專題報道
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基于城市綜合管廊的特性，其信息化管理系統(tǒng)通常需要一個平臺管控多個項目，乃至全市范圍內(nèi)的所有項目，要實現(xiàn)這一目的，在技術(shù)上仍存在一些難點，比如：智能化系統(tǒng)各自獨立、以傳統(tǒng)方式進行業(yè)務管理、分期建設導致標準不一、數(shù)據(jù)完整性不夠、網(wǎng)絡規(guī)劃不規(guī)范等，導致各項目無法在一個統(tǒng)一的信息平臺上對整個城市地下“生命線”提供智慧化、安全化的綜合監(jiān)控與經(jīng)營運維。
一、智慧運維系統(tǒng)建設難點
（一）獨立智能化系統(tǒng)統(tǒng)一接入的問題
監(jiān)控系統(tǒng)各自建設，硬件設備品牌、型號都不一致，無法在統(tǒng)一的監(jiān)控平臺進行整合，只能在數(shù)據(jù)層面實現(xiàn)整合。
（二）分期建設標準不一、數(shù)據(jù)完整性不夠的問題
不同時期建設的管廊，設計標準、監(jiān)控任務不一致，從最新的建設標準去看舊的標準，數(shù)據(jù)的完整性不夠是必然問題。但是最新的標準要兼容舊的標準，需將舊數(shù)據(jù)按照新數(shù)據(jù)的標準重新建立。
（三）網(wǎng)絡規(guī)劃不規(guī)范的問題
網(wǎng)絡規(guī)劃不規(guī)范會對舊有項目按照新標準進行改造造成影響，需要進行數(shù)據(jù)對接等繁瑣技術(shù)攻關(guān)。
二、智慧運維系統(tǒng)搭建思路及對策
（一）系統(tǒng)整體建設思路
通過標準規(guī)范體系、安全保障體系，依托地理信息技術(shù)、建筑模型技術(shù)、流行框架技術(shù)、SCADA組態(tài)技術(shù)、工控標準協(xié)議和計算機網(wǎng)絡技術(shù)等先進技術(shù)手段，在統(tǒng)一的標準體系下，以數(shù)據(jù)中心為支撐，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)交互和工作流審批等基礎模塊，統(tǒng)一管理管廊的整體運作。系統(tǒng)分為以下幾個層面：
1.基礎資源支撐層
以硬件作為支撐，由基礎網(wǎng)絡、交換機、服務器、工控設備、傳感器、消防設施、應急通訊等設備組成。
2.數(shù)據(jù)中心
包括非涉密區(qū)和涉密區(qū)。非涉密區(qū)提供管廊云環(huán)境，包括存儲虛擬化、操作平臺、數(shù)據(jù)庫集群。涉密區(qū)使用實體服務器集群，同時增加環(huán)境監(jiān)控和安全監(jiān)控。環(huán)境監(jiān)控通過環(huán)境監(jiān)控主機監(jiān)視機房設備的工作情況，及時發(fā)現(xiàn)和排查故障；安全監(jiān)控通過環(huán)境監(jiān)控主機監(jiān)視機房的安全情況。
3.應用支撐層
支撐整個應用的關(guān)鍵技術(shù)，包括工作流引擎、3DGIS、VR/AR、SCADA、融合通訊等等。
4.應用層
包括三大平臺（態(tài)勢感知平臺、綜合監(jiān)控平臺、態(tài)勢感知平臺），三大系統(tǒng)（應急指揮、安全保障、安全預警）。
5.數(shù)據(jù)展示、人機交互
整個系統(tǒng)的最外層，包括瀏覽器、PC客戶端、大屏展示等交互方式。
（二）系統(tǒng)搭建對策
為解決分期建設標準不一、數(shù)據(jù)完整性不夠等問題，系統(tǒng)需構(gòu)建綜合管廊全生命周期的信息化框架和數(shù)據(jù)中心，建立標準統(tǒng)一、關(guān)系清晰、數(shù)據(jù)一致、互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)服務和協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)各區(qū)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)共享，為綜合管廊的綜合集成與管控、智能運維、精細化經(jīng)營、可視化應急搶險、移動化辦公應用和沉浸式VR/AR交互提供信息平臺。
