文章来源《智慧城市》
与传统的设施监控不同，智慧城市综合管廊的设施综合监控（图3-47）不仅要实现传统设施运行监控的功能，还需要满足融合机器人、管线生产与监管部门、业务部门等多源数据智能分析的需要，要能将数据变成资源并将其转化为经济与安全效益，是实现城市综合管廊智慧运维的硬件基础。
在数据层面需要通过设施综合监控平台有效实现数据的治理，从而保障数据被有效、充分的利用。
从业务层面，应能尽可能优化业务流程，通过智能分析技术，提升业务效率，实现统一平台下的业务管理，增强设施运行的经济性水平。
从设施安全层面，要能充分利用智能技术在多源数据融合分析与决策方面的优势，通过综合监测与设施联动控制，提升设施运行的安全水平，从而增强设施运行的韧性，确保城市生命线的安全。
图3-47 城市综合管廊综合监控
3.1 数据治理与标准化
充分利用数据来提升综合管廊的经济性与安全性水平是城市综合管廊智慧运维技术的本质特点和主要目标，然而，数据广泛存在于机器人、在线监控系统、管线生产系统以及各业务部门管理系统中。
由于系统孤岛、数据烟囱和应用碎片化等问题，很容易导致这些数据难以共享形成数据孤岛。
要解决数据孤岛的问题，充分发掘数据的作用，数据治理是一种有效的措施，它是有效运用数据所需的组织或执行层面的准则、政策、步骤和标准相关的实践活动，是通过建立数据标准体系提升数据质量，通过数据架构合理组织数据，通过元数据和主数据管理提升关键数据的管理水平。
在数据的治理中，数据标准是关键因素，是实现数据治理的基础和关键方法。
图3-48给出了数据治理模型与数据标准化的技术体系。
图3-48 数据治理模型与数据标准化
数据是信息的载体，数据集成的本质是信息集成，信息集成包括技术集成、数据集成、应用集成和业务集成。
尽管信息集成技术已发展了几十年，并在传统的设施监控中得到应用，但是基于数据的集成是制约信息技术集成向智慧化发展的技术瓶颈。
没有有效的数据集成，智慧运维只能停留在传统的设施监控范畴，业务与应用也很难统一到监控平台上，难以消除“信息烟囱”。
数据的标准化是实现信息集成的有效手段，是实现多源数据共享和融合分析的基础，决定了信息集成的范围和成效，包括基础标准、组织标准、质量标准、存储标准和集成标准几个方面。
基础标准包括术语、分类、分级、编码等。组织标准是对数据集成活动进行统一，包括数据集成的范围、协调和组织措施等。
质量标准主要从数据产生、预处理、共享和应用等环节，对数据的质量要求和质量保证进行约定。存储标准包括数据存储的方式、交换、协议等。
集成标准包括数据的传输、互操作、安全性以及应用和交互等。
实现统一的数据标准，需要多方的参与和合作，需要充分认识数据治理领域标准的复杂性和客观性，结合数据治理的目标，重点围绕数据的智能分析和应用开展标准化。
图3-49给出了围绕数据模型的数据标准技术开发应用流程。
图3-49 数据标准技术开发流程
3.2 统一监控与管理平台
城市综合管廊在大规模的建设中，在监控方面有如下的一些问题：
1）由于缺乏顶层设计，不同厂商的设备，在数据交互中，容易因为接口问题造成信息孤岛。
2）传统的人工管理方式和过程控制的运营管理，缺少城市综合管廊全生命周期数据支持，运维检修策略的优化、故障诊断以及事故分析缺少数据支撑，运营费用高。
3）管廊的长距离特性，导致现场数据采集不全面，容易存在监测盲点，制约了运营管理水平的提升。
针对以上问题，利用城市综合管廊统一监控与管理平台，构建城市综合管廊的全寿命周期过程数据采集系统，建立统一数据标准与集成共享的数据治理体系，利用机器人、大数据及人工智能分析技术，实现高效、经济和安全的运营目标，是实现城市综合管廊智慧运维的重要基础条件。
城市综合管廊统一监控与管理平台（图3-50）是实现城市综合管廊智慧运维的技术手段和重要基础，它除了需要满足GB 50838—2015规定的城市综合管廊监控与报警系统的基本要求，还需要具有如下4个平台功能。
1）综合管廊环境与设备的实时监控与报警平台。
2）综合管廊设施全寿命周期多源数据与共享平台。
3）综合管廊设施运营管理业务深度融合平台。
4）综合管廊设施安全保障与应急管理平台。
图3-50 城市综合管廊统一监控与管理平台
城市综合管廊分布一般比较广泛，运营单位可能在同一地区运营多个城市管廊。
这些管廊可能集中分布于多个区域，也可能相对分散，且某些管廊长度可能达到几十公里，采用集中监控的方式，显然难以满足未来城市综合管廊集群化的运营管理方式。
此外，城市综合管廊长距离的运营环境，给人员的管理和数据采集带来挑战。
因此，利用先进的物联网以及通信技术，构建分布式的智慧监控技术，形成统一监控与管理平台，是城市综合管廊智慧运维技术发展的主要目标。
图3-51给出了城市综合管廊统一监控与管理平台技术架构。
它包括就地监控分区、就地监控中心、区域监控中心和远程监控中心。
