龔永波

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(shè)體系里已經(jīng)取得了初步成效,但在綜合管廊的技術(shù)方面依然需要逐步完善遙文章采用“四化”運(yùn)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(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，深入剖析其關(guān)鍵技術(shù)，初步給出系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，為以后工程應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵字：智慧綜合管廊；四化運(yùn)維思想；監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

引言

        智慧城市建設(shè)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(shè)備有效安全的運(yùn)行，在管廊中需要設(shè)置眾多的安全監(jiān)控防護(hù)系統(tǒng)，例如院安防監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境及設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、管道設(shè)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(jī)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(yīng)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(shè)與運(yùn)營管理的成功經(jīng)驗(yàn)，采用現(xiàn)代化的綜合一體化的自動監(jiān)控設(shè)備和中央監(jiān)控方案是一種經(jīng)濟(jì)有效、快速反應(yīng)的運(yùn)營管理模式。本文采用“四化”運(yùn)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(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，圍繞系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)開展探究，對工程實(shí)踐提供參考。

1 設(shè)計(jì)思路

        綜合管廊是綜合管廊運(yùn)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(bào)警系統(tǒng)大致分為3層結(jié)構(gòu)：設(shè)備層（現(xiàn)場各大安全監(jiān)控防護(hù)系統(tǒng)）、網(wǎng)絡(luò)傳輸層（信息網(wǎng)絡(luò)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專業(yè)管線運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)綜合管廊運(yùn)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(bào)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(shè)備層通過信息網(wǎng)絡(luò)中心傳遞數(shù)據(jù)至管控層，實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控，設(shè)備層還可以通過信息網(wǎng)絡(luò)中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)間聯(lián)動，自動啟動相關(guān)設(shè)備，管控層可預(yù)見性的決策和行動，自動化的工作流程減少事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報(bào)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(jìn)行展示，掌握設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)，管控設(shè)施設(shè)備全生命周期，實(shí)現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的“可視化”，從而達(dá)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(shè)備層數(shù)據(jù)的描述和預(yù)測可量化，智能運(yùn)營維護(hù)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(biāo)準(zhǔn)可量化，可有效的實(shí)現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的“可量化”。

        設(shè)施設(shè)備全生命周期，成本可控以及全部設(shè)備可管控這一設(shè)計(jì)目標(biāo)可實(shí)現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的“可控化”。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

        綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)是一個綜合性很強(qiáng)的管控系統(tǒng)，包括環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預(yù)警與報(bào)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(shù)，構(gòu)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(luò)中心實(shí)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(shù)主要包括RFID 技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等，按約定的協(xié)議，將系統(tǒng)所需設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相連接袁進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控和管理，譬如，環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)包括溫濕度傳感器、水位計(jì)、氧氣傳感器、甲烷傳感器、氣體檢測儀、風(fēng)機(jī)和攝像頭等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，并通過一系列監(jiān)控設(shè)備對綜合管廊的公共環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)環(huán)境不能滿足管線運(yùn)行要求，人員進(jìn)入要求時，可通過數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，自動啟動相關(guān)設(shè)備，使環(huán)境恢復(fù)到正常狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生有害氣體時，經(jīng)信息互換可啟動風(fēng)機(jī)排除有害氣體。入侵報(bào)警系統(tǒng)包括通風(fēng)口感應(yīng)探測器和紅外報(bào)警裝置，當(dāng)有人想要進(jìn)入管廊中心時，感應(yīng)探測器會將感應(yīng)到的信息通過數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)中心傳遞到管控系統(tǒng)并引發(fā)紅外報(bào)警裝置報(bào)警，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和有效方案的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，實(shí)現(xiàn)環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、安全防范以及預(yù)警和報(bào)警等系統(tǒng)的信息互通和聯(lián)動，滿足系統(tǒng)運(yùn)維管理的自動化、可量化和可控化。

2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

        物聯(lián)網(wǎng)和人工智能之所以能取得突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，不能不說是因?yàn)檫@些年來大數(shù)據(jù)長足發(fā)展的結(jié)果。正是由于各類感應(yīng)器和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，綜合管廊監(jiān)控與報(bào)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(shù)是在海量、種類繁多的數(shù)據(jù)間發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在關(guān)聯(lián)，通過對大量、動態(tài)、能持續(xù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述和預(yù)測，從而實(shí)現(xiàn)綜合管廊的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控、智能運(yùn)營維護(hù)以及報(bào)警響應(yīng)的實(shí)時化、精確化、智能化。

