當(dāng)代城市管網(wǎng)主要包括了電力、交通、路燈、電信、移動(dòng)、有線(xiàn)電視、熱力、工業(yè)等32類(lèi)不同的管線(xiàn)，它具有很高的復(fù)雜性，同時(shí)又是城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心設(shè)施。而數(shù)字管網(wǎng)則是數(shù)字城市以及數(shù)字礦山中的重要組成部分，它為數(shù)字城市和數(shù)字礦山的建設(shè)提供了有利支持，同時(shí)也是數(shù)字城市和數(shù)字礦山的延伸。近幾年來(lái)，我國(guó)很多城市都開(kāi)始建設(shè)了綜合管網(wǎng)GIS以及各類(lèi)專(zhuān)業(yè)的管網(wǎng)設(shè)施，成功的將城市精細(xì)化管理作為城市管網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)，并對(duì)數(shù)字城市的建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行了改進(jìn)與完善。

一、 城市管網(wǎng)數(shù)字管理技術(shù)的現(xiàn)狀

數(shù)字化管道這一概念是由美國(guó)相關(guān)專(zhuān)家在20世紀(jì)90年代所提出的。隨著時(shí)代的進(jìn)步與科技的高速發(fā)展，城市管網(wǎng)管理也從CAD時(shí)代過(guò)渡到了GIS時(shí)代。GIS技術(shù)的主要特征是：數(shù)據(jù)的采集方式從傳統(tǒng)的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)橐约す狻⒗走_(dá)、紅外等高科技遙感采集；制圖技術(shù)從以往的數(shù)字地圖時(shí)代發(fā)展為以Geodatabase技術(shù)為代表的高新智能地圖時(shí)代；管網(wǎng)應(yīng)用從傳統(tǒng)的單一應(yīng)用升級(jí)為集成應(yīng)用；使用模式也從桌面應(yīng)用發(fā)展為網(wǎng)上應(yīng)用。很多發(fā)達(dá)國(guó)家的管網(wǎng)數(shù)字化管理技術(shù)也較為先進(jìn)，例如：美國(guó)BUCKEYE管道公司就率先采用GIS技術(shù)建立了管道管理系統(tǒng)，美國(guó)管道安全局也建立了相關(guān)的國(guó)家管道制圖系統(tǒng)，意大利SNAM公司則率先開(kāi)發(fā)了SIGAS天然氣管道工程GIS。

目前，我國(guó)的數(shù)字管網(wǎng)建設(shè)也有了較大的進(jìn)步，主要成果體現(xiàn)在信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以及專(zhuān)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)。其中服務(wù)于管網(wǎng)管理的GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、監(jiān)視控制系統(tǒng)以及GPS車(chē)輛跟蹤等專(zhuān)業(yè)的管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，都是不同的開(kāi)發(fā)商在不同時(shí)期、不同環(huán)境中運(yùn)用不同的科技技術(shù)而獨(dú)立研發(fā)的，是針對(duì)管網(wǎng)管理各個(gè)不同領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，但是其缺少了相應(yīng)的統(tǒng)一系統(tǒng)共享平臺(tái)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)更深層次進(jìn)行集成應(yīng)用、高級(jí)分析、決策支持以及智能控制。我國(guó)現(xiàn)行數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題有：

（一）信息孤島：由于我國(guó)的管網(wǎng)管理技術(shù)的基礎(chǔ)架構(gòu)自身具有很多缺陷，現(xiàn)有的管網(wǎng)信息系統(tǒng)很多都屬于孤島型的應(yīng)用，各個(gè)系統(tǒng)都處于獨(dú)立的封閉狀態(tài)，難以實(shí)現(xiàn)資源共享與信息集成。

（二）黑洞：我國(guó)現(xiàn)有的管網(wǎng)信息系統(tǒng)大部分都是采用面向技術(shù)的且與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的“原始”編程工具研發(fā)的，軟件開(kāi)發(fā)模式太過(guò)落后，跟不上時(shí)代的發(fā)展，為信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、維護(hù)以及升級(jí)工作增加了難度，從而出現(xiàn)大面積IT黑洞。

（三）決策支持功能弱：各類(lèi)管網(wǎng)信息系統(tǒng)的單一性應(yīng)用，導(dǎo)致其數(shù)據(jù)源與決策支持模型具有較大的局限性，難以擴(kuò)展。除此之外，管網(wǎng)空間基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)語(yǔ)義及數(shù)據(jù)尺度不一致等問(wèn)題，也是造成信息共享困難并影響決策的關(guān)鍵因素。

