地下物联网在城市管网管理中应用介绍课件.pptx

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1、物联网技术在城市地下管线管理中的应用介绍,我国地下管线面临的问题,引言,地下管线，是城市的生命线,比起城市“面子”，地下管网工程更能体现城市建设的“良心”。,1.1 引言 -地下管线，城市的良心工程,2013.11.22青岛市黄岛区发生输油管道破裂事故，原油泄漏后起火爆炸,2010.07.28南京“7.28”丙烯管道泄漏爆燃事故,共造成22人死亡,300多人受伤,2012.07.21北京遭遇特大暴雨及洪涝灾害,共造成79人死亡,房屋倒塌10660间，160.2万人受灾，经济损失116.4亿元,1.1引言 - 事故回访,2014年6月30日18时58分，中石油大连输油管线发生漏油事故并引发火灾。

2、,城市良心工程，能让我们放心吗？,2014年6月12日经济半小时报道聚焦地下管网安全；2014年6月15日东方时空报道给地下管线安全开“处方”；201406月16日央视财经评论聚焦地下管网安全201406月17日央视财经评论聚焦地下管网安全2014年4月7月累计报道30多次地下管网安全事件,媒体持续聚焦城市地下管网,1.1 引言 -新闻焦点,1.2 政策背景,我国将掀起新一轮城市基建热潮,1. http:/(美国交通部DOT公路管理局地下设施工程SUE） 2. http:/ （美国交通部管道与危险品管理局） http:/primis.phmsa.dot.gov/comm/ (美国交通部管道与危

3、险品管理局地下管线安全办公室）3. /(PHMSA,国家地下管线 地图管理系统）4. （美国共同土地联盟）5. /6. http:/(开挖事故预防技术查询系统）7 .http:/（Excavation Damage Prevention Toolbox, 开挖破坏预防工具箱）8. http:/ （出版物及杂志）,1.3 外国地下管线管理 -美国地下管线常用资源参考连接,统一的颜色代码和标识指南白色：计划开挖区域粉色：临时地面标识红色：电力线缆、电缆沟、光纤黄色：石油、天然气、汽油或是气态管道橙色：通信、电话、有线电视线路管道蓝色：饮用水管道紫色：回收、再生水管道绿色：污水和排水管道,1.3 国

4、外地下管线管理 -高度重视地上地下标识,CGA-Best practice811 one calling1.Call 811 Before Digging2.Wait the Required Amount of Time3.Respect the marks4.Dig with care将精准开挖进行到底，减少错误开挖导致的悲剧重视精准标识，宣贯尊重他人管线标识的重要作用,1.3 国外地下管线管理 -811呼叫体系，宣贯安全开挖理念,1.4 我国城市管线面临的问题现状 -事故分析,“中国地下管线事故正从潜伏期进入爆发期。”地下管线委员会副秘书长刘会忠,1.4 我国城市管线面临的问题 -管线现

5、状,这也仅仅只是燃气的数量，如果加上其他部门的统计，这个数据还会更大。从上右侧表中不难看出，凡是施工工地，5%-10%的会出现燃气泄漏，,我国油气管道进入事故易发期，事故率平均为3次/1000公里 年，远高于美国0.5次和欧洲0.25次。,1.4 我国城市管线面临的现状 -管线事故统计分析,1,造成燃气泄漏的方式主要有以下表格中开挖、钻探、撞击等五种，从下表中不难看出开挖及探占比例最高，占第三方施工破坏燃气管道设施泄漏事故总数的83.25%及12.50%，合计为95.75%。 数据来源于-【燃气与热力】第三方施工中燃气管道设施的保护,1.4 我国城市管线面临的问题 -管线破坏方式分析,开挖及钻

6、探是第三方施工破坏燃气管道设施事故的主要破坏方式,1、标准执行不到位,中国城市规划协会地下管线专业委员会专家委员会副主任、天津市勘察院副总工程师江贻芳的调研显示，2000年-2011年间，中国共有253个城市开展过城市地下管线普查工作，尚有逾60%的城市未进行地下管线普查。调研还发现中国拥有城建档案管理机构的城市并不多，而按照城市地下管线工程档案管理办法的规定，各地的城建档案管理机构应当绘制城市地下管线综合图，建立城市地下管线信息系统，并及时接收普查和补测、补绘所形成的地下管线。 “拥有城建档案管理机构的城市首先是做过地下管线普查的，在253个做过普查的城市中，只有少数设立了城建档案管理机构。

