瞭望 | 地下管廊向智前行

目前北京城市副中心已建成地下綜合管廊60條，總長超過67公里

(資料圖)

綜合管廊監(jiān)控運營維護中心，集綜合管廊弱電控制系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、消防管理系統(tǒng)等于一體，設置視頻監(jiān)控、電子巡查、火災報警、可燃氣體探測報警等14個子系統(tǒng)

文 |《瞭望》新聞周刊記者 李松實習生 張博君

每天，緊挨著北京環(huán)球度假區(qū)的金莊二巷，地鐵輕軌八通線快速駛過，路面上人流如潮、車來車往。不遠處一個不起眼的路口下卻“別有洞天”，3個艙面排列有序，這里是燃氣、電力、給水等多條市政管線“居住”的“大別墅”——城市副中心地下綜合管廊。

“隨著北京城市副中心高質量發(fā)展，在各類看得見的重大工程火熱建設的同時，地下綜合管廊亦進入全面建設階段。”北京市通州區(qū)城市管理委員會地下管廊管線事務中心工作人員馬志鑫對《瞭望》新聞周刊記者說，根據《北京城市副中心控制性詳細規(guī)劃（街區(qū)層面）（2016年—2035年）》，到2035年，城市副中心建成綜合管廊長度將達到100～150公里。目前已建成地下綜合管廊60條，總長超過67公里。

“健康管家”24小時監(jiān)測管廊運行狀況，實時感知廊內濕度溫度、氧氣含量、有害氣體的變化，遇異常情況智慧系統(tǒng)自動報警……5月18日，記者走進北京城市副中心地下綜合管廊，近距離感受管廊建設的科技范兒，以及全業(yè)務、全流程、全天候、全景式的“安全+智慧”管廊管理模式。

管廊建設高效綠色

要把一節(jié)長2米、重26噸的預制管廊構件吊放、運送、對位、拼裝到位，怎么做？在文旅區(qū)曹園南一街地下綜合管廊項目建設中，1名控制員和3名搭接弧形螺栓的工人，用機器人拼裝對接，算上構件的吊裝和場地周轉時間等所有工序，僅需要1.5～2小時就能優(yōu)質高效完成。

“這是全國首例裝配式多艙結構管廊全機械化拼裝。”北京建工國通建設工程有限責任公司BIM工程師周禮介紹，“依托第二代‘綜合管廊運輸拼裝系統(tǒng)’的研發(fā)應用，該項目的施工效率比傳統(tǒng)方式大幅提升。”

曹園南一街預制拼裝地下綜合管廊項目總長度60米，設計為三艙結構，管廊艙室采用“二加一”，即一側單艙結構、一側兩艙結構，同時進場拼裝組成，單艙的單節(jié)構件重26噸，三艙的單節(jié)構件重33噸。

施工中，沒有成堆的鋼筋模板、大型機械塔吊，也沒有工地常見的噪聲轟鳴和塵土飛揚，一臺汽車吊，一套北京建工自主研發(fā)的“綜合管廊運輸拼裝設備”，便是工程優(yōu)質高效推進的關鍵：預制管廊構件通過吊車吊放至基坑內之后，被置于一臺類似電動軌道臺車的設備上，通過“臺車”的運輸慢慢靠近管廊主體結構并完成對接。過程中，通過實時校準管廊構件的軸線高程位置，確保與既有主體結構嚴絲合縫。下一個管廊構件同樣照此施作，像“接龍”一樣拼裝，完成管廊的結構施工。

全機械化拼裝的施工速度到底有多快？周禮算了一筆賬：隨著第二代“綜合管廊運輸拼裝系統(tǒng)”在該項目應用，這段60米長的管廊，每個班組只需配備4名工人，即可達到每8小時拼裝12米管廊的施工效率，算上構件的吊裝和場地周轉時間，總工期不超過半個月，如果單算結構拼裝的凈工期，僅在5天左右?！暗绮捎没炷连F澆法進行結構施工，需30余名工人，工期預計一個月以上?！?/p>

