Внедрение эффективных бизнес-процессов в округе канализации Милуоки

По материалам Esri

Sewerage District Converges Lidar, BIM, and GIS for Business Efficiencies

Интеграция данных лидара и информационной модели зданий с корпоративной ГИС облегчила использование методов 3D проектирования при реконструкции региональной системы отведения и очистки сточных вод. Интеллектуальная 3D модель помогает точнее формулировать задачи, находить эффективные решения и совершенствовать бизнес процессы.

Округ канализации метрополии Милуоки (Milwaukee Metropolitan Sewerage District; MMSD) в штате Висконсин предоставляет свои услуги 28 муниципалитетам с населением около одного миллиона человек. Он управляет одной из самых крупных и развитых региональных систем сбора и отведения сточных вод в стране. В зону его планирования площадью 411 кв.миль входят почти все города и поселения в районе г. Милуоки, по числу жителей занимающего 26-е место среди городов США. Обслуживание этих муниципалитетов потребовало разработки наборов пространственных данных и приложений для внутренних и внешних нужд планирования и проектирования. Как и в любой крупной системе, многие из этих активов были созданы на уровне отделов под конкретные проекты.

Задавшись целью консолидировать данные о канализационном хозяйстве, MMSD обратился к партнеру Esri, компании HNTB из г. Канзас-сити, шт. Миссури, занимающейся разработкой инфраструктур пространственных данных, с просьбой разработать пилотную систему управления данными лидара и информационной модели здания (ИМЗ, англ. BIM). В рамках проекта были исследованы практические пути интеграции 3D данных проектно-конструкторской документации по реконструкции системы аэрации в среду корпоративной ГИС Округа.

Проекты должны быть рентабельными

Одной из задач этого исследовательского проекта была оценка рентабельности различных вариантов интеграции технологии лидара и ИМЗ с ГИС, которая позволила бы значительно облегчить доступ сотрудников MMSD и консультантов к данным исполнительной документации. В качестве вариантов рассматривались несколько платформ для разработки приложений, а также готовые программные решения. Каждый программный пакет оценивался по установленным MMSD критериям. Самой подходящей была признана платформа ArcGIS Engine, коллекция ресурсов разработчика и компонентов ГИС, которые можно встраивать в другие приложения для добавления функций динамической картографии и ГИС в различные программные среды.

Интерактивный просмотр базы 3D геоданных в приложении ArcGIS Engine с возможностью динамического назначения символов объектам.

Расширяемая корпоративная система

К тому времени MMSD уже являлся пользователем технологии Esri. Еще в 2003 году округ выбрал ArcGIS for Desktop в качестве платформы для программных решений на уровне отделов. А в 2009 году компания HNTB помогла MMSD перейти в многопользовательскую среду на основе ArcGIS for Server. Поэтапный переход включал разработку бизнес-модели данных. Эта модель должна была учесть существовавшие на тот момент требования пользователей к наборам данных и приложениям, такие как расширение картографической функциональности и улучшение организации данных, и повысить эффективность работы в целом. В 2011 году MMSD завершил проект, разработав несколько приложений для сопряжения связанной с картами информации с объектами инфраструктуры и зонами обслуживания округа.

«Раньше информация о качестве воды, мероприятиях по улучшению качества воды и ее физических свойствах находилась в разных отделах, – говорит Джефф Сигел (Jeff Siegel), специалист по ГИС, заместитель вице-президента и директор центра технологических решений компании HNTB. – Консолидация этой информации потребовала времени, средств и поддержки новых приоритетов со стороны руководства. Теперь все сотрудники могут обращаться к этой информации со своих настольных компьютеров, не обращаясь ни к кому за помощью или разрешением. У них есть вся необходимая информация для того, чтобы быстро принимать правильные решения, и это было еще одной из наших целей».

В наборе критериев, установленных MMSD для этого пилотного проекта, приоритетным вновь стал акцент на простоту доступа к данным и документам. «Для этого мы создали 3D модель и интегрировали ее в ГИС», – говорит Сигел.

И опять, задача состояла в том, чтобы дать пользователям возможность свободно просматривать и выбирать нужные объекты. В данном случае 3D модель отображается в привычной для пользователей среде ArcGIS. Используя эту модель, сотрудники получают доступ к связанной информации во внешних базах данных, в том числе к документам, относящимся к выбранному пользователем объекту 3D модели.

