地下管线是每个城市都会有的，是城市建设的基础设施，地下管线在建设中的技术手段会关系到整个管线系统的品质。本文论述了基于北斗的地下管网监测预警关键技术及应用。
《筑路机械与施工机械化》(月刊)创刊于1984年，是由长安大学主办的刊物。当时，我国高等级公路刚刚起步，公路施工机械和施工工艺还处于原始阶段，交通部在这方面没有一个指导性的刊物，这样，由当时西安公路学院(后更名为西安公路交通大学即现在的长安大学)孙祖望教授提议、命名并任主编的技术性刊物《筑路机械与施工机械化》杂志创办了，由交通部主管，西安公路学院主办，她是交通部机械与施工方面的唯一期刊。
针对城市建设中经常出现挖损管线、管线老化泄露等情况，政府管理部门迫切需要一种手段，将城市中所有地下管网管理起来，本文基于北斗卫星导航系统、地理信息系统、物联传感、移动通信等技术，进行地下管网监测预警关键技术研究，在频发人员伤亡的排水防涝、燃气泄漏领域，部署探测、监测、预警等各类型北斗终端，实现城市重点区域排水和燃气管网探测、监测和预警，有效减少地下管网事故，力促北斗导航服务模式和产品创新，提升地下管网监测预警水平方面做出实践。
城市地下管线是城市的“生命线”[1]，关乎公共安全与人民生命，是智慧城市建设的基础。城市地下管线深埋于地下，难以管理，难以对事故及时预警、快速应急救援，衍生的城市洪涝、破管火灾和爆炸、道路坍塌等次生灾害层出不穷，强烈冲击了公众的心理底线。2009年至2013年直接产生死伤的管线事故达27起，死亡117人[2]，并呈逐年增多的趋势，亟需采用先进技术手段，加强城市地下管线管理，确保城市地下管线建设的有序进行和城市地下管线的安全运行。
1 北斗卫星导航系统介绍
定位技术和通讯技术是实现地下管网智能化不可或缺的技术。北斗卫星导航系统是中国自主研发建立的全球卫星导航定位系统，是继GPS和GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统，致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。北斗导航终端与GPS和GLONASS相比，优势在于短信服务和导航结合，增加了通讯功能，全天候快速定位，极少的通信盲区。
2 基于北斗的管网监测涉及的关键技术
通过对国内外管线预警服务的相关理论与技术方法进行分析，本文提出基于北斗的数据采集与传输、面向管线的多源数据融合技术、基于北斗和GPS组合定位的智慧管网监测技术、面向管网的信息挖掘技术、基于语义的管网线据抽取技术等关键技术，有助于全面整合各类地下管线数据和地理空间信息，在线感知地下管线“健康状况”，远程诊断功能及时排除地下管网的安全隐患。
2.1 攻克基于北斗的数据采集与传输技术难题，解决数据获取问题
利用北斗卫星导航系统的导航定位功能和短报文通信功能，研究高动态信号发射与接收关键技术，提高北斗移动终端的应急通信能力，进行地下管网野外数据采集和传输，实现地下管网指挥中心对北斗终端的位置、状态监视以及指挥调度功能。
2.2 攻克面向管网的多源数据融合技术难题，解决不同数据源融合问题
研究管网空间信息状态、表现形式、类型及格式、标准、所处环境等，解决多源数据的整合共享关键技术，建立集中和分布相结合的管网数据资源中心，满足综合和专业应用。
2.3 攻克基于北斗的智慧管网监测技术难题，解决管网监测预警问题
研究面向管网的北斗/GPS组合定位、通信技术，实现管网的精确定位、实时监测和预警预报，实现管网运行状况的实时监测和预警预报，对城市防洪排涝、燃气泄漏等事故形成有效预警能力。通过对敏感区域、重点管线设施运行状态进行实时监控，对管网安全进行智能监管，为城市公共安全管理提供基础保障，推进地下管线运行管理向智慧化提升。
2.4 攻克面向管网的信息挖掘技术难题，解决管网深层次决策问题