7、”江贻芳,1.4 我国城市管线面临的问题 -施工破坏管线原因分析1,2.1）施工单位提供的竣工图纸与现场不符，动态更新不及时 政府管线主管部门拿着与现场管线埋设位置不一致的竣工图纸为新建管线审批提供服务，或是再次施工单位在此基础上开挖，会面临错误开挖带来的风险。案例一：北京国贸桥下通信铺设施工开挖，由于施工人员对周边平行交叉没有确定的条件下，擅自改变挖掘位置，挖破了自来水管和燃气管线，导致7月19日当天国贸桥一条主路和两条辅路交通中断，15条公交线路绕行，周边交通大拥堵。事故调查原因为：施工单位使用的测绘图纸与现场地下管线实际情况不符，其中被破坏的自来水管线标注位置和管径与实际情况不符。,1.

8、4 我国城市管线面临的问题 -施工破坏管线原因分析2,2、运行管理不到位,2.2）传统标识作为参照物难以准确定位由于开挖的施工工艺所限，很难在覆土后，将交叉点或者平行点上方建立精准标识，再加之施工人员责任心有限，导致虽然地上有相关标识，却无法正确指示，进而造成开挖泄露。地面标识的方法有如下几种方式：油漆标识，铭牌标识，地钉标识，一方面由于以下标识不是永久标识，因此长久容易丢失或者磨损，同时由于只标识了产权单位电话，无法进行序号编码，产权单位无法及时快速的对精准位置进行分析，无法实现信息化管理与共享。,2.3）传统地表标识容易丢失或损坏,1.4 我国城市管线面临的问题 -施工破坏管线原因分析2,

9、如下图所示，当管线相当密集的时候，单从图纸上 已经无法进行有效的辨识了。以著名的蓝翔学校为例，其挖掘机招生对象学历初中起，学期1个半月，因此很难保证施工过程中的侥幸心理和野蛮开挖。,3.1）图纸对实际操作参考意义不大,3、施工管理不到位,3.2）安全意识淡薄，素质相对不高,1.4我国城市管线面临的问题 -施工破坏管线原因分析3,在那呢？按施工图找不到？,怎么有了GPS巡检，还是找不到呢？,一位路人告诉记者，燃气管道被损坏了，不过管道仍然埋在土中，因而不能确定准确的损坏点。,中峪燃气公司的小型挖掘机正在搜索燃气阀门位置,错误开挖点、错误施工造成的事故源自于无法对地下管线关键节点精准定位，地下管线

10、错综复杂，仿佛微创手术中医生的手术刀与B超引导下的十字定位点，差之毫厘谬以千里如何避免错误开膛破肚的重大事故？地下管线关键点物理位置的精准定位是关键！,“每个事故点附近都有一台挖掘机”,1.4 我国城市管线面临的问题现状 -施工破坏管线主要原因:开挖点无法精准定位,管线空间位置信息的管理从上世纪七八十年代对纸质管线资料的手工管理，发展到现在通过竣工测量、大规模的管线普查采集信息，进而建设地下管线综合管理平台；,施工现场如何快速有效的探测地下管线路由？,发现泄漏如何快速定位关键位置（阀门，转角等）？,如何轻松监测管线的运行状况、温度、压力负荷,移动互联,大数据时代,云计算,通过物联网技术解决快速

11、查找管线关键节点，提升地下管线信息化管理水平,管线的空间位置信息可以通过施工图纸或是管线探测获得，但无法实现快速高效与现场关键节点准确吻合,管线自身的寿命、运行情况、外界对其影响及与地下管线监控运行有关的其他关键信息怎么能第一时间获得？,1.4我国城市管线面临的问题 -基于GIS技术的地下管线信息化管理系统的不足,物联网技术会成为这场管线变革的推动力量吗？,国际上应用标准及案例介绍,2. 基于物联网技术的地下管线标识与定位管理系统 定义、架构及主要技术,RXG地下管线电子标识及定位管理系统介绍 瑞芯谷地下电子标识及定位管理系统是以物联网地下位置及运行状态感知技术、无线信息传输技术、信息采集、G

