趙娜

安科瑞電氣股份有限公司 

摘要：目,綜合管廊在我的建設體系里已經(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，這就需要套能夠相互通聯(lián)信息共享的綜合管理平臺。根據(jù)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)代化的綜合體化的自動監(jiān)控設備和*監(jiān)控方案是種經(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專業(yè)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)管理平臺系統(tǒng)）。統(tǒng)管理平臺系統(tǒng)可集成、交叉管理綜合管廊本體及專業(yè)管線運行信息，實現(xiàn)綜合管廊運行管理單位與專業(yè)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)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)中眾多相互兼容、各系統(tǒng)集成與融合、協(xié)議與接口標準不統(tǒng)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、精確化、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*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hua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，如好的空間和能耗管理，精益化的維修保養(yǎng)管理，高建筑績效表現(xiàn)及長設施壽命等。在內(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)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)性和致性方面都大大于傳統(tǒng)的運維管理系統(tǒng)。BIM與云、大數(shù)據(jù)、移動應用、室內(nèi)ding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)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)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)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：

[1] 張浩.智慧管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)設計思路研究[J].現(xiàn)代建筑電氣袁2017（4）：17-20. 

[2] 隨新鮮,馬少偉,張玥,周俊 智慧綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的關鍵技術

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版

作者簡介：趙娜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為綜合管廊監(jiān)控及運維方向，