研究面向管网的信息挖掘与建模技术，设计基于管道历史失效数据和管道属性等信息的管网失效概率预测模型，定量预测不同管段的失效概率，确定漏失重点监测区。
2.5 攻克基于语义的管线数据抽取技术难题，解决数据共享交换问题
研究专业管线数据和综合管线数据的特点，采用对比分析、归纳总结、语义映射、数据抽取等方法，通过语义共性和个性分析、规则建立与表达、语义映射、数据抽取，实现专业管线数据向综合管线数据的抽取。
3 北斗在地下管网监测中的应用
从城市地下管网安全运行和应急管理工作迫切需要、领导和公众广泛关注、基础好、见效快的角度出发，将地下管网监测关键技术研究成果，应用到频发人员伤亡的排水防涝、燃气泄漏等典型领域，在全面掌握地下综合管网、排水管网、燃气管网等数据基础上，提高地下管网安全监测管理水平和应急处置能力。
3.1 排水防涝智慧管控推广应用
城市排水管网是现代化城市不可缺少的重要基础设施，是城市水污染防治和城市排渍、排涝、防洪的骨干工程，是衡量现代化城市水平的重要标志之一，是改善城市投资环境的重要环节。对城市排水设施的污水和雨水等管线进行监测管理，是保障城市排水设施正常维护和安全运行，加强城市排水设施有偿使用管理，促进城市水环境改善的必要和有效手段，科学组织排水管线及污染源调查，对加强城市排水污染源整治具有十分重要意义。
排水防涝智慧管控对城区排水窨井、隧道、重点内涝区域部署北斗通信终端和雨量计、流量计、水位计等传感设备以及摄像头等监控设备，全面、实时地获取雨量、水位等关系排水防涝运行体征信息，实时掌握排水防涝设施运行状态;利用北斗RTK接收机、北斗手持机、管线探测仪、全站仪等设备，进行排水管线普查，在摸清排水防涝设施现状基础上，建立面向普查、维护、监测、评估、应急、共享为一体的排水防涝智慧管控系统，构筑排水防涝一体化技术架构的数据更新、管理、应急和服务体系，为城市排水防涝提供全方位技术支撑，提高开发区城市防灾减灾能力和安全保障水平。同时，对排水管网的实时监控， 监督监管污水任意排放， 对保护生态环境具有重大意义。
3.2 燃气泄漏智慧监控推广应用
随着城市燃气管网结构密集程度的提高，加上由于铺设年代不一，施工水平差异，燃气设施的安全运行保障工作量和技术要求也随之提高。对城市天然气的运行、调度、安全、应急管理，急需与时俱进，基于现代科技手段建立起城市燃气智慧监控体系，提高燃气安全、运营、服务、应急的智能化水平，提升政府对城市天然气供应建设、运行的监管能力水平，提高有效预防和应对各类突发事件的能力，有助于以符合天然气利用发展需要，降低燃气设施和管道受到意外损害风险，减少突发事件发生几率，为城市环境保护和经济、社会发展保驾护航。
燃气泄漏智慧监控运用部署北斗终端和多功能监测仪、红外甲烷检测仪、摄像头等物联传感设备，监测城区内的燃气管道，穿(跨)越铁路、高速公路、河流、桥梁、学校、医院、酒店及人口密集区的燃气管道运行情况，全面、实时地获取燃气泄漏等信息，感知城市燃气力管网流量、压力、温度和泄漏等运行数据，采用可视化方式进行有机整合，形成“城市燃气物联网”，将海量燃气信息进行实时分析、处理、挖掘和辅助决策，实现城市燃气管线的实时监测，避免安全隐患的发生，对燃气泄漏等事故形成有效预警能力。
4 结语
该文将创新地下管网安全管理和预警运行模式，实现“管理、服务、应急”三位一体，以及北斗定位与精细化管理、应急救援以及衍生灾害及处置四个层面有机结合，从“被动安全”上升为“主动安全”，力求“本质安全”，进一步提高地下管网安全监测管理水平和应急处置能力，这是避免灾害发生，降低灾害危害的重要防线，实现早期发现、早期处置，降低应急处置成本，提高应急防范能力的有效途径。
参考文献
[1] 黄来源.物联网技术[J].物联网技术，2012(4)：62-65.
[2] 彭利国.生命线、生病线、夺命线.中国城市地下管线事故报告[N/OL].南方周末网，2013-12-20 http：//infzm.com/content/96831
