城市地下综合管廊：应建立怎样的运维管理机制？

城市地下综合管廊：应建立怎样的运维管理机制？一、综合管廊运营管理现状分析 1 、现阶段综合管 廊运营管理的主体与客体 我国现阶段在城市地下综合 管廊运营管理方面尚没有形成一个统一的格局，无论是管理 的主体还是管理的客体都并行着多种方式。 PPP 概念提 出之前，在综合管廊的运营管理方面被清晰地分成了两大块， 第一块是廊道管理，其主体单位一般均为国有企业或事业单 位，管理的客体即为综合管廊廊道和附属设施。第二块是对 纳入综合管廊各种管线的生产运营管理，其管理主体分别为 管线权属单位，管理的客体即为对应的专业管线。 廊道 管理的主体单位由于投资主体的不同而出现不同形式，主要 有四种：一是由政府全资负责建设综合管廊，建成后移交给 所属国有企业组建的综合管廊管理公司对管廊实施运营维 护管理，如上海世博园综合管廊。二是由国有企业出资建设 综合管廊，并由该企业二级管理公司负责综合管廊的运营维 护管理，如广州大学城综合管廊。三是政府和管线公司联合 出资建设综合管廊，建成后移交给管线公司运营管理，如杭 州地下电力管廊。四是以 BT 模式公开招标社会独资企业进 行综合管廊融资与建设，建成后移交给政府，然后由政府委 托专业运营管理公司对综合管廊运营管理，如南京浦口新城 核心区综合管廊。上述综合管廊运营管理的主体单位不论形式如何变化，本质都是国有企业承担综合管廊运营管理的角 色，他们一般都是与建设期的融资平台公司或国有工程开发 公司高度关联，管廊建成以后，或直接移交或政府授权进行 综合管廊的运营管理，企业性质单一。管理的内容是负责综 合管廊的照明、通风、排水、消防、监视监控和标识，担负 廊道日常清洁、管廊及附属设施的维护保养、管廊的日常安 保巡查等物业管理工作。 而综合管廊内部各种管线的生 产运营管理主体则由各管线权属单位派驻的人员构成。由于 考虑投资收益的需要，在管线所有权和使用权不同处置办法 下又派生出了多种经营方式，使得在管线运营管理和管线与 管廊交集地带的管理呈现出复杂局面。 建设方向管线权 属单位交换管线权益的方式包括：a) 向管线权属单位出租管廊内的空间，由管线单位自行敷设、维修和运营管理其 所属的管线。这种方式主要表现在垄断性较强的电力和电信 行业，并且已经形成了一个固定的利益格局。b) 出租综合管廊内的管线。这种方式是先由建设单位自行建设好综合 管廊并架设好管廊内管线，然后通过合同约定的形式向管线 运营商出租，由管线运营商管理管线并提供管线输配服务。 采用这种方式的有热力和供水等管线权属单位。 c) 出售 综合管廊内建成的管线。建设单位授权承建方出售全部或者 部分由综合管廊建设单位出资建成的管线，以回收管线建设 费用，并且乘此机会厘清与管线购买单位在管线后期的维护管理责任。 上述情况下，综合管廊的管理出现主、客体 多元化。同一条管廊内混杂着不同的利益主体，各利益主体 面对着他们或具有所有权、或只有使用权的管理客体廊 道、廊道环境保障设施、管线及管线的生产运营维护，以及 各种主客体之间的交互影响，必然会产生很多矛盾，弱化综 合管廊的集约化管理效果。2 、现阶段综合管廊运营管理的主要问题 以上综合管廊运营维护管理的复杂格局 将会极大地影响运营管理效果，表现在三个方面：1） 廊道与管线分属管理必然降低总体管理绩效 综合管廊运 营管理机构的配置一般包括：a）技术部 其职能主要是在总工程师的领导下负责综合管廊的岗位技术标准、安全操作 规程的制定与监督执行，负责运营过程中的技术管理工作。b）运行部 其主要职责是负责综合管廊内附属设备的监护，负责这些设备的运行分析及操作控制，保证综合管廊内的照明、 排水、通风及监视监控系统的正常运行。c）检修部 其主要职责是对管廊内附属设备如水泵、通风机、照明灯具、配 电箱、监视监控仪器仪表等进行日常检查和维修，对于管廊 内积水、异味等情况按照程序进行处理。如果综合管廊运营 管理合同有约的话，检修部同时还可能负责对纳入廊道的各 类管线进行日常巡检，发现问题时及时通过既定程序上报相 关出问题管线的权属单位， 通知其进行维修处理。