城市綜合管廊的建設目標是在信息化管理的基礎上，逐步實現(xiàn)自動化，用智慧覆蓋整個管廊運行管理的全過程，實現(xiàn)高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的一體化智慧型管廊。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：
1.態(tài)勢感知
基于數(shù)據(jù)集成、大數(shù)據(jù)分析、地理信息系統(tǒng)、BIM技術(shù)、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術(shù)于一體，實現(xiàn)綜合監(jiān)控、運營維護、網(wǎng)絡安全等多領(lǐng)域數(shù)據(jù)的匯聚、交換、篩選、共享、趨勢分析、數(shù)據(jù)挖掘、可視化展示。態(tài)勢感知為綜合管廊信息平臺提供豐富的公共支撐組件和應用分析服務，基于這些組件和服務，按照業(yè)務需求，可以靈活組合搭建智慧應用，發(fā)布到管廊云上。
2.運維管理
基于態(tài)勢感知平臺提供的業(yè)務化的分析、GIS/BIM等組件展示的直觀形象的管廊運維相關(guān)信息，極大提升運維管理能力，結(jié)合融合通訊技術(shù)，整合各級應急資源，提升應急協(xié)調(diào)指揮能力。運維調(diào)度是資產(chǎn)管理、應急管理信息可視化的綜合呈現(xiàn)。滿足指揮調(diào)度、運維管理、演練參觀等各層級的管理需求，展示地下管廊和內(nèi)部各專業(yè)管線運行數(shù)據(jù)、基礎數(shù)據(jù)管理、圖檔管理、管線拓撲維護、數(shù)據(jù)離線維護、維修與改造管理、基礎數(shù)據(jù)共享等功能信息；能為運維、監(jiān)控與報警系統(tǒng)提供簡潔、統(tǒng)一、友好的人機交互界面，按需分層分級顯示相關(guān)重要數(shù)據(jù)；能直觀展現(xiàn)“各監(jiān)控子系統(tǒng)、各運維資源分布”信息。
3.安全保障
系統(tǒng)在物理上分為涉密網(wǎng)和非涉密網(wǎng)（參密），涉密網(wǎng)運行涉及管廊GIS/BIM數(shù)據(jù)的運維管理和態(tài)勢感知系統(tǒng)，加強非涉密網(wǎng)（參密）的信息安全管理及防護建設是為保障工控系統(tǒng)中各種工控設備、通訊設備使用安全性、各種信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。通過網(wǎng)閘、數(shù)據(jù)交換等技術(shù)實現(xiàn)非涉密數(shù)據(jù)向涉密網(wǎng)的單向流動，分析結(jié)果數(shù)據(jù)，比如維護優(yōu)化方案等，通過安全介質(zhì)移動到非涉密網(wǎng)絡。
4.智慧應用
智慧應用依托管廊云，在安全網(wǎng)的保障下實現(xiàn)各自建設的管廊項目監(jiān)測數(shù)據(jù)的加密上傳、控制指令的加密下達。依托云平臺為運維團隊開展管廊檢修方案優(yōu)化、管廊運維方案優(yōu)化等智慧應用；為入廊管線經(jīng)營企業(yè)提供管線入廊施工方案優(yōu)化、管線運維方案優(yōu)化、安全預警等智慧應用；為行業(yè)監(jiān)管部門提供分析決策支撐、管廊建設規(guī)劃方案優(yōu)化等智慧應用。
三、管廊智慧運維平臺實際案例
目前，蘇州管廊已建成一套體系完整的綜合管廊智慧化綜合監(jiān)控及信息管理系統(tǒng)，并已投入實際使用。
（一）系統(tǒng)架構(gòu)
