基于CIM的市政道路设施智慧运管平台架构研究.pdf
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1、第41卷第8 期2023年8 月文章编号:10 0 9-7 7 6 7(2 0 2 3)0 8-0 0 8 1-0 8市放技术Journal of Municipal TechnologyVol.41,No.8Aug.2023D0I:10.19922/j.1009-7767.2023.08.081基于CIM的市政道路设施智慧运管平台架构研究朱柯松12,戚邦贺1,2*(1.徐州市住房和城乡建设局市政重点工程办公室,江苏徐州2 2 10 0 0;2.徐州市园林建设管理中心,江苏徐州2 2 10 0 0)摘要:随着智慧城市建设受到广泛关注,城市信息模型(CIM)作为数字化描述和表达城市的新技术理论应
2、时而生。CIM是对BIM、G I S、I o T 等新一代信息技术的集成和提升。旨在将BIM系统应用于工程建设项目电子化审查审批,并探索构建CIM平台,统一技术标准、加强制度建设,逐步实现工程建设项目全生命周期电子化审查审批,推动工程建设项目规划、设计、建设、管理、运营全生命周期一体联动,孕育地方标准和养护评价体系等。关键词:智慧城市;CIM;市政道路设施;运管平台中图分类号:TU997Research on Intelligent Operation&Management Platform Architecture of(1.Xuzhou Municipal Key Project Ofic
3、e of Housing and Urban-Rural Development Bureau,Xuzhou 221000,China;Abstract:With the construction of smart cities,the city information modeling(CIM)has emerged as a new techno-logical theory for digital description and expression of cities.CIM is the integration and promotion of BIM,GIS,IoTand othe
4、r new generation information technologies.The paper intends to apply the BIM system to the electronic reviewand approval of engineering construction projects,establish a CIM platform,unify technical standards,strengtheninstitutional construction,gradually achieve electronic review and approval of th
5、e entire life cycle of engineeringconstruction projects,promote the integration of engineering construction project planning,design,construction,management,and operation throughout the entire life cycle,and cultivate local standards and maintenance evalua-tion systems.Key words:smart city;city infor
6、mation modeling(CIM);municipal road facilities;operation&management platform文献标志码:AMunicipal Road FacilitiesbyCIMZhu Kesongl2,Qi Banghel.2*2.Xuzhou Garden Construction Management Center,Xuzhou 221000,China)近年来,随着城市“绿色、协调、创新、开放、共享”发展理念的逐步深化以及国家大数据政策、网络强国战略等持续推行,城市发展被赋予了新的需求和含义。在这一背景下,传统城市向新型智慧城市的演化和发
7、展为我国新型智慧城市的建设发展带来了收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 1作者简介:朱柯松,男,工程师,国家注册监理工程师,硕士,主要从事土木工程施工管理工作。通讯作者:戚邦贺,男,高级工程师,学士,主要从事市政工程施工管理工作。引文格式:朱柯松,戚邦贺.基于CIM的市政道路设施智慧运管平台架构研究J.市政技术,2 0 2 3,41(8):8 1-8 8.(ZHUKS,Q IBH.R e s e a r c hon intelligent operation&management platform architecture of municipal road facilities by CI