显然，在综合管廊运营管理机构的职能中不含管线的生产运行管理，为保证各种管线能够有效连续工作，纳入管廊的各家管 线权属单位势必还得为综合管廊区段配备各自的值守人员 并建立工作制度，根据各自管线统一调度的需要，操控综合 管廊区段内的线路运行指标。 这种管理格局不仅提高了 用工成本，而且会极大地影响综合管理效益，由于在综合管 廊中多家管线单位利益共存又多有制约，在哪怕正常发生的 细小环节的更改上都会引起扯皮， 协调难度大， 办事效率低。 2) 难以形成地下管线系统、高效的运行管理效果已建综合管廊 (包括 PPP 试点城市 )的大部分都是廊道建设与管线安 装分别实施的，这样的建设安排埋伏了综合管廊区段各类管 线安全运行的隐患。 由各家管线权属单位各自设计、施 工的综合管廊区段管线，由于设计时序脱节，会在管线运行 管理设备的配备和监视监控系统的配置上都可能形成各自 为阵的局面，表现为上述系统在设计和装备规格选型方面技 术水平参差不齐，装置、装备的安装位置和施工空间出现干 扰，与上位机和下位机联通的机房布置受到限制，各管线运 行管理信息处理与综合管廊监控系统兼容产生矛盾等，从而 影响管线生产运行效率。 3) 分属管理将使应急响应效果 大打折扣 综合管廊信息系统构成中具有安全应急响应 功能。 为保证相关管线安全运行，管线权属单位也会在 自己的系统中建立应急响应制度。 但是，廊道与管线分 属管理，由于危险信号采集分布各行其是、危险信息源信息处理不准确、或者误判，独立的报警或警示方式不足以迅速 传递，各自为阵的处警方式不足以成规模、快速地进行现场 处置等，不仅会使安全隐患发现不及时，更重要的是影响联 动效果，致使应急响应效果大打折扣，造成不该有的生命财 产损失。 对于相对封闭的地下综合管廊我们要建立一个 “5分钟时限”的概念。“5分钟时限”是指从管廊紧急状态确定 开始之后的 5 分钟。这 5 分钟的时间非常关键，这是因为在 没有任何应对措施的 5 分钟内，灾害将发展到非常严重的程 度，具体表现为： 5 分钟内火灾温度将从初起发展到高于 1000 摄氏度、恐暴活动 5 分钟内可以导致大规模破坏、 5 分 钟内城市严重内涝可以将管廊的部分区段完全淹没、 5 分钟 内处理不力，导致需要 5 个月甚至更多的时间来恢复管廊的 正常运行。应急响应就是尽量使“5 分钟时限”内可怕的情况 不发生，或者在发生时，争取在“5 分钟时限”内采取正确的 应对措施， 杜绝事故或以尽可能小的损失解决故障。 二、 PPP 模式下综合管廊运营的管理要求1、信息化建设与应用是地下管廊综合运营管理的基本要求 综合管廊信 息系统是城市地下管线信息系统的有机组成部分。在城市地 下综合管廊信息系统中，除了综合管廊的地理信息和容纳的 管线属性信息之外，综合管廊内部的信息管理是工程项目在 建设期和运营期的重要工作内容之一，它应该包括廊道环境 管理信息系统和廊道内各类管线生产运行信息系统两大部分。1） 廊道环境管理要素及其信息系统的建立综合管廊廊道环境管理首先要根据其工程技术特点进行配置，这 些特点包括：生命周期长 （设计寿命为 100 年 ）、内部管线设 施的更换周期长 （15 至 30 年 ）、线性分布、距离较长、管廊 设施主体位于地下、 空间相对狭小、 存在照度、 氧气、湿度、 粉尘、可吸入颗粒物、微生物、动植物干扰等因素。 其 次，要结合廊道内的各种风险因素对应采取措施，这些风险 因素包括：灾害类风险 （如：火灾、水灾、恐怖袭击、自然和 人为地质环境变化导致管廊结构体发生变化 ）;环境类风险 （如： 高温、高湿、管廊建设材料和入廊管线挥发的部分有毒气体、 附着或漂浮在管廊中的各类细菌和病毒、小动物、粉尘和可 吸入颗粒物 ）;设备类风险 （如：电源故障、通信故障、照明故 障、传感器故障、控制器、阀门、开关、风机、排水泵等可 动作的设备产生故障、软件 Bug 导致系统可靠性下降 ）; 人员 类风险 （如：不合格的人员的使用、 资格合格的人员未按照相 关规范和标准进行操作、相关人员未尽职守、不同主体和部 门间沟通不畅等 ）。 