蘇州管廊智慧運維平臺按照全市地下綜合管廊集中管理、統(tǒng)一運維的要求進行設計，滿足集群擴展、遠程管理、規(guī)范接入、統(tǒng)一權(quán)限、智能運維的建設要求。主體結(jié)構(gòu)分為基礎資源層、數(shù)據(jù)中心層、應用支撐層三大子系統(tǒng)，其中，基礎資源層主要包括市級指揮中心與各分控中心之間的通訊網(wǎng)絡骨干網(wǎng)、管廊項目廊內(nèi)的通訊網(wǎng)絡、廊內(nèi)的環(huán)境監(jiān)控設備、安全防范設備、應急通訊設備等；數(shù)據(jù)中心層即信息化基礎設施，主要包括中心機房及其相關(guān)設備等；應用支撐層對服務器、存儲等硬件資源進行虛擬化管理，以支持應用集群擴展，提高系統(tǒng)的擴展性、可靠性和穩(wěn)定性；基于SCADA、融合通訊、三維仿真等技術(shù)集成完成綜合監(jiān)控子系統(tǒng)的開發(fā)；基于數(shù)字證書、單點登錄、工作流、消息總線等技術(shù)完成運維管理子系統(tǒng)的開發(fā)；基于地理信息、BIM、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)完成態(tài)勢感知子系統(tǒng)的開發(fā)。子系統(tǒng)之間相互協(xié)同，共同實現(xiàn)管廊智慧化綜合監(jiān)控和信息管理的目標。
（二）綜合監(jiān)控子系統(tǒng)
綜合監(jiān)控子系統(tǒng)主要連接廊內(nèi)各項終端設備，包括廊內(nèi)管線單位的數(shù)據(jù)對接，實現(xiàn)對廊內(nèi)各項環(huán)境的全面掌握，同時，市級監(jiān)控中心的平臺與各分控中心相連接，做到統(tǒng)一管理。
基于綜合監(jiān)控子系統(tǒng)，通過多種終端方式，實現(xiàn)對地下綜合管廊7*24小時隨時隨地對全市管廊的設備進行管控，保障管廊本體安全和保障專業(yè)管線安全。
（三）運維管理子系統(tǒng)
當運營規(guī)模不斷擴大，成本不斷增加的情況下，若繼續(xù)采用傳統(tǒng)的管理方式，工作效率低下、成本支出不可控。需要一套以資產(chǎn)設備全生命周期管理為核心的，包括智能運檢、生產(chǎn)經(jīng)營管理、智能調(diào)度功能的一體化的運維管理系統(tǒng)。
運維管理子系統(tǒng)的建設目標是按照綜合管廊運營單位已有的規(guī)章制度和標準操作流程，基于統(tǒng)一的運維管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全市管廊運維中人、財、物、事的集中管理，從而提升管廊維護效率，提高管廊管理水平。
（四）態(tài)勢感知子系統(tǒng)
隨著業(yè)務規(guī)模的不斷擴大，管理的設備數(shù)量、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將急劇增加，如何對這些數(shù)據(jù)進行有效管理、綜合利用成為一個問題。
態(tài)勢感知子系統(tǒng)的建設目標是通過以下手段：
1.建立管廊數(shù)據(jù)規(guī)范
建立資源目錄，對系統(tǒng)涉及的基礎網(wǎng)絡設施運行監(jiān)控數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡安全運行監(jiān)控數(shù)據(jù)、智能化設備運行監(jiān)控數(shù)據(jù)、運維服務業(yè)務數(shù)據(jù)進行集中管理。
2.建立管廊運行指標體系
建立健康評估模型，從智慧、安全兩個維度對管廊運行狀況進行可視化展示，優(yōu)化運維流程，提高維護效率。
3.建立管廊應急預案
搭建指揮調(diào)度系統(tǒng)，提供事件監(jiān)控、影響分析、指揮調(diào)度功能，提高應急響應能力。逐步搭建起具有數(shù)據(jù)集成、趨勢分析、大屏展示能力的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，為綜合監(jiān)控、運維管理系統(tǒng)提供輔助決策、數(shù)據(jù)可視化等應用支撐。
