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、自動控制系統、消防管理系統等于一體，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

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?！北本┦型ㄖ輩^(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?！北本┙üńㄔO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’的研發(fā)應用，該項目的施工效率比傳統方式大幅提升?！?/p>

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”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。“但如采用混凝土現澆法進行結構施工，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”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、自動控制系統、消防管理系統等于一體，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，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。”朱靜說。

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，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?！斑@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，告別紙質化傳統巡檢方式，徹底解決漏檢疏忽?！敝祆o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。”

“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?！瘪R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。■