關于智慧綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的設計思路

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：目前,綜合管廊在我國的建設體系里已經(jīng)取得了初步成效,但在綜合管廊的技術方面依然需要逐步完善遙文章采用“四化”運維思想即自動化、可控化、可量化、可視化，分析智慧綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的設計思路，深入剖析其關鍵技術，初步給出系統(tǒng)的整體設計方案，為以后工程應用提供參考。

關鍵字：智慧綜合管廊；四化運維思想；監(jiān)控與報警系統(tǒng)；關鍵技術

引言

        智慧城市建設在全國各地都開展的如火如荼，避免“拉鏈”馬路、提高地下空間的利用率的綜合管廊對我國智慧城市發(fā)展必將起到巨大的推動作用。為了保證綜合管廊內(nèi)的設備有效安全的運行，在管廊中需要設置眾多的安全監(jiān)控防護系統(tǒng)，例如院安防監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境及設備監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、管道設施地理信息系統(tǒng)等，如何將上述各個系統(tǒng)有效的整合成一個有機的整體，在出現(xiàn)緊急情況時能夠有效及時的相互聯(lián)動，充分發(fā)揮各個系統(tǒng)的相應功能，這就需要一套能夠相互通聯(lián)信息共享的綜合管理平臺。根據(jù)國內(nèi)外地下綜合管廊建設與運營管理的成功經(jīng)驗，采用現(xiàn)代化的綜合一體化的自動監(jiān)控設備和中央監(jiān)控方案是一種經(jīng)濟有效、快速反應的運營管理模式。本文采用“四化”運維思想即自動化、可控化、可量化、可視化，分析智慧綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的設計思路，圍繞系統(tǒng)的關鍵技術開展探究，對工程實踐提供參考。

1 設計思路

        綜合管廊是綜合管廊運行管理單位與各管線單位共同參與管理的特殊場所。綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)大致分為3層結構：設備層（現(xiàn)場各大安全監(jiān)控防護系統(tǒng)）、網(wǎng)絡傳輸層（信息網(wǎng)絡中心）以及管控層（統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)）。統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)可集成、交叉管理綜合管廊本體及管線運行信息，實現(xiàn)綜合管廊運行管理單位與管線單位的信息互通，打造充滿智慧的綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)除了具有基本的信息共享和互通外，還需要具有自動化、可控化、可量化、可視化的要求。

        設備層通過信息網(wǎng)絡中心傳遞數(shù)據(jù)至管控層，實現(xiàn)自動監(jiān)控，設備層還可以通過信息網(wǎng)絡中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)間聯(lián)動，自動啟動相關設備，管控層可預見性的決策和行動，自動化的工作流程減少事故發(fā)生，實現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的“自動化”。

        管控層具有動態(tài)大數(shù)據(jù)平臺，集中化、全息化進行展示，掌握設施設備數(shù)據(jù)，管控設施設備全生命周期，實現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的“可視化”，從而達到更好的空間和能耗管理以及精益化的維修保養(yǎng)管理。

        設備層數(shù)據(jù)的描述和預測可量化，智能運營維護管理績效考核可量化，眾多品牌相互兼容、各系統(tǒng)集成與融合、協(xié)議與接口標準可量化，可有效的實現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的“可量化”。

        設施設備全生命周期，成本可控以及全部設備可管控這一設計目標可實現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的“可控化”。

2 關鍵技術

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術

        綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)是一個綜合性很強的管控系統(tǒng)，包括環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預警與報警系統(tǒng)堯地理信息系統(tǒng)等，各系統(tǒng)之間很容易形成信息孤島的局面。引入物聯(lián)網(wǎng)技術，構建千兆工業(yè)以太網(wǎng)或光纖環(huán)網(wǎng)，各系統(tǒng)包含的各功能模塊可統(tǒng)一通過數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，有效的解決信息孤島的難題。

        物聯(lián)網(wǎng)技術主要包括RFID 技術、傳感器技術、無線網(wǎng)絡技術、云計算技術等，按約定的協(xié)議，將系統(tǒng)所需設備與互聯(lián)網(wǎng)相連接袁進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化監(jiān)控和管理，譬如，環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)包括溫濕度傳感器、水位計、氧氣傳感器、甲烷傳感器、氣體檢測儀、風機和攝像頭等數(shù)據(jù)采集設備，并通過一系列監(jiān)控設備對綜合管廊的公共環(huán)境進行監(jiān)測。當環(huán)境不能滿足管線運行要求，人員進入要求時，可通過數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，自動啟動相關設備，使環(huán)境恢復到正常狀態(tài)。當環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生有害氣體時，經(jīng)信息互換可啟動風機排除有害氣體。入侵報警系統(tǒng)包括通風口感應探測器和紅外報警裝置，當有人想要進入管廊中心時，感應探測器會將感應到的信息通過數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡中心傳遞到管控系統(tǒng)并引發(fā)紅外報警裝置報警，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用和有效方案的實施，可以成功解決系統(tǒng)中眾多品牌相互兼容、各系統(tǒng)集成與融合、協(xié)議與接口標準不統(tǒng)一的問題，實現(xiàn)環(huán)境與設備監(jiān)控、安全防范以及預警和報警等系統(tǒng)的信息互通和聯(lián)動，滿足系統(tǒng)運維管理的自動化、可量化和可控化。

