物联网让城市地下管网维护更智能

□ 文/刘雯娜

物联网技术可应用在地下管网维护中

每一个城市的地下，都铺设着大量的公共设施，如电缆、光缆、煤气管道、自来水管道、地下排水通道等等，而这些设施如果出了问题，往往会带来很大的麻烦，比如说，附近区域停水停电，更严重一点，会形成大范围积水导致内涝，漏电漏气可能会引起火灾甚至爆炸，导致大量的生命财产损失。

尤其，地下的设施出现问题，还很难被发现，铺设在地下的管道在刚刚出现问题时，往往并不会形成比较大的破坏力，等到问题扩大，那时候，想要挽回就比较困难了。更关键的是，即使知道某个区域地下管道出现问题，但是往往也很难确定具体位置，不得

不大动干戈，排查故障发生区域，等到找到并修复之后，还得将之前挖开的地面进行还原，这就需要大量的人力物力投入，对相关的单位而言，管理成本大大提升，而且，对于市民的正常生活也有着比较严重的影响。

近年来，物联网的应用越来越广，“物物相联”已经逐步进入到我们的日常生活。如农业物联网的本质就是让地球上的物品能说话，让人们能通过智能的设备让物品说话，看见物品的行为，同时还能让物品做出智能的动作，从而达到让物质世界与人智能对话的目的。从系统的功能结构看，物联网的组网结构可以划分为三层，即感知层、网络层和应用层，即信息的感知、信息的传输和对感知信息的应用。感知层利用各种采集设备来采集各种信息，采集设备包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体并采集需要的信息, 与人体结构中皮肤和五官的作用相似。网络层主要是信息通道，可以通过LAN、无线、移动互联网（3G/4G）等信息通道将采集到的数据传到管理中心。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合实现行业智能化。物联网技术作用如此巨大，因而物联网技术如何能够在城市的建设中发挥作用值得我们思考。

运用物联网技术进行地下管网维护效率高

我们国家已进入了加快工业化、城市化、信息化、市场化和国际化的社会建设阶段，随着经济体制改革的深入，公共设施的智能化、网络化也引起了政府和人民的高度重视，各类设施出现故障能否及时的进行抢修和恢复也引起了公众的关注。以城市排水为例，2012年北京721大雨和天津726大雨，包括国内其他一些城市也出现了不同程度的内涝的情况，经过网络上的传播之后，人们这两年对城市排水特别关注。

如天津市的雨水的排放，一般是分道路下面有雨水管道，比如小区的雨水到道路上先排入这个雨水口收集起来，通过雨水口流到这个街道这个下水道，就是这个雨水管道。然后由雨水管道从支道再汇集到干道，再汇集到靠近河边的一些排水雨水泵站，从雨水泵站再抽到这个不同的这个河流里边，像有的雨水泵站直接就抽到海河里边，有的抽到咱们这个二级河道里边。所以当出现局域性降水时，如果不及时排水就会出现道路等被淹的情况。

作家雨果曾说过，下水道是城市的良心和智慧。2014年7月天津电视台《视实》栏目就雨后排水问题对天津市防汛调度中心、排水管理处等部门进行了采访。

采访中指出：即使进入汛期，那些行洪河道由于承担着城市景观河道的功能，使得这些河道除了能够行洪之外还必须“美”起来，不能长期腾空等着雨水来，在汛期仍然需要保证一定的水位和水质，而正是市内河道的这个双重功能，加大了排水工作的难度，这也让防汛调度的具体工作充满了挑战。又要保水，又要汛期又得要排水，所以说这是一个矛盾。

通过采访也能看到部分市民对大雨后的排水不及时也是不太满意，影响了居民的出行及日常生活。天津大学环境科学与工程学院教授指出天津地处“九河下梢”，市区地形平坦、低洼，平均海拔只有2-5米。市区“西北高、东南低”，高度差为4米左右，地面坡度不足3%。这种“簸箕”型的平坦地势对城市排水带来了很大的不便。

如何解决上述的矛盾，基于物联网的城市地下管网维护就显得很重要。防汛部门可以通过提前安装的流量计、摄像机等监控设备结合气象平台，使用软件进行排水量的分析和预测，及时做出未来每小时不同管道的排水预判，达到上限做出预警。排水管理部门发现预警后及时调度，进行降低管道水位，降低河道水位等相应动作，做到在最短时间内及时排水，避免内涝的情况发生。