8、MEJJ.Journal of municipal technology,2023,41(8):81-88.)重大机遇。新型智慧城市是以“经济发展绿色开源、数据开放共融共享、城市有序高效治理、为民服务全程全时 等为核心的新生态城市2-3。因此,在当前的时代背景下,构建新型智慧城市已经成为各城市发展的重要方向。为加快推进新型智慧城市的建设,82实现统筹城市发展和安全、提升城市治理效率、提高居民生活水平这一目标,各地区都在积极寻求构建新智慧城市的发展道路。为此,笔者将探讨如何推进新型智慧城市建设,以更好地实现城市的可持续发展和智慧化管理1理论研究1.1理论背景在建筑信息模型(Building In
9、formation Modeling,BIM)领域,国内已形成相对成熟的政策和标准。然而,由BIM升维的CIM作为新兴概念,其相关标准规范方面的发展还相对较少。近几年,我国高度重视CIM的技术发展和政策引导,目前也已经探索制定了相关的政策标准,以推动CIM的进一步应用和发展。2018年11月,住房和城乡建设部在“多规合一”业务协同平台技术标准征求意见稿中,除了对BIM及其组成单元进行了定义,还明确提出和定义了CIM的概念,即城市信息模型(CityInformationModeling,CIM),以“多规合一”业务协同平台为核心,支撑“多规合一”一张图4、项目符合性审查以及建筑信息模型数据的规划
10、建设管理综合体。在这一标准中还强调,有条件的城市可在BIM应用的基础上建立CIM。基于统一的城市空间及管网、道路等城市基础设施的布局,在“多规合一”业务协同平台中协调景观风貌,进行多方案比选、红线和高程分析、视域分析、通视分析、日照分析等合规性比对,并通过仿真模拟和技术分析,进一步优化设计方案5。2019年4月,国家发改委在产业结构调整指导目录(2 0 19年本,征求意见稿)中明确将基于大数据、物联网、GIS等技术的CIM 相关技术的开发与应用作为支持城镇基础设施鼓励性产业。2019年6 月12 日,住房和城乡建设部在北京组织召开专题会议,听取了关于CIM平台建设工作的汇报。会议提出以“三网融
11、合”为突破口,到2 0 2 0 年,依托“多规合一”建立集规划审查、建筑设计审查、施工图审查、竣工验收备案于一体的CIM系统,进一步简化和改进建设项目的审批流程,缩短审批时限,并探讨构建新型智慧城市的基本平台。2 0 19年12月2 3日,全国住房和城乡建设工作会议在北京召开,会议强调“加快构建部、省、市三级CIM平台建设框架体系”。1.2智慧城市在2 0 世纪90 年代,智慧城市(SmartCity)的概Journal of Municipal Technology和思路。1.3CIM2007年,Khemlani6首次提出了CIM的概念。在BIM技术日益完善的今天,Khemlani 期望能够
12、将BIM技术应用于城市的建设,从而实现从建筑物层面向城市层面的信息化。长期以来,人们只是把CIM看作是对BIM技术的一种运用。CIM是BIM类似理念的延伸,其应用的客体从建筑扩展到城市,涉及市政、城市规划、道桥等各个行业,将建模范围从单一建筑物扩大到整座城市。总体而言,CIM是对BIM在建筑领域的推广及拓展。香港理工大学JackC.P.Cheng等曾在CIM技术的综述一文中将CIM界定为:“BIM技术在非构筑物类设施项目中的应用”。事实上,与BIM相似,CIM的含义也有3个方面:模型涵义,CIM是一个数字化的模型,其包括了城市中各种基础设施的物理属性及其相关信息;平台含义,CIM是一个可以将与
13、城市有关的一切资料进行存储、抽取、更新和修改的数字系统,各有关单位可以通过该系统共享与交换数据,从而让CIM在整个城镇化进程中起到积极的推动作用;行为含义,CIM是对各种不同类型的信息进行收集、整理、存储,同时辅以规划、设计、分析、运行等方面来提供决策依据的过程。2CIM背景下对市政道路设施运管的理解CJ362016城镇道路养护技术规范中规定,城镇道路养护应包括道路设施的检查评价、养护工程和技术档案管理;城镇道路应定期进行日常巡查、检测评价,并应根据评价结果制定年度维修计划及中期道路规划。实践中,市政道路设施养护管理的主要内容包括养护单位内部管理、设施巡管、日常养护、第41卷念首次被提出,用以
14、描述一个国家的科技化、创新化和国际化的发展过程。自2 0 12 以来,我国的智慧城市建设就已经进入了高速发展阶段。截至2 0 17 年3月,全国有9 5%的副省级、8 3%的地级等共计50 0 多个城市提出或正在进行智慧城市的规划与建设。习近平总书记在2 0 16 年4月19 日召开的国家互联网信息工作座谈会上,首次提出了新型智慧城市的概念。为实现新型智慧城市的快速发展,国家发改委、中央网信办和国家标准化管理委员会在2 0 16 年11月2 2 日联合印发了关于组织开展新型智慧城市评价工作务实推动新型智慧城市健康快速发展的通知,其中明确了新时代新型智慧城市的发展目标第8 期集中小修、应急抢修、
15、养护考核等部分。现状市政道路设施管理工作普遍存在养护区域划分无差异性、管理粗放、人力投人较高、人员水平参差不齐、应急处理反应速度较慢、管养成本不易控制、管理进度不易协调、涉及部门较多、信息未能有效共享等诸多问题2.1市政道路设施智慧运管平台建设的意义目前,我国的城市建设正处于一个快速发展的阶段,因此城市市政道路设施的管养工作变得越来越重要。然而,依靠传统、粗放、经验式的城市维护和管理方式已经无法适应城镇化的发展和人们对高品质生活的需求。因此,市政道路设施养护需要与时俱进,结合实际情况进行优化。一种方式是通过优化传统的市政养护手段,充分利用数字化城市管理系统,打造高效、节俭的市政养护模式7。另一