2.2 大數(shù)據(jù)技術

        物聯(lián)網(wǎng)和人工智能之所以能取得突飛猛進的進展，不能不說是因為這些年來大數(shù)據(jù)長足發(fā)展的結果。正是由于各類感應器和數(shù)據(jù)采集技術的發(fā)展，綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)開始擁有以往難以想象的海量數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術是在海量、種類繁多的數(shù)據(jù)間發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在關聯(lián)，通過對大量、動態(tài)、能持續(xù)的數(shù)據(jù)進行描述和預測，從而實現(xiàn)綜合管廊的遠程在線監(jiān)控、智能運營維護以及報警響應的實時化、智能化。

        環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)主要包括對管廊內(nèi)溫度、濕度、水位、氧氣、甲烷、硫化氫等環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測與報警；安全防范系統(tǒng)用來防止外來人員誤入管廊內(nèi)部，包括入侵報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、離線巡邏系統(tǒng)系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)等。這些不同系統(tǒng)的信號屬性、維度多樣，經(jīng)常變化，大數(shù)據(jù)技術就是將這些信號轉化為數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)分析為信息，通過數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡中心提煉促成各子系統(tǒng)間的聯(lián)動以及管控系統(tǒng)的決策和行動。當環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出危險信號時，報警系統(tǒng)能聯(lián)動視頻系統(tǒng)，跳出該區(qū)域的視頻屏畫面，確認報警，報警系統(tǒng)能聯(lián)動智能保護系統(tǒng)，實現(xiàn)自我保護。管控系統(tǒng)能聯(lián)動應急通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)任意廣播以及電話互相通話。利用大數(shù)據(jù)技術，通過分析積累的監(jiān)測傳感數(shù)據(jù)，可做故障點預判、廊內(nèi)人員異常行為分析、新建項目部署規(guī)劃等增值業(yè)務遙大數(shù)據(jù)技術的應用可提高系統(tǒng)的應變性，滿足系統(tǒng)運維管理的自動化和可控化。

2.3 BIM+技術

        為了有效利用管廊在各個階段的數(shù)據(jù)資料，整合前期構建的相關模型，避免重復采集、處理入廊地下管線的信息數(shù)據(jù)袁管廊建設中多采用BIM(Building Information Modeling建筑信息模型)技術。利用GIS淵Geography Information System地理信息系統(tǒng)技術，對城市中的多條管廊的運行情況進行集中化、全息化進行展示，實現(xiàn)管廊網(wǎng)絡化的管理。通過BIM+GIS 結合，實現(xiàn)管廊管廊空間以及設施設備三維呈現(xiàn)，地下管廊分布位置，管廊所有出入/通風/投入口定位與查詢，既可總覽全局關鍵參數(shù)，又可從主要參數(shù)逐級導航到設備詳細參數(shù)，采用“BIM+GIS”三維數(shù)字化技術，將現(xiàn)狀地下管線、建筑物及周邊環(huán)境三維數(shù)字化建模，形成動態(tài)大數(shù)據(jù)平臺。在此基礎上，將綜合管廊、管線及道路等建設信息輸入，以指導綜合管廊的設計、施工和后期運營管理，有效提高地下綜合管廊工程的建設和管理水平。

        BIM+FM（Facility Management設施管理）的出現(xiàn)并不是因為創(chuàng)造了多么嶄新的突破性技術，而是由于其系統(tǒng)的整合了若干既有因素，為用戶帶來了創(chuàng)新性的價值，如更好的空間和能耗管理，精益化的維修保養(yǎng)管理，更高建筑績效表現(xiàn)及長設施壽命等。在國內(nèi)推動綜合管廊建設的形勢下，有必要建立基于BIM+技術的管廊統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)。充分發(fā)揮利用BIM的價值，不但可以提高運營維護的效率和質(zhì)量，而且可以降低運營維護費用，基于BIM的空間管理、資產(chǎn)管理、設施故障的定位排除、能耗管理堯應急處理等功能實現(xiàn)，在可視化、智能化、數(shù)據(jù)性和一致性方面都大大優(yōu)于傳統(tǒng)的運維管理系統(tǒng)。BIM與云、大數(shù)據(jù)、移動應用、室內(nèi)定位、GIS、傳感器、智能機器人等新技術構成的集成應用“BIM+”幫助業(yè)主提升綜合管廊運維水平，滿足系統(tǒng)運維管理的可視化和可量化。

3 系統(tǒng)整體方案

        綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)大致分為設備層（現(xiàn)場各大安全監(jiān)控防護系統(tǒng)）、網(wǎng)絡傳輸層（信息網(wǎng)絡中心）以及管控層（統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)）三層?，F(xiàn)場設備層即各子系統(tǒng)在現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集的設備，通過工業(yè)級網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)信息傳至統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)。管控層采用B/S構架，分為應用服務端和應用客戶端，應用服務端對所有實時數(shù)據(jù)進行應用分析，應用客戶端包含報警監(jiān)控中心以及監(jiān)視大屏。操作臺工作站與大屏皆可顯示人機界面，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)處理功能、遙控功能、報警處理功能、冗余設備自動切換功能、事故追憶和反演功能、故障數(shù)據(jù)錄波功能、系統(tǒng)運行事務管理功能、數(shù)據(jù)轉發(fā)以及信息查詢功能等。

4以安科瑞智慧城市地下綜合管廊產(chǎn)品選型方案為例。

4.1 管廊電力監(jiān)控系統(tǒng)（10/0.4kV地面變電所）

4.2 管廊設備監(jiān)控系統(tǒng)（0.4kV動力箱/動力柜）

5 結束語

        綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的技術及合理程度直接影響綜合管廊的運行管理水平，完善的監(jiān)控與報警系統(tǒng)是一個綜合管廊能正常運行的重要保證。綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)采用統(tǒng)一的管理平臺，具有自動化、可視化、可量化以及可控化的智能水平是未來發(fā)展的趨勢。

參考文獻：

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