所述应急预案和抢险作业方案，自动向相关抢险人员发送应急响应短信，以及根据抢险作业方案分别向抢险人员发送关阀任务、向维修中心下达抢险任务、向物资供应部门下达物料配送任务以及向受影响用户发送停气短信，并根据破坏规模计算得到抢险恢复的各阶段所需时间；
本实施例中，对于应急事件，相关人员会根据事件的破坏规模对事件进行分级，在每一次应急事件处置完毕后，所述数据中心子系统会存储关于该事件的完整资料及报表，包括事件分级D、实际抢险恢复时间T1及预测抢险恢复时间T2等；所述辅助决策分析模块根据事件的分级D以及该事件的实际抢险恢复时间T1更新各个级别事件的预测抢险恢复时间T2；
假设对于D1级别的应急事件，已知其预测抢险恢复时间为T2'，且此时数据中心子系统中共存储了D1级别应急事件n个，在新增一次D1级别应急事件后，辅助决策分析模块就根据实际抢险恢复时间T1更新D1级别应急事件的预测抢险恢复时间T2，更新预测抢险恢复时间T2的方法如下：
Figure BDA0002739267700000201
其中，T2'的计算方法如下：
取n次D1级别事件的实际抢险恢复时间集合X＝{T11、T12、T13、···、T1n}，根据下列公式进行计算：
Figure BDA0002739267700000202
Figure BDA0002739267700000203
由此，就更新了D1级别应急事件的预测抢险恢复时间T2。
其中，T2表示抢险恢复的各阶段所需时间，T2'表示均预测抢险恢复时间，
Figure BDA0002739267700000204
表示该破坏规模已发生并处理完的所有应急事件的实际抢险恢复时间平均值，n表示应急事件量，T1表示实际抢险恢复时间，T1i表示该破坏规模所有已知应急事件的实际抢险恢复时间，i表示对应的应急事件。
S7、将抢险恢复的各阶段所需时间、燃气信息、热力信息、城市排水信息以及井盖安防信号信息推送至移动端，完成对智慧城市的管理。
本实施例中，本发明通过利用物联网、三维、大信息分析等技术使地下管网管理系统化、物联网化、三维化、大数据化，实现了管网信息监控、三维GIS管网、预警报警和应急调度，做到实时监控地下管线及相关附属设施的运行状态和相关参数，对监控到的大信息进行分析，做到有问题早发现、有隐患早解决；并通过预警报警，通过多种系统通知到对应责任单位、责任人，保证事故通知和处理的及时性，尽可能的减小事故带来的损失；在有事故发生时，通过应急调度指挥系统可大幅减少应急反应的时间、增加判断事故原因的准确度、提升应急反应的协作效率，能帮助提高紧急事故的防范与处理水平，确保应急指挥工作顺利进行，维护社会公共秩序，保障社会和经济效益。

Claims (9)

1.一种城市智慧管理系统，其特征在于，包括依次连接的信息化子系统、数据中心子系统、调度中心子系统以及移动终端子系统；
所述信息化子系统，用于分别对燃气、热力、城市排水以及井盖安防进行实时监测，以及分别监测热力、燃气、城市排水的管线信息，并分析监测的燃气、热力、城市排水、井盖安防信息以及管线信息，根据分析结果进行应急调度指挥处理；
所述数据中心子系统，用于存储燃气信息、热力信息以及城市排水信息；
所述调度中心子系统，用于根据应急调度指挥指令，利用语音或视频展示数据中心子系统所存储的燃气信息、热力信息以及城市排水信息，并控制和管理全网范围内的集中呼叫；
所述移动终端子系统，用于将所述燃气信息、热力信息、城市排水信息以及井盖安防信号信息推送至移动端。
2.根据权利要求1所述的城市智慧管理系统，其特征在于，所述信息化子系统包括管网监控模块、三维GIS管网模块、管网预警报警模块以及应急调度指挥模块；