2009年1月28日，IBM首席執(zhí)行官彭明盛先生提出將傳感器設(shè)備安裝到城市中的各種物體當(dāng)內(nèi)，并將其連接起來(lái)使之形成“物聯(lián)網(wǎng)”。再運(yùn)用超級(jí)計(jì)算機(jī)及云計(jì)算對(duì)其進(jìn)行整合，使網(wǎng)上數(shù)字地球與人類(lèi)社會(huì)及物理系統(tǒng)的鏈接得以實(shí)現(xiàn)。并最終形成“智慧地球”。其中“智慧城市”是“智慧地球”中的重要推廣項(xiàng)目，而“智慧管網(wǎng)”則是“智慧城市”中的核心組成部分。目前，美國(guó)正在努力開(kāi)發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與云環(huán)境的管網(wǎng)G1S系統(tǒng)，希望通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為城市提供透明和及時(shí)的應(yīng)用服務(wù)。以此幫助管網(wǎng)成功的實(shí)現(xiàn)用戶(hù)化、大眾化以及智慧化。信息技術(shù)的發(fā)展不斷推動(dòng)著“數(shù)字城市”向“智慧城市”的方向發(fā)展，并大力促進(jìn)了“管網(wǎng)智慧化管理”理念以及CPSM系統(tǒng)的提出與成功研發(fā)，為解決我國(guó)數(shù)字管網(wǎng)目前存在的問(wèn)題提供了相應(yīng)措施并為其指明了未來(lái)的發(fā)展方向。

二、市管網(wǎng)智慧管理研究范疇

（一）標(biāo)準(zhǔn)體系的研究：標(biāo)準(zhǔn)體系是數(shù)字城市建設(shè)的起始點(diǎn)和基本保障，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)智慧管理前提條件。標(biāo)準(zhǔn)體系必須以遵循國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為前提，再對(duì)其應(yīng)進(jìn)行修正和完善。CPSM標(biāo)準(zhǔn)體系的主要內(nèi)容又?jǐn)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及系統(tǒng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

1、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要用于對(duì)數(shù)據(jù)定義以及數(shù)據(jù)描述進(jìn)行規(guī)范和處理。CPSM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)包括：管網(wǎng)信息分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)、管網(wǎng)投影等。

2、系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)主要是對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、建設(shè)以及運(yùn)行進(jìn)行規(guī)范。CPSM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)主要包括：管網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、管網(wǎng)互操作標(biāo)準(zhǔn)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、管網(wǎng)權(quán)限管理標(biāo)準(zhǔn)、管網(wǎng)系統(tǒng)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等。

3、信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：主要指城市中主流計(jì)算機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及其通訊標(biāo)準(zhǔn)。

4、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)主要是指與管網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中包括：管網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、測(cè)試、安全等國(guó)家、行業(yè)及地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）模型體系的研究：模型就是指對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象模擬，它是系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，它能建立起管網(wǎng)模型集成服務(wù)鏈，并通過(guò)該服務(wù)鏈為管網(wǎng)模型的高級(jí)應(yīng)用提供支持。

（三）核心數(shù)據(jù)的研究：核心數(shù)據(jù)庫(kù)也可稱(chēng)為管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，它支持并CPSM系統(tǒng)的應(yīng)用，并影響著其信息集成與共享的效果。主要包括了元數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)、規(guī)則、模型及管理等7大類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)管理庫(kù)主要是對(duì)門(mén)戶(hù)平臺(tái)已有的配置進(jìn)行管理，并支持平臺(tái)的健壯發(fā)展。業(yè)務(wù)庫(kù)則是主要用于專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

三、城市管網(wǎng)智慧管理關(guān)鍵技術(shù)

CPSM關(guān)鍵技術(shù)主要包括：門(mén)戶(hù)集成技術(shù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集和傳感器技術(shù)、以及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等。

（一）門(mén)戶(hù)集成技術(shù)：門(mén)戶(hù)集成技術(shù)是建立管網(wǎng)門(mén)戶(hù)平臺(tái)的基礎(chǔ)，主要幫助實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)信息共享以及信息集成。其構(gòu)建的方式有很多種，其中最為有效的應(yīng)該算是SOA構(gòu)架，該構(gòu)建方式能夠有效地完成服務(wù)組件的掛接與卸載工作。

（二）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)：該技術(shù)主要根據(jù)管網(wǎng)信息的復(fù)雜性、不確定性等特點(diǎn)的分析，為統(tǒng)一管理和共享的管網(wǎng)信息資源，建立綜合的、面向主題的、集成的且不可更新的管網(wǎng)數(shù)據(jù)集合。為實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的數(shù)據(jù)挖掘提供有力支持。

（三）數(shù)據(jù)采集和傳感器技術(shù)：該技術(shù)主要為管網(wǎng)的自動(dòng)化及智能化數(shù)據(jù)應(yīng)用提供支持。智能傳感器不僅能夠增強(qiáng)系統(tǒng)的感知、通信、自愈及抗干擾能力，還為軟件自動(dòng)更新提供了支持和保障，保證傳感器知識(shí)技能的隨時(shí)更新。

總結(jié)：

科技的不斷發(fā)展造就了一些列智能技術(shù)的誕生，這些技術(shù)大力的推動(dòng)著“智慧城市”的發(fā)展，同時(shí)CPSM模式的誕生也為“智慧城市”的發(fā)展提供了支持。本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前城市管網(wǎng)的分析與探究，詳細(xì)的闡述了CPSM的內(nèi)涵、基本特征以及其關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用方式，明確指出了未來(lái)城市　“智慧管網(wǎng)”的發(fā)展方向。