地下管线安全隐患信息管理系统及方法与流程

本发明属于信息管理技术领域，涉及一种地下管线管理系统，具体的说，涉及一种地下管线安全隐患信息管理系统及方法。

背景技术：

城市地下管线是保障城市运行的重要基础设施，涉及供水、排水、热力、电力、通信、广播等多领域附属设施。随着城市建设的发展，城市地下管线的数量和规模越来越大，构成状况越来越复杂，若不能做好城市地下管线的跟踪管理工作，一旦管线发生问题，将会造成城市内涝、道路塌陷、燃气泄露等严重问题，影响正常的城市生活。

根据住房城乡建设部的相关要求，在城市地下管线普查工作中，一方面要求全面查清地下管线现状，掌握地下管线的基础信息情况；另一方面要求同步开展事故隐患排查工作，限期消除事故隐患。

地下管线安全隐患(以下简称“管线隐患”)指的是由于地下管线施工不当、管理及设计缺陷、外力因素的破坏等原因，对管线的日常运行造成一定的干扰，继而对城市安全造成威胁的现象。

目前，我国管线隐患信息管理工作尚处在起步阶段，围绕管线隐患信息的结构化与系统化管理还比较少见，问题主要存在以下几方面：

1、管理手段落后，且比较单一，仍采用传统的纸质档案的管理方式，无法满足快速查询、信息获取及统计分析等工作的实际需求；

2、缺乏结构化与标准化的管理手段，导致管线隐患信息表达形式多样，难以理解和使用；

3、现有技术手段无法及时获取某一路段或某一区域内管线的详细安全隐患信息，并且无法系统化的管理管线隐患从发现、整改到消除的全过程信息，严重影响了管线隐患信息的管理工作；

4、目前，管线隐患信息多属分散管理，难以形成有效共享，对后期利用工作造成很多不利影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种信息化地下管线隐患管理系统及管理方法。

为实现以上目的，本发明采取了以下技术方案：地下管线安全隐患信息管理系统：包括：

地下管线数据库：用于存储地下管线信息，地下管线信息包括管线类型、管线地理位置等信息；所述的管线类型包括但不限于：给水管线、排水管线、燃气管线、热力管线、电力管线、工业管线、电信管线、综合管(廊)沟和不明管线；

隐患管线数据库：用于存储存在安全隐患的隐患管线信息，包括隐患管线类型信息、隐患类别信息、隐患管线地理位置信息、隐患管线多媒体资料信息等；所述隐患管线类型信息同管线类型信息，记录隐患管线的所属类型；所述隐患类别信息为根据管线类型、应用领域及该领域常见的管线故障所提炼出来的隐患类别，包括但不限于：井盖破损或缺失、设施损坏、路面塌陷、地面沉降、腐蚀老化、自然灾害等；且每种管线类型都有其对应的隐患类别；所述隐患管线多媒体资料信息包括隐患管线的图片和视频等；

隐患管线历史数据库：用于存储隐患已消除的隐患管线信息，包括隐患管线类型信息、隐患类别信息、隐患管线地理位置信息、隐患管线多媒体资料信息；隐患管线历史数据库中的内容为原位于隐患管线数据库中的内容；

基础地理空间数据库：用于存储地上地理环境信息；具体的说，基础地理空间数据库存储的为与地理位置信息对应的地上地理环境信息，其表现形式为地图，包括道路信息、建筑物信息、城市绿地信息等，其作为隐患信息管理系统的底图；

三维模型数据库，包括地上三维模型数据库和地下管线三维模型数据库；所述地上三维模型数据库用于存储地面地理环境的三维模型，包括但不限于建筑物三维模型、道路三维模型、植被三维模型；所述地下管线三维模型数据库用于存储地下管线的三维模型；具体的说，三维模型数据库存储的为与地理位置信息对应的地面地理环境三维模型信息和地下管线三维模型信息；