信息化系統(tǒng)是綜合管廊運營必不可少的手段，建設一套綜合管廊信息化系統(tǒng)，能實現(xiàn)城市綜合管廊的監(jiān)測實時化、預警智能化、決策科學化、應急管理一體化和設備資產(chǎn)管理精細化等綜合管控，有效減少安全隱患，確保綜合管廊安全、高效運行，為生產(chǎn)經(jīng)營提供決策輔助，促進城市綜合管廊的創(chuàng)新管理。
一、智慧運維系統(tǒng)建設難點
（一）獨立智能化系統(tǒng)統(tǒng)一接入的問題
監(jiān)控系統(tǒng)各自建設，硬件設備品牌、型號都不一致，無法在統(tǒng)一的監(jiān)控平臺進行整合，只能在數(shù)據(jù)層面實現(xiàn)整合。
（二）分期建設標準不一、數(shù)據(jù)完整性不夠的問題
不同時期建設的管廊，設計標準、監(jiān)控任務不一致，從最新的建設標準去看舊的標準，數(shù)據(jù)的完整性不夠是必然問題。但是最新的標準要兼容舊的標準，需將舊數(shù)據(jù)按照新數(shù)據(jù)的標準重新建立。
（三）網(wǎng)絡規(guī)劃不規(guī)范的問題
網(wǎng)絡規(guī)劃不規(guī)范會對舊有項目按照新標準進行改造造成影響，需要進行數(shù)據(jù)對接等繁瑣技術(shù)攻關(guān)。
二、智慧運維系統(tǒng)搭建思路及對策
（一）系統(tǒng)整體建設思路
通過標準規(guī)范體系、安全保障體系，依托地理信息技術(shù)、建筑模型技術(shù)、流行框架技術(shù)、SCADA組態(tài)技術(shù)、工控標準協(xié)議和計算機網(wǎng)絡技術(shù)等先進技術(shù)手段，在統(tǒng)一的標準體系下，以數(shù)據(jù)中心為支撐，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)交互和工作流審批等基礎模塊，統(tǒng)一管理管廊的整體運作。系統(tǒng)分為以下幾個層面：
1.基礎資源支撐層
以硬件作為支撐，由基礎網(wǎng)絡、交換機、服務器、工控設備、傳感器、消防設施、應急通訊等設備組成。
2.數(shù)據(jù)中心
包括非涉密區(qū)和涉密區(qū)。非涉密區(qū)提供管廊云環(huán)境，包括存儲虛擬化、操作平臺、數(shù)據(jù)庫集群。涉密區(qū)使用實體服務器集群，同時增加環(huán)境監(jiān)控和安全監(jiān)控。環(huán)境監(jiān)控通過環(huán)境監(jiān)控主機監(jiān)視機房設備的工作情況，及時發(fā)現(xiàn)和排查故障；安全監(jiān)控通過環(huán)境監(jiān)控主機監(jiān)視機房的安全情況。
3.應用支撐層
支撐整個應用的關(guān)鍵技術(shù)，包括工作流引擎、3DGIS、VR/AR、SCADA、融合通訊等等。
4.應用層
包括三大平臺（態(tài)勢感知平臺、綜合監(jiān)控平臺、態(tài)勢感知平臺），三大系統(tǒng)（應急指揮、安全保障、安全預警）。
5.數(shù)據(jù)展示、人機交互
整個系統(tǒng)的最外層，包括瀏覽器、PC客戶端、大屏展示等交互方式。
（二）系統(tǒng)搭建對策
為解決分期建設標準不一、數(shù)據(jù)完整性不夠等問題，系統(tǒng)需構(gòu)建綜合管廊全生命周期的信息化框架和數(shù)據(jù)中心，建立標準統(tǒng)一、關(guān)系清晰、數(shù)據(jù)一致、互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)服務和協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)各區(qū)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)共享，為綜合管廊的綜合集成與管控、智能運維、精細化經(jīng)營、可視化應急搶險、移動化辦公應用和沉浸式VR/AR交互提供信息平臺。
