關(guān)于智慧綜合管廊監控與報警系統的設計思路

摘要：目,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(shù)方面依然需要逐步完善遙文章采用“四化”運維思想即自動(dòng)化、可控化、可量化、可視化，分析智慧綜合管廊監控與報警系統的設計思路，深入剖析其關(guān)鍵技術(shù)，初步給出系統的整體設計方案，為以后工程應用提供參考。

關(guān)鍵字：智慧綜合管廊；四化運維思想；監控與報警系統；關(guān)鍵技術(shù)

引言

        智慧城市建設在全國各地都開(kāi)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(dòng)作用。為了保證綜合管廊內的設備有效安全的運行，在管廊中需要設置眾多的安全監控防護系統，例如院安防監控系統、環(huán)境及設備監控系統、通信系統、管道設施地理信息系統等，如何將上述各個(gè)系統有效的整合成一個(gè)有機的整體，在出現緊急情況時(shí)能夠有效及時(shí)的相互聯(lián)動(dòng)，充分發(fā)揮各個(gè)系統的相應功能，這就需要一套能夠相互通聯(lián)信息共享的綜合管理平臺。根據國內外地下綜合管廊建設與運營(yíng)管理的成功經(jīng)驗，采用現代化的綜合一體化的自動(dòng)監控設備和中央監控方案是一種經(jīng)濟有效、快速反應的運營(yíng)管理模式。本文采用“四化”運維思想即自動(dòng)化、可控化、可量化、可視化，分析智慧綜合管廊監控與報警系統的設計思路，圍繞系統的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展探究，對工程實(shí)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(zhuān)業(yè)管線(xiàn)單位共同參與管理的特殊場(chǎng)所。綜合管廊監控與報警系統大致分為3層結構：設備層（現場(chǎng)各大安全監控防護系統）、網(wǎng)絡(luò )傳輸層（信息網(wǎng)絡(luò )中心）以及管控層（統一管理平臺系統）。統一管理平臺系統可集成、交叉管理綜合管廊本體及專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)運行信息，實(shí)現綜合管廊運行管理單位與專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)單位的信息互通，打造充滿(mǎn)智慧的綜合管廊監控與報警系統除了具有基本的信息共享和互通外，還需要具有自動(dòng)化、可控化、可量化、可視化的要求。

        設備層通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò )中心傳遞數據至管控層，實(shí)現自動(dòng)監控，設備層還可以通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò )中心實(shí)現數據交互，系統間聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)設備，管控層可預見(jiàn)性的決策和行動(dòng)，自動(dòng)化的工作流程減少事故發(fā)生，實(shí)現綜合管廊監控與報警系統的“自動(dòng)化”。

        管控層具有動(dòng)態(tài)大數據平臺，集中化、全息化進(jìn)行展示，掌握設施設備數據，管控設施設備全生命周期，實(shí)現綜合管廊監控與報警系統的“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管理。

        設備層數據的描述和預測可量化，智能運營(yíng)維護管理績(jì)效考核可量化，眾多品牌相互兼容、各系統集成與融合、協(xié)議與接口標準可量化，可有效的實(shí)現綜合管廊監控與報警系統的“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(shí)現綜合管廊監控與報警系統的“可控化”。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

        綜合管廊監控與報警系統是一個(gè)綜合性很強的管控系統，包括環(huán)境與設備監控系統、安全防范系統、通信系統、預警與報警系統堯地理信息系統等，各系統之間很容易形成信息孤島的局面。引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構建千兆工業(yè)以太網(wǎng)或光纖環(huán)網(wǎng)，各系統包含的各功能模塊可統一通過(guò)數據信息網(wǎng)絡(luò )中心實(shí)現數據交互，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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、云計算技術(shù)等，按約定的協(xié)議，將系統所需設備與互聯(lián)網(wǎng)相連接袁進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現智能化監控和管理，譬如，環(huán)境與設備監控系統包括溫濕度傳感器、水位計、氧氣傳感器、甲烷傳感器、氣體檢測儀、風(fēng)機和攝像頭等數據采集設備，并通過(guò)一系列監控設備對綜合管廊的公共環(huán)境進(jìn)行監測。當環(huán)境不能滿(mǎn)足管線(xiàn)運行要求，人員進(jìn)入要求時(shí)，可通過(guò)數據信息網(wǎng)絡(luò )中心實(shí)現數據交互，自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)設備，使環(huán)境恢復到正常狀態(tài)。當環(huán)境內產(chǎn)生有害氣體時(shí)，經(jīng)信息互換可啟動(dòng)風(fēng)機排除有害氣體。入侵報警系統包括通風(fēng)口感應探測器和紅外報警裝置，當有人想要進(jìn)入管廊中心時(shí)，感應探測器會(huì )將感應到的信息通過(guò)數據信息網(wǎng)絡(luò )中心傳遞到管控系統并引發(fā)紅外報警裝置報警，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用和有效方案的實(shí)施，可以成功解決系統中眾多品牌相互兼容、各系統集成與融合、協(xié)議與接口標準不統一的問(wèn)題，實(shí)現環(huán)境與設備監控、安全防范以及預警和報警等系統的信息互通和聯(lián)動(dòng)，滿(mǎn)足系統運維管理的自動(dòng)化、可量化和可控化。