经对上述城市地下综合管廊技术特点 和风险因素的分析，可以总结出管廊运营和维护的目标和重 点是：保持管廊长期稳定可靠运行、将任何偏离正常运行的 倾向给予充分关注和分析并及时排除事故隐患、实时监控紧 急状态出现的征兆和苗头并及时报警、正确地处置紧急状态。 因此，要实现综合管廊安全运营，必须构建一个完整的监视监控系统，同时配合以严密的管理制度设计和作风优良的管 理执行团队。 而监视监控系统应由环境与设备 （包括消防、 通 风、温控、供电、照明、监视与报警、排水、标识 ）系统、监 控系统、安全防范系统、通信系统、预警与报警系统、地理 信息系统、信息管理统一平台等构成。2） 廊内各种管线的运行操作、安全监控与信息处理 可能置入综合管廊内 的管线主要有电力电缆 （高压、低压 ）、通信线缆 （ 包括电信、 联通、移动、网通、铁通及有线电视信号 ）、燃气、给水、热 力、污水和雨水管道 ,还有路灯电缆、交通信号指挥线路、中 水回用管道、供冷管道、垃圾管道、充电桩线缆及其它专用 管道 （如军用管道等 ）。上述每一种管线甚至同一种类但不同规格的管线其运营操作和安全监控的方法、要素都不一 样，经过梳理，大致有以下需要调控或监视监控的内容： a） 电力电缆 电力电缆在综合管廊内的正常生产管理中需 要采集电缆电压、电流、功率、电能、频率、功率因数、跳 闸计量、开关状态等参数，并通过通讯接口上传至电力电缆 监控系统。综合管廊内的电力电缆还需要将为之特别设置的 环境温度监测系统、气体监测系统、视频监控及红外防盗系 统、电缆负荷水平监测系统、绝缘状况在线实时监测系统等 与综合管廊集控室综合自动化系统主机、火灾报警与消防联 动主机、气体监测控制器、光纤感温探测控制器、视频监控 主机等子系统的后台管理设备联动。 电力电缆运行管理信息通过综合管廊集控室计算机网络技术，把引入、引出口 供配电系统、火灾报警与消防联动系统、电力电缆与环境温 度监测、气体监测、视频监控及红外防盗系统等具有完整功 能的独立子系统整合成一个有机体，所有子系统都要提供通 信接口，以便组成集成管理的监控预警体系。然后接入电力 系统专网或互联网与当地电力监控中心联网，实现系统生产 调度与信息共享。b) 通讯线缆通讯技术发展日新月异，当前用作电子信息传输的方式有电缆通讯、光缆通讯和 光纤通讯。光纤通讯正以它独特的优势飞速发展，将会逐步 代替光缆通讯并主导未来信息网，而电缆通信则日渐式微。 不过目前上述三种通讯方式共存的局面可能还得持续一个 阶段，因此通讯线缆的运行维护管理需要有针对性。 根 据国务院、中央军委关于保护通信线路的规定 ，处于综 合管廊内需要保护的通讯线路设备包括：无人值守载波增音 站、水线标志牌、电缆充气站、通讯线缆、标识、引出口及 其它附属设备 ;保障目标是： 主要的电气性能、 技术指标符合 规定要求 ;机械性能、 机械强度、 部件齐全性和结构完整性达 到规定要求 ;使用良好， 运行正常。电缆通信的日常监管任务就是通过保持电缆干燥来保证通信质量，常规采用的是 充气维护的方法，因此对电缆充气机的监控和对与之关联的 电缆气压遥测是电缆通讯线路运行管理的重要工作内容，其 运行管理程序是，通过埋在电缆中的传感器检测并向总控台 传递充气机各个物理量参数和电缆内气体物理量参数的变 化，观测和操控充气机的运行状态以及发现电缆通道的漏气 点，以便及时维修，保证通信电缆正常工作。另外就是对通 讯电缆接头和引出线等部位及廊道范围内缆线质量的日常 巡检。 光纤通信容量大、 传送信息质量高、 传输距离远、 性能稳定、防电磁干扰、抗腐蚀能力强，因而发展迅速。但 同时光缆系统故障预判、光纤劣化程度把控等成为通信网最 主要的维护薄弱环节。 光纤通信有单模和多模之分，单 模光纤传播路径单一，纤芯直径较小，宽带范围较大，适合 长距离信息传输，运行过程中需要配置半导体激励器 LD 进 行激励。多模光纤传播路径广泛，能够允许多个模式同时进 行信息传播，光纤的纤芯较大，但传输距离较短，需要中继 站补充传输系统的能量损耗。