城市綜合管廊的建設目標是在信息化管理的基礎上，逐步實現(xiàn)自動化，用智慧覆蓋整個管廊運行管理的全過程，實現(xiàn)高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的一體化智慧型管廊。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：
1.態(tài)勢感知
基于數(shù)據(jù)集成、大數(shù)據(jù)分析、地理信息系統(tǒng)、BIM技術(shù)、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術(shù)于一體，實現(xiàn)綜合監(jiān)控、運營維護、網(wǎng)絡安全等多領(lǐng)域數(shù)據(jù)的匯聚、交換、篩選、共享、趨勢分析、數(shù)據(jù)挖掘、可視化展示。態(tài)勢感知為綜合管廊信息平臺提供豐富的公共支撐組件和應用分析服務，基于這些組件和服務，按照業(yè)務需求，可以靈活組合搭建智慧應用，發(fā)布到管廊云上。
2.運維管理
基于態(tài)勢感知平臺提供的業(yè)務化的分析、GIS/BIM等組件展示的直觀形象的管廊運維相關(guān)信息，極大提升運維管理能力，結(jié)合融合通訊技術(shù)，整合各級應急資源，提升應急協(xié)調(diào)指揮能力。運維調(diào)度是資產(chǎn)管理、應急管理信息可視化的綜合呈現(xiàn)。滿足指揮調(diào)度、運維管理、演練參觀等各層級的管理需求，展示地下管廊和內(nèi)部各專業(yè)管線運行數(shù)據(jù)、基礎數(shù)據(jù)管理、圖檔管理、管線拓撲維護、數(shù)據(jù)離線維護、維修與改造管理、基礎數(shù)據(jù)共享等功能信息；能為運維、監(jiān)控與報警系統(tǒng)提供簡潔、統(tǒng)一、友好的人機交互界面，按需分層分級顯示相關(guān)重要數(shù)據(jù)；能直觀展現(xiàn)“各監(jiān)控子系統(tǒng)、各運維資源分布”信息。
3.安全保障
系統(tǒng)在物理上分為涉密網(wǎng)和非涉密網(wǎng)（參密），涉密網(wǎng)運行涉及管廊GIS/BIM數(shù)據(jù)的運維管理和態(tài)勢感知系統(tǒng)，加強非涉密網(wǎng)（參密）的信息安全管理及防護建設是為保障工控系統(tǒng)中各種工控設備、通訊設備使用安全性、各種信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。通過網(wǎng)閘、數(shù)據(jù)交換等技術(shù)實現(xiàn)非涉密數(shù)據(jù)向涉密網(wǎng)的單向流動，分析結(jié)果數(shù)據(jù)，比如維護優(yōu)化方案等，通過安全介質(zhì)移動到非涉密網(wǎng)絡。
4.智慧應用
智慧應用依托管廊云，在安全網(wǎng)的保障下實現(xiàn)各自建設的管廊項目監(jiān)測數(shù)據(jù)的加密上傳、控制指令的加密下達。依托云平臺為運維團隊開展管廊檢修方案優(yōu)化、管廊運維方案優(yōu)化等智慧應用；為入廊管線經(jīng)營企業(yè)提供管線入廊施工方案優(yōu)化、管線運維方案優(yōu)化、安全預警等智慧應用；為行業(yè)監(jiān)管部門提供分析決策支撐、管廊建設規(guī)劃方案優(yōu)化等智慧應用。
三、管廊智慧運維平臺實際案例
目前，蘇州管廊已建成一套體系完整的綜合管廊智慧化綜合監(jiān)控及信息管理系統(tǒng)，并已投入實際使用。
（一）系統(tǒng)架構(gòu)