        環(huán)境與設(shè)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(jìn)行監(jiān)測與報(bào)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(bào)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(shù)就是將這些信號轉(zhuǎn)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(luò)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(dāng)環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出危險(xiǎn)信號時，報(bào)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(rèn)報(bào)警，報(bào)警系統(tǒng)能聯(lián)動智能保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。管控系統(tǒng)能聯(lián)動應(yīng)急通訊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)任意廣播以及電話互相通話。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過分析積累的監(jiān)測傳感數(shù)據(jù)，可做故障點(diǎn)預(yù)判、廊內(nèi)人員異常行為分析、新建項(xiàng)目部署規(guī)劃等增值業(yè)務(wù)遙大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可提高系統(tǒng)的應(yīng)變性，滿足系統(tǒng)運(yùn)維管理的自動化和可控化。

2.3 BIM+技術(shù)

        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(gòu)建的相關(guān)模型，避免重復(fù)采集、處理入廊地下管線的信息數(shù)據(jù)袁管廊建設(shè)中多采用BIM(Building Information Modeling建筑信息模型)技術(shù)。利用GIS淵Geography Information System地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對城市中的多條管廊的運(yùn)行情況進(jìn)行集中化、全息化進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)管廊網(wǎng)絡(luò)化的管理。通過BIM+GIS 結(jié)合，實(shí)現(xiàn)管廊管廊空間以及設(shè)施設(shè)備三維呈現(xiàn)，地下管廊分布位置，管廊所有出入/通風(fēng)/投入口定位與查詢，既可總覽全局關(guān)鍵參數(shù)，又可從主要參數(shù)逐級導(dǎo)航到設(shè)備詳細(xì)參數(shù)，采用“BIM+GIS”三維數(shù)字化技術(shù)，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(chǔ)上，將綜合管廊、管線及道路等建設(shè)信息輸入，以指導(dǎo)綜合管廊的設(shè)計(jì)、施工和后期運(yùn)營管理，有效提高地下綜合管廊工程的建設(shè)和管理水平。

        BIM+FM（Facility Management設(shè)施管理）的出現(xiàn)并不是因?yàn)閯?chuàng)造了多么嶄新的突破性技術(shù)，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(shè)施壽命等。在國內(nèi)推動綜合管廊建設(shè)的形勢下，有必要建立基于BIM+技術(shù)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(yùn)營維護(hù)的效率和質(zhì)量，而且可以降低運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用，基于BIM的空間管理、資產(chǎn)管理、設(shè)施故障的定位排除、能耗管理堯應(yīng)急處理等功能實(shí)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(yùn)維管理系統(tǒng)。BIM與云、大數(shù)據(jù)、移動應(yīng)用、室內(nèi)定位、GIS、傳感器、智能機(jī)器人等新技術(shù)構(gòu)成的集成應(yīng)用“BIM+”幫助業(yè)主提升綜合管廊運(yùn)維水平，滿足系統(tǒng)運(yùn)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(bào)警系統(tǒng)大致分為設(shè)備層（現(xiàn)場各大安全監(jiān)控防護(hù)系統(tǒng)）、網(wǎng)絡(luò)傳輸層（信息網(wǎng)絡(luò)中心）以及管控層（統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)）三層。現(xiàn)場設(shè)備層即各子系統(tǒng)在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的設(shè)備，通過工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)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(gòu)架，分為應(yīng)用服務(wù)端和應(yīng)用客戶端，應(yīng)用服務(wù)端對所有實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用分析，應(yīng)用客戶端包含報(bào)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(jī)界面，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)處理功能、遙控功能、報(bào)警處理功能、冗余設(shè)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(yùn)行事務(wù)管理功能、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（0.4kV動力箱/動力柜）

5 結(jié)束語

        綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的技術(shù)及合理程度直接影響綜合管廊的運(yùn)行管理水平，完善的監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)是一個綜合管廊能正常運(yùn)行的重要保證。綜合管廊監(jiān)控與報(bào)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(xiàn)：

[1] 張浩.智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(bào)警系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2019.11版

作者簡介：

龔永波，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com手機(jī)：18702101301 QQ:2881392115