16、种方式是建设市政道路设施智慧运管平台体系,其有利于推动市政道路设施建设从设计、施工到运维全生命周期的BIM应用,构筑城市“全生命周期管理”能力,形成数据传递和共享的有效机制,提高城市韧性;有利于提升市政道路的运管水平和服务能力,推进现行市政道路设施管理模式改革,保障城市化健康发展,提升城市市政道路设施服务效率;有利于为智慧城市建设提供基础数据,为城市更新提供数字环境,为“新城建”提供数字底板。2.2市政道路设施智慧运管平台建设的目的CIM作为数字李生城市和智慧城市的技术基础,其主要功能是构建一个数字化的城市空间,在该基础上,不断整合社会经济活动的数据,实现城市道路设施等物质空间的数字化和智慧化
17、。1)提升市政道路设施的运管水平和应急能力。建设市政道路设施智慧运管平台体系,一方面,可以加强城市市政道路设施的管理,改变传统城市市政道路设施运营水平较低、管理成本高昂的状况;另一方面,能够结合互联网大数据技术,提升市政道路设施运管过程中对城市突发状况的敏感性,形成事前能够发出预警、事后能够迅速处理的高效率市政道路设施管理体系,对城市的社会文明建设和可持续发展具有重要意义。2)打造城市三维空间数字底板。从二维到三维,从地理空间信息向时间和空间的高精度多源信息转变,是大势所趋,也是建设市政道路设施智慧运管平台体系的关键要求。在建设市政道路设施智慧运管平台体系的过程中,需要进朱柯松等:基于CIM的
18、市政道路设施智慧运管平台架构研究型智慧城市打下坚实基础。3)提升市政道路养护运维和精细化管理水平。通过整合各种类型的空间与非空间、结构与非结构、静态与实时的多源异质信息,可以使部分碎片化的、不相关的信息以空间的方式连接起来。此外,运用大数据、GIS和BIM等技术,将城市数据进行二维、三维一体化的综合展现,实现对城市空中、地面和地下空间的全面表达。基于这些数据,建立了一套系统的数据共享和交换机制,实现对城镇的信息化管理和应用。以城市大数据为依托,构建城市综合服务管理平台,在城市规划、设计、建设以及运维的各个环节中,为城市的精细化管理和智能决策提供技术支撑。具体内容包括:利用云计算、人工智能和GI
19、S,构建数据分析、智能决策和仿真展示体系,辅助城市规划和设计;通过空间信息技术、物联网技术和BIM技术的融合,构建对城市建设、管理和运营状况监控的空、地、海一体的实时监控运管体系;利用通信技术和互联网技术,构建全方位的互联和互通体系,全面感知城市变化。通过建立统一的城市CIM综合服务管理平台,可以不断更新融人新技术、不断丰富拓展应用类型,开展面向各行各业的应用,如应用于工程建设项目审批制度改革、城市体检、城市公共服务管理、社会保障体系管理、社会公共安全、城市应急管理等领域。3基于CIM的市政道路设施智慧运管平台架构设想3.1整体构想CIM平台作为贯穿城市建设全生命周期的智慧平台,其建设主要从建
20、设阶段与应用对象2 个维度展开。建设阶段主要分为规划方案、设计建设、运维管理3个阶段,每个阶段由于使用对象的不同又分为2 条线,即监管线和BIM应用线。监管线主要面向政府部门和监管机构,在平台功能设置方面更注重流程的合理性与监管监督决策的平衡性;BIM应83行多源数据采集,数据采集的内容包括地理空间信息、建筑物、道路、地下管线、城市地质、地面高程等。数据种类以街景数据、地理信息系统数据、BIM数据、CAD数据、激光点云数据、倾斜摄影数据等为主。利用收集到的各种数据,建立时空融合的数据管理系统,实现时空信息的有效组织8、结构化存储以及特征化提取,为打造城市三维空间数字底板、建设新84用线主要面向
21、城市建设从业者,帮助他们科学设计方案并把控建设进度。这2 个维度相互穿插与交织,运维线规划建设监管线Journal of Municipal Technology规划方案建设项目策划立项规刻方装规划方案报送土地权属登项目选址论证第41卷共同形成以CIM平台为数字底板的智慧城市建设系统。CIM平台建设整体框架如图1所示。其他设施运维管理平台市政设施运维设计建设CIM平台建设安全与环境控制规划方案报送审批设计文件报规报进案合规管理平台设计施工图审车动态一体可规化监制建设文件妇档城市设施使用理住建体系信用理城市市设施政设施养护造价监管及定统管理记证国土空间适直性评价资源环境承载力评价BIM三区三线刻
22、定应用线性审审查批方案比选与决策方案实口期件分折建查建设监管标准与规范设计前期条件分析设计方案实景演示方案投资估算设计方案模拟调运维经费分析利算养护单位水平评估施工方案模拟施工投资控制施工进度控制施工质量控制施工人员管理理价评设施使用频率分析大数据分析预测拉急普理BIM应用标准与规范图1CIM平台建设整体框架Fig.1 Overall CIM construction framework3.1.1监管线随着城市规模的扩大,城市中包含的各类数据越来越多,传统的以人工管理为主的管理手段已无法满足城市管理的需求。因此,在监管线中引入以CIM平台为数字底板的数字管理系统,有利于提升城市管理水平。通过该
23、系统,能够实现对市政基础工程的设计建设、设施管理、城市形象维护与城市交通秩序等多方面的网格化监督和管理,从而提升城市管理水平,实现城市管理的数字化与智能化。以市政公用工程为例,一个城市包括道路、桥梁、路灯、公交站台等多个公共设施,通过现代化的物联网技术支撑,辅以“二维码”等信息科技手段,为这些公共设施打上了别具一格的“身份证”。当这些公共设施发生问题时,“数字城管技术”可以通过构建相应的信息采集系统,由专门巡管人员或普通市民将相关公共设施的事故信息通过信息采集系统提交给城市公共设施监管部门,经公共设施监管部门核实后,对其进行立案,将发生的问题移交到指挥中心,由指挥中心通过合理安排和调度,移交给
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