蘇州管廊智慧運維平臺按照全市地下綜合管廊集中管理、統(tǒng)一運維的要求進行設計，滿足集群擴展、遠程管理、規(guī)范接入、統(tǒng)一權(quán)限、智能運維的建設要求。主體結(jié)構(gòu)分為基礎資源層、數(shù)據(jù)中心層、應用支撐層三大子系統(tǒng)，其中，基礎資源層主要包括市級指揮中心與各分控中心之間的通訊網(wǎng)絡骨干網(wǎng)、管廊項目廊內(nèi)的通訊網(wǎng)絡、廊內(nèi)的環(huán)境監(jiān)控設備、安全防范設備、應急通訊設備等；數(shù)據(jù)中心層即信息化基礎設施，主要包括中心機房及其相關(guān)設備等；應用支撐層對服務器、存儲等硬件資源進行虛擬化管理，以支持應用集群擴展，提高系統(tǒng)的擴展性、可靠性和穩(wěn)定性；基于SCADA、融合通訊、三維仿真等技術(shù)集成完成綜合監(jiān)控子系統(tǒng)的開發(fā)；基于數(shù)字證書、單點登錄、工作流、消息總線等技術(shù)完成運維管理子系統(tǒng)的開發(fā)；基于地理信息、BIM、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)完成態(tài)勢感知子系統(tǒng)的開發(fā)。子系統(tǒng)之間相互協(xié)同，共同實現(xiàn)管廊智慧化綜合監(jiān)控和信息管理的目標。
（二）綜合監(jiān)控子系統(tǒng)
綜合監(jiān)控子系統(tǒng)主要連接廊內(nèi)各項終端設備，包括廊內(nèi)管線單位的數(shù)據(jù)對接，實現(xiàn)對廊內(nèi)各項環(huán)境的全面掌握，同時，市級監(jiān)控中心的平臺與各分控中心相連接，做到統(tǒng)一管理。
基于綜合監(jiān)控子系統(tǒng)，通過多種終端方式，實現(xiàn)對地下綜合管廊7*24小時隨時隨地對全市管廊的設備進行管控，保障管廊本體安全和保障專業(yè)管線安全。
（三）運維管理子系統(tǒng)
當運營規(guī)模不斷擴大，成本不斷增加的情況下，若繼續(xù)采用傳統(tǒng)的管理方式，工作效率低下、成本支出不可控。需要一套以資產(chǎn)設備全生命周期管理為核心的，包括智能運檢、生產(chǎn)經(jīng)營管理、智能調(diào)度功能的一體化的運維管理系統(tǒng)。
運維管理子系統(tǒng)的建設目標是按照綜合管廊運營單位已有的規(guī)章制度和標準操作流程，基于統(tǒng)一的運維管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全市管廊運維中人、財、物、事的集中管理，從而提升管廊維護效率，提高管廊管理水平。
（四）態(tài)勢感知子系統(tǒng)
隨著業(yè)務規(guī)模的不斷擴大，管理的設備數(shù)量、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將急劇增加，如何對這些數(shù)據(jù)進行有效管理、綜合利用成為一個問題。
態(tài)勢感知子系統(tǒng)的建設目標是通過以下手段：
1.建立管廊數(shù)據(jù)規(guī)范
建立資源目錄，對系統(tǒng)涉及的基礎網(wǎng)絡設施運行監(jiān)控數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡安全運行監(jiān)控數(shù)據(jù)、智能化設備運行監(jiān)控數(shù)據(jù)、運維服務業(yè)務數(shù)據(jù)進行集中管理。
2.建立管廊運行指標體系
建立健康評估模型，從智慧、安全兩個維度對管廊運行狀況進行可視化展示，優(yōu)化運維流程，提高維護效率。
3.建立管廊應急預案
搭建指揮調(diào)度系統(tǒng)，提供事件監(jiān)控、影響分析、指揮調(diào)度功能，提高應急響應能力。逐步搭建起具有數(shù)據(jù)集成、趨勢分析、大屏展示能力的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，為綜合監(jiān)控、運維管理系統(tǒng)提供輔助決策、數(shù)據(jù)可視化等應用支撐。
信息化系統(tǒng)是綜合管廊運營必不可少的手段，建設一套綜合管廊信息化系統(tǒng)，能實現(xiàn)城市綜合管廊的監(jiān)測實時化、預警智能化、決策科學化、應急管理一體化和設備資產(chǎn)管理精細化等綜合管控，有效減少安全隱患，確保綜合管廊安全、高效運行，為生產(chǎn)經(jīng)營提供決策輔助，促進城市綜合管廊的創(chuàng)新管理。