所述管网监控模块，用于分别对燃气、热力、城市排水以及井盖安防进行实时监测，并在调度指挥中心进行实时查看；以及用于实时显示、查看监测站点所有采集的信息以及监测站点的状态，并将监测站点采集的信息以及状态生成历史信息报表、历史整点信息报表以及各日月年分类统计报表；
所述三维GIS管网模块，用于以立体的方式呈现整个城市热力、燃气、排水管线分布情况及设备信息，并通过结合三维技术和GIS地理信息技术实现对热力、燃气、城市排水的管网查询、事件评估、管网空间位置分析、地下管网三维漫游及设备管理；
所述管网预警报警模块，用于通过可视化报警的管理组件接收发生的报警信息，将发生报警信息以时间轴或GIS地图的方式查询显示，并提供查询历史时间点的报警信息；
所述应急调度指挥模块，用于分析实时监测的燃气、热力以及城市排水信息以及管线信息，并根据分析结果进行应急调度指挥处理。
3.根据权利要求2所述的城市智慧管理系统，其特征在于，所述管网监控模块包括燃气监控单元、热力监控单元、城市排水监控单元、井盖监控单元、实时信息应用单元、站点分布单元、组态显示及远程控制单元以及统计报表单元；
所述燃气监控单元，用于通过物联网设备分别对城市天然气门站、调压柜和楼栋调压箱进行泄露、温度、流量和压力进行监测，并根据监测信息分析燃气管线压力的运行情况、流量波动以及判断其是否泄露；
所述热力监控单元，用于通过RTU实时监控管网供热的全过程，记录管网站点的运行参数，集中显示温度、压力、瞬时热量以及累积热量的参数值，并对压力及温度不稳定、热量异常以及管漏进行报警；
所述城市排水监控单元，用于对排水输配管线进行实时监测；
所述井盖监控单元，用于统一管理井盖状态、井下环境状态、井盖的开启以及井盖巡检，并建立报警处理机制，通过电子地图展示井盖所处位置的状态和报警内容；
所述实时信息应用单元，用于实时显示监测站点当前的状态以及监测站点采集的所有信息，所述监测站点采集的所有信息包括：针对燃气在温度、流量以及压力条件下的信息，针对热力在温度、压力、瞬时热量以及累积热量条件下的信息，针对排水在压力、流量、流速以及水质方面的信息以及井盖的安防信号信息；
所述站点分布单元，用于通过GIS地图的方式查看所有监测站点的状态及分布，并通过加载管网信息查看监测站点覆盖管线的范围；
所述组态显示及远程控制单元，用于还原监测站点的现场工艺流程，并结合实时监测信息动态呈现现场运行状态，并对现场设备进行远程控制；
所述统计报表单元，用于将监测站点采集的信息以及状态分别生成历史信息报表、历史整点信息报表以及各日月年分类统计报表。
4.根据权利要求2所述的城市智慧管理系统，其特征在于，所述三维GIS管网模块包括管网查询单元、事件评估单元、管网空间位置分析单元、地下管网三维漫游管理单元以及设备管理单元；
所述管网查询单元，用于对管网进行分类、分级查看，以及对管道设备信息进行检索和查看；
所述事件评估单元，用于对热力、燃气及排水管道的关阀及爆管进行评估分析，并根据分析结果定位所需关闭的阀门；
所述管网空间位置分析单元，用于通过分析地下管网空间位置得到地下每条管线的具体空间位置信息；
所述地下管网三维漫游管理单元，用于直观的显示整个地下管网的空间位置信息；
所述设备管理单元，用于根据设备管理的类型，定义设备字段及其描述。
5.根据权利要求2所述的城市智慧管理系统，其特征在于，所述应急调度指挥模块包括应急预案管理单元、辅助决策分析单元、抢险路径规划单元以及应急模拟演练单元；
所述应急预案管理单元，用于实现对应急预案及演练的动态管理；