就地监控分区主要是根据某一城市综合管廊设施的分区和长距离分散特性，采用分布式监控系统架构，实现环境和设备的监控，并为现场智能巡检终端以及机器人巡检提供通信网络。
就地监控中心实现单个城市综合管廊就地集中监控，它包括针对该管廊运维的数据、算法和终端服务器，以及监控终端（如显示屏、键盘、打印机等），现场人员主要在该区域进行监控和运维管理。
区域监控中心主要对区域中多个城市综合管廊进行集中管理，主要是为运营单位提供业务融合相关的服务，包括多源数据融合分析、故障诊断、应急、维修策略优化、大修管理等。
远程监控中心，主要是为集团用户或内部业务部门、政府监管和管线单位的业务进行融合，包括利用公用网络以及云服务实现数据的共享和联动控制。
由于城市综合管廊事关城市生命线安全，因此采用安全与非安全级的通信网络架构，其中安全级网络主要用于安全防范系统以及其他与安全相关功能的系统监控。
在巡检业务中，利用巡检机器人解决人工巡检以及检测盲点问题，并利用监控平台数据采集与共享计算性能，实现智能分析与监控算法，辅助人员决策，优化检修策略，提升安全管理水平。
图3-51 城市综合管廊统一监控与管理平台技术架构
3.3.3 设施状态监控与联动处理
状态监控是城市综合管廊设施运行管理的核心。
对于复杂的系统，传统的运行模式主要是采用分布式数字控制系统（DCS）实现设施的监控状态，状态监控以传感器获取的数据进行逻辑判断为主，实时性高，难以实现复杂的状态预测与控制。
此外，传统的设施联动主要依靠逻辑判断实现，对于跨平台或系统的设施联动，状态检测、数据接口和控制逻辑的复杂性，造成联动控制技术实现困难，尤其是在长距离、分散的复杂系统之间。
此外，联动控制对安全性要求较高，误动和拒动都可能产生严重影响。
人员需要按照运行规程，进行手动控制，在故障或事故应急状态下，容易受到环境、心理等因素的压力造成人因失误，影响设施的安全水平。
利用多源数据融合和数据预测技术，对跨系统和平台的设施联动策略进行智能分析和控制，可以减少人员干预，降低人员在复杂情况下的人因失误概率，是提升设施运行管理水平的一种重要技术手段。
图3-52是城市综合管廊典型的状态监控系统技术方案，偏重于现场监测的运营管理，其中监控和报警系统是基本功能。
利用成熟的DCS架构和传统PLC系统，可以实现城市综合管廊环境与设备监控以及其他附属电气设备（如通风系统、排水系统、消防系统、供电系统）的监控与报警。
图3-52 城市综合管廊线性状态监控技术方案
要实现城市综合管廊全寿命周期与全过程数据的采集，降低传统在线监测系统盲点，提升运维监测数据质量，除了采用巡检机器人技术对环境和设施进行动态监测外，也需要对监测数据进行多源融合分析，降低人员大数据分析的复杂度和劳动强度，例如采用智能识别技术对视频信息进行处理，识别设施缺陷和故障。
与传统监控系统相比，智慧运维对监控系统的通信网络和数据处理要求较高，通常需要网络具有较低的延时和较大的吞吐量，并能实现多源异构数据的智能分析与决策，充分利用智能分析工具，降低人员决策难度，提升运维的经济性和安全性水平。
这也要求集中控制中心，需要配置性较多的服务器，用于实现数据和各种算法的集成和共享。
此外，多源数据的融合处理要求客服端具有较好的可视化效果，使得监控人员能够较好地利用数据分析的结果，快速准确地响应。
城市综合管廊设施联动控制对象包括视频、照明、供电、防火门、机器人、通风系统、消防系统、排水系统、报警系统、门禁等，也包括业务之间以及业务与设备的联动处理。
传统的联动控制基于确定论设计，一般采用逻辑控制，用于实时性高的安全保护系统。
对于跨系统或平台控制之间的复杂的联动控制，往往需要人工操作。此外，大量复杂的智能分析与策略，往往需要融合多种数据，计算和处理复杂度较高，通常用于预防事故。
如何将智能分析的结果用于预防事故，采用联动控制策略是一种有效的措施，这是城市综合管廊智慧运维重要的特征之一，也是传统设施联动控制向业务联动处理融合发展的趋势。
图3-53给出了基于状态机的事件触发智能联动控制技术架构。
综合监控与管理系统中的每个数据融合分析模块之间建立一种消息-行为时间映射表，根据触发事件消息类型对联动控制策略进行分类和组织。
图3-53 基于状态机的事件触发智能联动控制技术架构
在应急处理和跨平台系统信息处理中，建立城市综合管廊设施的智能联动控制，有利于实现快速应急响应，缩短应急时间，例如根据设施缺陷、故障以及事故的预测结果，触发相应的维修策略，并执行联动控制使得设施运行状态达到执行维修策略的条件（如报警或设备隔离），例如在线监控系统故障时，可以启动机器人进行巡检，并将检测结果传回后台进行确认。
此外，通过响应事件的执行策略（如联动闭锁或解锁），人员可以实现比较灵活的运维管理策略，并将跨部门或平台的业务管理活动与系统联动控制结合起来，降低人因操作失误，例如在检修管理中可以根据管线检修平台，快速实现通风系统的启动并闭锁相关停止功能。