Современные технологии для исследования исторического объекта

Основным объектом исследования стала станция водоподготовки Джоунс-Айленд, одно из двух предприятий по очистке сточных вод в зоне обслуживания округа. Она находится на берегу озера Мичиган в Милуоки. В среднем станция собирает и обрабатывает до 300 миллионов галлонов сточных вод в день, возвращая чистую прозрачную воду в озеро Мичиган.

В рамках реализации плана развития метрополитенского округа канализации Милуоки до 2020 года перед компанией HNTB была поставлена задача снизить энергозатраты станции водоподготовки Джоунс-Айленд за счет обеспечения более эффективной работы воздуходувки и диффузора аэрационной системы, а также оптимизации распределения воздуха по аэрационным бассейнам и каналам.

Инженеры HNTB решили собрать точные лидарные данные о фактической конструкции аэрационной системы для построения ИМЗ из облаков точек стационарного лидара. Этот подход позволил разработчикам быстро получить надежную и точную информацию о системе в интерактивной 3D среде проектирования.

«Поскольку стационарное лидарное сканирование предполагает прямую видимость, для получения данных обо всех объектах внутри здания необходимо достаточное число сканов, – говорит Сигел. – Оно возрастает с увеличением этажности и сложности структуры здания».

Обычно производство одного стационарного скана занимает 10-15 минут. Соответственно, бригада из двух человек за час может отсканировать 4-6 помещений типа комнаты или коридора. В рамках этого проекта за один день было получено более 100 сканов и, затем, сформированы облака точек для пространства всей станции.

ИМЗ позволила использовать на разных этапах проектирования данные из различных источников. ИМЗ можно определить как комбинацию технологий и ресурсов для сбора, упорядочения, анализа и отображения цифровых данных о физических и функциональных характеристиках сооружения.

В приложении используются динамические ссылки в базе геоданных на информационную модель здания (ИМЗ) для просмотра более подробного 3D изображения объекта.

Многоцелевые реалистичные 3D модели

Как и ожидалось, интеграция данных лидара и ИМЗ с корпоративной ГИС принесла округу много выгод. «На наш взгляд, это наиболее рациональный способ передачи клиенту всех наших методов 3D проектирования и конструирования в одном пакете», – говорит Сигел.

Перенося данные ИМЗ и лидара в среду ArcGIS, округ получает выгоду от интеграции данных и технологий, позволяющей значительно повысить эффективность работы. В том числе, в таких областях, как управление активами и АХУ улучшается процесс обслуживания и документооборот. А функциональность управления данными и отслеживания нарядов и работ имеет важное значение для менеджеров.

Другой сферой, где округ может повысить эффективность работы, является эксплуатация канализационного хозяйства. «Географически привязанное 3D представление сооружений полезно нашему клиенту с многих точек зрения, – говорит Сигел. – ГИС облегчает использование собранной информации и динамическое моделирование для решения самых разных задач: от обеспечения безопасности и обучения до создания документов и ведения операционной базы данных».

Планирование активов и ресурсов предприятия – еще одна сфера, где такой подход оказывается очень полезным. Возможность легкого комбинирования в привычном формате информации для разных целей, от модернизации до капитального ремонта, является большим выигрышем. «Поскольку концепция новая, есть немало сложностей в обеспечении соответствия 3D модели стандартам управления данными, принятым в MMSD, – говорит Сигел. – Вместе с тем, интеллектуальная 3D модель, дающая большой объем дополнительной информации о представляемом объекте, позволяет более эффективно решать возникающие вопросы, предлагать новые сценарии и сокращать проектные сроки».

Извлеченные уроки

Наиболее серьезным фактором, затрудняющим интеграцию ИМЗ и ГИС, является органическое различие двух форматов данных. Для интеграции данных ИМЗ и ГИС самым важным является определение пространственных координат для данных ИМЗ в начале проекта. «Это нужно для того, чтобы мы и наш клиент могли пространственно точно расположить объект на площадке и снабдить его физическим контекстом при отображении его в более крупном масштабе для наложения на аэрофотоснимки, топографию и другие слои данных из корпоративной базы геоданных», – говорит Сигель.

Дополнительную информацию об использовании ГИС для административно-хозяйственного управления (АХУ) можно посмотреть на esri-cis.ru/industries/communication.