12、PS 及计算机信息管理技术一体的智能化管线管理系统。 主要由RXG地下电子标识器、RXG手持探测仪以及地下电子标识软件管理系统三部分组成.地下电子标识器产品是基于物联网技术研发的信息产品。 基于我们的地下电子标识系统可以帮您快速、精准确定地下各类管线，如电力电缆、通信电缆、油气管线等非金属管线的地下路径及相关属性信息，与对应的运行状态监测传感技术结合，可实现对管线全生命周期的智慧管理，保障地下管线的安全运行。,2.1 基于物联网技术的地下管线管理系统定义、架构及主要技术,基于RFID低频的地下管线识别技术基于北斗导航和电磁场的地下管线的快速查找技术基于蓝牙和移动互联网的地下管线数据获取技术基于

13、LBS的数据推送技术,瑞芯谷地下电子标识及定位管理系统主要技术,无需开挖，即可实现方便、快捷、精准查找到地下管线关键节点，实现对地下管线的信息化管理,探测仪,2.1 基于物联网技术的地下管线管理系统定义、架构及主要技术,电子标识器功能及特点:全球唯一ID码便于识别可存储数据 并记录相关信息低频信号可穿透路面、抗干扰能力强无需电源、完全免维护现场识别管线并指导管线开挖使用寿命30年以上,探测设备功能和特点：可识别和读取地下电子标识器可探测地下管线路由精确定位和查找地下设施设备操作简单、携带使用方便电池待机时间长方便与智能终端交换数据,通讯资源资料录入和 管理地下管网埋设标识器关键地点资料录入地埋

14、式人手孔(井)和地下线缆 接线盒资料管理通讯线缆全程巡视检查管理与智能手机实时交换数据,并对数据进行统计管理,2.2 RXG地下管线电子标识及定位管理系统硬件产品介绍、特点及对比,电子标识器与传统标识的比较传统放样或是地表标识编号或图示容易模糊，使用寿命35年传统标识容易丢失、后期维护成本大无法实现对关键点的信息化管理影响路面美观，暴露管线机密位置信息电子标识器使用寿命覆盖管线全生命周期可对关键点实现信息化管理不暴露关键点位置不影响市政市容,与CORS站对比CORS站: 成本巨大、大型城市建设容易，中小型城市难有35秒滞后时间精度与稳定性受多方面影响每年都需要投入维护提供空间位置电子标识器：成

15、本占新管线建设成本的千分之一一次性投入，覆盖管线全生命周期适用环境广泛，野外、城区均可以适用反应时长 375ms/次,全站仪比较,全站仪：依赖于测站点至目标点的通视情况如果视线方向有障碍物，则必须绕道测量。受外部环境影响。测量效率较低，通常需要2-3人，测量距离大概在1KM左右。电子标识器抗干扰力强，可穿透水泥、塑料等非金属材质的路面一人即可实现管线定位及查找，无需多人合作误差在5cm,2.2 RXG地下管线电子标识及定位管理系统硬件产品介绍、特点及对比,示踪线优点可以探测金属管线的位置，方向示踪线优点信号容易受干扰，在管线密集区域容易受邻近管线干扰内置线芯如受外力折断，则会影响探测效果无法定

16、位地下管线关键点,2.2 RXG地下管线电子标识及定位管理系统硬件产品介绍、特点及对比,施工成本对比示踪线：每段都得有检测点，需要设置测试井，测试井盖200300元/个电子标识：与新建管线同步埋设，几乎没有施工费用，除固定标识器要用到扎带，没有其他成本,运维费用对比,材料成本对比,示踪线：线性埋设，一旦受外力破坏，有断点后将大大影响探测效果，需开挖重新埋设，费时费力费财电子标识器：按点埋设，一个丢失不会影响整条管线的探测，不易受外力破坏，丢失后可快速非开挖补埋,2.2 RXG地下管线电子标识及定位管理系统硬件产品介绍、特点及对比,新管线规划设计阶段加入物联网技术全程监督施工单位是否按照规划设计