所述辅助决策分析单元，用于自动生成应急预案和抢险作业方案，并根据所述应急预案自动向相关抢险人员发送应急响应短信，以及根据抢险作业方案分别向抢险人员发送关阀任务、向维修中心下达抢险任务、向物资供应部门下达物料配送任务以及向受影响用户发送停气短信，并根据破坏规模计算得到抢险恢复的各阶段所需时间；
所述抢险路径规划单元，用于结合已有地理信息系统，通过路径标绘方式实现对路径的搜索和规划的功能；
所述应急模拟演练子单元，用于模拟各种突发事件的发生，并根据应急处理流程进行演练模拟。
6.根据权利要求1所述的城市智慧管理系统，其特征在于，所述数据中心子系统包括机房、服务器、存储设备、网络设备、防火墙以及电源设备；
所述服务器，用于提供计算服务，以及响应信息化子系统、调度中心子系统以及移动终端子系统的请求并对其进行处理；
所述存储设备，用于存储燃气信息、热力信息以及城市排水信息；
所述网络设备，用于建立信息化子系统与调度中心子系统的通信连接。
7.根据权利要求1所述的城市智慧管理系统，其特征在于，所述调度中心子系统包括调度通信模块、大屏幕显示模块、视频会议模块、视频监控模块以及工作人员操作模块；
所述调度通信模块，用于利用已有建设的信息网络资源或网络系统实现语音IP调度；
所述大屏幕显示模块，用于显示燃气信息、热力信息以及城市排水信息；
所述视频会议模块，用于通过部署MCU和移动终端，利用网络及会议室多媒体设备将现场声音、图像、视频以及文件资料进行互转；
所述视频监控模块，用于分别对易积水路段、燃气输配场站以及污水泵站进行视频信息监控，并对所述视频信息进行存储以及调用；
所述工作人员操作模块，用于为工作人员提供控制操作平台。
8.一种城市智慧管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、分别对燃气、热力、城市排水以及井盖安防进行实时监测，以及分别监测热力、燃气、城市排水的管线信息，并存储、上传与分析监测的燃气、热力、城市排水、井盖安防信息以及管线信息，根据分析结果进行应急调度指挥处理；
S2、根据应急调度指挥指令，利用语音或视频展示燃气信息、热力信息以及城市排水信息，并控制和管理全网范围内的集中呼叫；
S3、在险情发生时，接收与管理预警信息，并与应急调度指挥中心进行联动，对管道全线及现场的运行监控和管理；
S4、根据接收的预警信息结合已有地理信息系统，用路径标绘方式实现对路径的搜索和规划；
S5、根据所述路径的搜索与规划对险情进行确认，并自动生成应急预案和抢险作业方案；
S6、根据所述应急预案和抢险作业方案，自动向相关抢险人员发送应急响应短信，以及根据抢险作业方案分别向抢险人员发送关阀任务、向维修中心下达抢险任务、向物资供应部门下达物料配送任务以及向受影响用户发送停气短信，并根据破坏规模计算得到抢险恢复的各阶段所需时间；
S7、将抢险恢复的各阶段所需时间、燃气信息、热力信息、城市排水信息以及井盖安防信号信息推送至移动端，完成对智慧城市的管理。
9.根据权利要求8所述的城市智慧管理方法，其特征在于，所述步骤S6中抢险恢复的各阶段所需时间的表达式如下：
Figure FDA0002739267690000061
Figure FDA0002739267690000062
Figure FDA0002739267690000063
其中，T2表示抢险恢复的各阶段所需时间，T2'表示均预测抢险恢复时间，
Figure FDA0002739267690000064
表示该破坏规模已发生并处理完的所有应急事件的实际抢险恢复时间平均值，n表示应急事件量，T1表示实际抢险恢复时间，T1i表示该破坏规模所有已知应急事件的实际抢险恢复时间，i表示对应的应急事件。
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