基础地理空间数据库和三维模型数据库配合，为隐患管线管理提供周围环境信息。

地下管线数据库、隐患管线数据库、地上三维模型数据库和地下三维模型数据库具有相匹配的地理位置信息。

地下管线安全隐患信息管理系统：还包括：

隐患信息分析单元：根据地下管线数据库中记录的地下管线信息，自动分析隐患管线；

隐患信息管理单元：采用C/S架构，用于完成隐患管理数据库的修改，包括：管线隐患数据信息的录入、修改、查询及影响分析；

隐患信息网络应用单元：采用B/S架构，调用隐患管线数据库中的隐患管线信息，用于管线隐患信息的查询、浏览；

隐患信息展示单元：调用隐患管线数据库中的隐患管线信息，并根据隐患管线信息在三维模型数据库中查找并展示隐患管线对应的地上三维模型及地下三维模型。

地下管线安全隐患管理的方法，包括以下步骤：

隐患管线信息分析：包括人工分析及系统智能分析；

隐患管线信息的录入：通过隐患信息管理单元将人工分析为隐患管线的管线信息通过隐患信息管理单元录入隐患管线数据库；从地下管线数据库中调用系统智能分析为隐患管线的管线信息，录入隐患管线数据库；

隐患管线信息的更新：通过隐患信息管理单元将已消除隐患的隐患管线信息从隐患管线数据库中删除或存放至隐患管线历史数据库；

隐患管线信息的展示：指定隐患点，并在三维模型数据库中查找并经隐患信息展示单元展示隐患点所在周边的地理环境的三维模型和地下管线三维模型；

隐患管线影响分析：以管线隐患点为中心、影响距离为半径构造影响分析区域，自动分析管线隐患点在该区域内所影响的重要地物。

具体的说，基础地理空间数据库作为底图，用户可通过隐患信息网络应用单元指定隐患点，系统通过地理空间数据库查找出隐患点对应的坐标，并相应的在隐患信息数据库中查找隐患管线信息、在三维模型数据库中查找隐患管线对应的地理环境三维模型和地下管线三维模型。

优选的是：隐患管线信息分析中，系统智能分析的方法，包括以下步骤：设定同种管线类型两条地下管线之间、及不同管线类型两条地下管线之间，水平净距阈值和垂直净距阈值，形成阈值表；地下管线数据库中查找一管线，获取该管线类型、该管线与平行敷设管线间的水平净距、该管线与交叉敷设管线件的垂直净距；遍历阈值表，比较水平净距是否小于水平净距阈值，垂直净距是否小于垂直净距阈值，若水平净距小于水平净距阈值或垂直净距小于垂直净距阈值，则对应的两条管线为隐患管线。

优选的是：隐患管线信息录入还包括，录入隐患管线的图像及视频信息。

优选的是：筛选隐患影响区域中的对象，根据对象类型及对象与隐患管线点间距确定隐患等级。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种地下管线隐患管理系统。目前地下管线隐患点信息大多是纸质资料，且分散在各个权属单位，不利于信息集中管理，同时也不能体现出当前地下管线隐患点的现势性，为了解决这一问题，本技术方案在建立管线隐患信息数据库前，首先将已有的和现有的地下管线隐患点信息搜集在一起。本发明基于地下管线数据库设计了隐患管线数据库，可通过人工巡检、地下管线数据自动化分析等多种手段确定隐患管线；可通过客户端人工输入、自动调用地下管线数据库中管线信息等多种方式完善隐患管线数据库的内容，实现管线隐患按类型分类管理，可实现地下管线隐患的信息化管理，为城市管线的日常维护管理、应急抢险和后续建设提供便利。

(2)数据库建设是隐患管线信息化管理的基础。本发明涉及了地下管线数据库、隐患管线数据库、基础地理空间数据库和三维模型数据库；地下管线数据库作为隐患管线数据库进行隐患分析的基础数据，为隐患信息管理系统主要分析的对象；基础地理空间数据库作为系统底图，为地下管线和隐患点提供周围环境信息；三维模型数据库中，地上三维模型数据库为隐患信息管理系统搭建地上环境的三维场景，地下三维模型数据库提供地下管线的三维模型，可直观表达隐患点周围三维环境。多数据库配合工作，关联数据库相互调用，实现管线地下、地上环境的综合体现。多种数据库的整合，可更好的表达管线隐患点坐标及周围环境信息，实现隐患点的可视化管理；同时，将四种数据库整合在一起，为下一步隐患信息管理系统建设奠定数据基础。