據了解，第二代“綜合管廊運輸拼裝系統(tǒng)”是北京建工項目團隊在國內首例單艙裝配式管廊全機械化拼裝系統(tǒng)的基礎上優(yōu)化升級而成。其前代設備曾應用于通州文旅區(qū)將軍府東路的管廊施工。經過提升優(yōu)化后，用于結構更復雜、拼裝精度要求更高的曹園南一街地下綜合管廊項目。

更加環(huán)保，也是北京城市副中心地下綜合管廊項目建設的一大亮點。在建設過程中，北京建工發(fā)揮資源循環(huán)利用產業(yè)技術優(yōu)勢，將建筑垃圾處理后形成的再生骨料作為主要成分，加工成為無機混合料，共計約35萬噸再生骨料應用在了文旅區(qū)九棵樹中路等30多個項目的路基和肥槽回填以及道路兩側的步道磚。

“與傳統(tǒng)天然砂石相比，可降低成本約15%，同時解決了建筑垃圾處置問題，具有良好的經濟效益和環(huán)境效益?！敝芏Y說。

工作人員監(jiān)測北京城市副中心文旅區(qū)綜合管廊運行情況（2023年3月27日攝） 張驍攝

運維管理配備“最強大腦”

近年來，除了積極推進管線入廊，北京城市副中心還為項目配備“最強大腦”——綜合管廊監(jiān)控運營維護中心，使綜合管廊能夠成為智慧感知、自動運行、智慧管理、數據分析、智慧決策的智慧型綜合管廊。

在文旅區(qū)，就有一座負責20條綜合管廊的監(jiān)控運營維護中心。其集綜合管廊弱電控制系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、消防管理系統(tǒng)等于一體，設置視頻監(jiān)控、電子巡查、火災報警、可燃氣體探測報警等14個子系統(tǒng)，可對管廊運行情況進行全覆蓋、無死角地實時監(jiān)控，在日常檢修、故障排除等方面為各管線入廊單位提供準確無誤的信息，并呈現出三大特點。

一是全息可視，構建數字孿生管廊底座。在全廊（折合單艙78公里）開展運營期管廊基于BIM+激光點云+傾斜攝影的毫米級逆向建模與數字化恢復，以LOD500的幾何精度和信息深度，建成了國內首個涵蓋管廊土建工程、附屬設施、監(jiān)控中心及變電所整套的CIM7級管廊數字孿生體。

“采用GIS+BIM全息化，真實呈現管廊與周邊環(huán)境地下地上的空間全貌與運行狀態(tài)，為文旅區(qū)管廊運行優(yōu)化、人員安全、增容改造、管線入廊、設備維護等提供空間參考和數字底座?！本C合管廊運營方北京建工建元城投公司平臺架構師朱靜說。

二是融合監(jiān)控，跨系統(tǒng)物聯感知和聯動。“將管廊環(huán)境與設備監(jiān)控、視頻監(jiān)控、入侵報警、通信、電力監(jiān)控、人員定位、可燃氣體探測、火災報警等多個監(jiān)控報警子系統(tǒng)進行集成管控，實現環(huán)境感知、運行感知、行為感知數據和能力的深度融合?！敝祆o說，“通過提煉分析關鍵監(jiān)控指標及動態(tài)關聯計算，實現管廊運行體征快速研判和一屏展現?！?/p>

三是平戰(zhàn)結合，提升管廊應急管理效能。朱靜介紹，項目開創(chuàng)性地實踐了綜合管廊可視化預案演練和應急協同指揮應用。日常作為模擬演練平臺，實現管廊應急預案的單人演示培訓與多人分角色演習，支持動態(tài)導調與效果評價。戰(zhàn)時成為應急會商平臺，實現事件感知、智能研判、及時預警、預案啟動、指令下發(fā)、人員疏散、物資調配、搶險救援、情況反饋和復盤總結，全流程可視、可追溯，大幅提升處置效率。

“結合三維場景與燃氣泄漏、電纜火災、水管爆管等數學模型進行快速推演，分析預測事故發(fā)展趨勢與影響范圍，根據事故點及周邊敏感目標分布，結合廊內拓撲連通、環(huán)境參數和通道狀態(tài)等多因素，自動匹配生成最優(yōu)逃生路線，并可動態(tài)推送給廊內人員手持終端，引導人員快速安全疏散?！敝祆o說。