所以为保证光纤通信质量，涉 及到的运行管理设备包括：接线盒、可变波长激光器、高频 调制器、波分复用 /解复用器、滤波器、增益平坦和锁定的 SCL 波段放大器、 RAMAN 放大器、高频光探测器、 MEMS 光开关等，运行管理中保证上述设备正常发挥功能是主要工 作之一。另外，防止光缆故障、实时监控光纤劣化情况的光 纤自动监测系统也是日常运行管理的重要的工作内容。c) 燃气管道我国城市民用燃气种类高度集中于天然气，天然气已占城市民用气源 90% 以上，故课题组以输送天然气 管道为对象，研究其设在综合管廊中运行管理所需要的监视 监控系统配置。 由于天然气输配一般不设置独立的储气 设备，而是利用输气管道空间及其压力差直接在输气管道内 储存，所以管道内天然气压力变化频繁， 压差变化幅度较大。 由此，其输配运行管理就要求：一是对天然气输配管网的运 行状态建立数学模型，用实时数据来模拟管网实际运行情况， 求解管网中各管段流量、管存量、温度、压力和气体的分布 状态，实现燃气输配计划和调控的执行与优化。二是对天然 气引入口和众多引出口压力与流量实行实时监控，防止管道 压力过高或过低的情况出现。三是建立中心调度室，实施全 系统燃气输配调度监控。 而对燃气管道的安全监控主要 集中在泄漏和火源这两个方面，泄漏的监控对象包括燃气管 道的安装接口、阀门、阀件、仪表承插口、管道的腐蚀、磨 损、人为破坏、管道材料缺陷、管理因素、操作失误及其他 不明因素等。火源的监控对象包括电气、电信、自控、照明 设备及电缆以及与天然气管线共舱的电气设备防雷、防静电 接地等。而实现这些监视监控目标的方式方法、工艺装备都 可以与管廊环境管理相结合，统一兼顾，一次性配备到位。 d） 供水及其他水务管道 利用先进的计算机网络技术、地 理信息系统技术 ,在专业管网运行管理信息库的基础上 ,紧密 结合相关水务 （如供水、中水、雨水、生活污水等 ）管理的业 务流程 ,实现综合管廊水网管道管理的科学化和自动化。以供水管道为例，其综合管廊供水管道运行管理要符合城 镇供水管网运行、 维护及安全技术规程 的要求， 实现：1、供水单位日常的压力、流量控制，完成供水运行调度 ;2 、必 要的管道清洗以保障水质 ;3 、全面控制漏损 ;4、安全供水。 为此，综合管廊内的供水管道信息系统应包括为满足综合调 度、水质监测、 漏损检查等正常运行管理而要求配备的装置、 装备的监视监控，包括对供水管道引入和各引出端口的压力、 流量、流速监视、各种仪表监管、各种阀门工况监管、全线 管道的锈蚀程度监控、各种接口严密性监控等，通过综合管 廊计算机控制中心对外与供水管网上位机调度中心接驳，提 供供水服务 ;对内利用计算机控制中心反馈的管廊区段相关 信息，保障系统安全运行。 e) 热力管道 在新的供热 体制下，考虑到用户自主调节的可能，热力公司将从现今的 热源主动提供者转变为被动的需求适从者，因此，除了加强 热源厂和换热站运行优化控制之外，包括综合管廊内热力管 道的运行管理也将在保障管网水力平衡和用户调节方面起 着关键作用。 目前供热管网介质主要有热水和蒸汽，介 质本身无腐蚀性。热水管网温度控制范围<120 C,蒸汽管网温度控制范围& lt;250 C,支线工况压力可控制在 PN1.6MPa,每年最多供热时间150天，控制系统的精度设 计须满足在 0.5 级。 综合管廊内的热力管道信息系统除 了要提供供水管道类似的压力、 流量、流速监视、漏损检查、 各种仪表监管、各种阀门工况监管外，突出的专业特点就是输送的介高温质引起管道变形所需采取的应对措施，另外就 是管道保温及其效果监控。热力管道的所有监视监控信息也 要通过综合管廊计算机控制中心与城市热网调度中心接驳， 提供供热服务 ;对内利用计算机控制中心反馈的管廊区段相 关信息，保障供热系统安全运行。3) 、建立综合管廊统一的管理平台，实现管线运行和廊道管理有机融合 综合 管廊安全运营是一个廊内各种管线稳定运行及综合性安全 监控和廊道适宜环境有效保障的集合概念，综合性安全监控 及保持廊道适宜环境是管线稳定运行的基本条件，管线稳定 运行是综合管廊运营管理的终极目标。 