(3)具有区域影响分析功能。可分析隐患点对周围一定(可指定)范围内的对象造成的影响。可通过地理空间数据库中地图选择隐患点，指定范围大小，分析隐患周边范围内的影响对象，便于应急部门制定有效的应急预案。

(4)本系统为满足调研分析政府部门、管线权属单位、应急指挥部门和企事业单位等多类用户的实际工作需求，提供了多管理端口。其中隐患信息管理单元面向隐患管理部门；隐患信息网络应用单元面向政府部门和管线权属单位，侧重于实现管线隐患信息的检索、浏览、查询和分析；隐患信息三维展示单元面向管线权属单位及应急指挥部门，侧重于实现管线隐患信息在地上与地下一体化的三维展示、查询与统计。

(5)本系统记载隐患点的多媒体信息，可作为管线安全隐患事故指挥工作用途，便于辅助决策和应急指挥。

附图说明

图1为隐患管线信息管理流程图。

图2为隐患管线数据库建立流程图。

图3为地下管线安全隐患信息管理系统功能结构图。

图4为地下管线安全隐患信息管理系统架构图。

图5为隐患管线数据处理流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。

如图1所示，地下管线安全隐患信息管理系统：通过搜集隐患信息、建立隐患数据库的方式完成隐患管线的综合管理，具体如图3所示，管理系统包括数据库服务器，存储：地下管线数据库、隐患管线数据库、基础地理空间数据库和三维模型数据库。具体信息如下：

地下管线数据库：用于存储地下管线信息，地下管线信息包括管线类型、管线地理位置等信息；所述的管线类型包括但不限于：给水管线、排水管线、燃气管线、热力管线、电力管线、工业管线、电信管线、综合管(廊)沟和不明管线；

隐患管线数据库：用于存储存在安全隐患的隐患管线信息，包括隐患管线类型信息、隐患类别信息、隐患管线地理位置信息、隐患管线多媒体资料信息等；所述隐患管线类型信息同管线类型信息，记录隐患管线的所属类型；所述隐患类别信息为根据管线类型、应用领域及该领域常见的管线故障所提炼出来的隐患类别，包括但不限于：井盖破损或缺失、设施损坏、路面塌陷、地面沉降、腐蚀老化、自然灾害等；某种隐患类别信息为特定的信息，不会根据隐患分析方法的不同而不同；且每种管线类型都有其对应的隐患类别；所述隐患管线多媒体资料信息包括隐患管线的图片、视频等。

表1所述为管线类型信息，及各类管线所对应的隐患类型信息。

表1管线隐患信息基本分类表

基础地理空间数据库：用于存储地上地理环境信息；基础地理空间数据库的标线形式为地图，包括道路信息、建筑物信息、城市绿地信息等，其作为隐患信息管理系统的底图；

三维模型数据库，包括地上三维模型数据库和地下管线三维模型数据库；所述地上三维模型数据库用于存储地面地理环境的三维模型，包括但不限于建筑物三维模型、道路三维模型、植被三维模型；所述地下管线三维模型数据库用于存储地下管线的三维模型；