機器狗在北京城市副中心地下綜合管廊巡檢（2022年10月27日攝） 楊洋攝

“人機交互”巡檢再上安全鎖

“水信艙向東50米處有部分水漬，請前往查看……”對講機那頭的聲音響起后，文旅區(qū)綜合管廊工程巡線員付悅帶上記錄本，沿階梯步行而下。到達地下十余米深處，一條寬、高均接近4米的地下管廊呈現在眼前。

付悅的日常工作是負責九棵樹中路、蕭太后河北街等多條路段的綜合管廊巡檢，城市綜合管廊短則幾公里，長則數十公里，巡檢人員不可能完全實時掌握地下管廊運行情況。這時，可靠、穩(wěn)定的監(jiān)控管理系統(tǒng)，就成了守護管廊安全運行的最佳選擇。

記者了解到，隨著新一代信息技術的逐步應用，“人機交互”巡檢應用場景越來越多，在各類傳感器、機器人以及視頻監(jiān)控設備的輔助下，巡線員的日常巡線能夠更加精準、高效。

在室外溫度達到30攝氏度的情況下，文旅區(qū)深度6.7至16.7米不等的綜合管廊，常年溫度在11攝氏度左右。記者隨工作人員一走進去，就感覺到陣陣涼意襲來。“這里常年保持著冬暖夏涼的狀態(tài)?！瘪R志鑫說。

在綜合管廊電力艙，記者看見巡檢人員手持移動終端在廊道內巡檢，管線工況數據、維修保養(yǎng)情況在智能AR眼鏡內直觀顯現。

“智能AR眼鏡通過增強現實，將虛擬信息與真實世界相融合運用了三維建模、智能交互、傳感等多種技術手段輔助巡檢人員完成巡檢作業(yè)過程中的拍照、錄像、語音識別、設備掃碼查詢等工作，并提供遠程協助、緊急呼叫等功能，以及支持知識庫查詢等，告別紙質化傳統(tǒng)巡檢方式，徹底解決漏檢疏忽。”朱靜說，“智能AR眼鏡支持每項巡檢內容設置視頻或圖片指導并全息呈現，巡檢人員可以隨時調取圖紙、資料，減少了新人培訓周期，讓員工更快成長?！?/p>

“噠噠噠噠噠……”一只藍色四足機器狗，可前行、停頓、后退，還可跳躍翻滾。在地下管廊電力艙現場，工作人員為記者現場演示智能巡檢機器狗的工作狀態(tài)。

“這款機器狗有高分辨率攝像頭和檢測傳感器，具備健康狀況綜合判斷、人機遠程交互、數據挖掘分析等全智能化巡檢管控功能，幫助運維人員精準把控現場狀況，初步實現全覆蓋、全識別、異常實時監(jiān)測、無人化自主巡檢。能有效解決管廊密閉空間內人員作業(yè)風險高，人工巡檢難以滿足纜線、管道快速增長等問題，有效減少地下管廊巡檢成本，提高巡檢質量?！北本┙üそㄔ磥沓鞘型顿Y發(fā)展有限公司解決方案經理馬程璐說。

“光場交互技術也將是我們探索的方向。”馬程璐介紹，“光場交互技術以可見光為交互媒介，通過攝像頭接收光標簽發(fā)出的可見光信號，為巡檢人員提供遠距離信息交互、精準三維定位定姿、主動混合現實三種核心能力，是一種低成本、普適化的環(huán)境交互入口和場景增強技術架構?！?/p>

他進一步解釋，光場交互技術是利用手機的慣性傳感器、磁力傳感器、攝像頭等，測量光標簽的安裝姿態(tài)，運維APP自動上傳高度、下傾角、滾轉角、方向角等參數。同時，后臺使用這些參數修復安裝過程中引入的誤差，提高定位精度，在錯綜復雜的地下綜合管廊為巡檢人員提供引導、逃生等路徑導航所需的基礎定位支撐，既能提高運維效率，也將有效保障管廊內作業(yè)人員的安全?！?/p>