17、院的图纸正确施工竣工测量时监理单位的工作将更标准、科学实现竣工验收阶段施工图纸与现场的直接吻合，减少未来的施工错误,已建管线改造或是普查阶段加入物联网技术管线探测阶段（管线探测某些工作环节复杂化、烦琐化又不利于管线普查工作良性发展的客观存在）管线探测有三种关键点：明显点、隐蔽点以及控制点，其中隐蔽点较难探测，控制点非常重要，在非金属管线中的这两类关键点中加入位置传感器，替代地表标识，实现信息化管理与GIS、GPS及三维平台实现对接，让地下管线的示踪及未来的巡检业务更为精准、高效,非金属管线的探测与定位至今是业内难以解决的难题，在非金属管线的关键节点处，如在拐角、穿越等地方埋上位置传感器，即地下

18、电子标识器，可让此难题迎刃而解，可广泛应用于各类传统行业的非金属地下管线中,哎，到底在哪里呢？,2.2 RXG地下管线电子标识及定位管理系统应用分析,电力行业应用 快速与现场吻合、准确辨识电缆沟里每一根细小的电缆线 可预防断电失误、开挖错误等,右图中黄色所示为电缆专用标签，通过探测器对电缆专用标签的ID读取。可以对线缆进行快速的识别，获取如下信息：1、线缆的名称、编号；2、线缆起止点；3、线缆型号、电压；4、线缆的长度；5、线缆中间头数量；6、位置信息；,如右图所示，通过手持终端的GPS模块，以及卫星图中的标识器，标签连线，可以快速的了解电缆沟及电缆的路由走向，从而对目标位置进行快速导航，当到

19、达目标位置附近的时候可以通过探测器把目标位置定位在10CM左右的范围内。,2.2 RXG地下管线电子标识及定位管理系统应用分析,广州配网三维管线设计说明（文摘） 6. 电子信息标识器的安装要求 6.1 电缆沟（管口、工井等位置）沿线应安装有电子信息标识器。 6.2 电缆沟（管口、工井等位置）应按照标识点设计规范要求，独立设置特殊凹槽，以作为电子信息标识器安装位置点。 6.3 根据电子信息标识器信息读写距离要求，设置的安装凹槽底部距离地面尺寸为0.30.6米，以方便电子信息标识器读写信息传输。 6.4 电子信息标识器应该固定于凹槽内，凹槽尺寸大小为：202020（cm）。 6.5 电缆埋管工作井

20、内在电缆走廊方向东、南侧独立设置特殊凹槽作为电子信息标识器安装位置点。 6.6 在电缆沟旁有其他可能影响电缆的其他管道时，应该增加埋设电子信息标识器于电缆埋管正上方，以作为其他管径与电缆管径“交越”标识，并在路面标识注明埋有电子信息标识器。,电力行业相关规范,2.2 RXG地下管线电子标识及定位管理系统应用分析,油气行业应用示例 快速与现场吻合、石油天然气管线巡检、抢修提供便利,管线泄漏实时监测管线泄漏点精确定位提高管线安全系数降低管线开挖事故提高管线抢修效率降低管线维护成本提高智能管理水平降低人工高耗成本,2.2 RXG地下管线电子标识及定位管理系统应用分析,相关行业期刊也对该产品技术进行了

21、反馈，如下所示：中国科技纵横2012（13）燃气输配系统PE管警示及失踪方法的探讨,煤气与热力 2009（29）埋地燃气PE管道电子标志系统示踪方法,2.2 RXG地下管线电子标识及定位管理系统应用分析,2.3 国际上地下电子标识在地下管线管理中的应用标准,BP石油在每个道路穿越开始结束安装电子标示以此保证管道安全。,劳伦斯利弗莫尔美国国家实验室在转角处设置电子标识以此保证各类地下管线的安全,2.3 国际上地下电子标识在地下管线管理中的应用案例,韩国釜山天然气管道电子标识应用,英国希斯罗、美国亚特兰大机场在电缆穿越跑道开始结束的位置设置电子标示以此保证线缆安全,2.3 国际上地下电子标识在地下