基础地理空间数据库和三维模型数据库配合，为隐患管线管理提供周围环境信息。

地下管线安全隐患信息管理系统还包括应用服务器，本实施例中，应用服务器包括PC工作主机和查阅终端电脑，执行以下功能单元：

隐患信息分析单元：根据地下管线数据库中记录的地下管线信息，自动分析隐患管线；

隐患信息管理单元：采用C/S架构，用于完成隐患管理数据库的修改，包括：管线隐患数据信息的录入、修改、查询及影响分析；

隐患信息网络应用单元：采用B/S架构，调用隐患管线数据库中的隐患管线信息，用于管线隐患信息的查询、浏览；

隐患信息展示单元：调用隐患管线数据库中的隐患管线信息，并根据隐患管线信息在三维模型数据库中查找并展示隐患管线对应的地上三维模型及地下三维模型。

系统软件架构如上所述，本系统软件采用多层次组织方式，如图4所示：

(1)数据层：是信息资源中心，它是在统一的数据标准与技术规范的规定下，包括地下管线数据库、隐患管线数据库、基础地理空间数据库和三维模型数据库。

(2)管理层：是管线隐患信息的管理层，主要包括隐患信息管理模块、隐患信息网络应用模块及隐患信息三维展示模块等。

(3)应用层：是与具体应用需求相结合，开发并集成地下管线隐患信息管理、查询、统计与分析等应用功能，以实现管线隐患信息的全过程管理与综合应用。

地下管线安全管理方法，基本流程如图5所示，具体如下：

隐患管线信息分析：包括人工分析及系统智能分析。

其目的是为了获取准确、全面的隐患管线信息。隐患管线信息可通过人工查阅纸质资料、图片、视频等文档或人工巡检排查的方式获取，也可通过本系统的智能分析功能自动获取。人工获取隐患管线信息后，可通过隐患信息管理单元将隐患管线信息录入隐患管线数据库；

具体的说，系统智能分析的方法，包括以下步骤：设定同种管线类型两条地下管线之间、及不同管线类型两条地下管线之间，水平净距阈值和垂直净距阈值，形成阈值表；地下管线数据库中查找以管线，获取该管线类型、该管线与平行敷设管线间的水平净距、该管线与交叉敷设管线件的垂直净距；遍历阈值表，比较水平净距是否小于水平净距阈值，垂直净距是否小于垂直净距阈值，若水平净距小于水平净距阈值或垂直净距小于垂直净距阈值，则对应的两条管线为隐患管线。

举例说明，设定给水管与排水管之间的水平净距的阈值为1m，排水管与排水管之间水平净距的阈值为0.5m。进行隐患管线智能分析过程中，调用地下管线数据库中的管线信息，获取管线类型为给水管、排水管，指定某一给水管为基础给水管，查找该给水管周边的管线，若存在与给水管平行(或非交叉)敷设的排水管，计算二者之间的水平净距，若水平净距小于1m，则认为是隐患管线；同理，指定某一排水管为基础排水管，查找该排水管周边管线，若存在与其平行(或非交叉)敷设的排水管，计算二者之间的水平净距，若二者之间的水平净距小于0.5m，则认为是隐患管线。

以上以给水管和排水管网为例，讲述隐患管线的智能分析方法，其他类型管线的隐患智能分析方法原理同上。管线间垂直净距的分析方法原理如上，不同的是，垂直净距计算的为两条交叉敷设的管线交叉点处的垂直间距。

智能分析获取隐患管线后，从地下管线数据库中调取管线信息，并人工完善其他信息，录入隐患管线数据库。

除以上方法外，还可通过在地下管线上安装传感装置，测量地下管线处的温度、压力、浓度等信息，并将以上信息反馈到PC工作主机，工作主机分析以上数据，将反馈异常信息的地下管线视为隐患管线。操作人员将隐患管线信息录入隐患管线数据库。

隐患管线信息的录入：将人工分析为隐患管线的管线信息通过隐患信息管理单元录入隐患管线数据库；从地下管线数据库中调用系统智能分析为隐患管线的管线信息，存入隐患管线数据库，需人工完善部分隐患管线数据库的数据信息。

隐患管线信息的更新：将已消除隐患的隐患管线信息从隐患管线数据库中删除或存放至隐患管线历史数据库。

隐患管线的权属单位需对隐患管线进行整改。整改后，进行隐患管线信息的更新。隐患点整改后信息更新，管线管理部门对核查后的隐患点，根据其所述管线类型，要求管线管理权属单位制定切实有效的整改方案及建议；同时，将整改后的隐患点信息记录，连同隐患整改方案一并更新至隐患管线数据库，形成隐患点从发现到整改治理后的全生命周期管理，建立完整的隐患管线信息档案。