如今智慧城市概念兴起，地下管网同样也可以智能起来，利用现代计算机技术、网络技术和通信技术，高效率处理监测数据，提高信息传递、统计、报告的效率和监测数据的综合利用率，建立集现代化管理思想与先进的计算机数据库技术为一体的完整的信息管理系统，实现监测信息的全方位管理和信息资源的共享，提高工作效率。

通过先进的设备及分析系统不仅能够对下雨时排水进行预测和报警，同时也能够应用在更多其他的管道系统，水、电、天然气等等，通过智能的监测和分析不仅能够及时发现管网故障，降低维护成本，提高效率，还能够通过智能分析对一些突发情况进行预警，从全方面保障人民的日常工作、生活。

大面积推广该技术的难题和潜力

目前在我国大面积推广物联网技术进行地下管网维护也存在一些难题。原因是，我国各城市的地下管网错综复杂，都铺设着大量的公共设施，如电缆、光缆、煤气管道、自来水管道、地下排水通道等等，这些管网归属不同的部门，部分地下管线资料不全和位置误差较大，各部门在短时间内无法做到资源共享。不同部门分别进行物联网设备的安装资金投入较大。一个管道出现问题进行维护时，难免会涉及到其他部门管道，部门间的沟通也会占用宝贵的抢修时间。

各部门地下管网的历史资源的共享及共同对物联网管理设备进行安装和维护也是目前各部门需要共同解决的问题。后期管网的规划中是否可以将监测设备同期进行布置和安装也将是规划部门需要纳入考虑范围的。

当然，基于物联网的城市地下管网维护也存在着巨大的市场潜力。通过物联网来解决信息采集难题，已经在世界范围内得到越来越高的关注。信息产业经过多年的高速发展，经历了计算机、互联网与移动通信网两次浪潮，物联网、智慧地球等概念的提出为整个行业带来了新的生机。

物联网的概念被称为世界信息产业第三次浪潮，物联网是在计算机互联网的基础上通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

各国也都陆续将物联网的建设上升到国家战略的层面。2009年11月3日国务院总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话，强调科学选择新兴战略性产业非常重要，提出“着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的发动机”

近年来，科技企业积极响应总理的讲话精神，深入研究物联网关键技术，利用物联网技术实现传感设施资源优化配置，以互联网和一系列高科技技术为标志的数字网络化产品，提供传感信息数字化和传输大量的数据存储，提高信息传播的安全性，公共服务自动化。

基于物联网的城市地下管网维护的前景也很广阔。国外许多城市有类似的成功项目可以参考，我国众多城市进行了智慧城市的建设，主要集中在地上的治安、智能交通等方面，很多城市也开始尝试将建设方向走向地下。例如《北京市政府部门物联网应用发展初步规划》中已经提出，要通过物联网技术对城市运行管理领域的应用场景为城市水、电、燃气、热力等重点设施和地下管线实施监控。由此可以看出，各城市对于地下管线信息管理的需求将会随着智慧城市发展越来越迫切。

个人认为，物联网在地下管网维护的作用将会日益凸显，这个系统也能很好的展现出物联网的三个基本特性。各城市在建设中也会很快将地下管网的智能化维护列在规划中，随着各地项目的落地，将带动一批射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备厂商的发展，红外、激光夜视摄像机也将会根据市场需求强化防腐，防水等功能，监控平台的需求也会大大增加，将会有更多的平台厂商参与到不同城市管网线路的定制化平台设计中。

结束语

毋庸置疑的是，以目前物联网建设的技术水平来实现基于物联网的城市地下管道维护是游刃有余的，只待政府何时公布需求及进行资金的投入。地下管网的智能化是可以立即动起来进行建设的，如可以利用当前进行的新旧管线改造，地下轨道建设中的改线等将一部分线路先行实现物联网的建设，同步进行既能减少专门施工的各种开挖，也能让项目尽快的落地实施。

让一部分管网线路先智能起来，势必将带动后期的项目发展，倘若不走出第一步，无论经过多少年多么周密的规划，我们也永远只能在规划的图纸上看到智能化的地下管网监测。智慧城市的快速发展，我们完全有理由相信，物联网技术会让城市地下管网监测和维护更加智能。