22、管线管理中的应用标准,建设成本及回报分析,1、提供一种非开挖方式精准定位、快速查找和识别城市管线的手段，危机时刻提供 点对点排查，有效提高管线事故应急处理的能力。,3.1 地下电子标识及定位管理系统建设目标,2、通过城市地下管网的电子档案的建立，有助于城市地下管网的科学研究、统筹规划，提升城市基础设施建设和管理水平,3、创建一种通过非开挖、可视化、实时性、整体性、管线全生命周期管理管网的新模式，有利于提升政府对公用行业的监督水平及公共服务行业的服务水平。,4、通过对地下管网基础数据和运行维修数据的分析，可以有效掌握地下管网运行情况，及时发现安全隐患及运行问题，预防管道事故发生，为人民的财产安全

23、构筑了一道坚实的堡垒。,3.2地下电子标识及定位管理系统设计准则 简介 主要埋设点,燃气管道埋设点示意图：,3.2地下电子标识及定位管理系统设计准则 简介 埋设点示意图,统一的施工标准颜色按行业单独区分,安装标准统一新建管道安装,安装标准统一旧管线安装,3.2地下电子标识及定位管理系统设计准则 简介 颜色区分,5管线定位及运营管理 基于RXG地下电子标识器、RXG手持探测设计及RXG管 线信息软件管理平台实现对地下管线的精准、高效管理。,R,3.2地下电子标识及定位管理系统设计准则 简介 建设流程,1.管线关键点信息收集与编辑 收集整理需要埋设地下电子标识器的管线关键点位置与属性信息，新建管线

24、可通过竣工图纸，已建管线并缺少档案信息的通过测绘获取位置及属性信,2.录入预埋设点信息 将客户提供的准确的需要埋设的地下管线关键节点的经纬度及属性信息录入到RXG电子标识及定位管理软件平台后台管理系统，后台管理系统同步传输到RXG探测设备中。,3.设计安装方案，埋设地下电子标识器，采集现场 信息 工作人员根据提前录入的埋设点信息，找到对应的埋设地点，埋设地下电子标识器。同时，用RXG手持探测仪读取所埋设的地下电子标识器 的ID码，并录入和核实相应的埋深、经纬度等属性信息，采集周边环境图片。,4.RXG地下电子标识器数据建档 将RXG手持探测设备读取到的ID码及对应的属性信息，以及现场拍摄的周边

25、环境图片回传到RXG地下电子标识器及定位管理系统中，后台信息管理系统对所有埋设的RXG电子标识器ID码及对应的属性信息和现场图片进行处理和存档,3.3 地下电子标识及定位管理系统建设成本及回报分析,案例分析（以苏州某新城为例）,规模和成本苏州某新城面积30平方公里,新城内各类管线相加总长度 大约1000公里, 预计需要安装地下电子标识器20000个,预计施工时间3-5年地下电子标识系统投入费用占管线建设费用的1.6% 。无维护费用,使用效果新城安装地下电子标识器后,地下管线的数据准确性将达96%。开挖事故率比平均水平降低45%至50%。管线维护维修开挖地面面积降低60%至65%。,投资回报可以

26、减少管线维修开挖面积,每减少1米的开挖面积,就节省14000元。通过地下电子标识器管理,每减少一次事故就可以减少上千万元的损失。通过地下电子标识器系统建立的地下管网电子档案可以避免日后的管线普查,从而节省普查费用;或者减少管线普查的长度,每减少1公里线路普查旧可以节省3000元。,3.3 地下电子标识及定位管理系统建设成本及回报分析,4. 成功案例概览 苏州太湖新城智慧城市综合管网平台,管线综合信息管理管线精准定位管理管线事故应急联动,管线路由探测管理管线状态综合监管,4. 成功案例概览,北京理工大学地下管线改造工程，通过埋设地下电子标识器可快速找到给排水井盖位置和并知道井盖内设施的类别及属性信息，方便巡检和管理,广东省污水改造工程，通过埋设地下电子标识器，可快速找到污水管道的关键点位置，并对相关属性信息进行管理，提升了政府管理能力,中央民族大学地下管线改造工程，通过埋设地下电子标识器，能非常快速的找到埋在地下的燃气、电力、水、热力、通信、有线等管线关键点位置并知道相关的信息内容。,青岛电力通过埋设地下电子标识，减少了开挖面积，节省了大量人力物力，同时也减少了开挖失误造成的停电或是事故,附录,6,精准记录现在管线 智慧保障地下未来,谢谢！,