隐患管线信息的录入和隐患管线信息的更新共同完善建立隐患管线数据库。图2所示为隐患管线数据库的建库流程。

隐患管线信息录入及隐患管线信息的更新取决于隐患管线数据库的数据结构，本实施例中，隐患管线数据库数据结构如表2所示。结合实际使用情况，隐患管线数据库的数据结构不局限于表2所述内容，其中，标注为“是”的必填项为必填内容。

表2管线隐患信息数据结构表

隐患管线信息的展示：指定隐患点，并展示隐患点所在周边的地面地理环境的三维模型和地下管线三维模型。具体的说，指定隐患点后，可通过隐患管线数据库获取隐患点所对应的地理位置信息，通过在三维数据库中查找该地理位置信息对应的三维模型数据信息加以调用和展示。

隐患管线影响分析：选取隐患管线点，指定影响距离，以隐患管线点为圆心，利用缓冲区分析功能，以影响距离为半径画圆，圆形覆盖区域为要分析的隐患影响区域。利用叠置分析功能，将圆形隐患影响区域与对象图层数据(包括居民区图层数据、学校图层数据、医院图层数据、加油站图层数据、化工厂图层数据及油库图层数据等)叠加，筛选隐患影响区域中的对象，这些对象被定义为影响对象，根据对象类型及对象与隐患管线点间距确定隐患等级。如表2所示，本实施例中，隐患等级分为：0-一般安全隐患；1-较大安全隐患；2-重大安全隐患。

隐患影响分析的目的是获得隐患点对周围一定范围内对象造成的影响。本实施例中，隐患影响的分析考虑两类隐患对象：第一为人员密集型对象，包括居民区、学校、医院等；第二类是潜在危险源地区，包括加油站、化工厂、油库等。

可根据隐患等级及隐患影响对象类型，指定隐患整改措施。

采用本系统及方法，可完成以下具体实施：

应用实例1，针对管线巡查人员及管线权属单位管理人员将核查无误的隐患信息，通过隐患信息管理模块中信息录入及多媒体数据上传功能，将隐患点属性信息上传到数据库中；同时，待隐患点整改完毕后，利用隐患信息编辑功能，将整改后采集的隐患属性信息更新到数据库中。所谓的属性信息包括：隐患编号(由系统自动生成)、排查日期、排查单位、填报人、隐患地点、隐患等级、隐患类别、隐患描述、隐患状态、责任单位、应急预案、整改日期、整改前图片、整改后图片、X坐标、Y坐标、影响范围、附件资料等。

应用实例2，针对管线政府管理部门，可利用隐患信息管理模块中隐患统计功能了解辖区范围有多少隐患点、隐患点的分布情况和各个隐患等级比例，还可以利用该模块中隐患查找功能筛选出重大管线安全隐患点，利用隐患影响功能分析出隐患点对周围居民小区、医院、学校等人员密集型对象及加油站、化工厂、油库等潜在危险区域的影响。根据以上分析结果，管线政府管理部门可实现对重要隐患点的有效监管及整改，同时根据隐患点周围情况制定有效的应急预案。

应用案例3，针对各管线权属单位及企事业单位，可通过隐患信息网络应用模块中隐患统计功能统计其管理的管线包含多少个隐患点，同时利用隐患分析功能分析各个隐患点对周围的居民小区、医院、学校等人员密集型对象及加油站、化工厂、油库等潜在危险区域的影响。根据隐患分析结果，辅助上述部门制定有效的整改措施。

应用案例4，对于管线管理政府部门、各管线权属单位及企事业单位等部门，可以在隐患信息三维展示模块中利用隐患空间查询及隐患统计功能实现在三维环境中实现对隐患点的查询及统计，直观、逼真展示隐患点位置及周围环境信息。