集约化管理就是 要将管廊及其里面容纳的各种管线所有需要监视监控的因 素汇集于同一系统内，通过信息管理平台并交由训练有素的 统一的管理机构来实施的管理，任何游离于系统之外的管理 手段和方法都将破坏集约化效果。 综合管廊的集约化管 理将通过中央控制室实现。中央控制室是实现管线稳定运行 和廊道环境管理有机融合的统一的管理平台，其设计、 采购、施工、运营管理应一次性完成。 综合管廊信息管理平台 应包括： 对各类管线生产监控与报警配置所组成的系 统进行系统集成，使其分别具备数据通信、信息采集和综合 处理功能。 对综合管廊廊道环境监视监控系统与各管 线安全监控与应急响应系统进行关联设计，实现应急联动功 能。与各专业管线上位机系统实现联通，接受并执行上位机指令，满足上位机调取、传递、综合处理相关信息的要求。与各专业管线下位机系统实现联通，向下位机发出指令并通过与下位机信息交换及时掌控及调节管线生 产运行指标。与城市地理信息系统联通，为创建智慧城市添砖加瓦。 三、综合管廊运营机构的培育与发展建 议 原有综合管廊运营管理方式都是将纳入管廊的管线 权属单位作为运营管理主体之一，与综合管廊运营管理单位 共同经营综合管廊。这将造成不同的利益部门必须在同一运 营环境下共事的局面，且作为主要的管理责任单位综合 管廊运营管理公司较那些强势的管线单位还难以掌握管理 的主动权，必须依托政府部门利用其行政职权来进行强有力 的协调与干预，致使政府方疲于应付、管理方束手无策，局 面相当被动 ! 至今为止， 国内尚无一个综合管廊项目建立 了具备集约化运维管理的机制，包括已经进入建设期的哈尔 滨、六盘水、包头、白银等试点项目，尽管其运营维护管理 机构还处于建设准备阶段，但是根据透漏出来的信息分析， 他们在综合管廊投入运营后的管理方式上基本还是沿用老 办法，即综合管廊运营管理公司负责廊道管理，各管线权属 单位负责管线生产运行管理，综合管廊运营管理方式的创新 无从谈起。 其实，类似综合管廊的工业或民用设施的集 约化管理早就在市场上自然形成，比如城市地下商城运维管 理、矿井生产管理等都是由一个部门统一负责。市场上能够 提供总体服务的运营商也大有人在。 综合管廊在建设期 完整的信息化建设为其集约化运营维护管理创造了极好的 条件。签于此，建议从两个方向培育城市地下综合管廊专业 化运营管理企业并使之作为 PPP 模式下的主要社会资本成 员，将综合管廊运营管理推向市场。 所谓两个方向培育 是通过对现有有能力承担专业化综合管廊运营管理服务的 社会资本构成情况分析而总结出来的。一个方向是在具有类 似项目综合管理业绩和经验的大型工程公司中发掘并组织 专业化机构，专门向综合管廊运营管理方向发展。从这个方 向组织的运营管理公司，具有长期管理类似项目的经验，员 工资历深厚，专业配备齐全，管理制度充分，能快速实施对 管线的维护和检修，有的还开发了不少适用于管线维捡的装 备，有利于快速整合，迅速形成生产力。他们欠缺的是对高 度智能化的监视监控装备及其操作方法的掌握，需要加强培 训，持证后上岗 ;另一个方向是在能够提供综合管廊整体性信 息化管理软、硬件服务的供应商中发掘并组织专业化机构。 这个方向组建的综合管廊运营管理公司，由于先期参与了综 合管廊信息化管理系统的设计、建造，所以熟悉系统功能， 可以熟练操作相关设备，员工素质较高。在这个基础上组建 的综合管廊运营管理公司需要加强配备的是各专业工种的 巡检人员和对中小型管线故障的排除能力。由于目前还没有 这样的成型机构，所以从组建到适应全盘接管综合管廊运营管理服务还是需要时间磨合的。提供综合管廊集约化运营管理必须具备一个重要的前提，那就是综合管廊运营管理 公司需要在政府机构的协调下，与当地各管线权属单位分别 签订生产运行管理合作协议。通过这个协议明确管理权限， 划定责任范围，界定风险管理边界，确定上下游管理流程和 审批程序等，为综合管廊运营管理公司独立行使管理职责开 辟外部环境。