2.2 大數據技術(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(shuō)是因為這些年來(lái)大數據長(cháng)足發(fā)展的結果。正是由于各類(lèi)感應器和數據采集技術(shù)的發(fā)展，綜合管廊監控與報警系統開(kāi)始擁有以往難以想象的海量數據。大數據技術(shù)是在海量、種類(lèi)繁多的數據間發(fā)現其內在關(guān)聯(lián)，通過(guò)對大量、動(dòng)態(tài)、能持續的數據進(jìn)行描述和預測，從而實(shí)現綜合管廊的遠程在線(xiàn)監控、智能運營(yíng)維護以及報警響應的實(shí)時(shí)化、化、智能化。

        環(huán)境與設備監控系統主要包括對管廊內溫度、濕度、水位、氧氣、甲烷、硫化氫等環(huán)境參數進(jìn)行監測與報警；安全防范系統用來(lái)防止外來(lái)人員誤入管廊內部，包括入侵報警系統、視頻監控系統、離線(xiàn)巡邏系統系統、人員定位系統等。這些不同系統的信號屬性、維度多樣，經(jīng)常變化，大數據技術(shù)就是將這些信號轉化為數據，將數據分析為信息，通過(guò)數據信息網(wǎng)絡(luò )中心提煉促成各子系統間的聯(lián)動(dòng)以及管控系統的決策和行動(dòng)。當環(huán)境與設備監控系統發(fā)出危險信號時(shí)，報警系統能聯(lián)動(dòng)視頻系統，跳出該區域的視頻屏畫(huà)面，確認報警，報警系統能聯(lián)動(dòng)智能保護系統，實(shí)現自我保護。管控系統能聯(lián)動(dòng)應急通訊系統，實(shí)現任意廣播以及互相通話(huà)。利用大數據技術(shù)，通過(guò)分析積累的監測傳感數據，可做故障點(diǎn)預判、廊內人員異常行為分析、新建項目部署規劃等增值業(yè)務(wù)遙大數據技術(shù)的應用可提高系統的應變性，滿(mǎn)足系統運維管理的自動(dòng)化和可控化。

2.3 BIM+技術(shù)

        為了有效利用管廊在各個(gè)階段的數據資料，整合期構建的相關(guān)模型，避免重復采集、處理入廊地下管線(xiàn)的信息數據袁管廊建設中多采用BIM(Building Information Modeling建筑信息模型)技術(shù)。利用GIS淵Geography Information System地理信息系統技術(shù)，對城市中的多條管廊的運行情況進(jìn)行集中化、全息化進(jìn)行展示，實(shí)現管廊網(wǎng)絡(luò )化的管理。通過(guò)BIM+GIS 結合，實(shí)現管廊管廊空間以及設施設備三維呈現，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(xún)，既可總覽全局關(guān)鍵參數，又可從主要參數逐級導航到設備詳細參數，采用“BIM+GIS”三維數字化技術(shù)，將現狀地下管線(xiàn)、建筑物及周邊環(huán)境三維數字化建模，形成動(dòng)態(tài)大數據平臺。在此基礎上，將綜合管廊、管線(xiàn)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(yíng)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）的出現并不是因為創(chuàng )造了多么嶄新的突破性技術(shù)，而是由于其系統的整合了若干既有因素，為用戶(hù)帶來(lái)了創(chuàng )新性的價(jià)值，如好的空間和能耗管理，精益化的維修保養管理，高建筑績(jì)效表現及長(cháng)設施壽命等。在國內推動(dòng)綜合管廊建設的形勢下，有必要建立基于BIM+技術(shù)的管廊統一管理平臺系統。充分發(fā)揮利用BIM的價(jià)值，不但可以提高運營(yíng)維護的效率和質(zhì)量，而且可以降低運營(yíng)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(shí)現，在可視化、智能化、數據性和一致性方面都大大于傳統的運維管理系統。BIM與云、大數據、移動(dòng)應用、室內定位、GIS、傳感器、智能機器人等新技術(shù)構成的集成應用“BIM+”幫助業(yè)主提升綜合管廊運維水平，滿(mǎn)足系統運維管理的可視化和可量化。

3 系統整體方案

        綜合管廊監控與報警系統大致分為設備層（現場(chǎng)各大安全監控防護系統）、網(wǎng)絡(luò )傳輸層（信息網(wǎng)絡(luò )中心）以及管控層（統一管理平臺系統）三層?，F場(chǎng)設備層即各子系統在現場(chǎng)進(jìn)行數據采集的設備，通過(guò)工業(yè)級網(wǎng)絡(luò )將數據信息傳至統一管理平臺系統。管控層采用B/S構架，分為應用服務(wù)端和應用客戶(hù)端，應用服務(wù)端對所有實(shí)時(shí)數據進(jìn)行應用分析，應用客戶(hù)端包含報警監控中心以及監視大屏。操作臺工作站與大屏皆可顯示人機界面，可以實(shí)現數據采集功能、數據處理功能、遙控功能、報警處理功能、冗余設備自動(dòng)切換功能、事故追憶和反演功能、故障數據錄波功能、系統運行事務(wù)管理功能、數據轉發(fā)以及信息查詢(xún)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 管廊電力監控系統（10/0.4kV地面變電所）

4.2 管廊設備監控系統（0.4kV動(dòng)力箱/動(dòng)力柜）

5 結束語(yǔ)

        綜合管廊監控與報警系統的技術(shù)及合理程度直接影響綜合管廊的運行管理水平，完善的監控與報警系統是一個(gè)綜合管廊能正常運行的重要保證。綜合管廊監控與報警系統采用統一的管理平臺，具有自動(dòng)化、可視化、可量化以及可控化的智能水平是未來(lái)發(fā)展的趨勢。

參考文獻：

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

[2] 隨新鮮,馬少偉,張玥,周俊 智慧綜合管廊監控與報警系統的關(guān)鍵技術(shù)

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